基于Django的实验室设备管理系统设计效果分析

　0 引言
　　 实验室设备管理一直是一项繁琐的工作，包括实验耗品的入库和领用，硬件设备的入库、领用和报废等。由于缺少数据的集中管理，查找设备的相关信息时比较困难。本文实现了Django技术开发的实验室设备管理系统，该系统有助于实验设备管理人员对实验设备进行管理。
　　1 关键技术
　　 Django是一个开源的Web应用框架，由Python语言编写，用来减少开发复杂的数据库驱动站点所要求的工作。Django注重组件的重用性和“可插拔性”，以及敏捷开发和DRY法则。Django框架的核心包括：一个面向对象的映射器，用作数据模型（以Python类的形式定义）和关联性数据库间的媒介;一个基于正则表达式的URL分发器;一个视图系统，用于处理请求;一个模板系统^[1]。
　　 Django可以运行在许多Web服务器上，例如Apache，或者是任何WSGI兼容的服务器。同时，Django还支持许多数据库引擎，例如PostgreSQL、MySQL、Oracle。
　　2 系统需求分析
　　2.1 功能需求分析
　　 根据实验室设备的日常管理，系统主要功能分为如下几个部分：
　　 （1）实验耗品管理。每年实验室都会申购一批实验耗品，例如焊锡、松香、实验用电路板、可充电电池等。该功能负责管理实验耗品的购入、使用、存量、记录和查询等数据信息。
　　 （2）非易耗品设备管理。实验设备主要是一些非易耗品，例如电脑、投影仪等。这些非易耗品不会经常损耗，但是会涉及到设备的采购入库、报废、设备的领用场地等数据^[2]。该功能主要实现这些非易耗品的入库、报废、设备目前使用情况等数据信息的管理。
　　 （3）领用申请模块。要使用实验耗品和非易耗品都需要进行领用的申请。领用申请包括领用数量、领用类型、领用人、领用原由等信息^[3]。根据这些信息，可以快速、准确地查到实验设备的使用情况。
　　2.2 非功能需求分析
　　 非功能需求通常包括系统的效率、可靠性、可用性、可维护性、适应性和易用性等。系统在高校内部使用，因而用户不会太多，但仍然对并发访问时的系统性能有要求：①单用户操作系统时，2s之内出现结果;②多个用户同时访问操作系统，要求并发的响应时间不得超过8s;③对于恶意入侵，比如网络包攻击、SQL注入攻击等具有防范能力;④系统的理想故障频率为1次/年，最坏故障频率为2次/年，最理想故障频率为0.5次/年。
　　 系统的易用性在设计方面的要求是界面友好、符合用户操作习惯、易上手。即：①系统界面简单整洁，布局设计合理，符合目前一般用户的使用习惯;②尽量减少使用者的输入量，人机对话友好，有操作错误提示，处理错误的数据输入。
　　3 系统设计
　　3.1 系统体系结构设计
　　 Django是一个典型的MVC模型框架，、、分别代表模型、视图和控制，分别处理表现层、控制层和数据层的业务处理。系统体系结构如图1所示。
　　图1 实验室设备管理系统体系结构
　　 使用MVC结构，使得基于实验室设备管理系统满足如下要求：
　　 （1）非功能性需求中的易用性。用户使用系统不需要占用客户机太多的资源，在人机交互过程中操作简便。
　　 （2）非功能性需求中的可用性。系统采用B/S、MVC结构，在服务器端设置网络防火墙可以防止一般的网络攻击。在系统方面，MVC分离了页面和数据库，无法通过控制直接修改数据库内的数据，由于使用了Django的模板技术和自带的ORM框架，保证了系统的安全可用。
　　 （3）非功能需求中的可维护性和适应性。系统的分层设计使得系统的升级维护更加简单。系统只是在服务器上运行，客户通过浏览器进行访问，所以系统的升级维护都只需要在客户机上进行，不需要耗费大量成本进行维护升级。
　　3.2 系统功能设计
　　 根据功能需求分析，系统需要完成对耗材、非耗材的领用情况、库存方面的管理。系统功能模块如图2所示。
　　图2 系统功能模块
　　3.3 数据库设计
　　 系统数据库的主要实体表如表1—表3所示。
　　表1 耗品清单（nlab_consumption）
　　字段名数据长度是否允许空备注
　　idint（4）否主键
　　consumptionVarchar（50）是耗品名称
　　cnumberInt（4）是耗品数量
　　storageTimesmalldatetime是入库时间
　　表2 设备清单（nlab_device）
　字段名数据长度是否允许空备注
　　idInt（4）否主键
　　devicenvarchar（50）是设备名称
　　damountInt（4）是设备数量
　　dtypenvarchar（50）是设备类型
　　dstrorageTimedatetime是入库时间
　　scrapint（4）是是否报废
　　assetNumbernvarchar（20）是资产号
　　表3 领用信息（nlab_useinfo）
　　字段名数据长度是否允许空备注
　　idInt（4）否主键
　　usernameVarchar（20）是领用人名字
　　usertimeSmalldatetime是领用时间
　　purposeVarchar（20）是用途
　　usenumberInt（4）是领用数量
　　returnInt（4）是是否归还
　　4 系统实现
　　4.1 开发环境
　　 系统开发采用Python2.7，Django1.6版本，Web服务器采用Apache，数据库使用MySQL。编写代码的工具采用Eclipse，利用PyDev插件，实现了在Eclipse中开发Django的应用项目。项目文件如图3所示。
　　4.2 部分实现代码
　　 使用Eclipse创建一个Django的工程后，会产生一些.py的文件，包括、、、等，这些文件包括了项目的配置、Django自带后台的管理配置、数据库ORM、视图和控制的配置与开发等。
　　图3 项目文件
　　4.2.1
　　 文件负责配置URL的地址映射和管理URL的地址格式。通过正则表达式注册站点信息，核心代码如下：
　　 scover（）
　　 urlpatterns = patterns（''， include（）），）
　　4.2.2
　　 是Django工程的配置文件，与工程相关的工程模块和数据库全局配置信息都在中设置。在该文件中加入项目及配置数据库，相关代码如下：
　　 INSTALLED_APPS = （
　　    ''，
　　    ''，
　　    ' ttypes'，
　　    'ns'，
　　    'es'，
　　    'files'，
　　     'nlab'，  #这里添加了nlab项目
　　 ）
　　 DATABASES = {
　　    'default'： {
　　        'ENGINE'： ''，
　　        'NAME'： 'djangoNlab'，
　　        'USER'：'root'，
　　        'PASSWORD'： ' '，
　　    }
　　 }
　　4.2.3
　　 借助Django内部的对象关系映射机制，可以用Python语言实现对数据库表中实体的操作，实体模型的描述需要在文件中配置。中nlab_consumption表对应的代码如下：
　　 class nlab_consumption（）：
　　id = rField （max_length = 4）
　　    consumption = eld（max_length = 50）
　　    cnumber = rField （max_length = 4）
　　    storageTime = eld（blank = False，null = True）
　　    def __unicode__（self）：
　　
　　        return self. consumption
　　    class Meta：
　　
　　        ordering = ['id ']
　　4.2.4
　　 中添加要管理的对象。当配置文件的改动完成后，执行命令，Django会根据模型的定义自动完成ORM的数据库映射工作，屏蔽了底层数据库细节和SQL查询的编写。注册对象代码如下：
　　 er（nlab_consumption）
　　5 结语
　　 通过实验室设备管理系统，可以高效地查询到耗品和硬件设备的使用情况，能够提高耗品的使用效率，避免重复购买。同时可以掌握硬件设备的使用年限和使用人，对即将报废和已报废的设备进行统计管理，实现了动态监管，提高了资产设备清查效率。
　　参考文献：
　　＼.电脑编程技巧与维护，2009（2）： 56-58.
　　[2] 万发桃.实验室设备的管理与维护[J].黑河学刊，2012（8）：27-28.
　　[3] 陈剑明.实验室设备管理问题的思考[J].中国科技纵横，2013（9）：250-250.