基于SSM框架的“三创”计算机实验室开放平台设计

2022-09-13林国福

蚌埠学院学报 2022年5期

林国福,王瑛

(闽江学院实验实训管理中心，福建福州 350108)

随着互联网时代的到来，设备智能化管理已广泛应用在各个行业领域中[1]。在研究的最初阶段，研究出了一种基于C/S架构的实验室信息管理系统，在一定程度上使信息管理模式实现了有序化[2-3]。而目前各大高校的实验室规模逐步扩大，使用人数也不断增加，使管理变得更加困难。尤其是在系统运行的过程中，需要实现对多数据的查询，这些数据特征不同，使用单一算法或挖掘方法难以对信息实现全面的查询挖掘[4-5]。现阶段，曾敬提出基于Foxtable混合结构的传媒实验室管理信息系统设计与开发，根据需求设计多个系统管理模块和数据库，完成实验室管理信息系统的开发[6]。但是在实际应用中，对于使用实验室的人员信息识别不全，不能根据用户预约需求实现实验室的考勤打卡，查全率较低。张琦利用信息技术设计基于网络的实验室信息化管理系统，完成了网络综合实验室管理平台的构建[7]，但是对于实验室内已完成的结果数据查询花费时间较长。高飞达等提出基于GS1体系的检验检测实验室管理探讨，通过智能视频监控系统对实验室进行智能预警[8]。该系统采用了固定式RFID阅读器，虽然具有较强的信号收发能力，但与系统主机进行通信时会由于设备的移动而使信号中断，影响实验室的正常运行。

为了解决以上问题，本设计提出了基于SSM框架的“三创”计算机实验室开放平台，以期提升开放式实验室的综合管理效果。

1 基于SSM框架的“三创”计算机实验室开放平台

在本文所设计的实验室综合管理系统中，以搭建的SSM框架为基础，通过建立B/S数据端关系进行实验室预约，在此基础上建立以数据表为主体的数据库，引入基于RFID技术的阅读器，利用SQL语句对数据库中的数据进行查询，并将关系代数查询作为数据库二次查询方式，完成系统的软件设计。

1.1 SSM框架建立

由Spring、SpringMVC和MyBatis共同组成SSM框架，因此该框架属于集成型系统框架[9]。可以通过添加Hibernate来对系统数据库进行完整封装并制定存储逻辑，建立对象与数据库之间的映射机制，在其中生成SQL来对系统接口发出调用指令[10-12]。由于Hibernate需要应用对象的数据表结构稳定，因此MyBatis需要将SQL语句参数映射到系统的JavaBean中，确保对象模型与数据可以分离，避免耦合。

根据以上思想，本文构建了SSM框架，该框架由客户层、控制层、业务逻辑层、数据层组成。其中，客户层由JSP页面组成，运行开放式实验室综合管理系统，采用AJAX的局部刷新技术进行控制层交互，在Web客户端页面进行操作。SSM框架中控制层的主要功能是控制系统框架的整体业务流程的顺利进行。该层通过接收客户层所发出的数据请求，在业务逻辑层中接收转发数据，并且处理EJB以及回调的函数，可传递预设号页面标签至客户层中，对数据进行逻辑处理，并根据控制层的意见发送请求，包括教师查询与预约等，运用不同模块实现各项功能的反馈，在控制层中接收反馈数据。数据层的功能是实现系统和数据库之间的顺利交互，在客户需求的数据兑现与系统数据库之间建立映射关系，反馈处理结果至业务逻辑层，并建立数据访问机制。SSM框架工作流程如图1所示。

1.2 基于B/S端数据关系的实验室预约

对于开放式实验室的管理来说，要求系统可以实现课程以及设备的提前预约。本文采用B/S的预约机制，根据对所在实验室的容量以及设备资源的调整来保证实验室的合理使用。预约机制流程如图2所示：

图2 预约机制流程图

用户登录平台后，选择所需要的实验室，通过系统自身来判断实验室人数是否已满，如果该实验室已被预约则回到选择界面让用户重新进行选择，部分过程即，#define N//该实验室可容纳人数，int j for (i=0;i

1.3 建立数据库

为了提升数据效率，在数据库的数据表中分别设置6张不同的数据表，其中Attendance数据表作为实验室进出人员记录表，其中包括多个字段，如name字段，可以用来记录进出实验室的人员名字，运用time字段可记录人员出入的具体时间。而RFIDinfo数据表作为进出人员的详细信息表，保留着人员进出记录表中的name字段，在此基础上给出对应人员的具体信息，cardid字段用来记录进出人员的射频卡卡号，snumber字段用来记录人员学号等。RFID则作为实验室的实验设备信息表，其中包括设备型号、设备存储情况、设备负责人等。RFIDnotice作为通知信息表，该数据表主要功能是将相关通知信息发送到客户端上，除了通知信息内容外，还包括通知信息的有效时间以及失效时间。RFIDtype数据表的作用是反映射频卡的类别，其中包括cardid射频卡的卡号、type射频卡种类等，RFIDuser是管理员信息表，其中的username字段代表管理员名称、phone字段代表管理员的手机号等。利用6个数据表可对系统中的相关信息进行分类记录，而当客户需要对信息库中某一信息进行查询时，主要利用SQL语句实现数据库的信息查询。

1.4 基于关系代数查询的数据查询

1.5 基于RFID技术的阅读器

实验室的实验设备在应用过程中会产生较多的实验数据，并储存在系统数据库中。为了提高数据传输的效率，本文设计系统引入基于RFID技术的阅读器，利用无线射频信号能够不间断发送的特性，对数据库待传输数据进行标签识别，按照识别的标签信息进行内容读取。

由于基于RFID技术的阅读器分为手持式与固定式两种，固定式具有较强的信号收发能力，可适合远距离。但是本文设计系统中阅读器的选择更倾向于便携方便、可随身携带，因此为了适应本文设计系统的实际应用，在此次设计中选用手持式RFID阅读器进行应用。基于RFID技术的阅读器的射频接口单元能够对信号进行发送与接收，在近距离情况下，还可以实现信号的调制。基于RFID技术的阅读器还有一个非常重要的单元是逻辑控制单元，该单元能够实现对信号的编码与解码，并且在完成编码与解码后，可实时将信号数据储存在数据库中，等待与系统主机进行通信。在与主机进行通信时，信号通过无线传递的方式进行发送，可通过蓝牙或WLAN的形式完成，或者直接选择网线连接RS458接口至主机，实现有线传输。利用基于RFID技术的阅读器能够实现实验室各个设备的盘点，方便计算机实验的管理。

2 设计结果的验证分析

为了验证本文所设计的基于SSM框架的“三创”计算机实验室开放平台的有效性，利用本文设计的管理系统对某高校实验楼中的部分实验室进行管理，并将文献[6]、文献[7]、文献[8]提出的综合管理系统作为对比系统。将系统查全率与查询时间作为实验指标，查全率越高，说明系统性能越好；查询时间越短，说明系统运行性能越好。

2.1 系统开发环境

本文实验中对系统进行开发的设备如下，硬件上采用英特尔Xeon E5-26200@2.00GHz 六核，主板采用英特尔Xeon E5/Core i7 DMI2-Intel X79 PCH，内存型号为DDR4 8G 2666，硬盘采用8块 1TB LFF SAS/SATA硬盘，安装在工作站上的系统采用Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition Service Pack 2操作系统，该系统具有稳定和高兼容性的特点，适合进行系统开发。

2.2 系统对比试验分析

进入系统后出现的登录界面如图3所示：

图3 实验室登录系统界面

对系统数据库的性能以及功能实现进行测试，随机选取006号和008号实验室作为实验对象，在两个实验室中各选取一名学生的使用信息作为测试数据，006号实验室学生用户名为7siwntia8dsan，008号实验室学生用户名为2cihejian9m，将所查信息输出至控制台中。对006号实验室中的数据信息采用SQL语句查询，对008号实验室信息的查询，仅需要将所查询的数据库集合分类进行修改，然后输入如下查询代码(见图4)。

将学生出入情况、学生考勤情况、学生使用设备情况、学生实验科目作为查询指标，分别采用四种不同系统进行查询，时间和查全率的对比结果如表1和表2所示。

图4 实验室考勤信息查询代码

表1 查询006号实验室学生7siwntia8dsan考勤信息时的系统性能

表2 查询008号实验室学生2cihejian9m考勤信息时的系统性能

通过表1可以看出，虽然文献[6]系统和文献[7]系统查询时间低于文献[8]系统，但是这两种系统在学生出入情况、学生考勤情况的查询中，查全率不足100%，系统性能不佳；虽然文献[8]系统的查全率为100%，但是该系统的查询总时长最长，系统性能较低。而在本文设计的系统中四个查询指标的查全率均为100%，同时查询总时长最短，仅为861 ms，证明本文系统性能较好。

表2的实验结果与表1结果相仿，文献[6]系统和文献[7]系统在对学生出入情况以及考勤时间的数据查询时查全率无法保证，文献[8]系统虽然具有较高的查全率，但该系统在进行数据查询时消耗时间较长；而本文设计方法不仅查全率达到100%，并且总查询时间远低于其他系统，查询时间较短，证明本文系统整体运行性能较好，具有较好的实际应用性能。这是因为本文设计系统引用了SSM框架，能够将语句参数映射到系统中，确保对象模型与数据可以分离，并使用关系代数进行二次查询，因此提高了系统整体运行的性能。