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1MCLIMS的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

為了實(shí)現(xiàn)材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)室高效管理實(shí)驗(yàn)室的人員、儀器、藥品、無(wú)紙化實(shí)驗(yàn)記錄，提高管理效率，保證科研工作的順利進(jìn)行，MCLIMS主要分為三個(gè)主體框架：上位機(jī)LIMS，嵌入式控制終端及藥品存儲(chǔ)柜的實(shí)體，上位機(jī)軟件主要用于通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)基本信息的維護(hù)和藥品的使用操作，嵌入式控制終端與存儲(chǔ)柜構(gòu)成一個(gè)整體，用于響應(yīng)上位機(jī)LIMS的命令，并做出響應(yīng)決定是否需要開(kāi)啟藥品存儲(chǔ)柜，藥品存儲(chǔ)柜用于存儲(chǔ)材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的藥品。本系統(tǒng)的最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)包括以下幾個(gè)方面。

1.1上位機(jī)LIMS軟件主要實(shí)現(xiàn)如下功能

用戶信息管理模塊：包括用戶登錄、用戶信息錄入、更新、檢索、刪除及用戶權(quán)限管理，密碼管理等；導(dǎo)師信息管理模塊：主要是管理導(dǎo)師的基本信息及科研方面信息等；用戶簽到管理模塊：主要是與指紋錄入儀進(jìn)行通訊、實(shí)現(xiàn)用戶簽到驗(yàn)證，主要包括：用戶指紋錄入、用戶簽到、簽到查詢、用戶指紋刪除、用戶請(qǐng)假等；藥品信息管理模塊：包括藥品信息錄入、更新、檢索、刪除、余量更新、藥品存儲(chǔ)位置管理等；藥品使用管理模塊：包括藥品檢索、打印條形碼藥品清單、藥品余量提醒、過(guò)期藥品查看等；藥品存儲(chǔ)柜信息管理模塊：主要是管理存儲(chǔ)柜數(shù)量、位置IP、容量等信息；儀器信息管理模塊：包括儀器信息錄入、更新、刪除、儀器預(yù)約、預(yù)約郵件提醒、外借管理等；熱電參數(shù)測(cè)試儀數(shù)據(jù)讀取模塊：包括添加儀器測(cè)試用戶、測(cè)試樣品參數(shù)管理及測(cè)試數(shù)據(jù)管理等功能。

1.2嵌入式終端控制軟件主要實(shí)現(xiàn)功能

（1）用戶登錄，只有登錄成功后才能進(jìn)行（3）的操作，否則（3）此操作無(wú)效，視為不合法用戶。（2）終端串口管理，配置終端的串口通訊，用于條形碼閱讀器信息的讀取。（3）終端存儲(chǔ)柜柜門(mén)控制，用戶在得到（1）的權(quán)限后直接可以操作柜門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉。（4）終端信息顯示，串口讀取到的條形碼信息后系統(tǒng)檢索數(shù)據(jù)，更新顯示信息，然后解析檢索到的信息來(lái)控制存儲(chǔ)柜的開(kāi)啟與關(guān)閉。

1.3存儲(chǔ)柜物理設(shè)計(jì)

根據(jù)需要，本次對(duì)藥品存儲(chǔ)柜的設(shè)計(jì)采集2X2式的矩陣式設(shè)計(jì)方案并充分考慮了電路設(shè)計(jì)，信息讀取的物理接口。

2MCLIMS系統(tǒng)架構(gòu)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)反應(yīng)了應(yīng)用系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各個(gè)結(jié)間點(diǎn)的互聯(lián)表現(xiàn)形式，如文件服務(wù)器、工作站等的，常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線型拓?fù)洹⑿切瓮負(fù)洹h(huán)形拓?fù)洹?shù)形拓?fù)洹⒁约八鼈兊幕旌闲问健?duì)于本系統(tǒng)，它主要體現(xiàn)在上位機(jī)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器及嵌入式控制終端的連接方式及他們的數(shù)據(jù)響應(yīng)關(guān)系。考慮到每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的安裝配置過(guò)程中，上位機(jī)軟件與嵌入式控制終端的對(duì)應(yīng)關(guān)系是1∶n的關(guān)系，n大于等于兩臺(tái)設(shè)備，本文選擇了總線型拓?fù)洌涮攸c(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，非常便于擴(kuò)充；共享資源能力強(qiáng)，要實(shí)現(xiàn)總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只需上位機(jī)LIMS與MySQL服務(wù)器及嵌入式終端同在一個(gè)局域網(wǎng)中，保證MySQL服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)可達(dá)即可。系統(tǒng)的最終架構(gòu)如這種架構(gòu)方便藥品存儲(chǔ)柜數(shù)量的擴(kuò)充，位置的放置也不受限制。

3MCLIMSR的具體實(shí)現(xiàn)

3.1系統(tǒng)軟件架構(gòu)

本系統(tǒng)以C/S模式為開(kāi)發(fā)模式，以C#為上位機(jī)LIMS軟件的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，VisualStudio2010為開(kāi)發(fā)功具；MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。嵌入式終端以基于ARM9為核心的S3C2440芯片作為處理器的TQ2440開(kāi)發(fā)板作為嵌入式硬件平臺(tái)，將嵌入式Linux作為底層系統(tǒng)，QT和C語(yǔ)言作為GUI設(shè)計(jì)和底層驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言；以UG為存儲(chǔ)柜物理實(shí)體的建模工具。

3.2系統(tǒng)硬件架構(gòu)

本系統(tǒng)涉及與多個(gè)硬件的通訊工作，其中包括：中控指紋儀，用于學(xué)生簽到模塊中的指紋錄入及學(xué)生簽到功能；POS打印機(jī)，用于實(shí)驗(yàn)室學(xué)生實(shí)驗(yàn)藥品清單的打印，清單信息包括用戶實(shí)驗(yàn)方案、所需藥品的位置、用量、實(shí)驗(yàn)編號(hào)等信息并附帶條形碼；TQ2440開(kāi)發(fā)板，是嵌入式控制終端的運(yùn)行平臺(tái)，用于運(yùn)行嵌入式控制終端軟件；條碼掃描器，用于掃描條形碼清單上的實(shí)驗(yàn)編號(hào)信息，并將編號(hào)傳到嵌入式軟件，軟件做出相應(yīng)的響應(yīng)。

3.3系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

通過(guò)結(jié)合當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室對(duì)藥品管理系統(tǒng)的需求分析，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)出如下功能模塊。

3.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心,它關(guān)系著實(shí)驗(yàn)室的工作效率和業(yè)績(jī)，一個(gè)科學(xué)、合理的數(shù)據(jù)庫(kù)是LIMS成功創(chuàng)建和穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。在材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)（MCLIMS）中數(shù)據(jù)庫(kù)作為信息的來(lái)源及存儲(chǔ)工具，也是連接上位機(jī)LIMS、嵌入式控制終端的數(shù)據(jù)共享的橋梁。根據(jù)對(duì)各模塊的處理過(guò)程及需求分析，以MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面。①與用戶相關(guān)的包括用戶登錄表，用戶簽到表，用戶指紋表，用戶請(qǐng)假登記表，用戶科研信息表，用戶基本信息表，用戶導(dǎo)師信息表等。②與儀器信息相關(guān)的包括儀器預(yù)約信息表，儀器信息表，儀器外借信息表等。③與化學(xué)藥品相關(guān)的有：化學(xué)藥品信息表，化學(xué)藥品使用信息表，化學(xué)藥品剩余量信息表，藥品短信驗(yàn)證表等。④與測(cè)試儀器相關(guān)的數(shù)據(jù)表有：儀器測(cè)試用戶表，樣品測(cè)試參數(shù)信息表，樣品測(cè)試信息表等。

3.5系統(tǒng)的具體使用流程

本系統(tǒng)由上位機(jī)LIMS軟件、嵌入式控制軟件及存儲(chǔ)柜實(shí)體構(gòu)成。用戶使用時(shí)對(duì)于非藥品使用的模塊都可以直接通過(guò)上位機(jī)LIMS軟件完成，包括用戶簽到、實(shí)驗(yàn)室儀器、導(dǎo)師信息管理等。用戶要完成實(shí)驗(yàn)，要經(jīng)過(guò)幾步：打開(kāi)藥品使用模塊、檢索藥品的信息如余量、位置。然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)規(guī)劃分別添加藥品信息；確認(rèn)藥品配方并打印清單，清單信息上會(huì)附帶藥品的位置，用量信息，實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)無(wú)紙化記錄；將藥品清單攜帶到藥品存儲(chǔ)柜終端，掃描條形碼，嵌入式終端檢查條形碼的合法性，然后檢索并顯示信息。同時(shí)，相應(yīng)柜門(mén)開(kāi)啟，完成取藥，每個(gè)條形研只能使用兩次。

4結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)當(dāng)前材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)室對(duì)信息管理特別是藥品的管理的功能需求，設(shè)計(jì)并研發(fā)了一套材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要分為3個(gè)功能框架：上位機(jī)LIMS、嵌入式控制軟件及存儲(chǔ)柜實(shí)體。然后給出了該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案及系統(tǒng)架構(gòu)，分別設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的功能模塊。該系統(tǒng)操作方便、安全性高、功能設(shè)計(jì)豐富并人性化。總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也使得存儲(chǔ)柜數(shù)量易于擴(kuò)充布置。系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)室的管理提供為極大的便利，大大地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室資源信息的共享，不管是導(dǎo)師還是學(xué)生，都能從此系統(tǒng)中感應(yīng)到使用的便利性，提高實(shí)驗(yàn)工作的效率，加快高效實(shí)驗(yàn)室信息化。

作者：瞿秋亮 楊君友 單位：華中科技大學(xué)