基于Drupal的实验室管理系统设计及实现

李媛媛， 周 围， 靳小燕

(北京交通大学 计算机与信息技术学院， 北京 100044)

0 引 言

随着我国高等教育事业的飞速发展，很多高校招生规模快速增长，对于高校的硬件教育资源的合理有效使用提出了新的挑战，其中最大的挑战之一莫过于计算机公共实验室的管理。高校计算机公共实验室通俗称为公共机房，主要承担学校计算机基础课程、计算机语言、网络、英语听说训练等实践教学任务以及考试和学生的自由上机实践。随着学生需求多样化、上机实践课程任务和计算机实验设备数量的增加，使得目前在实验室管理人员有限的情况下如何高效地管理计算机实验室成为了迫切需要解决的问题。当然，一个科学合理的公共实验室管理制度是提高管理效率的基础，另外还要有一个好的管理系统才有可能从根本上提高管理效率。实验室管理系统的完善程度代表了高校信息化建设的水平[1]。

本文针对高校公共实验室的管理需求进行调查分析，对基于开源软件实施的管理信息系统进行深入探讨，以期找到低成本、快速、有效、稳定的公共实验室管理系统的实现方案，并且通过我校建设实例来证明开源软件应用的可行性和前景。

1 公共实验室信息管理系统需求分析

通常所说的实验室信息管理系统(Laboratory Information Management System，LIMS)，是基于计算机局域网包括了信号采集设备、数据通讯软件、数据库管理软件在内的集成系统。通常以专业实验室为中心，将实验室的业务流程、环境、人员、仪器设备、试剂、标准方法、文件记录、科研管理等多种因素有机结合，能够完成实验室数据和信息的收集、分析、报告和管理。纵观国内高校在实验室管理模式上的发展，其经历了人工管理模式、计算机辅助人工管理模式、LIMS模式等发展轨迹，提高实验室的使用率、方便用户使用、为教学和科研提供优质服务已成为实验室管理的大势所趋[2]。

计算机公共实验室的信息管理系统也属于LIMS范畴之内，但和专业实验室的LIMS相比，它有自己的需求特点：① 高校公共实验室面向全校师生服务，随着校园网服务应用水平的提高，其管理上融合了校园网应用的一部分，如一卡通上机计费、视频监控管理等，这些功能都是较独立的校园网系统一部分，因此公共实验室的LIMS可不考虑这些功能的实现。② 虽然没有专业实验室的样品试剂的实时监控需求，但是涉及到的硬件软件管理任务比较重。计算机硬件的发展速度快、更新频率高，实验室也随着计算机技术的逐步发展而不断投入和建设，硬件分期按需投入为学校节约经费的同时，带来的实验室维护与设备耗材管理要求也更高。另外，随着软件更新和灵活的教学模式需求，软件环境的配置和管理非常重要，因此文件记录、日常维护工作是实验室管理的主要工作。③ 传统的LIMS主要是C/S模式(客户机/服务器)，功能上相对专一和封闭。而公共实验室的LIMS要真正考虑到满足全校的教学科研和用户的需求，就要考虑到开放性，不但需要采用B/S模式(浏览器/服务器)，更需要不断适应新需求的功能扩充可能性。

计算机公共实验室的特点对实验室信息管理系统的建设提出了更高的要求，建立高效、科学、规范的服务体系理论和信息化管理平台尤其重要。虽然大部分高校可以使用“一卡通”进行学生上机计费，通过学校的设备管理平台进行实验室设备管理，但是其余很多管理和服务，如实验教学过程管理、软件管理、维护日志、多校区多实验室信息沟通等还停留在手工阶段，需要通过实验室信息管理系统来满足需求。通过以上分析，我们对系统需求分析如图1所示，其中信息公开为外部功能，资源管理、日常管理、人员管理都是内部功能，需要用户登录才能使用[3]。

图1 计算机公共实验室的功能需求

2 基于开源软件Drupal的系统可行性分析

对于高校的公共计算机实验室来说，可自行设计开发、也可通过购买商业软件来管理实验室。虽然购买的软件比较成熟，但是可扩充性弱、不能满足日益发展的服务要求。那么在建设经费紧张的现状下如何快速建立低成本、实用性强、可扩展的实验室管理系统，是摆在实验室管理人员面前的任务。为此在分析实验室现状和需求的基础上，对现有系统调查分析，决定基于开源软件Drupal来快速构建一个满足需求、低成本、可扩展的高校公共实验室信息管理系统[4-5]。

2.1 开源软件

开源软件(Open source software)是软件的版权持有人在软件协议的规定之下保留一部分权利，同时允许用户学习和修改来增进提高软件的质量。互联网的普及，将原来分散的开发人员聚合在一起，可开发出产品级的工具软件，从而开源成为了一种趋势。开源软件大量出现，使快速建立系统成为可能，开放源码学习修改的极大自由，使用户能够按照自己的业务需求定制软件，削减大量开支和人力成本，并拥有良好的升级可扩展性，在传统私有软件开发中是不可能的[6]。

通过对实验室管理系统功能需求分析，可以认为它是一个以内容管理为主的Web系统。现在比较有影响的开源内容管理系统(Content Management System，CMS)有：WordPress，Joomla和Drupal，这三者都是基于PHP脚本语言，使用开源Mysql数据库，关于三者系统特性的比较见表1[7-9]。

2.2 基于Drupal模块化建设LIMS的可行性分析

Drupal提供了许多功能模块，分为基本功能模块和功能增强模块。基本功能模块是Drupal安装包里自带的功能模块，扩展功能模块则需要到官方网站下载。基本功能模块又分为固定启用的基本功能模块和可选用的基本功能模块。固定启用的模块在安装后即自动启用，主要包括如下模块：block(用于支持区块的实现)、filter(用于处理内容过滤以便于显示)、system(用于处理管理员对站点的设置)、user(用户管理及注册系统)、watchdog(生成并管理系统日志)等。这些模块可以满足Web系统管理、人员管理功能。

表1 三大开源CMS系统特性的对比

可选用的基本功能模块很多，主要有以下模块：aggregator提供一个在线的RSS订阅器，支持RSS，RDF等格式，可定时扫描新闻源自动更新内容；archive支持存档内容的管理与浏览；locale开启多语言支持，是汉化版本必须开启的模块；queue允许管理员监管文章，所有新提交的文章将先进入监管队列，经过管理员审核后决定是否发表；search模块支持站内搜索，也能够很好的支持中文搜索；statistics记录访问统计信息；taxonomy开启目录分类支持；upload模块支持上传文件等。这些模块可以完成实验室信息管理系统的大部分功能[10-11]。

Drupal的功能增强模块非常多，主要包括以下类别：第三方集成、基本管理功能、分类/目录、商业/广告、社区交流、内容显示、开发、评价和排序、事件、文件管理、过滤/编辑、输入输出、本地化、安全、新闻聚合、用户管理、个性化设置和易用性等[12-13]。每一个类目下都有多个相关的模块，用户可以根据需要选择模块。目前Drupal官方网站上提供下载的模块已有上万个，并且每天都在不断增加。根据实验室管理需求，可以选择相应模块来完善系统功能，增加系统易用性。

3 LIMS系统实现

3.1 模块设计

在服务器上配置apache/mysql/php的Drupal运行环境，通过功能需求分析试用相关模块，并通过比较最终确定了如下模块(见表2)：

(1) 资源管理。通过启用Upload和Upload Path模块可增加上传附件的功能，为不同的内容类型设置不同的路径规则，让文件根据管理员定制的规则上传到指定的路径，对上传文件进行更好的组织和进行管理。实验室文件数量大种类多，这些模块的使用有效解决了文件的合理放置问题。

表2 基于Drupal的公共实验室信息管理系统模块

(2) 用户管理。用户模块可提供用户权限和角色管理，管理员能够设定不同的规范，自动分配给不同用户相应的权限。本系统内用户角色分为Web用户、实验室人员、管理员三类，每个类别有不同的权限，加强了内部资源的开放安全。

(3) 日常管理。利用日历模块可进行事件日历管理，使实验室的工作日志和集中检查记录一目了然，便于日常管理。还可用不同颜色显示不同种类的事件，使工作状态快速识别。

(4) 信息公开。除了启用archive模块，按日期浏览文章存档，使用搜索模块方便查找全文信息外，聚合器模块可为实验室站点提供强大的新闻聚合与阅读功能，能从指定的相关网站自动收集相关内容聚合显示到系统，方便用户了解更多信息。

(5) 交互界面。为增加系统可用性，在使用缺省菜单外，还选用nice_menus 和taxonomy_menu 模块并调试，可显示多级菜单和分类体系树，得到了理想的菜单效果，当将鼠标放置在菜单条目上时，菜单会自动展开，方便了用户使用。另外还根据实验室特点选择了相应主题页面。

(6) 系统管理。管理员可以在后台的区块管理中设置区块的所属区域，以及每个区块的属性(如标题、可访问的角色以及在哪些页面中显示等)。本地化模块使Drupal支持多国语言，可以用多种语言表现Drupal站点，而不是默认的英语[14-16]。

3.2 应用效果

计算机基础教学实验中心面向全校教学实验服务，分两个校区，除拥有大规模计算机软件实验室之外、还设有硬件实验室、网络实验室等多功能面向全校的开放实验室。配有不同年代多批次采购的计算机设备600台、每天开放14 h，为2万余在校生提供全校公共基础课实验环境以及课外上机、考试等服务。实验课和实验室软硬件管理的工作繁重，而实验室技术人员较少。

实验人员通过开放源码的学习，根据实验室业务需求短期内快速建立了基于Drupal的实验室管理系统，极大地提高了实验室管理效率。该系统的聚合器模块可为实验室站点提供强大的新闻聚合与阅读功能，能从指定的相关网站自动收集相关内容聚合显示到系统，实现了多校区信息及时共享，对外信息发布快速及时，使实验室人员脱离了传统的手工作业。

另外系统的日历模块也给日常管理工作带来很大便利，工作人员可迅速了解实验室的工作日志和集中检查记录，不同种类的事件还可用不同颜色显示，使工作状态快速识别。采用该系统没有软件购置和开发费用，且可随时扩充新功能，开源模块化的使用使系统稳定且易于维护，满足了实验室信息管理的多方需求。

4 结 语

通过调研发现，很多高校存在类似我校的计算机公共实验室服务功能和信息化建设不足的同类问题。通过基于开源软件Drupal的信息管理系统建设实施，不但可以快速提高实验室开放管理和实验教学效率，促进全校范围内实验教学资源的充分利用，提升教改实践和科研环境，还可以影响和推动高校的信息化管理进程。开源软件的使用，可快速、低成本、按需建设，易用性和扩展性高，易于维护，在今后的信息化建设中的应用会越来越广泛，具有广泛的前景。

[1] 张 建,罗月童.基于高校公共机房管理系统的设计与实现[J].软件,2012,33(6):8-10.

ZHANG Jian,LUO Yue-tong.Based on the public computer coom management system design and implementation[J].Computer Engineering & Software, 2012,33(6):8-10.

[2] 杨海鹰.基于LIMS 平台的应用技术探讨[J].现代科学仪器，2006(6):12-16.

YANG Hai-ying. Discussion of the applied technology based on LIMS[J].Modern Scientific Instruments,2006(6):12-16

[3] 王亚琴，梁 方.高校计算机公共机房的管理与维护[J].电脑知识与技术,2005(6):39-40.

WANG Ya-qin,LIANG Fang.Management and maintenance of public computer room in colleges[J].Computer Knowledge and Technology,2005(6):39-40.

[4] 覃国蓉,何 涛.校园机房课堂监控管理系统的设计与实现[J]．计算机应用与软件，2011，28(5):64-66．

TAN Guo-rong,HE Tao.Design and implementation of class supervision and management system at computer room of campus[J].Computer Applications and Software,2011,28(5):64-66.

[5] 姚 克.高校机房管理系统的设计与实现[D].青岛：中国海洋大学，2010.

[6] 许艳丹，张前进，盛安元．基于CMS平台的校园网站系统设计与实现[J]．中国西部科技，2010，9(4)：38-41．

XU Yan-dan,ZHANG Qian-jin,SHENG An-yuan.University website based on CMS platform[J].Science and Technology of West China,2010,9(4):38-41.

[7] Drupal中国网站，http://drupalchina.cn/

[8] Drupal官方网站，http://drupal.org.

[9] http://www.drupalsites.net/

[10] 孙 方.基于Drupal 电子学档平台设计与实现[J].现代教育技术，2012，22(1)：98-102.

SUN Fang.Drupal-based e-portfolio for design and application[J].Modern Educational Technology,2012,22(1):98-102.

[11] 黄存东，盛安元，张前进.基于Drupal 的校园网站群系统分析与设计[J].长沙大学学报，2012，26(2):54-57.

HUANG Cun-dong,SHENG An-yuan,ZHANG Qian-jin.The analysis and design of Drupal-based campus website group system[J].Journal of Changsha University,2012,26(2):54-57.

[12] 马建玲.开放源代码的内容管理系统Drupal[J].现代情报,2007,27(2):50-52.

MA Jian-ling.Open source content management system Drupal[J].Modern Information,2007,27(2):50-52.

[13] 戴 马.浅谈基于Drupal网站开发过程[J].信息系统工程，2011(8)：115-116.

DAI Ma.The website development process based on Drupal [J].Information System Engineering,2011(8):115-116.

[14] 李 倩，卢志国. 利用Drupal构建图书馆的门户网站[J]. 图书馆学刊，2011(2):114-116.

LI Qian,LU Zhi-guo.The library portal site built by Drupal [J].Journal of library science,2011(2):114-116.

[15] 杨 萌，马伊凡.Drupal在图书馆中的应用[J].图书馆学刊，2012，35(4):106-107.

YANG Meng,MA Yi-fan.The application of Drupal in a library[J].Journal of Library Science, 2012,35(4):106-107.

[16] 孙 荣. 基于开源软件Drupal构建高校数字化教学资源门户[J].现代情报，2012,32(12):52-57.

SUN Rong.Based on the open source software Drupal to build college digital teaching resource portal[J].Modern Information,2012,32(12):52-57.