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基于校園一卡通系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中心管理設(shè)計(jì)

文章出處:http://srpd123.com 作者: 人氣: 發(fā)表時(shí)間:2011年12月11日

[文章內(nèi)容簡(jiǎn)介]:介紹了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、體系結(jié)構(gòu)及各子系統(tǒng)的主要功能。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)安排上下機(jī)管理功能,自動(dòng)檢測(cè)上機(jī)過(guò)程中違規(guī)軟件使用并給予警告處理,保證了正常的上機(jī)實(shí)踐教學(xué)秩序,有效地監(jiān)控管理分散在不同地點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)室。

    摘要:介紹了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、體系結(jié)構(gòu)及各子系統(tǒng)的主要功能。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)安排上下機(jī)管理功能,自動(dòng)檢測(cè)上機(jī)過(guò)程中違規(guī)軟件使用并給予警告處理,保證了正常的上機(jī)實(shí)踐教學(xué)秩序,有效地監(jiān)控管理分散在不同地點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)室。

    實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)是適應(yīng)新時(shí)期對(duì)高校人才培養(yǎng)要求的一個(gè)重要舉措。實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的作用是進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng),我校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為更好地為校內(nèi)外師生提供服務(wù) ,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源開(kāi)放共享,中心在開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)課程體系、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)管理模式等方面進(jìn)行不斷探索,為使實(shí)驗(yàn)中心的使用真正做到開(kāi)放、高效、方便,提高機(jī)房的有效利用,開(kāi)發(fā)一個(gè)即保證學(xué)生上機(jī)方便又有利于機(jī)房管理的實(shí)驗(yàn)中心綜合管理信息系統(tǒng),對(duì)提高實(shí)驗(yàn)中心的管理效率、管理質(zhì)量及服務(wù)水平十分重要。作者根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的特點(diǎn),提出了基于IC卡的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心綜合管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想,系統(tǒng)地闡述了系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及相關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

    1 設(shè)計(jì)思想

    實(shí)驗(yàn)中心綜合管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控管理及實(shí)驗(yàn)課程管理的功能,實(shí)現(xiàn)中心管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化。所以系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)必須遵循安全可靠、穩(wěn)定、靈活、維護(hù)性好等原則,以便于系統(tǒng)既能滿足目前的需要,又能適應(yīng)將來(lái)擴(kuò)展的需要。為使系統(tǒng)能很好地滿足實(shí)驗(yàn)室管理的需要,系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具有以下幾方面特點(diǎn)。

    1)內(nèi)核級(jí)防毒安全:系統(tǒng)必須既能夠防止惡意的侵?jǐn)_,又能防止因誤操作引起的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)利用驅(qū)動(dòng)程序直接訪問(wèn)系統(tǒng)內(nèi)核中的雙向句柄鏈表,根據(jù)句柄表獲取所有進(jìn)程的結(jié)構(gòu),再掛起對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)中的所有線程,從而掛起進(jìn)程,實(shí)現(xiàn)所有的用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的病毒的防護(hù)。
    2)反彈連接:突破傳統(tǒng)服務(wù)器連客戶端的連接模式。傳統(tǒng)連接方式是基于服務(wù)器掃描客戶端的連接方式,在客戶機(jī)數(shù)量多達(dá)幾百臺(tái)甚至數(shù)千臺(tái)時(shí),這種連接方式會(huì)極大地浪費(fèi)服務(wù)器資源。反彈式連接通過(guò)服務(wù)端開(kāi)通端口等待客戶端連接,采用多線程處理連接,大大節(jié)省了服務(wù)器資源,提高效率。而且反彈式連接可以突破大部分防火墻,適用場(chǎng)合更廣。
    3)客戶端的防惡意刪除:客戶端采用遠(yuǎn)程插入線程、進(jìn)程復(fù)活、進(jìn)程隱藏等多種最新安全技術(shù),使客戶端運(yùn)行更加安全。插入遠(yuǎn)程線程技術(shù)采用了動(dòng)態(tài)文件名插入的方式,插入完成自動(dòng)清理垃圾文件,有效防止各類破壞客戶端進(jìn)程的非法行為。
    4)可靠性:系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具有較高的可靠性,在系統(tǒng)故障或事故造成中斷后能確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性并具備迅速恢復(fù)的功能。
    5)可擴(kuò)充性:為便于與各種一卡通系統(tǒng)集成,系統(tǒng)設(shè)計(jì)了與校園一卡通集成的通用接口,從現(xiàn)有系統(tǒng)升級(jí)到校園一卡通集成環(huán)境無(wú)需重新安裝,只需簡(jiǎn)單升級(jí)即可。系統(tǒng)有標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的系統(tǒng)接口,也可根據(jù)校園一卡通要求定制開(kāi)發(fā)接口。

    2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用集中式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理模式,即所有數(shù)據(jù)存放在中心數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上,校內(nèi)所有實(shí)驗(yàn)室的管理通過(guò)訪問(wèn)該中心數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。中心數(shù)據(jù)庫(kù)存放全校實(shí)驗(yàn)室的所有實(shí)驗(yàn)設(shè)備、用戶及實(shí)驗(yàn)課程數(shù)據(jù),如個(gè)人帳戶信息,基本管理信息,全校課表,統(tǒng)計(jì)信息等。

    在體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面,對(duì)于用戶帳戶管理、設(shè)備管理、信息錄入、課程管理等功能采用C/S 結(jié)構(gòu),而對(duì)于涉及到要在校園網(wǎng)上發(fā)布信息的部分,如教師和學(xué)生上機(jī)預(yù)定、課程信息等,則同時(shí)采用B/S 結(jié)構(gòu)和C/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。綜合使用基于B/S 和C/S 的體系結(jié)構(gòu),保證系統(tǒng)具有高性能和可擴(kuò)展性,提高系統(tǒng)的效率和響應(yīng)速度。

    系統(tǒng)采用非接觸式IC卡及用戶帳戶做為身份識(shí)別的工具,用戶只需使用校園卡即可在任一實(shí)驗(yàn)室刷卡上機(jī)。系統(tǒng)在學(xué)生機(jī)上安裝網(wǎng)絡(luò)登錄控制卡及客戶端軟件,來(lái)達(dá)到對(duì)學(xué)生機(jī)控制和監(jiān)控的預(yù)期效果。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

    3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    3 .1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

    系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載客戶端,客戶端常駐內(nèi)存,使系統(tǒng)處于鎖定狀態(tài),用戶進(jìn)入機(jī)房需刷卡,機(jī)房管理系統(tǒng)調(diào)用讀卡接口獲取卡信息根據(jù)上機(jī)課表判斷是否可以上機(jī),輸入賬號(hào)和密碼后系統(tǒng)進(jìn)行身份驗(yàn)證,系統(tǒng)解除鎖定正式開(kāi)始上機(jī)。機(jī)器運(yùn)行期間系統(tǒng)定時(shí)檢測(cè)學(xué)生是否開(kāi)啟游戲軟件,若檢測(cè)到則警告學(xué)生并且將系統(tǒng)鎖定;到達(dá)規(guī)定的上機(jī)時(shí)限系統(tǒng)自動(dòng)鎖定機(jī)器,并把學(xué)生的上機(jī)情況和機(jī)器狀態(tài)信息寫(xiě)入本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)鎖定后,學(xué)生不能再使用計(jì)算機(jī),從而達(dá)到自動(dòng)下機(jī)和自動(dòng)監(jiān)控的目的,實(shí)現(xiàn)機(jī)房的無(wú)人值守管理。

    3 .2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

    機(jī)房管理信息系統(tǒng)按功能分為系統(tǒng)管理、帳戶管理、機(jī)房機(jī)器和教學(xué)管理等子系統(tǒng)。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

    1)系統(tǒng)管理子系統(tǒng):使用動(dòng)態(tài)超級(jí)密碼、系統(tǒng)初始化操作,記錄日常操作用戶操作過(guò)程和操作時(shí)間,對(duì)于日志審計(jì)內(nèi)容的處理可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行操作。為確保用戶帳戶數(shù)據(jù)的安全,系統(tǒng)提供帳戶數(shù)據(jù)自動(dòng)備份或手工備份功能。對(duì)不同機(jī)房實(shí)行IC卡、帳號(hào)登陸進(jìn)行選擇設(shè)置功能。
    2)帳戶設(shè)置子系統(tǒng):為實(shí)現(xiàn)機(jī)房的自動(dòng)化管理,不論是教學(xué)安排上機(jī)還是課外預(yù)約上機(jī),均需要進(jìn)行登錄認(rèn)證,需要為上機(jī)用戶進(jìn)行開(kāi)戶、銷(xiāo)戶,加減機(jī)時(shí)等操作,提供批量帳戶的導(dǎo)入導(dǎo)出,按院系、班級(jí)分層次管理結(jié)構(gòu)設(shè)置、臨時(shí)用戶設(shè)置,根據(jù)不同對(duì)象、時(shí)段、機(jī)器、機(jī)房的上機(jī)機(jī)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定功能。
    3)機(jī)房機(jī)器管理子系統(tǒng):設(shè)置機(jī)房的名稱、工作組、機(jī)器數(shù)量、費(fèi)率,機(jī)器的相關(guān)信息,自動(dòng)考核學(xué)生上機(jī)到課率。實(shí)現(xiàn)機(jī)器的跨網(wǎng)段遠(yuǎn)程管理、機(jī)器硬件監(jiān)控封鎖、軟件的跨網(wǎng)端分發(fā),分發(fā)軟件的源文件可在不同網(wǎng)段的多臺(tái)服務(wù)器上,支持批處理操作,可單臺(tái)、批量、全部傳送,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程單機(jī)器的管理。
    4)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理:實(shí)現(xiàn)課程上機(jī)、各類課程外上機(jī)預(yù)約的機(jī)房分配,機(jī)房的動(dòng)態(tài)排課,控制上機(jī)可運(yùn)行的程序,實(shí)時(shí)監(jiān)視機(jī)器運(yùn)行情況和運(yùn)行的程序,通過(guò)預(yù)約處理,以保證教學(xué)上機(jī)的要求,支持周期化預(yù)約,實(shí)現(xiàn)完全學(xué)分制的學(xué)生自由選課形成的班級(jí)建立動(dòng)態(tài)組,課程預(yù)約時(shí)自動(dòng)對(duì)動(dòng)態(tài)組進(jìn)行機(jī)房分配,便于對(duì)課程上機(jī)的管理。
    5)多媒體教學(xué):實(shí)現(xiàn)教學(xué)的全屏及區(qū)域廣播教學(xué)功能,電子黑板功能,示范教學(xué)功能,電子點(diǎn)名功能及學(xué)生電子簽到。

    3 .3 系統(tǒng)接口函數(shù)設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)服務(wù)器端安裝在中心服務(wù)器上,接收來(lái)自用戶的刷卡請(qǐng)求信息,然后依據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)學(xué)生做身份驗(yàn)證,再依據(jù)上機(jī)安排表判斷用戶是否可以上機(jī),然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向客戶端發(fā)出開(kāi)放或鎖定系統(tǒng)的控制信息,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安排上機(jī),相關(guān)接口函數(shù)如下:

    1)讀卡機(jī)初始化函數(shù)
    function DkjInit - Old(const ComPortNo :Byte ;const YhMm :DWORD) :Boolean ;
    參數(shù):Comport ,讀卡機(jī)連接的串口號(hào);YhMm ,用戶單位密碼;實(shí)現(xiàn)初始化串口和讀卡機(jī),只有初始化成功后讀卡機(jī)才能進(jìn)行正常讀寫(xiě)卡工作。
    2)讀卡機(jī)釋放函數(shù)
    function DkjFinal- Old() :Boolean ;
    參數(shù):無(wú);實(shí)現(xiàn)釋放讀卡機(jī)占用的串口資源。
    3)獲取卡信息函數(shù)
    function ReadConsumeCard- Old ( const CardRecAddress :Byte ;var ConsumeCardInfo : TConsume-CardInfo - Old ) :Boolean ;
    參數(shù):CardRecAddress ,卡片結(jié)構(gòu)地址;ConsumeCardInfo ,消費(fèi)卡信息結(jié)構(gòu)。
    4)扣款寫(xiě)卡函數(shù)
    function WriteConsumeCard- Old (const CardRecAddress :Byte ; const ConsumeCardInfo : TConsume-CardInfo - Old) :Boolean ;
    參數(shù):CardRecAddress ,卡片結(jié)構(gòu)地址;ConsumeCardInfo ,消費(fèi)卡信息結(jié)構(gòu)。

    3 .4 系統(tǒng)監(jiān)控算法設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)具有自動(dòng)檢測(cè)用戶使用軟件并進(jìn)行控制的功能,通過(guò)在控制端選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)包,然后發(fā)送到服務(wù)端,服務(wù)端將檢測(cè)包轉(zhuǎn)發(fā)到所有的客戶端,客戶端將接收到的檢測(cè)包放入內(nèi)存緩沖區(qū)中;客戶端定時(shí)(如每分鐘1次)枚舉所有的頂層窗口,并且獲取頂層窗口的標(biāo)題存入到字符串變量中,并將內(nèi)存緩沖區(qū)中的檢測(cè)包中的關(guān)鍵字逐一遍歷,檢查這些關(guān)鍵字是否在字符串變量中出現(xiàn),若出現(xiàn)說(shuō)明用戶在使用規(guī)定外軟件(如電腦游戲) ,客戶端此時(shí)發(fā)出警告信息,3次警告過(guò)后將自動(dòng)鎖定系統(tǒng),同時(shí)發(fā)消息到服務(wù)端顯示相關(guān)用戶信息。實(shí)現(xiàn)該功能的算法描述如下:

    4 結(jié)語(yǔ)

    系統(tǒng)使用VisualC ++ NET 編程實(shí)現(xiàn),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)局部范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)統(tǒng)一監(jiān)控管理。采用段管理策略實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)的集中監(jiān)控管理,大大提高了系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)展性。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源開(kāi)放共享,為學(xué)生提供了簡(jiǎn)便的上機(jī)手段,使實(shí)驗(yàn)中心的使用真正做到開(kāi)放、高效、方便,提高各類實(shí)驗(yàn)設(shè)備的有效利用,并顯著提高機(jī)房的管理水平和工作效率,在實(shí)際使用中取得了較好的效果,為實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革奠定了良好的基礎(chǔ)。(《武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)》南京信息工程大學(xué)氣象臺(tái) 水泱 南京信息工程大學(xué)計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院 王軍)

    參考文獻(xiàn)

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本文關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)室管理,校園一卡通,一卡通,IC卡
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