摘 要

随着高等院校的教育的普及与发展，高校教师与学生人数逐年增加，人工管理实验室设备的方式已经不能满足广大师生的需求，实验室设备出现供不应求的现象，为了能够更加合理高效的使用实验室，应开发一款基于手机的实验室设备管理系统APP,在手机端实现对实验室资源分配。保证在实验室设备有限的情况下，每位师生实验课程能够高效有序进行。

本次毕业设计的内容是研发一个基于手机的实验室设备管理系统。此管理系统应该采用C/S (客户端/服务器)结构，客户端通过网络与设备管理系统的Web服务器进行数据通信，手机客户端是基于Android智能手机开发的App应用程序，客户端设计以android studio 为开发工具，以SDK为开发环境，以xml文件作为app布局文件，以JAVA程序作为逻辑实现。在数据存储方面，考虑用第三方的服务器LeanCloud进行存储系统基础信息。

本次毕业设计内容利用数据共享的方式，为学生教师提供更高效的实验室设备使用体验，以此来替代传统的封闭式管理模式。设备管理实现实验室设备预约，取消预约，设备保修，设备使用记录查询等相关功能。同时，为用户提供实验室设备查询，预约实验设备，借出归还实验设备功能。在实现该系统时，同样充分考虑用户信息安全，在使用该系统时，对用户进行密码验证。为了保证设备安全，在使用系统相关功能时对用户权限进行限制。例如学生用户不能对设备状态进行修改。而教师用户可以修改设备状态。

关键词：实验室;C/S;APP；Java

Abstract

With the popularization and development of higher education, the number of university teachers and students is increasing year by year. Manual management of laboratory equipment can no longer meet the needs of teachers and students. Lab equipment is in short supply. In order to use the laboratory more reasonably and efficiently, we should develop a mobile phone-based laboratory equipment management system APP, which can realize the reality on the mobile phone. Laboratory resource allocation. Under the condition of limited laboratory equipment, every teacher and student's experiment course can be carried out efficiently and orderly.

The content of this graduation project is to develop a laboratory equipment management system based on mobile phones. This management system should adopt C/S (client/server) structure. The client communicates with the Web server of the device management system through the network. The mobile client is an App application based on Android smartphone. The client design uses Android studio as the development tool, SDK as the development environment, XML file as the app layout file, and JAVA program as the logical reality. Now. For data storage, consider using LeanCloud, a third-party server, to store the basic information of the system.

This graduation project uses the way of data sharing to provide more efficient experience of using laboratory equipment for students and teachers, in order to replace the traditional closed management mode. Equipment management implements the functions of laboratory equipment reservation, cancellation of reservation, equipment maintenance, equipment use record query and so on. At the same time, provide users with laboratory equipment query, reserve laboratory equipment, loan and return laboratory equipment functions. In the implementation of the system, the information security of users is also fully considered. When using the system, the password of users is verified. In order to ensure the safety of the equipment, the user's rights are limited when using the related functions of the system. For example, student users can not modify the device status. Teacher users can modify the device statu

目录

第一章 绪论 1

1.1 课题的背景及意义 1

1.2 课题的研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 2

1.3 本课题的研究内容与计划 3

第二章 系统需求分析 4

2.1功能需求 4

2.1.1需求概述 4

2.1.2 功能模块需求分析 5

2.2 其他需求 5

2.2.1 性能需求 5

2.2.2 安全性与健壮性需求 6

第三章 数据库设计 7

3.1 数据库实体关系图设计 7

3.2 数据表设计 8

3.3数据库安全设计 11

第四章 系统设计 12

4.1 系统架构设计以及原理 12

4.2 功能模块设计 13

4.2.1 预约设备设计 13

4.2.2 我的预约信息管理 15

4.2.3 查询预约信息设计 17

4.2.4学生预约信息管理设计 18

4.2.5 设备管理设计 20

第五章 系统实现与测试 22

5.1系统功能模块实现 22

5.1.1 服务器连接模块 22

5.1.2 登陆实现 23

5.1.3 用户注册实现 25

5.1.4 主界面实现 26

5.1.5 设备预约实现 28

5.1.6 我的信息展示 29

5.1.7 预约信息查询实现 30

5.1.8 设备维修实现 31

5.1.9 学生信息管理 32

5.1.10 设备使用记录 33

5.1.11 设备展示功能 34

5.1.12 设备借出归还 35

5.2 系统测试 36

第六章 总结与展望 38

第一章 绪论

1.1 课题的背景及意义

随着互联网以及移动设备的发展，智能手机在学习生活中的应用越来越广泛，不论是老师或者是学生，都是使用手机进行购物，聊天，查阅资料。同时在大学课程中，实验课程也成为大学生学习的重要课程^[1]。为了使学生能够更加方便高效的使用实验设备，为了使老师更好的管理实验设施，本次毕业设计主要任务时完成高效信息共享的的实验室设备管理系统。

实验教学也是高等教育中理论转化为实践的主要课程。随着大学课程改革，以及中国高等教育与世界接轨，国家对于大学生的实际动手操作能力愈发看重。而且智能手机与网络技术的发展也为现代化的实验室管理系统的实现提供了基础。而且对于传统的实验室管理方式而言，人工的安排实验课程以及实验设备的分配已经不能满足成百上千名学生预约实验课程，以及老师安排实验教学的需求。所以开发出更加便捷的高效的实验室设备管理系统，用以取代传统的人工管理的方式已经迫在眉睫。

传统人工的设备管理系统主要有以下缺点：1.人工登记管理的方式对人力要求高，不人性化。2.不同的实验室之间，在校学生之间没有交流。3.容易出现大量学生选择相同时间的的实验课程，甚至出现学生不能预约相关课程，或者某些时间段出现上课学生数量过少，造成对实验室资源的浪费。基于这几点，实验室设备管理体系将有效的解决以上的困难。能够及时的让学生获知实验室可预约的时段，剩余可预约人数，选择实验设备等。也能让老师及时获知已选人数，以便对实验内容，实验时间进行及时的调整，以减少对于实验设备的浪费

1.2 课题的研究现状

1.2.1 国外研究现状

在英国，实验室是对学生开放的，学生或者其他实验者在时间和设备允许的情况下自由使用实验室的相关设备，设备的使用频率十分之高^[2]。其中使实验设备能够物尽其用的是门禁制度、邮件组通讯和网上预约登记的制度。门禁制度是相对于整个校园而言，每个人在进入学校后，都要办理校园卡，校园卡就代表你在学校的身份证明，作用类似于身份证。而不同的校园卡具有不同的权限，每个人根据自己的权限使用相对于的实验室设备。

校内邮箱是学生教师之间联系的纽带。学院的实验室设备的使用情况，教学通知、预约通知，培训的通知、实验报告等等都能通过邮件组发送给用户。邮箱地址是同校园卡绑定^[3]。在进入学校后，你就可以注册拥有一个个人邮箱，每个实验室，实验组可以组成邮箱组，然后我们就可以收到来自实验室的邮箱，同时你也可以给实验组成员发送邮件。全校有一个通用的日历管理软件(calendar software)，通过这个软件我们可以知道校园内的时间安排。例如课程时间，实验室开放时间，实验设备可使用时间，实验教学培训时间等等信息。通过搜索可以查询我们所需要的信息，也可以根据需要设置提醒，到自己预约时间时会通过邮件提醒日程按照^[4]。预约某些操作难度大的具有一定危险性的设备时，用户需要进行培训考核。当用户不具备相应能力时，便不能使用相关设备。由于时间的不确定性，在约定时间不会使用设备，若在此时距离预约使用时间还有一段时间间隔，用户可以申请取消自己的实验设备预约，或者更改另一个空闲时间使用。这样大大提高实验设备的使用率。

1.2.2 国内研究现状

我国部分实验室也建立了实验室设备对外开放的平台，根据这个平台用户可以提前预约使用实验室设备。但是由于开放面比较小，实验室设备功能太过于单一，所以预约平台不容易大范围推广^[5]。

高校中一些实验室，不仅仅对教师、研究生等学校工作人员开放，同时在读本科生也可以根据需求使用实验室^[6]。由于大学扩招，使得在校大学生人数剧增，而且由于本科生对于实验设备的使用技能也存在一定匮乏，但学校对实验室投入通常又赶不上实际发展的需要，所以实验室设备的管理经常出现混乱，而且对于设备的损耗也比较大。

目前部分实验室对于设备管理、购买基本上根据于某个学课专业或研究的需要，只为单一专业教师学生开放，这就又可能导致实验室功能不全面，开放程度达不到要求^[7]。例如经管类ERP实验室（利用计算机进行模拟的企业管理）、计算机实验中心实验室和计算机基础实验室，在设备功能大致相同的情况下，经管类ERP实验室经常出现实验室空置的情况，而计算机实验室往往满负荷运转也不能满足需求。这就说明设备管理模式并不科学。

1.3 本课题的研究内容与计划

在互联网和智能手机的飞速发展的背景下，基于手机的移动平台管理系统及管理模式越来越重要。在这样的方式下，可以更好地管理实验室，实验室设备管理系统可以通过网络查看查看每个学生的实验室课程预约情况，并为教师对于课程安排提供有效准确的数据支持。随着实验课程的不断改革，实验室需要建立更加高效的管理系统，以面对实验室设备与学生之间供不应求的关系^[8]。本系统采用C/S结构的方式，要实现网络化的动态协同和快速响应，可以提高工作效率与减少人力浪费，此次设计的目标是实验室设备管理系统可以实现网络化实时展示实验课程信息。教师可以在平台上查看学生信息以及更改学生的预约信息，学生可以通过平台预约自己的相关实验课程^[9]。以便于学校通过网络更好地更好的管理实验课程，及时处理问题。

实验室设备管理系统的主要内容包括以下五大部分：用户管理及验证、设备管理、实验信息管理、实验信息展示、设备信息展示。

第二章 系统需求分析

2.1功能需求

2.1.1需求概述

实验室设备管理系统的核心服务是让学生能够快速预约可预约实验室课程及设备，教师可以准确查看相关课程预约情况，并根据预约情况以及实验室设备状况进行相应调整。

图2.1 基于C/S架构的实验室设备管理系统

图中从右到左，分为两层结构：

第一层：客户端，主要完成用户和服务器的交互及显示服务器中相关数据^[10]。客户端是基于Android的APP，APP具有与用户交互的能力，和于服务器数据交流的能力。

第二层：服务器，主要完成对数据的处理^[11]。服务器接受用户数据后，根据数据的类型存储的不同的数据库中 。同时在收到客户端对于数据的查询请求时，也可以根据需求从数据库中提取数据，并向客户端传输。

根据学生及教师对于实验室需求分析，将学生及教师需求总结如下 ：学生可以预约某个时间段内的无人实验设备，也可以向教师提出取消预约申请。教师可以查看某个时段，某台设备，某个学生的预约情况，可以根据实际情况同意或者拒绝相关学生的取消预约的申请，同时在设备出现故障时报修。

通过对查阅相关资料，归纳出实验室设备管理的需求如下 ：

1.对于学生和教师身份进行验证。

2.学生查看并预约相关设备并查看自己的以预约的课程；

3.学生借出归还实验室设备

4.教师查询所有的预约信息，同意学生取消预约的申请；

5.教师查看设备的使用记录；

6.管理员提供短信验证的功能。

2.1.2 功能模块需求分析

通过对不同用户需求的分析，本课题主要把设备管理系统划分为三个大模块 ，每个模块名称和具体完成的功能如下：

1.登陆注册管理：主要是学生教师信息的录入，删除，更改，并按照身份密码验证的方式登陆系统。

2.教师权限管理：查询所有的预约信息，同意学生取消预约的申请，对设备进行管理，比如设备使用记录，设备的借出归还管理。

3.学生权限管理：学生预约相关设备并查看自己的以预约的课程，也可以查阅相关实验设备信息。

2.2 其他需求

系统其他需求包括系统的安全性需求，系统的稳定性需求，系统的可扩展性可移植性需求。

2.2.1 性能需求

响应速率需求；响应速率是测试一个产品实用重要标准^[12]。响应速度与很多因素相关，例如并发请求是否实现、复杂业务访问次数是否简洁、系统结构是否简介、算法效率是否高效、数据库设计是否合理等。所以在实现实验室设备管理系统时做重要的是优化数据库，优化数据表结构，合理有效的数据表有助于减少访问次数，从而提高响应速率

2.2.2 安全性与健壮性需求

安全性需求：系统的安全性主要在于数据的保护，例如用户数据，和预约数据。要做到安全就是要对访问服务器的用户进行权限限制，例如管理员能够对所有数据进行读写，学生用户不能对教师用户数据进行读写，教师用户的权限也要低于管理员。

健壮性需求：这是指系统在错误运行的情况下对于错误的检测和稳定性^[13]。比如在客户端某些必要数据输入不符合格式，或者缺少某些必要数据时，服务器端需要做出反应，向用户反馈错误信息而使客户端不至于崩溃。

第三章 数据库设计

在设计并实现了基于C/S框架的实验室设备管理系统是，最重要的就是关于设备数据的存储，所以我们应该设计一个安全高效的全面的数据库

3.1 数据库实体关系图设计

E-R图中具有三个实体分别是学生，教师，和设备。实体用矩形框表示。学生和设备的关系是学生预约设备，教师和设备的关系是教师管理设备，教师和学生之间的关系是教师管理学生的预约信息。实体之间的关系是用菱形框显示出来的。学生和教师实体属性应该是学工号和密码，姓名、手机、邮箱等属性。设备具有实验设备编号，实验设备工作状态，实验设备维修原因等。预约信息属性为用户信息和设备信息，时间信息。属性是用椭圆形框表示。

管理

管理

预约

图3.1 数据库E-R图

3.2 数据表设计

根据基于C/S架构的实验室设备管理系统的需求进行分析，实验室设备管理的实现需要大量数据作为支撑，为了更好的管理数据，我们要建立更加高效的数据表，以减少冗余数据对于系统运行速率的影响，具体要用到用户表、设备表、预约信息表等。表结构设计如下:

用户信息表，表名Users。用户信息表主要用于使用者的相关数据，使用者包括学生和老师。数据字段包括用户 ID，用户姓名，用户名，电话号码和电子邮件^[14]。将用户名设置为主键。表的结构如下所示：

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