试议实验室基于B/S实验室EIMS分析与设计

论文导读：软件的可理解性与可操作性。例如，EIMS顶层用例图如图4所示，传感器子系统123下一页
摘 要： 根据我国航空科技重点实验室设备管理的现状，结合实际需求，分析传统模式下的实验设备管理的优点和缺点，同时对系统体系架构进行研究与分析，利用结构化生命周期开发方法，采用UML统一建模语言对系统开展需求分析与详细设计，建立用例模型，静态模型并完成该系统的数据库设计，最终在Ja Web开发平台及SSH2架构下，实现基于B/S的实验室设备信息管理系统（EIMS）。系统测试结果表明该系统实现了基本功能，具有一定的实用价值，能够节省实验资源开支，全面有效提升实验室设备的使用效率。最后，就系统开发过程中遇到的问题给出结论，并对日后系统完善与改进提出展望。
关键词： B/S； UML； MIS； 实验设备管理系统
1004?373X（2013）17?0155?04
0 引 言
1967年美国明尼苏达州创建了世界上第一个MIS学科课程，使信息系统管理进入了科学研究领域。MIS（Management Information System，管理信息系统）是一个由人、计算机及其他组成的能进行信息的收集、传递、存贮、加工、维护和使用的系统。通过开发MIS系统，可以充分利用现代计算机及网络通信技术实现对信息的加工处理、并编制各种信息资料及时提供给相关工作人员，使其进行决策时作有效参考，从而提高管理水平及工作效率。
目前，我国某航空科技重点实验室设备信息的收集、录入、调取及使用主要依赖于传统手工操作和老旧电子办公系统，同时，实验室设备信息管理工作量大且用户较多，地点分散，使用户之间信息交流、传递很慢，导致相关技术人员在工作过程中不能快速获取信息并进行有效的分析与使用。因此，为避免不必要的人力、物力和提高工作效率，及时准确地获取设备信息资料，以适应飞速发展的航空科技事业。作为其中的技术人员有必要针对目前实验室设备管理的现状及实际需求，结合MIS的发展趋势，进行全面科学的调查与分析，探索一条适合我国航空科研、生产和管理特点的MIS建设之路。
1 系统开发方法概要
鉴于MIS的组织与建设是一项系统工程，开发方法的选择很重要。
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开发MIS的具体方法很多，一般大致可分为结构化方法、Jackson方法、维也纳开发方法（VDM）及面向对象开发方法等。其中结构化方法是使用最早，时间最长、应用最广的开发方法。它是根据某种原理，使用一定的工具，按照特定步骤进行开发。结构化方法总的指导思想是自顶而下、逐步求精，基本原则是分解与抽象[3]。与之相适应的软件生存周期模型是瀑布模型。软件生存周期模型借用工程中产品生存周期的概念而得来的。它是指一个软件从提出开发要求开始直到该软件报废为止的整个时期[3]。其形犹如瀑布流水一样，如图1所示。适合于功能和性能明确、完整、无重大变化的软件开发[3]。
本文将采用这种较为流行的结构化方法，将整个开发过程分为若干阶段，结构化、模块化地对系统生命周期进行自上而下的分析与设计。
采用UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）对系统进行需求分析，建立用例模型，活动图，类图等，将复杂的系统设计问题简单化，即对软件系统进行可视化处理、构造和文档化，实现对系统的理解、设计、浏览、配置、维护和信息控制。
2 系统分析

2.1 功能结构分析

实验室设备信息管理系统，简称EIMS（Equipment Information Management System）。实验室设备主要针对使用频繁的传感器和作动筒两种。EIMS系统设置前、后台。
前台功能主要包括系统登陆、传感器信息处理和作动筒信息处理三种功能，其中传感器信息处理功能包括对传感器信息的查询、调取及对传感器候选列表信息的处理，作动筒信息处理功能包括作动筒信息查询、调取及作动筒候选列表信息处理。
后台功能包含用户管理和设备信息维护。用户管理功能是对用户身份进行验证与管理，设备信息维护是指对传感器及作动筒数据信息库进行添加、修改及删除。EIMS的前台和后台功能结构分别如图2，图3 所示。

2.2 用例图分析

用例图分析是使系统功能从抽象到具体的过程，逐步实现软件的可理解性与可操作性。例如，EIMS顶层用例图如图4所示，传感器子系统论文导读：性和重用性的优点，同时简化了基于MVC的JaWeb应用程序开发，规范和统一了整个开发过程，大大提高了JaWeb的开发效率（如图12所示），同时在ORM中Hibernate由于其功能与性能的优越而成为Struts框架最理想的底上一页123下一页
用例图如图5所示。
图4中角色分为用户和管理员。用户执行三种功能：系统登录、传感器信息处理及作动筒信息处理；管理员执行两种功能：用户管理和设备信息维护。
图5为传感器子系统用例图。用户角色执行三种功能，包括传感器参数信息查询、传感器信息调取及传感器候选列表信息处理。

2.3 动态活动图分析

在用例图的基础上建立相应活动图。例如，传感器信息查询活动图如图6所示。用户调取指定传感器信息进入候选列表，即创建候选列表活动图如图7所示。管理员活动图如图8所示。
图6中传感器查询方式分为两种，即传感器编号与量程两种。查询结果为要求有效期内的参数信息。
图7中首先查看传感器信息是否属于“已使用”状态，如果“已使用”，则返回，若处于“未使用”状态，则加入候选列表，此时可选择进入已经建立的候选列表或新建候选列表，若候选列表已经建立，则选定候选列表，否则新建候选列表。传感器信息成功调取进入候选列表的同时，传感器源信息状态更改为“已使用”状态。
图8中管理员可对设备信息进行创建、查询、删除及修改。

2.4 静态模型

根据系统需求，建立系统关系类图，进一步明细类之间的关系。如图9所示。
EIMS系统中分为五种类，类名分别为：SysAdmin（系统管理员）、Client（用户）、Sensor（传感器）、Actuator（作动筒）和Order（候选列表）。 3 系统设计

3.1 数据表结构设计

系统采用MySql数据库。根据项目需求建立数据信息表，分为用户、管理员、传感器、作动筒及候选列表五种数据信息表。分别对应保存用户类、管理员类、传感器类、作动筒类及候选列表类信息。例如，表1用来保存用户（Client）数据信息表。表2用来保存传感器信息表。

3.2 界面设计

应用JSP技术，开发系统与用户交流的界面。界面分为前、后台界面及各种功能操作界面，主要包括用户和管理员登入界面以及传感器信息查询、传感器信息调取、传感器候选列表信息处理、作动筒信息查询、作动筒信息调取以及作动筒候选列表信息处理等功能操作界面。前台，即用户登入界面如图10所示。

3.3 系统架构设计

一般来讲，MIS系统的开发主要有两种架构模式：C/S架构和B/S架构。
C/S（Client/Server）结构，即客户机和服务器结构。由客户机与服务器两部分构成。数据管理由服务器实现，服务器将数据提交给客户端，客户端将数据进行计算并将结果呈现给用户。客户端需要安装专用的客户端软件。它的开发成本较高，兼容性差，要求技术人员的专业水准较高。
B/S（Browser/Server）结构，即浏览器和服务器结构。随着网络技术的发展，很大程度上简化了客户端，所有的应用逻辑都集中在服务器。B/S的分布性特点，可以实现随时随地查询、浏览等业务，通过增加网页即可实现业务扩展和共享。局域网建立B/S结构，能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安全[4]。
根据航空科技重点实验室的设备使用现状，对系统选择采用基于B/S的体系结构模式，可以较大程度节约开发成本，系统维护人员在服务器端完成系统的日常维护，提升系统运行效率。

3.4 系统实施设计

在系统实现中，尽管使用传统的JSP+JaBean+Servlet（见图11）能开发出功能强大的Ja Web应用，但在团队开发过程中难以规范和统一，艰巨的Bean管理任务，使其优越性明显逊于SSH2框架（Struts

2.1+Spring3.0+Hibernate3.3）[5]。

Struts具有组件的模块化、灵活性和重用性的优点，同时简化了基于MVC的Ja Web应用程序开发，规范和统一了整个开发过程，大大提高了Ja Web的开发效率（如图12所示），同时在ORM中Hibernate由于其功能与性能的优越而成为Struts框架最理想的底论文导读：成了具有实用价值的MIS开发实践工作，为后续系统的进一步改进工作奠定了基础。以下是未来可供改进以及需进一步研究的方向：（1）虽然该系统初步实现了基本的业务功能，但由于该系统在实际环境中需要实现大量并发访问，所以改进系统的并发性问题是未来进一步研究的课题；（2）考虑到设备信息数量规模的增长，相关的数据库规
层数据交换组件。Spring为Struts和Hibernate提供了极为便利的集成方式[5]。
4 结 语
本文结合MIS的概念、发展方向及开发方法等相关理论知识，主要对某航空科技重点实验室设备信息使用及管理的现状和发展需求进行研究分析，并从需求出发，使用适合的开发方法及开发工具，对整个软件系统从分析、设计到实现整个过程中涉及到的方法、架构、设计等问题进行了讨论与研究。
以此为基础，在系统实施阶段，采用了Ja Web技术，借助开发工具，初步完成了系统开发、调试及测试工作。结果表明分析与设计真实反映了用户的实际需求，完成了具有实用价值的MIS开发实践工作，为后续系统的进一步改进工作奠定了基础。
以下是未来可供改进以及需进一步研究的方向：
（1）虽然该系统初步实现了基本的业务功能，但由于该系统在实际环境中需要实现大量并发访问，所以改进系统的并发性问题是未来进一步研究的课题；
（2）考虑到设备信息数量规模的增长，相关的数据库规模也会随之变化，如何提升系统的工作效率也是需要进一步深入研究的方向；
（3）目前，由于本实验室工作环境的一些特殊性，该系统还处于相对独立的状态，缺乏与外部相关系统连接的接口，因此，建立该系统与外部相接的接口是十分必要的。
参考文献
白丽娟，闫相斌，宋晓红.MIS科研产出及核心知识体系研究[J].情报杂志，2011（10）：201?206.
张利军，刘超.基于UML的实验设备管理信息系统的分析和设计[J].现代计算机：专业版，2010（1）：195?197.
[3] 邓良松，刘海岩，陆丽娜.软件工程[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004.
[4] 杨华.NET平台下基于B/S和C/S的MIS开发模式比较分析[J].信息与电脑，2011（9）：177?179.
[5] 刘斌.精通Ja Web整合开发：JSP+AJAX+Struts+Hibernate[M].北京：电子工业出版社，2011.
[6] 倪丽菊.基于B/S结构与C/S结构的混合体系结构的研究[J].福建电脑，2010（9）：124?125.
[7] 王永，王敏，李敏.管理信息系统中用户个性化界面配置研究[J].科技管理研究，2012（17）：220?224.
[8] 王国辉，李文立，杨亮.JSP数据库系统开发完全手册[M].北京：人民邮电出版社，2006.
作者简介：王晓英 女，1972年出生，陕西耀县人，工程师。主要研究方向为飞机结构强度试验控制。
刘思扬 男，1990年出生，陕西咸阳人，助理工程师。主要研究方向为飞机结构强度试验控制。