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1MCLIMS的實現目標
為了實現材料化學實驗室高效管理實驗室的人員、儀器、藥品、無紙化實驗記錄，提高管理效率，保證科研工作的順利進行，MCLIMS主要分為三個主體框架：上位機LIMS，嵌入式控制終端及藥品存儲柜的實體，上位機軟件主要用于通過軟件來實現基本信息的維護和藥品的使用操作，嵌入式控制終端與存儲柜構成一個整體，用于響應上位機LIMS的命令，并做出響應決定是否需要開啟藥品存儲柜，藥品存儲柜用于存儲材料化學實驗室的藥品。本系統的最終實現目標包括以下幾個方面。
1.1上位機LIMS軟件主要實現如下功能
用戶信息管理模塊：包括用戶登錄、用戶信息錄入、更新、檢索、刪除及用戶權限管理，密碼管理等；導師信息管理模塊：主要是管理導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行通訊、實現用戶簽到驗證，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、過期藥品查看等；藥品存儲柜信息管理模塊：主要是管理存儲柜數量、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、儀器預約、預約郵件提醒、外借管理等；熱電參數測試儀數據讀取模塊：包括添加儀器測試用戶、測試樣品參數管理及測試數據管理等功能。
1.2嵌入式終端控制軟件主要實現功能
（1）用戶登錄，只有登錄成功后才能進行（3）的操作，否則（3）此操作無效，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）終端存儲柜柜門控制，用戶在得到（1）的權限后直接可以操作柜門的開啟與關閉。（4）終端信息顯示，串口讀取到的條形碼信息后系統檢索數據，更新顯示信息，然后解析檢索到的信息來控制存儲柜的開啟與關閉。
1.3存儲柜物理設計
根據需要，本次對藥品存儲柜的設計采集2X2式的矩陣式設計方案并充分考慮了電路設計，信息讀取的物理接口。
2MCLIMS系統架構
拓撲結構反應了應用系統或網絡系統中各個結間點的互聯表現形式，如文件服務器、工作站等的，常見的拓撲結構有總線型拓撲、星形拓撲、環形拓撲、樹形拓撲、以及它們的混合形式。對于本系統，它主要體現在上位機軟件、數據庫服務器及嵌入式控制終端的連接方式及他們的數據響應關系。考慮到每個實驗室的安裝配置過程中，上位機軟件與嵌入式控制終端的對應關系是1∶n的關系，n大于等于兩臺設備，本文選擇了總線型拓撲，其特點：結構簡單靈活，非常便于擴充；共享資源能力強，要實現總線型拓撲結構，只需上位機LIMS與MySQL服務器及嵌入式終端同在一個局域網中，保證MySQL服務器網絡可達即可。系統的最終架構如這種架構方便藥品存儲柜數量的擴充，位置的放置也不受限制。
3MCLIMSR的具體實現
3.1系統軟件架構
本系統以C/S模式為開發模式，以C#為上位機LIMS軟件的開發語言，VisualStudio2010為開發功具；MySQL作為數據庫服務器。嵌入式終端以基于ARM9為核心的S3C2440芯片作為處理器的TQ2440開發板作為嵌入式硬件平臺，將嵌入式Linux作為底層系統，QT和C語言作為GUI設計和底層驅動開發語言；以UG為存儲柜物理實體的建模工具。
3.2系統硬件架構
本系統涉及與多個硬件的通訊工作，其中包括：中控指紋儀，用于學生簽到模塊中的指紋錄入及學生簽到功能；POS打印機，用于實驗室學生實驗藥品清單的打印，清單信息包括用戶實驗方案、所需藥品的位置、用量、實驗編號等信息并附帶條形碼；TQ2440開發板，是嵌入式控制終端的運行平臺，用于運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驗編號信息，并將編號傳到嵌入式軟件，軟件做出相應的響應。
3.3系統功能模塊設計
通過結合當前實驗室對藥品管理系統的需求分析，本系統設計出如下功能模塊。
3.4數據庫設計
數據庫是實驗室信息管理系統的基礎和核心,它關系著實驗室的工作效率和業績，一個科學、合理的數據庫是LIMS成功創建和穩定運行的基礎。在材料化學實驗室管理系統（MCLIMS）中數據庫作為信息的來源及存儲工具，也是連接上位機LIMS、嵌入式控制終端的數據共享的橋梁。根據對各模塊的處理過程及需求分析，以MySQL作為數據庫服務器，將數據庫設計包括以下幾個方面。①與用戶相關的包括用戶登錄表，用戶簽到表，用戶指紋表，用戶請假登記表，用戶科研信息表，用戶基本信息表，用戶導師信息表等。②與儀器信息相關的包括儀器預約信息表，儀器信息表，儀器外借信息表等。③與化學藥品相關的有：化學藥品信息表，化學藥品使用信息表，化學藥品剩余量信息表，藥品短信驗證表等。④與測試儀器相關的數據表有：儀器測試用戶表，樣品測試參數信息表，樣品測試信息表等。
3.5系統的具體使用流程
本系統由上位機LIMS軟件、嵌入式控制軟件及存儲柜實體構成。用戶使用時對于非藥品使用的模塊都可以直接通過上位機LIMS軟件完成，包括用戶簽到、實驗室儀器、導師信息管理等。用戶要完成實驗，要經過幾步：打開藥品使用模塊、檢索藥品的信息如余量、位置。然后根據實驗規劃分別添加藥品信息；確認藥品配方并打印清單，清單信息上會附帶藥品的位置，用量信息，實現學生實驗無紙化記錄；將藥品清單攜帶到藥品存儲柜終端，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，相應柜門開啟，完成取藥，每個條形研只能使用兩次。
4結語
本文根據當前材料化學實驗室對信息管理特別是藥品的管理的功能需求，設計并研發了一套材料化學實驗室信息管理系統，該系統主要分為3個功能框架：上位機LIMS、嵌入式控制軟件及存儲柜實體。然后給出了該系統的實現方案及系統架構，分別設計了系統的功能模塊。該系統操作方便、安全性高、功能設計豐富并人性化?？偩€型拓撲結構也使得存儲柜數量易于擴充布置。系統為實驗室的管理提供為極大的便利，大大地實現實驗室資源信息的共享，不管是導師還是學生，都能從此系統中感應到使用的便利性，提高實驗工作的效率，加快高效實驗室信息化。
作者：瞿秋亮 楊君友 單位：華中科技大學
