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摘 要
基于工作流技术的实验室综合管理系统的设计与实现
2000年以前传统的 C/S 架构
一
直占领着大部分软件开发市场，随着网络技术、计算
机技术和软件开发技术的迅猛发展，客户对软件的执行效率和应用范围越来越广，逐渐
反应出 C/S 架构的
一
些不足，主要表现在重用性不好、拓展性不高、安全隐患多等，并
且这些确定慢慢成为软件架构的不可解决的产物。为了克服这些不足，基于 WEB 的分
布式 B/S 架构逐渐登上了历史舞台，B/S 架构可以有效的降低 C/S 架构存在的不足，具
有高效率性、可扩展性、资源的广泛分布性，B/S 架构的发展也逐渐成熟，不只是传统
的三层架构而逐渐向 N 层架构发展。通过进
一
步划分 B/S 架构的中间层提高软件的负载
平衡、容错和异构等性能，从而提高软件质量和软件的实用性。
随着全国教育实践培养目标的提升，实践教学力度的加重，高校实验教学环节成为
目前高校的重点改良阵地，高校的实验室建设和实验室管理逐渐成本高校近些年重要的
建设目标。但是由于国内的计算机发展起步比较晚，现在高校的实验室管理还处于人工
或者半人工管理状态，实验室管理的自动化程度和智能化程度不高，往往造成管理文档
混乱、实验室状态不能及时反映、设备耗材的损坏与丢失、设备耗材申请领用不合理等
现象，同时增加了高校实验室管理人员的工作量，提高了管理难度，降低了管理效率，
不利于正常的实验教学。本文同时增加了对工作流技术的研究，近年来，随着学校规模
的不断扩大，它的内部信息系统应用越来越广泛，成熟 Web 服务的开发和执行标准为
学校分布式应用管理提供了可能性，通过业务过程整合工作流技术来实现管理系统的自
动化，已成为学校信息系统的基本方面。
本文在跟踪国外先进技术的基础上，以内蒙古民族大学计算机学院实验室管理系统
为背景，针对目前分布式应用系统开发的现状及存在的问题，应用
.net 平台构建技术并
增加对工作流技术的研究，进行系统开发设计。提出了基于工作流技术的多层分布式架
构的实验室管理系统的通用解决方案。该系统可以有效的在降低资源浪费，降低实验教
学成本的同时，提高实验室管理的自动化和智能化，提高实验室管理和实验教学质量。
关键词： 工作流技术，.NET，分布式，数据库
第 1 章 绪 论
1.1 研究的目的和意义
网络通讯技术和互联网技术已经成为软件企业级软件开发的主流技术，随着软件开
发模型和软件设计架构的显著变化，对传统的软件开发架构 C/S 架构（客户机/服务器）
产生了巨大的影响。主要表现在以下几个方面：第一，对于 C/S 架构软件来说，维护费
用会随着客户端的数量增加而增加；第二，C/S 架构不具备良好的可扩展性，在客户端
数量增加的时候费用增加，而软件执行效率将随着客户数量的增加将开始下降，这些不
足已经不能充分满足当前的日益增加的业务处理。面对 C/S 架构这些显而易见的不足，
基于 Web 的分布式计算架构（B/S 架构）逐渐登上历史舞台，也会随着计算机技术和网
络技术的发展，慢慢取代大部分传统的 C/S 架构，逐渐成为软件开发的主流架构，构建一
个维护成本低，开发效率高，可扩展性强的应用程序，它是必要的。随着信息科学技
术的高速发展，办公信息化在高等院校逐渐普及，如何提高办公效率，降低管理成本，
更好的服务于师生，提高校园数字化水平，成为学校职能部门需要研究的问题。
近年来，随着高等教育办学规模不断扩大，办学水平不断提高。在大学教育中的实
验教学环节的地位越来越重，实践教学质量直接影响着学生以后的就业方向和就业能力
直接影响学生毕业的个人发展。当前国内高校的实验室管理环节大部分是靠人工手动完
成，采用人工为主计算机辅助的方式管理方式。在大量管理数量的压力下，导致管理效
果不好，效率不高，实用性不强，不稳定的特点，存在管理文档混乱、实验室状态不能
及时反映、设备耗材的损坏与丢失、设备耗材申请领用不合理等隐患，同时增加了高
校实验室管理人员的工作量，提高了管理难度，降低了管理效率，不利于正常的实验教
学。
今天大数据时代的到来带来了计算各行各业的蓬勃发展，如：通讯、软件、网络，
为适合这些行业的快速发展的技术，计算机软件也已极快的速度发展，并且应用范围越
来越广。软件平台在实验室管理的应用地位逐渐加深，一套好的管理平台，一个优秀的
实验室管理解决方案可以在降低实验教学办学成本的同时提高实验教学质量。因此如何
利用成熟的技术设计优秀的解决方案成为当前实验室管理平台是否实用的重点，是提高
实验教学质量优化教学资源利用率的重要研究内容。
1 1.2 国内外研究现状
1.2.1 实验室管理平台现状
实验室管理平台主要是针对高校实验教学环境设计的，设计目的是提高高校实验教
学质量降低实验教学成本，实现实验室管理的自动化和智能化。平台应该包括实验室管
理、设备管理、耗材管理等基本的数据管理。
在国外，20 世纪 80 年代中期，实验室管理系统在国外开始得到广泛推广，早期的
实验室管理系统是独立的小型服务器只能完成数据的基本管理，不仅界面不友好，价格
还比较昂贵，使用范围较小。到了 20 世纪 90 年代初期随着计算机技术的发展，计算机
的普及，客户对软件的处理能力要求越来越高，基于 C/S 架构的实验室管理系统得到了
广泛应用。随着网络技术的发展，WEB 平台的广泛应用，基于 B/S 架构的实验室管理
系统等到了广泛应用，现在已经非常稳定，日趋成熟。
在国内，20 世纪 70 年代，管理系统概念刚刚萌芽，人们刚刚接受管理系统带来的
效果。但是多数管理系统的研发都放在大型企业的重要部分，在高校这种教育单位没得
到良好的发展。到了 20 世纪 90 年代初期，国家大力发展信息科学，高校计算机专业学
科开始迅速壮大，国内软件开发行业等到了迅速发展，管理系统才等到普及。伴随着国
家对高校实践能力培养力度加大，各大高校纷纷扩大实验室建设，加强实践教学内容，
逐步树立了实践教学在学生培养的作用，形成了稳定的实验室管理方案，随后出现了实
验室管理平台。但是由于国内实验室管理平台发展比较晚，所以多数高校还处于人工或
者半人工的实验室管理方式，没有实现实验室管理的智能化，急需一套使用效率高、应
用能力强、易于拓展、易于二次开发的实验室管理平台。
1.2.2 工作流技术现状
追溯到 20 世纪 70 年代，由于生产组织、办公自动化领域中高昂的人工费用，于此
诞生了工作流概念的雏形。SCOOP，其原型系统，由宾夕法尼亚大学的 Michael D. Zisman
开发；还有 OfficeTalk 系列实验系统，由 Clarence A. Ellis，Gray J. Nutt 和其他在施乐帕
洛阿图研究中心的人开发，是最初的办公室自动化系统
[1]
。可以说这是工作流技术的鼻
祖。尽管有了工作流的雏形，但是由于当时的计算机和网络各方面的限制，工作流技术
的发展是有缺陷的。
直到上世纪 80 年代，人们开始寻找各种技术以代替手工劳动，工作流技术开始崭
露头角应用于商业方面，虽然此时的工作流技术还是初级阶段，但是由于各项技术代替
人工，工作流技术的重要性已被人们逐渐重视，因为这项技术的出现同许多其他技术一
样真正的带来了方便，省时省力。因此在技术上工作流技术得到了支持，而计算机硬件
和网络的兴起也为工作流技术提供了硬件基础，从而不断发展壮大。到上个世纪 90 年
2 代，经过 10 年的发展，许多标准化组织陆续制定相关标准和推广应用。此时，更加规
范的工作流技术标准由多个国际标准组织建立，从而确保在计算机科学中的地位。现在
它广泛应用于各行各业如：财务，金融，电信行业，软件工程，制造，科学实验，卫生，
办公自动化方面和运输业。
进入第二十一个世纪后，国际市场竞争日益激烈，国际贸易与企业快速提升，企业
国际化，要求企业管理业务过程快速重组。市场多样化需求的企业信息系统来适应市场
的快速变化；企业之间的竞争要求高的办公效率；同时，根据市场和客户需求，企业需
要使用协同的管理方式来提高管理水平。所有的这些为工作流技术的发展提供了新的机
遇与挑战。
工作流管理系统在国内的应用也在蓬勃发展，在新的技术背景下，企业营销管理系
统、教务管理系统、网络服务、文件管理系统、分布式计算等都先后应用到工作流技术，
使得工作流管理在国内推动到又一
个发展阶段。目前，常见的工作流引擎有：驰骋工作
流程引擎 CCFlow、
jBpm、OBPM[8]
等。
近年来，随着学校规模的不断扩大，它的内部信息系统应用越来越广泛，成熟 Web
服务的开发和执行标准为学校分布式应用管理提供了可能性，通过业务过程整合工作流
技术来实现管理系统的自动化，已成为学校信息系统的基本方面。
1.3 本文的研究内容
微软发布了 Microsoft .NET 软件开发平台，.NET 平台具体开发效率高、兼容性好
和安全性高等特点。.NET 平台是基于 WEB 的，利用分布式计算技术，通过多层软件架
构模型，利用先进的网络协议，开发软件的，从而提供简易高效的开发环境。
本课题在跟踪国外先进技术的基础上，以内蒙古民族大学计算机学院实验室管理平
台为背景，针对目前分布式应用系统开发的现状及存在的问题，在对框架技术进行深入
研究的基础上，进一
步研究工作流技术以及
.NET 开发平台带来的新系统平台基础构建
技术、三层/多层分布式体系结构和分布式程序设计。参考了 J2EE 成功案例，通过个完
整的企业级商务网站的需求分析、概要设计、详细设计、实现和测试过程，提出了一套
基于多层分布式架构的实验室管理平台的通用解决方案。
本文主要研究内容如下：
(1)以内蒙古民族大学计算机学院实验室管理平台为背景，分析内蒙古民族大学计
算机学院实验室管理的具体优缺点，制定系统分析报告，制定需求说明。
(2)分析研究需求报告，并根据需求建模，实现学校对实验室管理的各项业务，如
实验项目管理、仪器设备管理、实验教学管理、人员管理、系统管理等业务模块，确定
实现系统的关键技术。
(3)进行详细设计，确定关系数据库模型，建立人员和设备数据库。
3 (4)进行系统的设计与实现，并进行测试；经过测试本系统符合现代发展要求，为
实验室和学校师生之间搭建了一
个良好的业务管理平台。最大的方便了学校师生对各项
业务的申请和操作。