實驗室IC卡管理系統(tǒng)的設(shè)計與研究

文章出處：http://xianjuhong.com 作者： 人氣： 發(fā)表時間：2011年12月11日

    摘 要：就如何在以計算機(jī)為主要設(shè)備的實驗室開展IC卡智能化管理，進(jìn)行了設(shè)計與初探，以期達(dá)到實驗室管理的規(guī)范化、自動化和無人化，加大實驗室開放力度，減輕了機(jī)房管理人員的工作負(fù)擔(dān)。

    我院作為一所影視藝術(shù)類的專門院校，非常重視培養(yǎng)學(xué)生的后期編輯和制作能力，近年來隨著招生規(guī)模的擴(kuò)大，投入了大量資金建立了多個影視后期制作、特技動畫實驗室，以滿足學(xué)生實踐的需要。這些實驗室以計算機(jī)為主要實驗設(shè)備，每天除了承擔(dān)正常教學(xué)任務(wù)外，還需要對不同層次的學(xué)生長時間開放，以滿足學(xué)生創(chuàng)作個人作品的需要。但目前，我院現(xiàn)對實驗室機(jī)房的管理模式仍為傳統(tǒng)的人工管理模式，管理人員采用人工管理手段通過手工記錄和機(jī)房巡視來監(jiān)察學(xué)生上機(jī)情況、逐一檢查和維護(hù)設(shè)備；而涉及收費管理，則多是手工計時且以學(xué)校發(fā)的上機(jī)票作為計費及交易支付手段，缺乏準(zhǔn)確性與可追溯性。因此，隨著教學(xué)要求的不斷提高，對外開放力度的逐步加大，這種原有的人工管理模式遇到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，顯現(xiàn)出越來越多的問題。正是基于以上原因，提出了對實驗室進(jìn)行IC卡智能化管理的方案，以提高辦公效率，加強(qiáng)管理，為學(xué)院的發(fā)展創(chuàng)造條件。

    一、實驗室IC卡管理系統(tǒng)的設(shè)計

    1.實驗室管理系統(tǒng)的功能設(shè)計

    利用計算機(jī)軟件管理技術(shù)全面解決計算機(jī)的運行和管理問題，使以計算機(jī)為主要設(shè)備的實驗室能真正實現(xiàn)管理的網(wǎng)絡(luò)化、自動化。計算機(jī)開放實驗室使用的軟件管理系統(tǒng)應(yīng)該具備以下功能，如圖1所示：

圖1 管理系統(tǒng)功能模塊

    (1)用戶管理：用戶管理主要包括個人管理和班級管理兩個部分。
    ①個人管理主要包括當(dāng)前使用者的身份信息、密碼信息、上機(jī)時間、使用實驗室和設(shè)備的權(quán)限等。
    ②班級管理主要包括班級的基本信息，按課表規(guī)定的使用實驗室的時間設(shè)置，使用實驗室的權(quán)限，使用實驗室的性質(zhì)(課內(nèi)教學(xué)、課外開放)，上網(wǎng)權(quán)限等。

    (2)設(shè)備管理：設(shè)備管理主要包括設(shè)備設(shè)置和設(shè)備檢測兩個部分。
    ①設(shè)備設(shè)置是指管理人員可以對實驗室的機(jī)器進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置、查詢，指定發(fā)送信息，修改收費系數(shù)、集體下機(jī)、解禁/禁止使用USB端口等。
    ②設(shè)備檢測是指通過對機(jī)房中各個硬件設(shè)備發(fā)送信號，分析反饋信號，以確定該設(shè)備是否正常使用，使管理員能快速地維修機(jī)器，保證正常的上機(jī)環(huán)境。

    (3)門禁管理：門禁管理包括了客戶端登錄/注銷模塊、刷卡程序和管理系統(tǒng)中相應(yīng)的管理功能。該模塊是實現(xiàn)實驗室管理自動化的關(guān)鍵部分，整個過程在門禁系統(tǒng)監(jiān)控下由用戶自主進(jìn)行，不需要管理人員的參與，用戶嚴(yán)格按照“刷I C卡—登錄—驗證成功進(jìn)入操作系統(tǒng)—關(guān)機(jī)—刷卡退出”的步驟實施，不會出現(xiàn)繞過門禁系統(tǒng)非法上機(jī)的情況。

    (4)記錄查詢：記錄查詢主要包括用戶信息，操作信息和設(shè)備信息。
    ①用戶信息：主要包含當(dāng)前使用該設(shè)備的用戶身份信息、上機(jī)時間、使用的計算機(jī)的位置和設(shè)備使用權(quán)限等。
    ②操作信息：可以查詢上機(jī)記錄明細(xì)、管理員操作日志、機(jī)器狀態(tài)、刷卡上機(jī)統(tǒng)計等。
    ③設(shè)備信息：主要記錄了設(shè)備的型號、位置和損壞度等。

    (5)管理員設(shè)置：管理員設(shè)置主要包括了密碼設(shè)置，一般管理員的使用權(quán)限設(shè)置，用戶信息和使用權(quán)限設(shè)置，設(shè)備信息和使用設(shè)置等。

    2.數(shù)據(jù)庫設(shè)計

    (1)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計：將用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)進(jìn)行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計。從數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典分析得出實體及其屬性，進(jìn)一步分析各實體之間的聯(lián)系，設(shè)計E-R圖(如圖2所示)。

圖2 各實體間的E-R圖

    (2)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計：系統(tǒng)采用了SQL Server關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，因此先把E—R模型轉(zhuǎn)化為關(guān)系數(shù)據(jù)模型。再對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化，并設(shè)計出用戶子模式，以保證安全性和簡化用戶使用。在得出數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模式后，根據(jù)數(shù)據(jù)字典的數(shù)據(jù)項描述給出數(shù)據(jù)庫各表的結(jié)構(gòu)。

    ③創(chuàng)建索引：“用戶信息表”是被頻繁查詢的一個表，其中屬性“用戶名”是主碼，同時用戶信息一旦輸入后很少更改，所以使用了聚簇來提高查詢速度。用戶信息表和課程信息表的聚簇索引建立如下：
    Create Clustered Index UserNameIndex on users
    (username，CardID)
    Create Clustered
    (Username，CourseName)
    ④確定存儲結(jié)構(gòu)：為了提高系統(tǒng)安全性，防止系統(tǒng)因介質(zhì)損壞而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，實現(xiàn)RAID 5級磁盤陣列。

    為了提高系統(tǒng)對磁盤數(shù)據(jù)的讀寫效率，把數(shù)據(jù)庫文件的主數(shù)據(jù)文件、次數(shù)據(jù)文件和日志文件分別存放在多個不同的磁盤分區(qū)中。

    二、系統(tǒng)安全性的考慮

    實驗室管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對大量計算機(jī)的自動化管理和對設(shè)備使用者的監(jiān)控，保證教學(xué)工作的順利進(jìn)行。為此，必須保證管理系統(tǒng)有一個安全的運行環(huán)境，硬件的故障是不能完全避免的，軟件方面，主要是操作系統(tǒng)的漏洞、網(wǎng)絡(luò)病毒、黑客工具的不斷出現(xiàn)，只要連接網(wǎng)絡(luò)，就不可避免地面臨網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)病毒的威脅。因此，為了有效保護(hù)系統(tǒng)的安全運行，應(yīng)做到如下幾點。

    1.系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器必須與Internet隔離，也要與局域網(wǎng)內(nèi)的客戶端隔離；
    2.對重要信息進(jìn)行加密存儲和傳輸；
    3.對丟失或盜來的卡片有防詐騙技術(shù)措施；
    4.對使用者皆有身份驗證，鑒別操作實體的部門、級別及權(quán)限屬性；
    5.有強(qiáng)度合適的訪問控制策略，阻止越權(quán)對資源的訪問與操作，對越權(quán)者進(jìn)行審計跟蹤；
    6.阻止非法用戶訪問和進(jìn)入系統(tǒng)；
    7.阻止合法用戶進(jìn)行未授權(quán)的訪問和操作；
    8.及時對操作系統(tǒng)進(jìn)行升級及打補(bǔ)丁；
    9.安裝防毒軟件，以防病毒入侵；
    10.對重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。

    而故障一旦發(fā)生，對于數(shù)據(jù)庫信息將是災(zāi)難性的損失。但無論采取哪些技術(shù)措施，只能保證系統(tǒng)的相對安全。

    三、結(jié)束語

    開放式機(jī)房的出現(xiàn)，凸顯了傳統(tǒng)的人工管理的弊端: 票據(jù)收發(fā)統(tǒng)計量大、過程繁瑣、容易偽造、效率低下等。I C卡自動化管理系統(tǒng)使用網(wǎng)絡(luò)通信、C/S模式、B/S模式、數(shù)據(jù)庫等方面有關(guān)技術(shù)，具有使用方便、安全可靠、適應(yīng)面廣等特點，使得以計算機(jī)為主要實訓(xùn)設(shè)備的實驗室能徹底解放專人值守的工作方式，學(xué)生上機(jī)、用機(jī)、下機(jī)過程自動進(jìn)行，管理系統(tǒng)自動對學(xué)生上機(jī)、用機(jī)、下機(jī)時間、費用、機(jī)號進(jìn)行登記，實現(xiàn)上機(jī)過程的自動化，更能適合開放式機(jī)房的要求。

    參考文獻(xiàn)
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