开放式实验室管理系统的研究与应用

作     者：周毅勇 

作者单位：华侨大学 

学位级别：硕士

导师姓名：骆炎民

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：排课问题 多分散局部搜索算法 随机爬山算法 实验室管理系统 

摘      要：在传统实验室管理模式中,对实验课程管理主要依赖于教务岗位的人工安排,需要同时协调任课教师和教室情况,在这种情况下很难达成最优解;在实验设备管理方面,传统管理存在一定的信息丢失的风险,并且难以管理;在传统管理模式中,实验预约只能够以班级为单位实现,缺乏灵活性,无法考虑到每个学生的个体情况,研究更为智能化、信息化的实验室管理系统是高校实验室建设的重要课题之一。本文针对以上问题进行了研究并设计出一个优化的排课算法和实验室信息管理系统,本文的主要工作内容如下所示:对实验室排课问题进行了分析,针对实验室排课问题定义了实体、硬约束条件、软约束条件,针对排课问题进行了模型的改进,将原有的三元组模型改进为包含两元组的排课模型。提出了一种多分散局部搜索算法,是随机爬山算法的一种基于人群的搜索算法的改进。算法将随机行为分为两个不同的部分,即在邻域的改进阶段和初始种群状态的构造阶段。实验结果表明,该算法的成功概率比原来的分散局部搜索算法好,并且在相同的问题实例中也比混合遗传算法好得多。针对实验室预约这一问题的特性,利用背包算法来求解实验室预约问题;针对实验室设备预约问题集中式预约的特性,采用模拟退火算法来进行实验室设备预约问题的求解。构建了由实验课排课模块,实验室设备管理模块以及实验室预约模块构成的实验室管理系统,系统应用MVC的设计思想,分为视图层、控制层和实体层,分别负责系统内的数据展示与接收、消息转发和功能逻辑实现,系统通过React框架、.NET平台以及MySQL数据库技术实现。