校园自助式实验室群管理系统研究
发布时间：2015-07-04 20:29
摘 要：对高校开放式计算机实验室群管理进行了深入研究，提出了人性化智能网络管理模式，并服务于自助式人性化计算机实验室群管理系统。系统采用基于网络控制的c/s和b/s联合架构模式，采用三层交换等安全技术设计，将整个系统的软件、硬件和控制高效的结合成一整套联动的系统。
关键词：实验室群管理系统；校园；自助式
1 校园自助式计算机实验室群管理系统支持
基于校园一卡通的校园自助式计算机实验室群自动管理系统的设计目标是要实现对校园网内分布在不同地点的所有公用计算机实验室实现管理。
1.1 管理方式
采用集中与分散相结合的分布式管理。管理系统一方面要实现对校园网内所有公用计算机实验室群的统一管理，如用户账户管理、个人上机上网计费、各实验室的状态监控、个人用户的账目查询和汇总，另一方面还要兼顾各计算机实验室群的要求，对计算机实验室的使用、集体用机排课、个人用机等进行分散管理。
用户可以凭校园卡出入任何计算机实验室，使用计算机实验室和校园网上的各种资源，包括访问internet；各院系计算机实验室群管理员可以对所管辖的计算机实验室进行控制、管理和数据汇总；管理中心对个人的用户账户和上机费用等实施集中统一管理，对所有计算机实验室及用户的情况进行查询和汇总。
1.2 技术路线
(1)校园网作为网络发展中的一个最活跃的分支，正日益成为高校教学、科研和管理的基础平台。通过校园网，可将分散的计算机实验室群连接起来构成一个统一的整体。
(2)分布式数据库管理方式可有效地实现数据分布和功能分布。在分布处理上我们将其划分为如下两个层次：
①数据分布。校管理中心中央数据库存储公用数据(包括个人账户，基础管理信息，internet访问量、统计信息等)；各计算机实验室群管理中心数据库存储本地信息，对没有配备数据库服务器的计算机实验室，可以将其本地数据存放到中央数据库服务器或其它临近的数据库服务器上；计算机实验室内的单机系统存放本机信息。每一部分数据中都包括预设数据和系统运行中临时生成的数据。
②管理功能分布。个人用户账号、费用结算、总体统计功能等在校管理中心完成。自由上机的用户从各计算机实验室群管理中心进入当地的计算机实验室，身份验证功能通过访问中央数据库完成；课程管理、计算机实验室管理、用机管理、当前用户管理等功能由各计算机实验室群管理中心访问本地数据库完成。下机管理由客户端管理程序访问本机标志数据与计算机实验室群管理中心数据库来实现。
1.3 设备配备
由于各计算机实验室群都己组网并连接在校园网上，为尽量减少设备资金的投入，系统在实现上可给每个计算机实验室群增加若干台普通计算机作为管理机，并配备读卡设备，以很少的投入实现了高效益。
2 校园自助式计算机实验室群管理系统方案
系统有三类用户：普通用户、计算机实验室管理用户和排课用户。普通用户为上机用户，计算机实验室管理用户为对权限范围内的功能模块进行数据查询和操作，排课用户为按教学任务要求对计算机实验室进行排课管理。
根据用户要求，刷卡端、充值端计算机实验室管理端和客户端设计采用三层c/s模式，查询端采用b/s模式。采用这种混合模式方案的优点在于：保证敏感数据的安全性，特别是对数据库的修改和新增记录加强了控制；经济有效地利用学校内部计算机的资源，简化了一部分可以简化的客户端；既保证复杂功能的交互性，又保证了一般功能的易用与统一；系统维护简便，布局合理；网络效率高。
自助式人性化计算机实验室群管理系统采用射频卡，对账号方式兼容的处理方式，同时采用了门禁方式的优点，用户上机首先通过刷卡门禁，上机用账号密码登录，下机注销账号。有关射频卡的上下机计费操作处理由服务器完成，管理机负责账号的上机登录处理，门禁机则智能编排和指引用户的实验室和机位。
在各计算机实验室群的门口置放若干台刷卡机，欲上机的用户在进入计算机实验室前，先在刷卡机上刷卡，该用户信息就被记录进与刷卡机相连的计算机中，分配学生上机的机器位置，学生进入相应位置开始上机，等上机完毕，只需在所用的计算机上做下机操作即可。这样系统根据上下机时间差，再乘以相应费率，得到应扣除的上机费用。此系统比机票精确、方便，设备较简单，费用也较低。
系统属于用户端控制、门禁方式进出、帐号式计费管理系统，能灵活控制管理全校计算机实验室，实施准确的计费策略，高效的管理方式、并可对数据进行统一分析。
3.1 系统结构
校园自助式计算机开放实验室群管理系统是基于网络控制的c/s和b/s联合架构模式，采用三层交换和安全技术设计，将整个系统的软件、硬件和控制高效的结合成一套联动的系统。系统底层采用汇编语言，windows平台下采用优秀的前端工具delphi7.0开发环境，动态服务页制作系统和灵活易用的microsoft sql server 2000开发。系统使用ic卡、射频卡、磁卡、条形码卡或与一卡通对接的方式，控制端采用刷卡门禁、电源控制或密码用户验证的方式。
服务层采用sql serve、数据库及xml和openxml技术。对数据采用集中式和分布式处理相结合的策略，充分利用分布式数据库的优点，结合本地暂存、批量发送的数据传送方式，提高了系统的可扩展性，解决了处理中的瓶颈问题。
中间层一方面通过sqloledb通用标准接口与数据库实现通讯，一方面开放iis服务和socket套接字，提供标准的web浏览和网络三层的socket通讯接口。利用快照复制技术，较好的实现了数据复制部署。
3.2 系统主要模块功能实现
(1)刷卡客户端。
通过多接口的读写模块可以从ic卡、射频卡、磁卡、条形码卡或校园卡读取信息进行身份验证，并根据数据库相关信息为学生分配设备或资源。刷卡端同时与电子门禁、电源控制和用户密码验证部分相连，可以完成自动电子开关门锁，启动相关设备等功能。
(2)实验室管理控制台。
显示并控制实验室状态，显示并控制设备或资源状态、学生实验信息，包括实验室开放、维护、关闭，设备正在使用、使用结束、调整、维护、日志查询。与客户端的远程通讯，对实验室每台设备或资源进行远程控制、采集信息、发布信息、收集物理地址、启用控制，更新控制等操作；与调度子系统的对接，完成课表信息的读取，自动分配预约设备及预约时间，并生成预约明细表。
(3)实验室客户端。
客户端支持dos，windows98，windows 2000，xp等操作系统。采用了进程监控、锁屏、线程注入等技术，可以保证与客户端的实时通讯，而又不影响设备的正常操作。客户端服务程序可以根据设备的物理地址按照用户要求自动设置网络ip地址，并可实现自动更新、修改密码、设备使用日志查询等功能。
(4)学生查询端。
读取校园卡信息，基于b/s模式查询用户个人使用设备和资源的情况，消费情况。生成分析图表，用于指导学生的实践。
(5)系统查询分析端。
查询每个实验室的状态，每个用户的状态，并可对每个实验室的设备利用情况进行综合分析，对单个用户及群用户进行分析，用于指导学生的实践和实验室建设。
(6)后台服务进程。
数据库三层技术的中间层，完成与客户端和管理控制台及数据库间的数据通讯。采用中间层可以大大提高数据库的安全性，同时自动即时的对数据库相关信息的状态进行分析和调整，服务进程同时具有定时备份数据库，定时扫描网络等功能。
(7)触摸屏式自助转账机。
读取校园卡信息，验证身份后提示用户输入要转入的金额，将一卡通中的金额转入实验室账户中，并在实验室数据库中生成相应的时长。
(8)实验室排课子系统。
系统主要支持课表的智能化录入和维护，生成课表的统计曲线图，并生成支持二次设计的各种报表。
①课表维护：对于实验室的课表进行录入、维护和各种批量操作的功能。还附加了人数统计，课时统计等功能。
②课表录入：基本实现了无键盘录入方式。可以只借助鼠标完成主体信息的录入。
③课表打印：功能强大的可定制课表打印模块，可以让你在自动生成的报表上再次修改，并可保存模板。
3.3 实施流程
(1)学生到刷卡机上刷卡进行身份验证。对接专用pos机对校园卡进行校对黑名单。不成功，传给pc机错误信息，退出流程。
(2)pos机取出卡内信息，传给pc机。
(3)pc机通过卡号，在计算机实验室数据库中查找该用户，如果不存在该用户，将该用户送入新用户清单，待处理，并退出流程。
(4)查找该用户是否有欠款记录，如果欠款，刷卡机通知pos扣除卡内相应金额(自动控制)，待pos机返回确认信息后清除欠款，同时生成消费记录。
(5)进入计算机实验室刷卡流程。
3.4 系统配置要求
(1)服务器环境要求。
硬件：pentium mmx200处理器\64m内存\剩余300m硬盘空间\l0k网卡
软件：windows nt4.0以上的版本，sql server2000
(2)刷卡、管理端环境要求。
硬件：pentium 133处理器\32m内存\剩余100m硬盘空问\l0k网卡\读卡器
软件：windows 2000
(3)自助转账机。
硬件：pentium133处理器\32m内存\剩余100m硬盘空间\l0k网卡\读卡器\触摸屏
软件：windows2000
使用开放式计算机实验室管理系统好处协助工人员进行课表编排，并实时生成各种分析曲线图。
参考文献
[1]刘晓强.校园网环境下计算机实验室群自动管理系统的实现与应用[j].中山大学学报，2004，(3).
[2]柳春芳.浅析高校公用计算机实验室管理模式[j].实验教学与仪器，2004，(4).
[3]袁晓梅.谈高校计算机实验室的智能化管理[j].福建电脑，2005，(9).
关键词：实验室群管理系统；校园；自助式
1 校园自助式计算机实验室群管理系统支持
基于校园一卡通的校园自助式计算机实验室群自动管理系统的设计目标是要实现对校园网内分布在不同地点的所有公用计算机实验室实现管理。
1.1 管理方式
采用集中与分散相结合的分布式管理。管理系统一方面要实现对校园网内所有公用计算机实验室群的统一管理，如用户账户管理、个人上机上网计费、各实验室的状态监控、个人用户的账目查询和汇总，另一方面还要兼顾各计算机实验室群的要求，对计算机实验室的使用、集体用机排课、个人用机等进行分散管理。
用户可以凭校园卡出入任何计算机实验室，使用计算机实验室和校园网上的各种资源，包括访问internet；各院系计算机实验室群管理员可以对所管辖的计算机实验室进行控制、管理和数据汇总；管理中心对个人的用户账户和上机费用等实施集中统一管理，对所有计算机实验室及用户的情况进行查询和汇总。
1.2 技术路线
(1)校园网作为网络发展中的一个最活跃的分支，正日益成为高校教学、科研和管理的基础平台。通过校园网，可将分散的计算机实验室群连接起来构成一个统一的整体。
(2)分布式数据库管理方式可有效地实现数据分布和功能分布。在分布处理上我们将其划分为如下两个层次：
①数据分布。校管理中心中央数据库存储公用数据(包括个人账户，基础管理信息，internet访问量、统计信息等)；各计算机实验室群管理中心数据库存储本地信息，对没有配备数据库服务器的计算机实验室，可以将其本地数据存放到中央数据库服务器或其它临近的数据库服务器上；计算机实验室内的单机系统存放本机信息。每一部分数据中都包括预设数据和系统运行中临时生成的数据。
②管理功能分布。个人用户账号、费用结算、总体统计功能等在校管理中心完成。自由上机的用户从各计算机实验室群管理中心进入当地的计算机实验室，身份验证功能通过访问中央数据库完成；课程管理、计算机实验室管理、用机管理、当前用户管理等功能由各计算机实验室群管理中心访问本地数据库完成。下机管理由客户端管理程序访问本机标志数据与计算机实验室群管理中心数据库来实现。
1.3 设备配备
由于各计算机实验室群都己组网并连接在校园网上，为尽量减少设备资金的投入，系统在实现上可给每个计算机实验室群增加若干台普通计算机作为管理机，并配备读卡设备，以很少的投入实现了高效益。
2 校园自助式计算机实验室群管理系统方案
系统有三类用户：普通用户、计算机实验室管理用户和排课用户。普通用户为上机用户，计算机实验室管理用户为对权限范围内的功能模块进行数据查询和操作，排课用户为按教学任务要求对计算机实验室进行排课管理。
根据用户要求，刷卡端、充值端计算机实验室管理端和客户端设计采用三层c/s模式，查询端采用b/s模式。采用这种混合模式方案的优点在于：保证敏感数据的安全性，特别是对数据库的修改和新增记录加强了控制；经济有效地利用学校内部计算机的资源，简化了一部分可以简化的客户端；既保证复杂功能的交互性，又保证了一般功能的易用与统一；系统维护简便，布局合理；网络效率高。
自助式人性化计算机实验室群管理系统采用射频卡，对账号方式兼容的处理方式，同时采用了门禁方式的优点，用户上机首先通过刷卡门禁，上机用账号密码登录，下机注销账号。有关射频卡的上下机计费操作处理由服务器完成，管理机负责账号的上机登录处理，门禁机则智能编排和指引用户的实验室和机位。
在各计算机实验室群的门口置放若干台刷卡机，欲上机的用户在进入计算机实验室前，先在刷卡机上刷卡，该用户信息就被记录进与刷卡机相连的计算机中，分配学生上机的机器位置，学生进入相应位置开始上机，等上机完毕，只需在所用的计算机上做下机操作即可。这样系统根据上下机时间差，再乘以相应费率，得到应扣除的上机费用。此系统比机票精确、方便，设备较简单，费用也较低。
系统属于用户端控制、门禁方式进出、帐号式计费管理系统，能灵活控制管理全校计算机实验室，实施准确的计费策略，高效的管理方式、并可对数据进行统一分析。
3 校园自助式计算机实验室群管理系统实现
3.1 系统结构
校园自助式计算机开放实验室群管理系统是基于网络控制的c/s和b/s联合架构模式，采用三层交换和安全技术设计，将整个系统的软件、硬件和控制高效的结合成一套联动的系统。系统底层采用汇编语言，windows平台下采用优秀的前端工具delphi7.0开发环境，动态服务页制作系统和灵活易用的microsoft sql server 2000开发。系统使用ic卡、射频卡、磁卡、条形码卡或与一卡通对接的方式，控制端采用刷卡门禁、电源控制或密码用户验证的方式。
服务层采用sql serve、数据库及xml和openxml技术。对数据采用集中式和分布式处理相结合的策略，充分利用分布式数据库的优点，结合本地暂存、批量发送的数据传送方式，提高了系统的可扩展性，解决了处理中的瓶颈问题。
中间层一方面通过sqloledb通用标准接口与数据库实现通讯，一方面开放iis服务和socket套接字，提供标准的web浏览和网络三层的socket通讯接口。利用快照复制技术，较好的实现了数据复制部署。
3.2 系统主要模块功能实现
(1)刷卡客户端。
通过多接口的读写模块可以从ic卡、射频卡、磁卡、条形码卡或校园卡读取信息进行身份验证，并根据数据库相关信息为学生分配设备或资源。刷卡端同时与电子门禁、电源控制和用户密码验证部分相连，可以完成自动电子开关门锁，启动相关设备等功能。
(2)实验室管理控制台。
显示并控制实验室状态，显示并控制设备或资源状态、学生实验信息，包括实验室开放、维护、关闭，设备正在使用、使用结束、调整、维护、日志查询。与客户端的远程通讯，对实验室每台设备或资源进行远程控制、采集信息、发布信息、收集物理地址、启用控制，更新控制等操作；与调度子系统的对接，完成课表信息的读取，自动分配预约设备及预约时间，并生成预约明细表。
(3)实验室客户端。
客户端支持dos，windows98，windows 2000，xp等操作系统。采用了进程监控、锁屏、线程注入等技术，可以保证与客户端的实时通讯，而又不影响设备的正常操作。客户端服务程序可以根据设备的物理地址按照用户要求自动设置网络ip地址，并可实现自动更新、修改密码、设备使用日志查询等功能。
(4)学生查询端。
读取校园卡信息，基于b/s模式查询用户个人使用设备和资源的情况，消费情况。生成分析图表，用于指导学生的实践。
(5)系统查询分析端。
查询每个实验室的状态，每个用户的状态，并可对每个实验室的设备利用情况进行综合分析，对单个用户及群用户进行分析，用于指导学生的实践和实验室建设。
(6)后台服务进程。
数据库三层技术的中间层，完成与客户端和管理控制台及数据库间的数据通讯。采用中间层可以大大提高数据库的安全性，同时自动即时的对数据库相关信息的状态进行分析和调整，服务进程同时具有定时备份数据库，定时扫描网络等功能。
(7)触摸屏式自助转账机。
读取校园卡信息，验证身份后提示用户输入要转入的金额，将一卡通中的金额转入实验室账户中，并在实验室数据库中生成相应的时长。
(8)实验室排课子系统。
系统主要支持课表的智能化录入和维护，生成课表的统计曲线图，并生成支持二次设计的各种报表。
①课表维护：对于实验室的课表进行录入、维护和各种批量操作的功能。还附加了人数统计，课时统计等功能。
②课表录入：基本实现了无键盘录入方式。可以只借助鼠标完成主体信息的录入。
③课表打印：功能强大的可定制课表打印模块，可以让你在自动生成的报表上再次修改，并可保存模板。
3.3 实施流程
(1)学生到刷卡机上刷卡进行身份验证。对接专用pos机对校园卡进行校对黑名单。不成功，传给pc机错误信息，退出流程。
(2)pos机取出卡内信息，传给pc机。
(3)pc机通过卡号，在计算机实验室数据库中查找该用户，如果不存在该用户，将该用户送入新用户清单，待处理，并退出流程。
(4)查找该用户是否有欠款记录，如果欠款，刷卡机通知pos扣除卡内相应金额(自动控制)，待pos机返回确认信息后清除欠款，同时生成消费记录。
(5)进入计算机实验室刷卡流程。
3.4 系统配置要求
(1)服务器环境要求。
硬件：pentium mmx200处理器\64m内存\剩余300m硬盘空间\l0k网卡
软件：windows nt4.0以上的版本，sql server2000
(2)刷卡、管理端环境要求。
硬件：pentium 133处理器\32m内存\剩余100m硬盘空问\l0k网卡\读卡器
软件：windows 2000
(3)自助转账机。
硬件：pentium133处理器\32m内存\剩余100m硬盘空间\l0k网卡\读卡器\触摸屏
软件：windows2000
使用开放式计算机实验室管理系统好处协助工人员进行课表编排，并实时生成各种分析曲线图。
参考文献
[1]刘晓强.校园网环境下计算机实验室群自动管理系统的实现与应用[j].中山大学学报，2004，(3).
[2]柳春芳.浅析高校公用计算机实验室管理模式[j].实验教学与仪器，2004，(4).
[3]袁晓梅.谈高校计算机实验室的智能化管理[j].福建电脑，2005，(9).
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