高林鈞 常 瑞 張恩迪 陳雨飛

（南通理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，南通 226000）

開放實(shí)驗(yàn)室是高教教學(xué)活動中的重要組成部分，是科研教學(xué)活動的重要載體，是鍛煉和提高學(xué)生實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力的重要場地[1-2]。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，各種新手段、新技術(shù)被廣泛應(yīng)用于高校教學(xué)。傳統(tǒng)的開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約使用方法是學(xué)生通過查詢課表或現(xiàn)場查詢實(shí)驗(yàn)室使用情況，與實(shí)驗(yàn)室管理員通信聯(lián)系，并登記確認(rèn)完成開放實(shí)驗(yàn)室的預(yù)約。這種方式效率低，在一定程度上影響了學(xué)生參加開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的積極性，也加重了實(shí)驗(yàn)室管理人員的管理難度[3-4]。因此，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)了一款符合實(shí)際的開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)，以提高開放實(shí)驗(yàn)室的使用效率，減少開放實(shí)驗(yàn)室的管理成本。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)主要分為預(yù)約登記模塊和驗(yàn)證模塊。預(yù)約登記模塊主要為用戶在網(wǎng)站進(jìn)行注冊與預(yù)約等操作。驗(yàn)證模塊為用戶在門禁系統(tǒng)驗(yàn)證預(yù)約信息，即門禁系統(tǒng)與服務(wù)端進(jìn)行通信，驗(yàn)證用戶預(yù)約信息。設(shè)計(jì)采用二維碼作為預(yù)約信息的載體和驗(yàn)證形式。基于二維碼的開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)工作流程，如圖1 所示。用戶通過電腦網(wǎng)頁或者手機(jī)端訪問網(wǎng)站，注冊使用賬號，在開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)中查找相關(guān)開放實(shí)驗(yàn)室的空閑狀態(tài)情況，對需要使用的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行登記預(yù)約，并將預(yù)約使用者、使用教室以及使用時(shí)間等信息生成二維碼[5]。用戶獲得二維碼，可以將二維碼視為開啟實(shí)驗(yàn)室門禁的鑰匙。門禁識別二維碼與服務(wù)器系統(tǒng)中的預(yù)約信息進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證通過則門禁開啟，驗(yàn)證失敗則提示用戶驗(yàn)證失敗等信息。用戶實(shí)驗(yàn)結(jié)束后掃碼離開。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 網(wǎng)站設(shè)計(jì)

開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)的線上網(wǎng)站采用瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要分為用戶模塊、實(shí)驗(yàn)室模塊以及實(shí)驗(yàn)室管理員模塊。本系統(tǒng)有實(shí)驗(yàn)室管理員、教師和學(xué)生3 類用戶。根據(jù)用戶角色的不同，設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限，主要實(shí)現(xiàn)的功能有用戶的注冊與登錄、實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)記錄、提交預(yù)約、預(yù)約管理、個人信息維護(hù)以及實(shí)驗(yàn)室管理員審核等。網(wǎng)站功能結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示。

用戶登錄管理系統(tǒng)查看當(dāng)前開放實(shí)驗(yàn)室的使用狀態(tài)，選擇滿足自身使用需求的實(shí)驗(yàn)室，選擇預(yù)約時(shí)間段，確認(rèn)預(yù)約信息并提交申請。實(shí)驗(yàn)室管理員登錄管理系統(tǒng)，根據(jù)申請人的提交時(shí)間、實(shí)驗(yàn)室是否滿足開放要求等綜合因素，審核開放實(shí)驗(yàn)室申請需求。如果用戶通過審核，用戶從系統(tǒng)中得到門禁授權(quán)的二維碼。網(wǎng)站支持電腦網(wǎng)頁和手機(jī)網(wǎng)頁登錄兩種訪問方式，使用方便。

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

網(wǎng)站采用MySQL 數(shù)據(jù)庫存儲和管理數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)至關(guān)重要。為了便于管理系統(tǒng)的管理與運(yùn)行效率，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)了用戶信息表、預(yù)約登記表、實(shí)驗(yàn)室信息表以及實(shí)驗(yàn)室管理員信息表。用戶信息表存儲用戶等相關(guān)信息，如用戶姓名、班級、學(xué)號及密碼等。預(yù)約登記表存儲實(shí)驗(yàn)室預(yù)約記錄等相關(guān)信息，如實(shí)驗(yàn)室當(dāng)前預(yù)約情況、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約審核、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約驗(yàn)證及實(shí)驗(yàn)室預(yù)約完成狀態(tài)等。其中：實(shí)驗(yàn)室當(dāng)前預(yù)約情況是指用戶預(yù)約實(shí)驗(yàn)室當(dāng)前是否處于被用戶預(yù)約狀態(tài)；實(shí)驗(yàn)室預(yù)約審核是指該實(shí)驗(yàn)室是否通過管理員審核狀態(tài)；實(shí)驗(yàn)室預(yù)約驗(yàn)證是指用戶獲得的預(yù)約二維碼是否通過門禁驗(yàn)證狀態(tài)；實(shí)驗(yàn)室預(yù)約完成狀態(tài)是指用戶使用完實(shí)驗(yàn)室是否掃碼離開。實(shí)驗(yàn)室信息表存儲實(shí)驗(yàn)室相關(guān)信息，如實(shí)驗(yàn)室名稱和地點(diǎn)等。實(shí)驗(yàn)室管理員信息表存儲管理員相關(guān)信息，如實(shí)驗(yàn)室管理員姓名和聯(lián)系方式等[6]。

2.3 硬件設(shè)計(jì)

硬件采用STM32 作為主控芯片，主控芯片部分電路如圖3 所示。二維碼識別模塊采用GM65 二維碼模塊，與服務(wù)器數(shù)據(jù)無線連接采用ESP8266 模塊。GM65 二維碼模塊用來進(jìn)行用戶預(yù)約開放實(shí)驗(yàn)室二維碼識別，進(jìn)行支持通用的二維碼使用，可以直接識別手機(jī)中的二維碼信息。ESP8266 模塊用來與服務(wù)器端數(shù)據(jù)進(jìn)行通信，驗(yàn)證用戶預(yù)約開放實(shí)驗(yàn)室信息。GM65 二維碼識別模塊與ESP8266 模塊，通過串口通信方式進(jìn)行連接。GM65 二維碼識別模塊掃描用戶預(yù)約實(shí)驗(yàn)室使用的二維碼，將數(shù)據(jù)發(fā)送給ESP8266 模塊。ESP8266 模塊通過無線傳輸方式與服務(wù)器端的用戶預(yù)約實(shí)驗(yàn)室使用登記信息進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證當(dāng)前用戶是否進(jìn)行了該實(shí)驗(yàn)室的預(yù)約。若驗(yàn)證通過，則門禁系統(tǒng)開啟，用戶可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室[7-8]。

3 結(jié)語

本文完成了基于二維碼的開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為學(xué)校進(jìn)行開放實(shí)驗(yàn)室管理提供了便捷的技術(shù)支持。該系統(tǒng)通過在線預(yù)約和網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)對開放實(shí)驗(yàn)室的高效管理，具有操作簡便和良好的穩(wěn)定性，可有效解決傳統(tǒng)人工方式預(yù)約實(shí)驗(yàn)室效率低和實(shí)驗(yàn)室預(yù)約存在沖突等問題。