1、. . . . 農業大學 本科畢業論文(設計)題 目： 科研管理系統總體設計 學 院：信息科學與技術學院 專業班級：學 號：學生：指導教師：指導教師職稱：二O一一 年 六 月 五 日科研管理系統總體設計摘要通過信息化手段管理日常科研工作、整合科研工作流程是實現高校科研管理信息化的重要組成部分。科研管理系統用來來管理當前高校科研管理中涉與到的各種數據信息。本文基于Java企業級開發框架Structs2+Spring+Hibernate，設計并實現了一個B/S結構的高校科研管理系統。介紹科研管理系統的課題研究意義，總體系統分析和總體架構分析，詳細說明了系統的模塊劃分，系統功能，系統設計方法過程和技

2、術要點。關鍵字：科研管理系統 ,Struts2, Hibernate, Spring Scientific Research Management System-General DesignAbstractThrough the informationization means to manage daily scientific research work, and integrating scientific research work flow is an important part of realizing university scientific research informa

3、tion management. Scientific research management system is used to manage the current university scientific research management in the various data involved. This paper is based on Java enterprise-level SSH2,designed and realized a B/S structure of university scientific research management system. Sc

4、ientific research management system introduced the research significance, the overall system analysis and the overall structure analysis, detail the system module partition, system function, system design method process and main techniques.Keywords:Scientific research management system, Struts2, Hib

5、ernate, Spring,目錄1 引言11.1 課題研究意義11.2 技術簡介11.3 開發工具選擇22 系統分析22.1 需求概述22.2 需求分析33系統設計43.1.界面設計原則43.2 系統用例43.2.1 普通科研人員53.2.2 學院科研秘書63.2.3 科技處科研秘書73.2.4 科技處成果秘書83.2.5 普通平臺秘書93.2.6 科技處平臺秘書103.2.7 系統管理員113.3 框架整體設計123.3.1 系統架構圖123.4 數據模型133.3.1 數據庫設計原則133.3.2 數據庫表項設計144 結束語165 參考文獻1716 / 211 引言1.1 課題研究意義

6、現代計算機網絡和數字資源建設的不斷發展，極加快了各行業信息化建設步伐。高校作為國家的主要科研投入的單位，其科研活動和科研能力的發展水平是一個國家科技實力的標志。有效的運用先進的管理信息系統與其軟件開發平臺，對科研信息進行科學化和網絡化管理，已經成為高校科研信息系統的發展趨勢。然而，對于高校來說，其網絡化信息管理功能卻不盡如人意。很多高校在科研管理中存在著各種各樣的問題，如科研項目缺乏統一管理，在項目的申請上存在交叉重復等不合理現象；項目審核的透本明度低，審批效率不高；立項方向和實際研究方向不符等高校日常所涉與到的科研信息數據管理分散混亂，普遍存在著維護困難，效率低下的現象。科研信息的申報，審核

7、，以與各種統計信息的生不能與時有效的完成。高校中各院系，校級科研職能部門，亟待建立統一的科研數據信息庫，將科研信息的管理事務納入信息化和網絡化管理，利用現代信息技術，建立現代化的科研管理信息系統，提高管理效率。使其更加規化、科學化，更好的滿足科研需求。本文重點闡述了面向高校科研管理所涉與業務流程處理以與系統的設計，開發和實現。1.2 技術簡介科研管理系統功能的實現，必須依托于具體的計算機編程手段。當前在設計到的Web開發領域中存在著各種各樣的編程語言和實現技術方案，如PHP、Python、ASP.Net 等等。但是近幾年來一直流行的Java Web技術相對于以上幾種技術實現手段，其主要優勢表現

8、在：簡單性、面向對象、可分布性、可解釋、安全性、可移植、結構化、功能強大、多線程、動態性。Java同時還是一個平臺，Java平臺與大多數平臺的不同之處在于它是運行于其它基于硬件平臺的純軟件平臺，而大多數其它平臺是硬件和操作系統的結合。企業基礎建設系統例如企業資源計劃 (ERP), 大型機事務處理, 數據庫系統,和其它的遺留信息系統等多數系統都是構建在Java的J2EE基礎之上的。J2EE體系結構提供中間層集成框架用來滿足無需太多費用而又需要高可用性、高可靠性以與可擴展性的應用的需求。通過提供統一的開發平臺，J2EE降低了開發多層應用的費用和復雜性，同時提供對現有應用程序集成強有力支持，完全支持

9、Enterprise JavaBeans，有良好的向導支持打包和部署應用，添加目錄支持，增強了安全機制，提高了性能。隨著軟件開發技術的發展，可復用、易擴展的而且經過良好測試的軟件組件，越來越為開發者所青睞，其中最受人們關注的是Struts2、Spring3 和Hibernate3 框架。該經典組合是基于當前在Web開發中被廣泛運用的MVC模式，MVC 模式分離了數據訪問和數據表現，為系統提供了更好的解耦，在實現多層Web 應用系統中具有明顯的優勢。Struts2 是一個基于MVC 模式并且成熟地實現了控制器層和Web 表現層的集大成者的框架，它不但提供了靈活自然的控制器分配方式，而且提供了強大

10、的標簽表示技術，并且為其它框架的整合預留了方便的接口。Spring 主要基于IoC和AOP，很容易實現Bean 的裝配和事務管理等特性，同時它對不同的數據訪問技術提供了統一的接口。Hibernate 框架是一個面向Java 環境的對象/ 關系數據庫映射工具，它不僅可以管理Java 類到數據庫表的映射，還提供數據查詢和獲取數據的方法，可以大幅度減少開發時開發者使用SQL 和JDBC 處理數據的時間。隨著Web 2.0 時代的到來，Ajax 技術帶給了用戶更高的客戶體驗，Ajax 框架受人矚目成為必然，其中ExtJs作為一種優秀的前端Ajax開源框架得到了眾多前臺開發人員的支持和選擇。Ext是基于

11、Web的富客戶端框架，其完全是基于標準W3C技術構建設的，使用到的都是HTML、CSS、DIV等相關技術。Ext最杰出之處，是開發了一系列非常簡單易用的控件與組件，我們只需要使用這些組件就能實現各種豐富多彩的UI的開發。總而言之，ExtJs+SSH2的整合可以很好的解決Web開發環節中前后臺開發式可能遇到的各種數據顯示，數據存取可能遇到的問題，靈活性高，擴展性良好。通過配置文件的方式便于代碼的集中管理和維護，減低了后期系統維護的難度。1.3 開發工具選擇Eclipse 是一個開放源代碼的、基于 Java 的可擴展開發平臺。作為一種開源軟件，其發展得到了全世界軟件開發廠商和技術愛好者的支持，其版

12、本一直都在不斷的升級之中，各種開發功能也在被不斷的整合到Eclipse之上。而且，許多軟件開發商都是在以Eclipse為框架開發自己的IDE，如比較流行的IDE Apatna。但Eclipse 不限于當作 Java IDE 來使用。由于 Eclipse 中的每樣東西都是插件，對于給 Eclipse 提供插件，以與給用戶提供一致和統一的集成開發環境而言，所有工具開發人員都具有同等的發揮場所。Eclipse 附帶了一個標準的插件集，包括 Java 開發工具（Java Development Tools，JDT）。Eclipse的本身只是一個框架平臺，但是眾多插件的支持使得Eclipse擁有其他功能

13、相對固定的IDE軟件很難具有的靈活性。作為一種流行的開源軟件，其設計的初衷便是高效的開發出Java程序。在其實現中同樣高效的支持Java Web項目的開發，能夠完成Web項目工程的自動構建，部署和開發。其強大的語言提示功能和代碼分類顯示功能，極大的提高了軟件開發人員的程序開發效率。2 系統分析2.1 需求概述科研信息管理系統要現對信息學院科研情況實現有效的管理以與對科研活動的全程跟蹤，并實現與校科研管理系統的數據對接。該系統為院教師以與科研管理人員服務，要求使用方便，既要實現對科研活動的高效率管理和控制，又要滿足研究所的決策者對科研活動的宏觀管理與決策的需要，還能夠為院對研究所的評價以與研究所

14、對人員的評價提供依據。用于開發復雜、動態和交互式的Web站點并支持強大的數據庫處理能力的Web應用程序開發語言JSP已經發展的比較成熟和完善，為本系統的開發在技術上提供了支持。特別是當期流行的Java輕量級企業開發框架SSH2的應用日臻完善，無論是從開發效率上來說，還是運行穩定性健壯性來說，其都為一個設計良好的技術解決方案。科研管理系統是典型的信息管理系統(MIS),其開發主要包括后臺數據庫的建立和維護以與前端應用程序的開發兩個方面。對于前者要求建立起數據一致性和完整性強、數據安全性好的庫。而對于后者則要求應用程序功能完備,易使用等特點。2.2 需求分析結合科研管理中的實際情況，根據科研管理具

15、體需求，主要從以下四個科研管理中涉與到的需求角度進行需求分析人員管理主要功能是對科研管理可能涉與到的各種科研人員，如普通科研人員，院系科研秘書，學校科技處科研秘書等，進行統一的人員信息錄入，維護。并根據人員的科研只能劃分為不同的角色，針對不同的人員角色進行具體的人員權限控制。項目管理主要功能是對科研管理涉與到的項目信息進行維護，普通科研人員可以錄入項目信息，提交申報到學院科研管理部門，學院科研管理部門可以匯總本學院科研人員的項目信息，查看待審核的項目信息，并按照項目審核標準進行項目的審核，并將審核通過的項目信息提交到校級科研處管理部門，科研處管理部門可以查看各學院的項目提交情況，完成項目的最終

16、審核，并可更具具體的項目統計原則，對項目進行相關的統計查詢和最終的報表生成和導出。成果管理主要功能是對科研管理所涉與到成果信息進行維護，成果涉與到的分類包括：論文、論著、專利、期刊、獲獎、成果、產品。成果的獲取可能會依托具體的項目。普通科研人員可以錄入自己的成果信息，并對自己的成果信息進行簡單的維護，可提交到學院科研成果管理部門，學院成果管理部門可以匯總本學院科研人員提交的各類成果信息，進行匯總和簡單的查詢，并可對待學院審核的成果信息，按照成果審核的標準，進行審核，不合格的成果信息可以打回成果所屬人員進行更改，也可將審核通過的成果信心，提交到學校科技處成果管理部門進行最終的審核。學校科技處成果

17、管理人員可以查看各學院的成果信息，并對待審核的成果信息進行更進一步的審核，提交通過，或者打回成果所屬學院。同時學校科技處成果管理人員也可根據具體的成果統計原則，進行相應的成果統計查詢和最終的報表生成。平臺管理主要針對學校的各種科研平臺信息進行相關的維護和管理。對各種平臺可以集中進行平臺信息錄入，提供平臺的分類信息維護，平臺可以由指定的平臺秘書進行維護，各個平臺可以建立相對應的科研平臺人員隊伍建設，同時對于平臺部的設備儀器等硬件信息進行信息的錄入維護。此外，針對學校的科研大樓，學校科技處平臺管理人員可以對科研大樓的信息進行維護，對科研大樓的使用歷史記錄進行跟蹤。同時可以提供簡單的信息統計查詢。3

18、系統設計3.1.界面設計原則 作為管理系統的需要，其整體的頁面設計原則應為：簡潔，干凈，色調柔和。布局結果如下圖所示：圖 3-1 界面布局框圖Logo區功能菜單區顯示內容區3.2 系統用例為了能夠更好的說明當前系統功能組織結構明細，此文按照當前科研管理系統涉與到的角色為依據，將各個角色涉與到的功能進行有效的組織，這將為最終的系統功能設計和系統界面設計提供有效的依據。系統當前角色劃分：普通科研人員院系科研秘書科技處科研秘書科技處成果秘書普通科研平臺秘書科技處平臺秘書3.2.1 普通科研人員 當前系統進行一中合理的假設，即，系統中涉與到的任何一個人員，其都會是一名普通的科研人員，相對應的涉與到的日

19、常處理功能包括：對自己信息的管理，密碼管理，個人項目信息維護，個人成果信息維護。參見圖3-1。圖 3-1 普通科研人員用例圖3.2.2 學院科研秘書對于校級下屬的各級學院，每個學院都會有一專屬的本學院的科研秘書崗位，其主要的職責包括：個人作為普通科研人員的功能（參見圖3-1），本院科研人員信息管理，本院的單位信息管理，本院的科研項目的管理，本院的科研成果管理，本院的項目信息查詢統計。參見圖3-2。圖 3-2 學院科研秘書用例圖3.2.3 科技處科研秘書校級的科研主管單位科技處設有一科技處項目管理人員，其主要職責包括：個人作為普通科研人員的功能（參見圖3-1），校級科研項目的維護管理，審核，校級

20、科研項目的統計查詢和項目信息的報表生成。參見圖3-3。圖 3-3 科技處科研秘書用例圖3.2.4 科技處成果秘書校級的科研主管單位科技處設有一科技處成果管理人員，其主要職責包括：個人作為普通科研人員的功能（參見圖3-1），各成果項（包括論文，論著，新產品，專利，獲獎，成果）下屬的相應信息的維護管理，以與相應的統計信息查詢和報表生成，除此外，該崗位人員還要維護期刊信息，包括期刊信息的批量導入，添加。參見圖3-4。圖3-4 科技處成果管理秘書用例圖3.2.5 普通平臺秘書對于平臺信息會設置普通的平臺管理人員，其主要職責包括：個人作為普通科研人員的功能（參見圖3-1），作為平臺秘書，主要職責包括所管

21、平臺基本信息的維護，以與相應平臺下的平臺隊伍建設，平臺科研大樓的使用情況記錄維護。參見圖3-5。圖 3-5 普通平臺秘書用例圖3.2.6 科技處平臺秘書校級的科研主管單位科技處設有一科技處平臺管理人員，其主要職責包括：個人作為普通科研人員的功能（參見圖3-1），作為平臺秘書，主要職責包括所管平臺基本信息的維護，平臺的分類管理，平臺的添加，刪除，信息編輯，以與各平臺下的平臺隊伍建設，平臺科研大樓的使用情況記錄維護。參見圖3-6.圖3-6 科技處平臺秘書用例圖3.2.7 系統管理員系統為了保證其正常的運轉，會設有一個系統管理人員，其主要職責包括：個人作為普通科研人員的功能（參見圖3-1），作為系統

22、管理員，主要職責包括全校人員角色權限的管理，人員的新增，刪除，編輯，人員密碼初始化，各實體單位信息的維護。參見圖3-7。圖3-7 系統管理員用例圖3.3 框架整體設計 隨著面向對象技術的發展，層次之間的數據耦合逐漸由原來的較細粒度的據變量逐漸轉化為較粗粒度的數據業務對象，即實例化的類對象，這樣更加減少了各個層次之間耦合，并且為數據持久化提供對象，更加提高了數據持久化的安全。因此整體分為四層，分別是：表現層(PresentationLayer)、業務邏輯層(Business Logic Layer)、數據持久層(Data Persistence Layer) 和領域模型層(Domain Mode

23、l layer)。通過分層，可以降低系統各部分之間的耦合程度，有利于開發人員的分工，增加系統的可維護性與可擴展性。3.3.1 系統架構圖圖 3-8 系統架構圖Struts2 框架和Ajax 框架的工作原理是將表現邏輯處理委托給Spring 容器進行管理，然后由struts2 的FilterDispatcher控制器根據struts.xml 來尋找和分配執行的物理邏輯視圖。在執行表現邏輯處理之前，Spring 容器負責表現邏輯處理Action 的裝配和實例化。另外在應用開發中還要著重于復用，這種復用的概念并不局限于某個層次之，而是貫穿于整個應用開發的不同層之間，當然Web 表現層同樣可以復用。由

24、于表現層技術包括html、jsp 標簽、Struts2 標簽以與Ajax 技術等，為了提高代碼的可維護性，需要把表現層頁面分為三種不同的文檔，然后在總的表現層頁面中包含進來，分別為：CSS 文檔主要負責整個應用的Web 表現風格和管理表現層頁面的表現形式。業務邏輯層負責處理從整個Web 應用數據流程中抽象出來的基本業務邏輯操作處理，它是位于數據持久層之上，是用來被表現業務邏輯Action 調用的接口層。Spring 框架在Web 表現層負責裝配和實例化表現業務邏輯Action，在業務邏輯層負責裝配和實例化業務邏輯Service，并負責進行業務之間的事務處理，在數據持久層負責裝配和實例化數據對象

25、DAO，并調用HibernateTemplate 來持久化數據對象。領域層是實現對象的持久性封裝，是根據Web 應用需求分析產生的數據封裝對象，對應于Java 應用中的class。采用這個集成架構開發出來的Web 應用，不僅在劃分的層次之間擁有更低的耦合性，而且整個應用的靈活性和可維護性也得到了更大的提高，最可喜的是利用Ajax 技術不僅提高了整個應用的開發效率，而且提高了整個系統的人性化滿意度。其中ExtJs由于是一個設計良好的Ajax框架，其界面的整體顯示效果美觀大方。 將上面構建的SSH2+ExtJs架構應用到高校科研信息管理系統的設計與實現上，實現環境為：Struts2、Spring3

26、、Hibernate3以與ExtJs 框架。目的是為了建立一個能夠覆蓋科研機構的主要科研業務管理的計算機管理綜合系統。基于網絡收集各種與業務有關的信息，采用計算機網絡技術簡化人工管理流程，實現信息的一次錄入、多方共享與信息的綜合加工，滿足不同管理層次對各類信息處理的需求3.4 數據模型 由于科研管理過程中涉與到大量的科研數據信息，因此依托于一個高性能的數據庫軟件，并設計出一個良好的數據庫結構體系顯得尤為重要。本系統采用SQL Server2000 商用數據庫管理系統實現系統數據庫存儲和訪問，具有標準結構查詢語言SQL，支持 ODBC。MSSQL Server 2000是Microsoft Wi

27、ndow數據庫產品的領導者，對用戶提供標準的查詢接口(如 SQL)和數據訪問接口(如 ODBC、JDBC等)，并保證系統數據完全性、一致性和完整性等，為數據的共享提供了必要的基礎條件。為了保證數據庫的一致性和完整性，往往通過表間關聯的方式來盡可能的降低數據的冗余。表間關聯是一種強制性措施，建立后，對父表（Parent Table）和子表(Child Table)的插入、更新、刪除操作均要占用系統的開銷。如果數據冗余低，數據的完整性容易得到保證，但增加了表間連接查詢的操作，為了提高系統的響應時間，合理的數據冗余也是必要的。使用規則（Rule）和約束（Check）來防止系統操作人員誤輸入造成數據的

28、錯誤是設計人員的另一種常用手段，但是，不必要的規則和約束也會占用系統的不必要開銷，需要注意的是，約束對數據的有效性驗證要比規則快。所有這些，需要在設計階段應根據系統操作的類型、頻度加以均衡考慮。3.3.1 數據庫設計原則在具體數據庫設計過程中，要遵循以下原則：(1)為了增強數據庫程序的可讀性和可維護性，按照相應的命名原則規對數據表、變量、存儲過程、視圖等進行規化，并對具體的SQL代碼編寫規化。(2)在數據表的設計中，滿足每個字段必須盡量小，只能包含一個數據項目、必須完全支持主鍵，而且只支持主鍵，每條記錄必須唯一等。(3)多使用存儲過程實現對數據庫的操作，增加訪問效率與軟件程序修改。(4)數據的

29、安全性方面主要是確定用戶標識與口令，對關系或數據庫設置封鎖，對用戶授權或設置用戶訪問控制表。3.3.2 數據庫表項設計1.人員管理模塊表項(1) 單位表（主鍵、名稱，介紹，負責領導）(2) 人員信息表（工號，性別，出生年月，職稱，職務，學歷，學位，專業方向，所在單位，所在崗位，狀態，聯系，電子，密碼）(3) 人員角色表（主鍵、工號、角色、起始時間、終止時間，角色狀態）(4) 系統角色表（主鍵，角色名稱）2.科研項目表項(1) 項目表（主鍵 ， 項目編號，項目名稱，所屬單位，負責人，項目性質，項目級別，項目來源，項目分類，學科門類，學科分類，合作形式，研究類別，本單位名次，起始年份，結束年份，結

30、題形式，鑒定級別，經費，一級審核，一級審核人，一級審核時間，二級審核，二級審核人，二級審核時間，項目狀態）(2) 項目成員表（主鍵 ，項目編號，成員工號，是否是負責人，排名）(3) 項目校合作單位表（主鍵 ， 項目編號，合作單位，排名，是否是負責單位）(4) 項目校外合作單位表（主鍵 ， 項目編號，合作單位，排名）3.科研成果表項(1) 刊期表（主鍵 ，刊物編號，刊物名稱，刊物級別，刊物類別，主辦單位， 確定年份，是否是外文期刊）(2) 論文表（主鍵 ，論文名稱，KID，是否會議論文，會議論文的會議名稱，收錄情況，發表時間，刊號，頁碼圍，（）備注，一級審核，一級審核人，一級審核時間，二級審核，

31、二級審核人，二級審核時間）(3) 論文依托項目表（主鍵 ， 論文Id，項目編號，次序）(4) 論文作者（主鍵 ， 論文ID， 作者工號，排名）(5) 論著表（主鍵 ， 著作ID， 著作名稱， 圖書編號， 著作類別，出版時間，學科類別，一級審核，一級審核人，一級審核時間，二級審核，二級審核人，二級審核時間）(6) 論著依托項目表（主鍵 ， 著作ID，項目編號，次序）(7) 論著作者表（主鍵 ， 著作ID，作者，身份（手工錄入）(8) 成果表（主鍵 ， 成果編號，成果名稱，鑒定級別，成果類別，完成時間，授予單位，是否投入生產，經濟效益，一級審核，一級審核人（可引用），一級審核時間，二級審核，二級審

32、核人，二級審核時間）(9) 成果依托項目表（主鍵 ， 成果編號，項目編號，次序）(10) 成果完成人表（主鍵 ， 成果編號，完成人工號，排名，是否是負責人）(11) 獲獎表（主鍵 ， 獲獎名稱， 獎勵類別， 獎勵等級， 獲獎時間， 備注，一級審核，一級審核人，一級審核時間，二級審核，二級審核人，二級審核時間）(12) 獲獎人員表（主鍵 ， 獎勵ID，人員工號，排名）(13) 授獎單位表（主鍵 ， 獎勵ID，授獎單位，次序）(14) 獲獎依托項目表（主鍵 ， 獎勵ID，項目編號，次序）(15) 專利表（主鍵 ， 專利名稱，專利類別，頒發單位，獲得時間，期限，事否已轉讓，效益，備注，一級審核，一級審核人，一級審核時間，二級審核，二級審核人，二級審核時間）(16) 專利人員表（主鍵 ， 專利ID，人員工號，排名）(17) 專利依托項目表（主鍵 ， 專利ID， 項目編號，次序）(18) 新產品表（主鍵 ， 產品名稱，類別，獲得時間，效益（字符串），是否已轉讓，備注，一級審核，一級審核人，一級審核時間，二級審核，二級審核人，二級審核時間）(