实验室智能管理系统的研究与实现

发布时间:2023-01-06 03:30:40   来源:文档文库   
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20196学报自然科学40总第297计算机及其应用实验室智能管理系统的研究与实现2吕太之1,12要:新一代信息技术的发展促进了智慧校园的建设,实验室信息管理是智慧校园建设的重要环节.针对当前实验室管理存在的问题,结合所在高校实际需求设计并实现实验室管理系统.系统开发基于SSMSpring+SpringMVC+Mybatis框架,提高了开发效率、可靠性和扩展性.基于Kubernetes开源集群管理系统构建Docker集群,利用Docker集群部署负载均衡的分布式Web系统,提高了系统的并发访问数和可靠.针对实验室排课存在的问题,采用DFC&ASD-PSO算法实现实验教学的自动排课,以公平客观的方式解决预约冲突问题.实验室管理系统能够有效提升实验室管理效率,促进了智慧校园的建设,具有较高的理论和现实意义.关键词:实验室管理;分布式Web平台;Docker容器;PSOSSM中图分类号:TP31文献标志码:A文章编号:1008-7974201906-0061-05DOI10.13877/j.cnki.cn22-1284.2019.12.015近年来,随着云计算、大数据和人工智能等新一代信息技术的迅猛发展,越来越多的高职院校投入资金建设智慧校园,大力提升校园信息化水平,推动教育资源信息化1.职业教育培养的是才培养中实验和实训的重要性,然而实验室的信息化一直是智慧校园建设中的薄弱环节,甚至是建设的盲区.因此,利用信息化手段提高实验室的利用率,提高实验室管理水平,成为目前许多高职院校需要解决的问题之一2-3.目前很多高职院校实验室管理仍然停留在技术应用型人才,职业教育的特征决定了其在人以纸质或者电子表格的方式申请,然后实验室管理员以纸质或电子的方式登记,最后按照教学安排由教务员和实验室管理员合作进行实验室分.这种方式随着实验室、实验项目和使用人数的增加,会导致实验室管理工作的复杂度大幅提升,也容易出现诸多的错误,无法满足当前实验室管理的要求.基于云计算和人工智能技术,设计并实现基Web的实验室管理系统.为了提高实验室排课的可靠性、准确性和效率,系统使用粒子群算法对多个实验课程在同一时间段的排课冲突进行优化.为了提高系统开发效率,基于MVCModel手工方式.以实验室预约使用为例,首先是教师收稿日期:2019-04-11基金项目:江苏省青蓝工程中青年骨干教师2017江苏省333高层次人才培养工程2018江苏省高职院校教师专业带头人高端研修项目2018TDFX004全国高等院校计算机基础教育研究会计算机基础教育教学研究项目2018-AFCEC-265.作者简介:1.吕太之,江苏南京人,博士,江苏海事职业技术学院信息工程学院副教授;张军,江苏海事职业技术学院信息工程学院江苏南京211170.2.吕太之,陈勇,南京龙渊微电子科技有限公司.·61·
2019学报自然科学6ViewMVCControllerDocker+Mybatis模式,框架实现系统功能使用SSMSpring.系统部署在+Spring靠性、高可扩展性等优点,集群上,发挥了云平台的弹性计算、有效降低了开发和运高可维成本4管理效率和预约冲突的问题,.实验室管理系统有效地解决了实验室提升了实践教学的管理水平,促进了智慧校园的建设.1需求分析与设计1.1需求分析通过对江苏部分高职院校实验室管理现状的调研和文献查阅,结合江苏海事职业技术学院智慧化校园建设和实验室管理的实际,设计并实现实验室管理系统.系统面向游客、学生、教师、实验室管理员四类用户,包括实验室管理、设备管理、实验室预约、基础数据管理等功能.整体系统的用例如图1所示.1系统用例图游客指的是无需登录的用户,该类用户可以查看首页、实验室介绍、通知通告和实验教学课.学生用户可以预约使用某类设备、上机管理、设备报修、个人信息管理.学生预约主要安排在晚上、周末等非教学时间,预约使用的设备目前只支持电脑.教师用户可以执行实验室预约管理、签到管理、设备报修、个人信息管理等功能.实验室管理员完成整个实验室的管理操作.基础数据管理包括教师信息、班级信息、课程信息、表信息等管理,对这些基础数据的操作有导入、62·导出和增删改查.实验室管理主要是完成对实验室基本信息的维护,包括实验室名称、实验室地址、实验室描述和实验室所能支持开展实验的课程列表.设备管理维护实验室的设备信息.实验教学管理包括自动生成实验教学课表、实验教学课表调整、实验教学调课或者调整场所.通知通告管理包括通知通告信息的增加、修改、删除、发布功能.系统管理包括日志管理、数据管理和参数设置功能.1.2系统设计1平台设计思想.平台设计根据需求分析调研的结果,结合敏捷开发模式,通过快速迭代实现系统的开发.平台首先要满足江苏海院实验室管理的需求,并具有一定的扩展性,能应用到其他高校的实验室管理中.系统早期通过数据导入导出的方式对接学院其他系统,后期统一接入到智慧校园大平台.2功能模块设计.通过需求分析,确定系统需要实现的功能,设计出系统的总体框架.系统功能主要分为后台管理模块和前端查询模块.户在登录模块输入正确的用户名和密码后进入后台管理主界面.使用用户分为学生、教师和管理员,主要功能包括基础数据管理、实验室管理、预约管理、实验教学管理、通知通告管理、系统管理、个人资料管理.后台功能模块设计如图2所示.2后台管理功能模块图前台功能包括网站首页、实验室查询、实验教学课表查询和通知通告查询.前端功能同时支持手机端和PC.手机端采用响应式布局,兼容·
吕太之,等:实验室智能管理系统的研究与实现不同手机型号.3显示了前台管理的主要功能模块.3前台管理功能模块图3数据库设计.数据库设计是系统设计的根基,直接关系到系统是否能满足用户需求.充分了解用户需求后,设计系统数据库,主要包括实验室表、设备表、课程表、预约表、教师表、验教学课表、学生表、班级表、新闻公告表.4示了系统部分数据表,主要涉及到实验室预约的功能.4数据库设计2系统架构SpringSSMMyBatisSpring+Spring两个开源软件集合而成,MVC+MyBatis框架由标准的MVCModelViewController模式5采用是一个轻量级的Java开源框架,核心思想是控制.Spring反转和面向切面编程.SpringMVCSpring框架的重要构件,是一个轻量级的Web应用开发框架,通过前端控制器、应用控制器和上下文将Web6开发分成模型层、视图层和控制层三个层和映射,.MyBatis实现了对象关系的映射是持久层的框架,支持定制化.系统使用SQLSSM框架进行开发,开发架构如图5所示.控制层由SpringMVC的入口DispatcherServlet和业务控制器组成,负责处理用户交互部分;模型层由业务逻辑层和数据访问层组成,负责业务逻辑的处理,数据访问层通过MyBatis框架实现;视图层由HTML据的显示CSS.JavaScript等前端技术实现,负责数5SSM框架用户在前台、预约、实验室管理等功能界面上进行操作会向Web服务器发送请求,前端控制DispatcherServlet是请求的入口,整个操作流程分为四个步骤.步骤一,DispatcherServlet通过处理适配器调用各类拦截器,权限拦截器判断当前用户是否有请求某业务控制器的权限,对于后台管理如果是未登录用户或不具备相应操作权限将跳转回登录界面或给出未授权操作的提示.日志拦截器记录用户的操作,信息记录到日志表.编码拦截器实现字符集的转码操作.步骤二,DispatcherServlet根据用户请求的地址和处理映射器调用对应业务控制器.步骤三,业务控制器进行业务处理,调用业务逻辑层获得数据,返回ModelAndView对象给DispatcherServlet包含了模型Model和视图View.ModelAndView.View可以是视图的逻辑名,或者是实现了View接口的对象.Model步骤四,是借助于DispatcherServletMap来存储数据.View对象渲染出的结果返回给客户.·63·

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