【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的使用效率，增強(qiáng)儀器的使用管理能力，推動(dòng)科學(xué)儀器能被更廣泛的用戶方便地共享使用，同時(shí)為儀器購(gòu)置提供決策支持。本文以SMSI系統(tǒng) 這一具體項(xiàng)目為背景，描述了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)及相關(guān)重要模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用狀況 科學(xué)儀器管理及維護(hù)的方式目前主要有以下幾種：純?nèi)斯す芾?；使用?jiǎn)單的計(jì)算機(jī)輔助工具進(jìn)行管理；利用專業(yè)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行管理。當(dāng)某實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)儀器的數(shù)量愈來(lái)愈來(lái)，其對(duì)信息化的要求也將越來(lái)越高。 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的迅 速發(fā)展，在歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家，專業(yè)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)在企業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，如 MAXIMO軟件系統(tǒng)等（侯文瑞 等， 20xx）。這些系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)成熟，功能比較完善。 目前國(guó)內(nèi)的管理方式多采用在嚴(yán)格的管理制度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行人工的管理或者使用簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)輔助管理；或系統(tǒng)是基于局域網(wǎng)，它的最終用戶是管理人員，其他人員無(wú)法使用相關(guān)的數(shù)據(jù)，開(kāi)放和共享程度較差。基于互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)中，不僅能夠提高大型科學(xué)儀器的使用效率、共享率、對(duì)儀器的使用管理能力，對(duì)科學(xué)儀器的使用實(shí)行全程管理，并為儀器購(gòu)置提供決策支持的系統(tǒng)并不多見(jiàn)。 目前 ，大多數(shù)高校在使用的儀器管理系統(tǒng)是北京化工大學(xué)開(kāi)發(fā)的《高校教學(xué)科研儀器設(shè)備管理系統(tǒng) (單機(jī)版或 WEB版 )》。這套系統(tǒng)的主要功能包括教學(xué)科研儀器設(shè)備的賬務(wù)管理、教育部要求的各種上報(bào)數(shù)據(jù)的生成和管理。該系統(tǒng)存在著以下的缺點(diǎn)和局限性。 系統(tǒng)采用基于局域網(wǎng)的開(kāi)發(fā)模式，封閉性較強(qiáng)，不能很好地融入校園網(wǎng)環(huán)境。 系統(tǒng)最終用戶僅是管理人員，其他人員無(wú)法共享使用相關(guān)數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)在操作和管理維護(hù)上都比較困難。如，缺乏動(dòng)態(tài)管理能力，不支持儀器設(shè)備的多方面統(tǒng)計(jì)查詢功能，等等（田偉威， 20xx）。 因此，該系統(tǒng)已遠(yuǎn)不能滿足 現(xiàn)實(shí)需求。 由于服務(wù)器連接個(gè)數(shù)和數(shù)據(jù)通信量的限制，傳統(tǒng)的 C/S結(jié)構(gòu)軟件（即客戶機(jī) /服務(wù)器模式）比較適于用戶數(shù)目不多的局域網(wǎng)內(nèi)使用。在實(shí)現(xiàn)對(duì)分布性、共享性要求較高的系統(tǒng)時(shí)， C/S結(jié)構(gòu)的弊端被暴露出來(lái)。而 B/S結(jié)構(gòu)軟件（瀏覽器 /服務(wù)器模式）是對(duì) C/S結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)（魯力群 等， 20xx）。 B/S結(jié)構(gòu)中，軟件應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯完全在應(yīng)用服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，用戶表現(xiàn)完全在 Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，客戶端第一章 緒論 3 只需要瀏覽器即可進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，是一種全新的軟件系統(tǒng)構(gòu)造技術(shù)。不局限于任何硬件平臺(tái)和軟件環(huán)境，應(yīng)用程序安裝在后臺(tái)服務(wù)器中，可以被每一種 操作系統(tǒng)上的通用瀏覽器所瀏覽，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)操作，成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。 本人的主要工作 本人在 SMSI系統(tǒng) 中主要負(fù)責(zé)幾個(gè)功能模塊的需求分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試工作，以及系統(tǒng)中所用到的技術(shù)調(diào)研。具體工作如下： 研究各科學(xué)儀器及其實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，分析各科學(xué)儀器的使用流程以及管理流程，研究當(dāng)前存在的問(wèn)題，熟悉業(yè)務(wù)的需求。通過(guò)畫(huà)面原型方法，逐步確定用戶的需求。 SMSI系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中用到的技術(shù)調(diào) 研 。如： 、 Web Service技術(shù)、事務(wù)處理與異常捕捉、 JavaScript腳本、 AJAX技術(shù)以及富文本編輯技術(shù)。 對(duì) SMSI系統(tǒng)的 Web Service、頁(yè)面導(dǎo)航、儀器管理以及網(wǎng)上預(yù)約管理等重要模塊的需求分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 整合各功能模塊以及測(cè)試工作。測(cè)試包括單元測(cè)試以及集成測(cè)試。 SMSI系統(tǒng)維護(hù)工作。主要包括查詢統(tǒng)計(jì)以及郵件功能管理等模塊的需求分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 論文的組織結(jié)構(gòu) 本文共六章，具體章節(jié)內(nèi)容概括如下： 第一章描述了 SMSI系統(tǒng)開(kāi)發(fā)背景及意義，國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用狀況。 第二章 介紹 了 SMSI系統(tǒng)中所使用的具體技術(shù)。包括 、Web Service技術(shù)、事務(wù)處理與異常捕捉、 JavaScript腳本、 AJAX技術(shù)以及 富文本 編輯技術(shù)。 第三章概述了 SMSI系統(tǒng) 的整體情況。包括需求描述、系統(tǒng)的全局設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的模塊構(gòu)成 。 在描述系統(tǒng)的全局設(shè)計(jì)部分時(shí)，主要講述了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、 .NET三層框架設(shè)計(jì)以及安全性方面的考慮。 第四章詳細(xì)描述 SMSI 系統(tǒng)部分重要模塊的需求分析。包括以下模塊：頁(yè)面導(dǎo)航功能、儀器管理、網(wǎng)上預(yù)約管理、查詢統(tǒng)計(jì)、郵件功能管理等重要模塊的需求分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。其中，儀器管理模塊，主要描述了儀器分類管 理、儀器分類屬性管理、儀器的綜合信息管理子模塊；網(wǎng)上預(yù)約管理模塊，主要描述了 “我要預(yù)約儀器 ”、 預(yù)約信息管理 子模塊；查詢統(tǒng)計(jì)模塊，主要描述了儀器在線狀態(tài)、第一章 緒論 4 使用時(shí)間統(tǒng)計(jì)子模塊；郵件功能管理模塊主要描述了系統(tǒng)郵件功能設(shè)置、 “我的郵件功能設(shè)置 ”、事件觸發(fā)的郵件、系統(tǒng)觸發(fā)的郵件子模塊。 第五章詳細(xì)描述 SMSI 系統(tǒng)部分重要模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。包括的模塊及其子模塊與第四章對(duì)應(yīng)。 第六章總結(jié)全文，提出論文研究中可進(jìn)一步改進(jìn)的地方，并對(duì) SMSI系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了展望。第二章 相關(guān)技術(shù)介紹 5 第 二 章 相關(guān)技術(shù)介紹 本章介紹 SMSI系統(tǒng)中所使用的具體技術(shù) 。包括 、 Web Service技術(shù)、事務(wù)處理與異常捕捉、 JavaScript腳本、 AJAX技術(shù)以及富文本編輯技術(shù)。 .NET是微軟近年來(lái)推出的新一代的 Windows程序開(kāi)發(fā)平臺(tái)。 NET開(kāi)發(fā)平臺(tái)為創(chuàng)建穩(wěn)定、可靠、安全的 Windows桌面應(yīng)用程序提供了更多的支持，同時(shí)也簡(jiǎn)化了在高度分布式 Inter環(huán)境中的應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，使得能夠更容易地創(chuàng)建Web應(yīng)用程序。 .NET平臺(tái)主要包括 .NET Framwork和 IDE開(kāi)發(fā)工具兩大部分。 SMSI系統(tǒng)以 Visual Studio 20xx作為開(kāi)發(fā)工具，使用 .NET Framework 本。 .NET Framework包含公共語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)（ CLR）和 .NET Framework類庫(kù)（ Lu Qiuqin et al. 20xx）。 CLR提供了各種核心服務(wù)，如內(nèi)存管理、線程管理和代碼安全（劉翼 等， 20xx）。 .NET Framework類庫(kù)是一個(gè)開(kāi)發(fā)人員用于創(chuàng)建應(yīng)用程序的綜合的、面向?qū)ο蟮念愋图稀? Microsoft .NET Framework的一部分，是一種可以在高度分 布的 Inter環(huán)境中簡(jiǎn)化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的計(jì)算環(huán)境，是統(tǒng)一的 Web應(yīng)用程序平臺(tái)，它提供了為建立和部署企業(yè)級(jí) Web應(yīng)用程序所必需的服務(wù)。 瀏覽器或設(shè)備的更安全的、更強(qiáng)可升級(jí)性、更穩(wěn)定的應(yīng)用程序提供了新的編程模型和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。以下為 。 多語(yǔ)言性 .NetFramework支持 C++、 C、 Visual Basic、 JScript （ JavaScript的微軟版本）以及 COBOL語(yǔ)言。為此可以選用其中的任何一種語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)。 SMSI系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)使用的語(yǔ)言 為 C。 服務(wù)器控件 服務(wù)器控件，方便 了 用戶程序的設(shè)計(jì)。靈活地使用這些控件，能夠?qū)崿F(xiàn)較為復(fù)雜的功能，如：圖形報(bào)表以及表單嵌套顯示功能等。 ? 使用圖形報(bào)表顯示功能可以豐富視覺(jué)效果、增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。一般可以用來(lái)顯示的圖形有餅圖、區(qū)域圖、點(diǎn)圖、圈圖等。在 SMSI系統(tǒng)的查詢統(tǒng)計(jì)模塊中，考慮利用控件 asp:Chart/實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。 相應(yīng)實(shí)現(xiàn)的描述。 第二章 相關(guān)技術(shù)介紹 6 ? 頁(yè)面表格中通常需要顯示的數(shù)據(jù)為二維列表數(shù)據(jù)。當(dāng)需要在表格的每一行的某一列中都要顯示二維列表數(shù)據(jù)時(shí)，使用 Web服務(wù)器控件嵌套技術(shù)將簡(jiǎn) 化這一過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。在 SMSI系統(tǒng)的基本信息管理子模塊中，考慮利用控件 asp:GridView/嵌套動(dòng)態(tài)綁定技術(shù)實(shí)現(xiàn)該功能。 頁(yè)面與代碼分離技術(shù) 編碼 (codebehind)模型，該模型中的代碼完全被轉(zhuǎn)移到了一個(gè)單獨(dú)的文件中。 codebehind技術(shù)的運(yùn)用，更加方便了 Web應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。 數(shù)據(jù)庫(kù)的操作技術(shù) 在數(shù)據(jù)庫(kù)的操作技術(shù)上， 接口，它通過(guò) OLEDB或 ODBC來(lái)連接數(shù)據(jù)庫(kù)。它是一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和信息的API，但它與 ADO的類和訪問(wèn)數(shù)據(jù)的 規(guī)則方法則完全不同，它僅使用了 ADO中的 OLEDB驅(qū)動(dòng)程序。 DataSet， DataSet代表一套包含關(guān)系表、約束、表問(wèn)關(guān)聯(lián)的完全數(shù)據(jù)集合。 的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。 SMSI系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)工具是 Sql Server 20xx。 配置 。第一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn) I IS（ InterSverer）設(shè)置，這和現(xiàn)在的 ASP應(yīng)用程序是一樣的。第二個(gè)是配置文件，這個(gè) XML文件包含了應(yīng)用程序的元數(shù)據(jù)。另外還有一個(gè)通用文件 ，它包含了所有，同時(shí)每個(gè) ，用來(lái)重寫(xiě)這些默認(rèn)值。包含配置文件有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是無(wú)需通過(guò)注冊(cè)表來(lái)修改設(shè)置，因?yàn)槊總€(gè)應(yīng)用程序都是自包含的。 部署 在 ——產(chǎn)品部署．它通常被我們稱為 xcopydevelopment技術(shù)。每個(gè) ，其中包括了配置文件和組件。在 Netframework中，無(wú)需再注冊(cè)組件，只需將它們復(fù)制到目標(biāo)位置即可。 Web Service技術(shù) Web Service提供一個(gè)與操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)、與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言無(wú)關(guān)、與機(jī)器類型無(wú)關(guān)、與運(yùn)行環(huán)境無(wú)關(guān)的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用的共享 （ Taylor K et al. 20xx） 。Web Service的體系結(jié)構(gòu)與 Web應(yīng)用的三層結(jié)構(gòu)類似，區(qū)別在于頂層的面向?yàn)g覽器的 Web Server被面向程序（又稱 Web Service Client）的 Web服務(wù)所取代（ Graham Hughes et al. 20xx）。 Web Service是用標(biāo)準(zhǔn)的、規(guī)范的 XML（ Ernesto Damiani et al. 20xx）概念描第二章 相關(guān)技術(shù)介紹 7 述一些操作的接口（利用標(biāo)準(zhǔn)化的 XML消息傳遞機(jī)制可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)這些操作）。接口隱藏了實(shí)現(xiàn)服務(wù)的細(xì)節(jié)（ Qi Yu et al. 20xx），允許獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)所基于的硬件或軟件平臺(tái)和編寫(xiě)服務(wù)所用的編程語(yǔ)言使用服務(wù)。 Web Service履行一項(xiàng)特定的任務(wù)或一組任務(wù)（ Jamsa et al. 20xx）。 Web Service可以單獨(dú)或同其它Web Service一起用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的聚集或商業(yè)交易。 SMSI系統(tǒng)開(kāi)放 Web Service接口是 為了被讀卡器調(diào)用，讀卡器向 Web Service主要傳遞兩種信息：用戶刷卡信息和讀卡器所關(guān)聯(lián)的儀器的心跳信號(hào)。 .NET對(duì)Web Service有強(qiáng)有力的支持，只需要新建一個(gè) Web服務(wù)（擴(kuò)展名為 asmx）的文件，并為該文件的類添加 WebService、 WebServiceBinding特性，以及為類的方法添加 WebMethod特性，即可實(shí)現(xiàn) Web Service接口的方法。 事務(wù)處理與異常捕捉 事務(wù)是單個(gè)邏輯工作單元執(zhí)行的一系列操作，而這些邏輯工作單元需要具有原子性，一致性，隔離性和持久性四個(gè)屬性，統(tǒng)稱為 ACID 特性（ et ） 。 程序必須能夠統(tǒng)一處理在執(zhí)行期間發(fā)生的錯(cuò)誤。公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)提供了一個(gè)模型，以統(tǒng)一的方式通知程序發(fā)生的錯(cuò)誤，這樣為設(shè)計(jì)容錯(cuò)軟件提供了極大的幫助。所有的 .NET Framework操作都通過(guò)引發(fā)異常來(lái)指示出現(xiàn)錯(cuò)誤。 使用 SQLTransaction類和 .NET提供的異常處理機(jī)制，我們就能夠以一種可靠的方式處理數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行中的問(wèn)題和發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常。事務(wù)處理是由以一個(gè)單一的邏輯單位完成的一系列操作，它可以由一系列的 SQL語(yǔ)句、 SELECT、INSERT、 UPDATE、 DELETE組成。要 定義一個(gè)事務(wù)，需要使用 Begin tran命令，在這一命令之后的任何語(yǔ)句都將被認(rèn)為是事務(wù)的一部分。命令 Commit用來(lái)完成事務(wù)，并使事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所作的修改成為永久的。 Rollback命令用來(lái)取消一個(gè)事務(wù)，并還原事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所作的修改。 在 SMSI系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)事務(wù)操作的時(shí)候，考慮使用 .NET提供的異常捕捉機(jī)制（ TryCatchFinally）。具體使用方式如下：在 Try語(yǔ)塊中，執(zhí)行事務(wù)；在 Catch語(yǔ)塊中，取消事務(wù)；在 Finally語(yǔ)塊中，關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)連接。 JavaScript腳本 JavaScript是一種新的描述語(yǔ)言，此一語(yǔ)言可以被嵌入 HTML的文件之中。 通過(guò) JavaScript可以做到回應(yīng)使用者的需求事件（如 Form的輸入）而不用任何的網(wǎng)絡(luò)來(lái)回傳輸資料（ David ） ，所以當(dāng)一位使用者輸入一項(xiàng)資料時(shí)，第二章 相關(guān)技術(shù)介紹 8 它不用經(jīng)過(guò)傳給服務(wù)端處理，再傳回來(lái)的過(guò)程，而直接可以被客戶端的應(yīng)用程式所處理。你也可以想像成有一個(gè)可執(zhí)行程式在你的客端上執(zhí)行一樣。 JavaScript和 Java很類似，但到底并不一樣。 Java是一種比 JavaScript更復(fù)雜許多的程式語(yǔ)言，而 JavaScript則是相當(dāng)容易了解的語(yǔ)言。 JavaScript創(chuàng)作者可以不那么注重程式技巧，所以許多 Java的特性在 Java Script中并不支援。 SMSI系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，考慮充分利用客戶端事件，調(diào)用 JavaScript函數(shù)進(jìn)行表單操作，避免與服務(wù)器交互， 以 達(dá)到提高客戶端響應(yīng)速度，和減少了服務(wù)器的壓力 的目的 。 AJAX技術(shù) AJAX全稱為 “Asynchronous JavaScript and XML”（ Peter Thiessen et al. 20xx） ，是指一種創(chuàng)建交互式網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用的網(wǎng)頁(yè)開(kāi) 發(fā)技術(shù)。它是多種技術(shù)的綜合。它使用 XHTML和 CS