基于二维码的开放实验室预约管理系统设计

2022-07-22高林钧张恩迪陈雨飞

现代制造技术与装备 2022年5期

高林钧常瑞张恩迪陈雨飞

（南通理工学院机械工程学院，南通 226000）

开放实验室是高教教学活动中的重要组成部分，是科研教学活动的重要载体，是锻炼和提高学生实践动手能力、创新能力的重要场地[1-2]。随着互联网技术的快速发展，各种新手段、新技术被广泛应用于高校教学。传统的开放实验室预约使用方法是学生通过查询课表或现场查询实验室使用情况，与实验室管理员通信联系，并登记确认完成开放实验室的预约。这种方式效率低，在一定程度上影响了学生参加开放实验项目的积极性，也加重了实验室管理人员的管理难度[3-4]。因此，借助互联网技术设计了一款符合实际的开放实验室预约管理系统，以提高开放实验室的使用效率，减少开放实验室的管理成本。

1 系统总体设计

开放实验室预约管理系统主要分为预约登记模块和验证模块。预约登记模块主要为用户在网站进行注册与预约等操作。验证模块为用户在门禁系统验证预约信息，即门禁系统与服务端进行通信，验证用户预约信息。设计采用二维码作为预约信息的载体和验证形式。基于二维码的开放实验室预约管理系统工作流程，如图1 所示。用户通过电脑网页或者手机端访问网站，注册使用账号，在开放实验室预约管理系统中查找相关开放实验室的空闲状态情况，对需要使用的实验室进行登记预约，并将预约使用者、使用教室以及使用时间等信息生成二维码[5]。用户获得二维码，可以将二维码视为开启实验室门禁的钥匙。门禁识别二维码与服务器系统中的预约信息进行验证，验证通过则门禁开启，验证失败则提示用户验证失败等信息。用户实验结束后扫码离开。

2 系统实现

2.1 网站设计

开放实验室预约管理系统的线上网站采用浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）架构进行设计，主要分为用户模块、实验室模块以及实验室管理员模块。本系统有实验室管理员、教师和学生3 类用户。根据用户角色的不同，设置相应的权限，主要实现的功能有用户的注册与登录、实验室状态记录、提交预约、预约管理、个人信息维护以及实验室管理员审核等。网站功能结构图如图2 所示。

用户登录管理系统查看当前开放实验室的使用状态，选择满足自身使用需求的实验室，选择预约时间段，确认预约信息并提交申请。实验室管理员登录管理系统，根据申请人的提交时间、实验室是否满足开放要求等综合因素，审核开放实验室申请需求。如果用户通过审核，用户从系统中得到门禁授权的二维码。网站支持电脑网页和手机网页登录两种访问方式，使用方便。

2.2 数据库设计

网站采用MySQL 数据库存储和管理数据。在系统开发过程中，数据库设计至关重要。为了便于管理系统的管理与运行效率，数据库设计了用户信息表、预约登记表、实验室信息表以及实验室管理员信息表。用户信息表存储用户等相关信息，如用户姓名、班级、学号及密码等。预约登记表存储实验室预约记录等相关信息，如实验室当前预约情况、实验室预约审核、实验室预约验证及实验室预约完成状态等。其中：实验室当前预约情况是指用户预约实验室当前是否处于被用户预约状态；实验室预约审核是指该实验室是否通过管理员审核状态；实验室预约验证是指用户获得的预约二维码是否通过门禁验证状态；实验室预约完成状态是指用户使用完实验室是否扫码离开。实验室信息表存储实验室相关信息，如实验室名称和地点等。实验室管理员信息表存储管理员相关信息，如实验室管理员姓名和联系方式等[6]。

2.3 硬件设计

硬件采用STM32 作为主控芯片，主控芯片部分电路如图3 所示。二维码识别模块采用GM65 二维码模块，与服务器数据无线连接采用ESP8266 模块。GM65 二维码模块用来进行用户预约开放实验室二维码识别，进行支持通用的二维码使用，可以直接识别手机中的二维码信息。ESP8266 模块用来与服务器端数据进行通信，验证用户预约开放实验室信息。GM65 二维码识别模块与ESP8266 模块，通过串口通信方式进行连接。GM65 二维码识别模块扫描用户预约实验室使用的二维码，将数据发送给ESP8266 模块。ESP8266 模块通过无线传输方式与服务器端的用户预约实验室使用登记信息进行验证，验证当前用户是否进行了该实验室的预约。若验证通过，则门禁系统开启，用户可进入实验室[7-8]。