大型儀器共享管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

大型儀器共享管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

科技部生物醫(yī)學研究所（ibs）原則上實施了“大學科技大設備共享管理辦法”，實施了大設備共享系統(tǒng)，制定了共享管理辦法。IBS實行大型儀器專人負責制,保證儀器24小時運轉。教師、研究生、博士后、本科生以及其他研究人員均可以申請相關儀器設備的培訓。這套儀器共享系統(tǒng)是以大型儀器管理業(yè)務為基礎,在進行充分調研后,經(jīng)過業(yè)務整合而形成的一套綜合性信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括原四川大學系統(tǒng)、郵件預約模塊、刷卡收費模塊、查詢模塊、培訓模塊和監(jiān)控模塊等。在四川大學系統(tǒng)的基礎上開發(fā)形成了我院公共技術平臺的大型儀器共享收費自動化管理系統(tǒng),系統(tǒng)既可作為一個研究院內(nèi)部的教師和學生交流的平臺的載體,又能實現(xiàn)實驗室的對外開放與管理服務。IBS有40多臺大型儀器加入了上海市公共研發(fā)平臺的共享服務體系,技術平臺向全校完全開放,節(jié)約了成本,保證了技術平臺資源的共享性。利用效率高,能累計使用機時,做到下班時間及節(jié)假日均開放共享。對校內(nèi)和部分對校外開展服務,充分發(fā)揮高校的儀器和學術優(yōu)勢,真正體現(xiàn)優(yōu)質資源為社會服務。該系統(tǒng)具有多種功能,包括:(1)網(wǎng)上預約:即使是非校園網(wǎng)也可以登錄。(2)自動收費:將校園一卡通或臨時卡激活后就可以使用。(3)匯總查詢:在任意時間段、對任意儀器及任意用戶均可進行儀器使用記錄匯總。(4)實時監(jiān)控:管理員通過抓屏可以實時監(jiān)控儀器使用情況。二期調整時取消了“必須預約”的規(guī)定,加入了按樣品收費的多種計費方式。IBS實行3級儀器上崗資格證制度。凡經(jīng)過培訓合格的教師和研究生,視其掌握情況,均有資格在技術人員監(jiān)管下使用(1級資格)、在技術人員在場下使用(2級資格)及直接使用儀器(3級資格)。大型儀器的管理將實行聯(lián)網(wǎng)管理,實行一卡制并進行全成本核算,進行收費。1終端控制軟件IBS的大型儀器共享收費自動化管理系統(tǒng)使用感應式IC卡,它在功能上通過TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)了通信控制網(wǎng)絡化、辦公自動化和管理自動化,全面實現(xiàn)了對通信系統(tǒng)、管理自動化系統(tǒng)、信息統(tǒng)計處理系統(tǒng)的綜合管理。終端控制軟件能夠根據(jù)具體儀器控制器終端配備進行管理,用來接受儀器控制器發(fā)回的智能卡信息并驗證和巡查儀器控制狀態(tài)。此系統(tǒng)能夠實時反映當前所有啟用的儀器狀態(tài),供遠程監(jiān)控并完成以下功能:連接后臺數(shù)據(jù)庫,讀取需管理的儀器控制器配置信息進行管理。通過以太網(wǎng)和儀器控制器通信,驗證權限、是否預約、是否欠費,記錄讀卡信息,實現(xiàn)遠程權限管理并記錄上機機時。管理系統(tǒng)軟件可提供系統(tǒng)設置界面(包括登記、授權、系統(tǒng)信息維護)、控制系統(tǒng)配置管理、日志維護、報表等功能。后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供后臺數(shù)據(jù)存儲和查詢支持。具體模塊如下。1.1提前半天發(fā)力郵件預約模塊基本保留原四川大學模塊功能。預約時,填寫預約表,再通過郵件形式進行提交。預約必須提前1～7天,取消預約必須提前至少1天?；竟δ馨?預約登記、預約確認、預約取消、預約查詢等。預約登記通過Web方式實現(xiàn),預約確認通過校園客戶端進行操作。儀器一旦被預約,儀器的前15min將為該用戶預留,其他用戶的卡是刷不開該儀器的。一旦過了15min用戶還沒來,該儀器將對大家開放,直接刷卡使用即可,無需預約。而原來預約的用戶將被自動收取這15min的機時費。1.1.1系統(tǒng)預約支付的提交預約登記用于儀器用戶通過網(wǎng)絡進行儀器設備的預約。用戶通過互聯(lián)網(wǎng)訪問系統(tǒng)登錄界面,身份驗證通過后,進入預約登記界面。預約時需填寫預約表,根據(jù)預約者的級別,預約表以郵件形式提交給負責教師或管理員。若預約者為2級以下用戶,經(jīng)教師確認預約成功后,再提交給平臺管理員,由管理員確認預約成功后,以郵件形式通知用戶預約成功;3級用戶的預約直接提交管理員,只要預約時間許可,就視為預約成功。預約必須提前1～7d。1.1.2系統(tǒng)預約確認預約確認用于負責教師和管理員對用戶的預約信息進行確認操作。教師對2級以下用戶提交的預約表進行確認,并對確認成功的預約提交管理員進行最終確認,管理員對預約進行最終確認,最終確認成功后,系統(tǒng)通過郵件形式對用戶進行預約確認通知。預約被確認后,預約信息將進入設備使用管理流程。1.1.3取消訂單預約取消分為:用戶主動取消和預約登記人員主動取消。未被確認的信息將進入預約取消流程。(1)預約管理人員在客戶端用戶進行預約登記后,在該預約未被確認之前,通過Web提供的取消功能進行取消操作,或者通過其他方式(電話、傳真、電子郵件)告知預約管理人員在客戶端進行取消處理。(2)系統(tǒng)預約支付用戶的預約信息未通過預約確認,被認為是無效預約后,通過客戶端進行預約取消,取消后,一方面系統(tǒng)將通過Web將取消相關信息在會員預約處進行顯示,同時預約管理人員可通過其他方式(電話、傳真、短信、電子郵件)告知用戶預約取消。取消預約必須提前至少1天。1.2軟件功能模塊刷卡收費模塊,實現(xiàn)對用戶使用儀器設備的身份驗證和計時收費管理,該模塊由讀卡器與應用軟件兩部分組成。儀器收費原則上每臺不同類型的儀器收費都不同,可根據(jù)儀器購買時的金額實行機時制,加上試劑和耗材、人工費用等的實際支出,進行全成本核算。儀器收費使用與門禁系統(tǒng)連為一體的一卡通,儀器的開關都由控制器控制,必須刷卡才能使用,完畢后刷卡退出,由軟件程序自動根據(jù)使用時間的記錄來對每個用戶進行收費?？紤]到需要控制儀器連接計算機的操作,因此本模塊采用以下解決方案。對于有計算機的設備,當計算機啟動完成后自動啟動后臺應用程序,將完成對鍵盤和鼠標的鎖定,同時在屏幕上提示“請用戶/會員刷卡”(提示信息暫定)。當0～2級會員刷卡后,系統(tǒng)應用程序將會員的賬戶信息(會員ID等)傳遞到服務器進行數(shù)據(jù)驗證;再等設備管理員刷卡通過驗證后,則系統(tǒng)解除對鍵盤和鼠標的鎖定,同時提示用戶“系統(tǒng)鍵盤和鼠標的鎖定已經(jīng)解除,用戶可以正常使用該計算機或儀器了”。同時,將解鎖完成時的時間作為該會員的計費開始時間傳輸?shù)椒掌鲗懭霐?shù)據(jù)庫,一旦看到這個提示信息就可以對計算機或儀器進行正常的使用。設備使用結束,再次刷卡將設備使用結束時間送到數(shù)據(jù)庫,重新啟動后臺程序鎖定計算機的鼠標和鍵盤。對于沒有計算機的設備,讀卡器只有身份識別和計時的功能。當3～4級會員刷卡后,系統(tǒng)應用程序將會員的賬戶信息(會員ID等)傳遞到服務器進行數(shù)據(jù)驗證。同時提示用戶“系統(tǒng)鍵盤和鼠標的鎖定已經(jīng)解除,用戶可以正常使用該計算機或儀器了”,并將解鎖成時的時間作為該會員的計費開始時間傳輸?shù)椒掌鲗懭霐?shù)據(jù)庫,一旦看到這個提示信息就可以對計算機或儀器進行正常的使用。設備使用結束,再次刷卡將設備使用結束時間送到數(shù)據(jù)庫,重新啟動后臺程序鎖定計算機的鼠標和鍵盤。對于沒有計算機的設備,讀卡器只有身份識別和計時的功能。標準的非接觸式讀卡器,對有計算機連接的儀器,可采用內(nèi)置式讀卡器;對沒有計算機連接的儀器,可采用帶顯示屏的讀卡器。利用先進實用的IC卡自動識別技術、加密技術、網(wǎng)絡遠程控制技術和大型數(shù)據(jù)庫技術相結合的方式,實現(xiàn)儀器設備及其連接計算機的可控管理和計時計費管理。基于本方案,軟件部分的主要功能包括:IC卡激活、IC卡充值、IC卡刷卡計費和計算機遠程自動控制。我校師生使用復旦大學一卡通卡,非復旦大學人員使用復旦臨時卡或其他標準IC卡?？紤]到整個復旦大學校園信息化建設的一體性,我們?nèi)坎捎脧偷┮豢ㄍɑ蛴蓪W校提供的臨時卡。刷卡業(yè)務流程如圖1所示。1.2.1培訓信息模塊的建立IC卡激活模塊用于管理員對用戶的IC卡進行激活操作。該操作僅限于管理員。激活操作包括初始激活和信息更改等。激活IC卡時,需要輸入以下信息:IC卡卡號、用戶名字、用戶工號或學號或臨時號、使用儀器編號及上崗證級別(儀器與上崗證有對應關系,一張卡可具有多臺儀器的上崗證)、所屬PI課題組、分屬院內(nèi)院外或校外。培訓模塊完整建立后,這些信息都可由用戶自己填寫,儀器與級別直接與培訓結果掛鉤。用戶信息變更時,需帶相關證件及IC卡,找管理員進行信息的更改。1.2.2ic卡預充值預警管理IC卡充值用于管理員對用戶的IC卡進行充值管理。該操作僅限于管理員。根據(jù)實際經(jīng)費的到位或所屬課題組的具體情況,管理員可向卡內(nèi)打入一定的儀器使用費。每張卡都設置一個透支額度,突破最低透支額度后,需再存入使用費,否則該用戶無法刷卡開通儀器。提供IC卡預充值預警管理功能,提醒卡上的余額。當余額不足時,根據(jù)透支制度,由管理員對使用費不足的IC卡輸入金額,并可通過發(fā)郵件的方式,向用戶進行充值提醒。1.2.3儀器的使用流程IC卡刷卡計費用于用戶刷卡使用儀器、自動計時計費和管理員查詢監(jiān)控管理等。刷卡計費主要包括的項目見表1。用戶通過讀卡器刷卡后,進行儀器的使用。刷卡的相關規(guī)則及數(shù)據(jù)處理流程如下:0級用戶刷卡后,提示儀器負責教師(4級用戶)刷卡確認,儀器打開;自動記錄數(shù)據(jù)1、2、5、7、8、10、11、12、13;其中7、8、11、12、13為0級用戶卡信息,10為儀器負責教師(4級用戶)卡信息。儀器使用結束后,0級用戶再次刷卡,自動生成數(shù)據(jù)3、4、6、9,機時和收費只算在0級用戶賬號。其他等級的用戶依此類推。1.2.4控制系統(tǒng)設計計算機遠程控制用于實現(xiàn)儀器連接計算機的控制管理。該功能由被控端程序和服務器控制端兩部分組成。在系統(tǒng)部署實施過程中,需要在儀器連接計算機時安裝被控端程序,在服務器中安裝主控程序。用戶刷卡并通過身份驗證,通過主控程序,解除儀器連接計算機的操作限制,用戶可正常使用計算機;當用戶再次刷卡,結束儀器使用時,主控程序鎖定該計算機的操作,用戶無法操作計算機。1.3pi和普通儀器管理人員都可查詢自己查詢模塊提供了用戶對IC卡收費情況的查詢。其中用戶在使用儀器時,可通過客戶端實時地查詢當前使用的時間、費用,還可查詢IC卡的余額等。PI可查詢自己課題組的儀器使用情況。儀器負責人(在進行設備管理時,為該儀器設定一個負責人)可查詢自己管理儀器的使用情況。管理員可按課題組、個人、儀器及校內(nèi)外共享等多種條件進行查詢。查詢模塊采用客戶端程序實現(xiàn)。用戶在進行預約登記時,可在預約時,查看到自己IC卡的余額情況和歷次使用記錄。1.4在線培訓模塊網(wǎng)上培訓模塊用于學生的網(wǎng)上自學和網(wǎng)上考試。主要功能包括培訓材料管理、網(wǎng)上課堂、題庫管理、網(wǎng)上考試、成績查詢及上機申請。1.4.1多媒體作品的上傳培訓材料管理提供管理員或授權教師進行培訓材料的上傳、分類管理等,上傳的材料包括影視資料、多媒體動畫、文字資料及PDF文檔等。上傳的資料將以文件的形式保存在服務器上。網(wǎng)上課堂給學生提供一個在網(wǎng)上進行自助學習的窗口,網(wǎng)上課堂可部署在學校校園網(wǎng)站上,學生登錄校園網(wǎng)站后,通過訪問網(wǎng)上課堂,可學習相關的理論知道,也可網(wǎng)上觀看儀器操作錄像。1.4.2模式的建設管理題庫管理提供管理員或授權教師進行理論考試試題庫的建設管理。管理員按不同的分類進行試題的錄入和答案的確定。由公共技術平臺出面,培訓管理人員和儀器負責人協(xié)調組織相關儀器的專家,負責撰寫理論考試題目。1.4.3在線考試題庫建成后,可做到網(wǎng)上理論考試,自動生成考試成績。學生考試前,先通過網(wǎng)上報名申請進行考試,授課教師確認后,安排學生進行考試。1.4.4成績評估學生考試結束后,可即時查詢自己考試的成績。(在未開通網(wǎng)上考試前,可由負責教師輸入書面考試成績,供學生網(wǎng)上查詢)1.4.5錄像和錄像結合,學生科學學生理論考試通過后,提示學生可進行儀器上機培訓,同時顯示申請界面供學生進行信息的錄入,根據(jù)考試類型的不同,學生的上崗證自動進行判斷。在網(wǎng)上考試系統(tǒng)未開通前,由負責教師進行輸入。目前有部分常規(guī)的實驗技術,已拍攝了錄像,重新編輯整理,并配上了字幕和錄制了旁白,新進的研究生看了錄像后即可在工程技術人員的指導下開展實驗。已制成的錄像已放在院內(nèi)部網(wǎng)上,可供新生隨時觀看。這樣,新生在理論上至少可初步懂得儀器的主要結構,了解其主要功能,并可以試著照錄像上的操作步驟獨立操作。每學期均對學生進行不同層次的培訓,盡可能地在研究生進入課題研究之前熟練掌握進行課題實驗研究的各類常規(guī)和特殊的實驗技術,使學生能夠盡快掌握研究工作。