校園自助式實(shí)驗(yàn)室群管理系統(tǒng)研究

校園自助式實(shí)驗(yàn)室群管理系統(tǒng)研究

摘要：對(duì)高校開(kāi)放式計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群管理進(jìn)行了深入研究，提出了人性化智能網(wǎng)絡(luò)管理模式，并服務(wù)于自助式人性化計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用基于網(wǎng)絡(luò)控制的C/S和B/S聯(lián)合架構(gòu)模式，采用三層交換等安全技術(shù)設(shè)計(jì)，將整個(gè)系統(tǒng)的軟件、硬件和控制高效的結(jié)合成一整套聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室群管理系統(tǒng)；校園；自助式

1校園自助式計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群管理系統(tǒng)支持

基于校園一卡通的校園自助式計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群自動(dòng)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)對(duì)校園網(wǎng)內(nèi)分布在不同地點(diǎn)的所有公用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)管理。

管理方式

采用集中與分散相結(jié)合的分布式管理。管理系統(tǒng)一方面要實(shí)現(xiàn)對(duì)校園網(wǎng)內(nèi)所有公用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群的統(tǒng)一管理，如用戶賬戶管理、個(gè)人上機(jī)上網(wǎng)計(jì)費(fèi)、各實(shí)驗(yàn)室的狀態(tài)監(jiān)控、個(gè)人用戶的賬目查詢和匯總，另一方面還要兼顧各計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群的要求，對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的使用、集體用機(jī)排課、個(gè)人用機(jī)等進(jìn)行分散管理。

用戶可以憑校園卡出入任何計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，使用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室和校園網(wǎng)上的各種資源，包括訪問(wèn)Internet；各院系計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群管理員可以對(duì)所管轄的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行控制、管理和數(shù)據(jù)匯總；管理中心對(duì)個(gè)人的用戶賬戶和上機(jī)費(fèi)用等實(shí)施集中統(tǒng)一管理，對(duì)所有計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室及用戶的情況進(jìn)行查詢和匯總。

技術(shù)路線

(1)校園網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的一個(gè)最活躍的分支，正日益成為高校教學(xué)、科研和管理的基礎(chǔ)平臺(tái)。通過(guò)校園網(wǎng)，可將分散的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體。

(2)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理方式可有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分布和功能分布。在分布處理上我們將其劃分為如下兩個(gè)層次：

①數(shù)據(jù)分布。校管理中心中央數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)公用數(shù)據(jù)(包括個(gè)人賬戶，基礎(chǔ)管理信息，Internet訪問(wèn)量、統(tǒng)計(jì)信息等)；各計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群管理中心數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)本地信息，對(duì)沒(méi)有配備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，可以將其本地?cái)?shù)據(jù)存放到中央數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器或其它臨近的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上；計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的單機(jī)系統(tǒng)存放本機(jī)信息。每一部分?jǐn)?shù)據(jù)中都包括預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行中臨時(shí)生成的數(shù)據(jù)。

②管理功能分布。個(gè)人用戶賬號(hào)、費(fèi)用結(jié)算、總體統(tǒng)計(jì)功能等在校管理中心完成。自由上機(jī)的用戶從各計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群管理中心進(jìn)入當(dāng)?shù)氐挠?jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，身份驗(yàn)證功能通過(guò)訪問(wèn)中央數(shù)據(jù)庫(kù)完成；課程管理、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理、用機(jī)管理、當(dāng)前用戶管理等功能由各計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群管理中心訪問(wèn)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)完成。下機(jī)管理由客戶端管理程序訪問(wèn)本機(jī)標(biāo)志數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群管理中心數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

設(shè)備配備

由于各計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群都己組網(wǎng)并連接在校園網(wǎng)上，為盡量減少設(shè)備資金的投入，系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)上可給每個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群增加若干臺(tái)普通計(jì)算機(jī)作為管理機(jī)，并配備讀卡設(shè)備，以很少的投入實(shí)現(xiàn)了高效益。

2校園自助式計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群管理系統(tǒng)方案

系統(tǒng)有三類用戶：普通用戶、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理用戶和排課用戶。普通用戶為上機(jī)用戶，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理用戶為對(duì)權(quán)限范圍內(nèi)的功能模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和操作，排課用戶為按教學(xué)任務(wù)要求對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行排課管理。

根據(jù)用戶要求，刷卡端、充值端計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理端和客戶端設(shè)計(jì)采用三層C/S模式，查詢端采用B/S模式。采用這種混合模式方案的優(yōu)點(diǎn)在于：保證敏感數(shù)據(jù)的安全性，特別是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改和新增記錄加強(qiáng)了控制；經(jīng)濟(jì)有效地利用學(xué)校內(nèi)部計(jì)算機(jī)的資源，簡(jiǎn)化了一部分可以簡(jiǎn)化的客戶端；既保證復(fù)雜功能的交互性，又保證了一般功能的易用與統(tǒng)一；系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)便，布局合理；網(wǎng)絡(luò)效率高。

自助式人性化計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群管理系統(tǒng)采用射頻卡，對(duì)賬號(hào)方式兼容的處理方式，同時(shí)采用了門禁方式的優(yōu)點(diǎn)，用戶上機(jī)首先通過(guò)刷卡門禁，上機(jī)用賬號(hào)密碼登錄，下機(jī)注銷賬號(hào)。有關(guān)射頻卡的上下機(jī)計(jì)費(fèi)操作處理由服務(wù)器完成，管理機(jī)負(fù)責(zé)賬號(hào)的上機(jī)登錄處理，門禁機(jī)則智能編排和指引用戶的實(shí)驗(yàn)室和機(jī)位。

在各計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群的門口置放若干臺(tái)刷卡機(jī)，欲上機(jī)的用戶在進(jìn)入計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室前，先在刷卡機(jī)上刷卡，該用戶信息就被記錄進(jìn)與刷卡機(jī)相連的計(jì)算機(jī)中，分配學(xué)生上機(jī)的機(jī)器位置，學(xué)生進(jìn)入相應(yīng)位置開(kāi)始上機(jī)，等上機(jī)完畢，只需在所用的計(jì)算機(jī)上做下機(jī)操作即可。這樣系統(tǒng)根據(jù)上下機(jī)時(shí)間差，再乘以相應(yīng)費(fèi)率，得到應(yīng)扣除的上機(jī)費(fèi)用。此系統(tǒng)比機(jī)票精確、方便，設(shè)備較簡(jiǎn)單，費(fèi)用也較低。

系統(tǒng)屬于用戶端控制、門禁方式進(jìn)出、帳號(hào)式計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)，能靈活控制管理全校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)施準(zhǔn)確的計(jì)費(fèi)策略，高效的管理方式、并可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析。

3校園自助式計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室群管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

校園自助式計(jì)算機(jī)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室群管理系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)控制的C/S和B/S聯(lián)合架構(gòu)模式，采用三層交換和安全技術(shù)設(shè)計(jì)，將整個(gè)系統(tǒng)的軟件、硬件和控制高效的結(jié)合成一套聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)。系統(tǒng)底層采用匯編語(yǔ)言，Windows平臺(tái)下采用優(yōu)秀的前端工具開(kāi)發(fā)環(huán)境，動(dòng)態(tài)服務(wù)頁(yè)制作系統(tǒng)和靈活易用的MicrosoftSQLServer2000開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)使用IC卡、射頻卡、磁卡、條形碼卡或與一卡通對(duì)接的方式，控制端采用刷卡門禁、電源控制或密碼用戶驗(yàn)證的方式。

服務(wù)層采用SQLServe、數(shù)據(jù)庫(kù)及XML和OPENXML技術(shù)。對(duì)數(shù)據(jù)采用集中式和分布式處理相結(jié)合的策略，充分利用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合本地暫存、批量發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送方式，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，解決了處理中的瓶頸問(wèn)題。

中間層一方面通過(guò)SQLOLEDB通用標(biāo)準(zhǔn)接口與數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)通訊，一方面開(kāi)放IIS服務(wù)和SOCKET套接字，提供標(biāo)準(zhǔn)的WEB瀏覽和網(wǎng)絡(luò)三層的SOCKET通訊接口。利用快照復(fù)制技術(shù)，較好的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)復(fù)制部署。

系統(tǒng)主要模塊功能實(shí)現(xiàn)

(1)刷卡客戶端。

通過(guò)多接口的讀寫(xiě)模塊可以從IC卡、射頻卡、磁卡、條形碼卡或校園卡讀取信息進(jìn)行身份驗(yàn)證，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)信息為學(xué)生分配設(shè)備或資源。刷卡端同時(shí)與電子門禁、電源控制和用戶密碼驗(yàn)證部分相連，可以完成自動(dòng)電子開(kāi)關(guān)門鎖，啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備等功能。

(2)實(shí)驗(yàn)室管理控制臺(tái)。

顯示并控制實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)，顯示并控制設(shè)備或資源狀態(tài)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)信息，包括實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放、維護(hù)、關(guān)閉，設(shè)備正在使用、使用結(jié)束、調(diào)整、維護(hù)、日志查詢。與客戶端的遠(yuǎn)程通訊，對(duì)實(shí)驗(yàn)室每臺(tái)設(shè)備或資源進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、采集信息、發(fā)布信息、收集物理地址、啟用控制，更新控制等操作；與調(diào)度子系統(tǒng)的對(duì)接，完成課表信息的讀取，自動(dòng)分配預(yù)約設(shè)備及預(yù)約時(shí)間，并生成預(yù)約明細(xì)表。

(3)實(shí)驗(yàn)室客戶端。

客戶端支持DOS，Windows98，Windows2000，XP等操作系統(tǒng)。采用了進(jìn)程監(jiān)控、鎖屏、線程注入等技術(shù)，可以保證與客戶端的實(shí)時(shí)通訊，而又不影響設(shè)備的正常操作?？蛻舳朔?wù)程序可以根據(jù)設(shè)備的物理地址按照用戶要求自動(dòng)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)IP地址，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更新、修改密碼、設(shè)備使用日志查詢等功能。

(4)學(xué)生查詢端。

讀取校園卡信息，基于B/S模式查詢用戶個(gè)人使用設(shè)備和資源的情況，消費(fèi)情況。生成分析圖表，用于指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐。

(5)系統(tǒng)查詢分析端。

查詢每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的狀態(tài)，每個(gè)用戶的狀態(tài)，并可對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備利用情況進(jìn)行綜合分析，對(duì)單個(gè)用戶及群用戶進(jìn)行分析，用于指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。

(6)后臺(tái)服務(wù)進(jìn)程。

數(shù)據(jù)庫(kù)三層技術(shù)的中間層，完成與客戶端和管理控制臺(tái)及數(shù)據(jù)庫(kù)間的數(shù)據(jù)通訊。采用中間層可以大大提高數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性，同時(shí)自動(dòng)即時(shí)的對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)信息的狀態(tài)進(jìn)行分析和調(diào)整，服務(wù)進(jìn)程同時(shí)具有定時(shí)備份數(shù)據(jù)庫(kù)，定時(shí)掃描網(wǎng)絡(luò)等功能。

(7)觸摸屏式自助轉(zhuǎn)賬機(jī)。

讀取校園卡信息，驗(yàn)證身份后提示用戶輸入要轉(zhuǎn)入的金額，將一卡通中的金額轉(zhuǎn)入實(shí)驗(yàn)室賬戶中，并在實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫(kù)中生成相應(yīng)的時(shí)長(zhǎng)。

(8)實(shí)驗(yàn)室排課子系統(tǒng)。

系統(tǒng)主要支持課表的智能化錄入和維護(hù)，生成課表的統(tǒng)計(jì)曲線圖，并生成支持二次設(shè)計(jì)的各種報(bào)表。

①課表維護(hù)：對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的課表進(jìn)行錄入、維護(hù)和各種批量操作的功能。還附加了人數(shù)統(tǒng)計(jì)，課時(shí)統(tǒng)計(jì)等功能。

②課表錄入：基本實(shí)現(xiàn)了無(wú)鍵盤(pán)錄入方式?？梢灾唤柚髽?biāo)完成主體信息的錄入。

③課表打?。汗δ軓?qiáng)大的可定制課表打印模塊，可以讓你在自動(dòng)生成的報(bào)表上再次修改，并可保存模板。

實(shí)施流程

(1)學(xué)生到刷卡機(jī)上刷卡進(jìn)行身份驗(yàn)證。對(duì)接專用POS機(jī)對(duì)校園卡進(jìn)行校對(duì)黑名單。不成功，傳給PC機(jī)錯(cuò)誤信息，退出流程。

(2)POS機(jī)取出卡內(nèi)信息，傳給PC機(jī)。

(3)PC機(jī)通過(guò)卡號(hào)，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫(kù)中查找該用戶，如果不存在該用戶，將該用戶送入新用戶清單，待處理，并退出流程。

(4)查找該用戶是否有欠款記錄，如果欠款，刷卡機(jī)通知POS扣除卡內(nèi)相應(yīng)金額(自動(dòng)控制)，待POS機(jī)返回確認(rèn)信息后清除欠款，同時(shí)生成消費(fèi)記錄。

(5)進(jìn)入計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室刷卡流程。

系統(tǒng)配置要求

(1)服務(wù)器環(huán)境要求。

硬件：PentiumMMX200處理器“64M內(nèi)存“剩余300M硬盤(pán)空間“l(fā)0K網(wǎng)卡

軟件：Windows以上的版本，SQLServer2000

(2)刷卡、管理端環(huán)境要求。

硬件：Pentium133處理器“32M內(nèi)存“剩余100M硬盤(pán)空問(wèn)“l(fā)0K網(wǎng)卡“讀卡器

軟件：Windows2000

(3)自助轉(zhuǎn)賬機(jī)。

硬件：Pentium133處理器“32M內(nèi)存“剩余100M硬盤(pán)空間“l(fā)0K網(wǎng)卡“讀卡器“觸摸屏

軟件