1. 项目背景与意义高校和科研院所的实验室设备普遍存在「利用率不均衡、管理分散、预约靠人工、使用记录难追溯」等问题。部分高价值设备长期闲置而其他团队急需使用却找不到设备入口设备借用、归还、维护状态依赖线下登记信息不透明容易产生冲突和损耗。实验室设备共享平台旨在通过信息化手段解决上述痛点实现设备资源的统一登记、在线检索、预约审批、使用记录与统计管理。其意义主要体现在三个方面提升设备利用率让闲置设备被更多团队发现和使用减少重复采购节约经费。规范管理流程预约、审批、使用、归还全流程线上化责任清晰、记录可追溯。支撑数据决策基于使用频次、设备状态等统计数据为设备采购和维护提供依据。2. 技术栈选型本平台采用前后端分离架构后端基于 Spring Boot 构建 RESTful API前端使用 Vue 3 Element Plus 实现管理界面数据存储选用 MySQL缓存与分布式会话使用 Redis。层次技术选型说明后端框架Spring Boot 2.7 / 3.x快速构建独立运行的微服务应用持久层Spring Data JPA / MyBatis-Plus对象关系映射与通用 CRUD 封装数据库MySQL 8.0存储用户、设备、预约、使用记录等业务数据缓存Redis设备状态缓存、验证码、热点数据安全认证Spring Security JWT登录鉴权与接口访问控制前端Vue 3 Element Plus Axios管理后台与用户端界面接口文档Knife4j / Swagger在线调试与接口说明构建工具Maven依赖管理与项目构建3. 系统功能模块设计平台按角色划分为管理员、设备管理员和普通用户三类核心功能模块如下用户管理注册登录、个人信息维护、角色权限分配。设备管理设备信息录入、分类维护、状态管理可用、预约中、维护中、已报废。预约管理用户提交预约申请设备管理员审批支持时间段冲突校验。使用记录设备借用、归还登记自动生成使用流水。公告与消息平台公告发布预约审批结果通知。数据统计设备使用率、预约频次、故障率等统计图表。4. 数据库设计核心数据表包括用户表、设备表、设备分类表、预约单表和使用记录表。下面给出主要表结构说明。表名主要字段说明sys_userid, username, password, real_name, role, phone, email用户与角色信息deviceid, name, category_id, location, status, price, purchase_date, description设备基础信息与状态device_categoryid, name, remark设备分类reservationid, device_id, user_id, start_time, end_time, purpose, status, approver_id预约申请与审批状态usage_recordid, reservation_id, device_id, user_id, borrow_time, return_time, remark设备使用流水5. 核心代码实现5.1 项目依赖配置在 pom.xml 中引入 Web、JPA、Security、Redis 等核心依赖。dependency groupIdorg.springframework.boot/groupId artifactIdspring-boot-starter-web/artifactId /dependency dependency groupIdorg.springframework.boot/groupId artifactIdspring-boot-starter-data-jpa/artifactId /dependency dependency groupIdorg.springframework.boot/groupId artifactIdspring-boot-starter-security/artifactId /dependency dependency groupIdorg.springframework.boot/groupId artifactIdspring-boot-starter-data-redis/artifactId /dependency dependency groupIdio.jsonwebtoken/groupId artifactIdjjwt/artifactId version0.9.1/version /dependency5.2 设备实体类设备实体映射 device 表使用 JPA 注解定义字段与枚举状态。Entity Table(name device) public class Device { Id GeneratedValue(strategy GenerationType.IDENTITY) private Long id; Column(nullable false, length 100) private String name; Column(name category_id) private Long categoryId; Column(length 200) private String location; Enumerated(EnumType.STRING) Column(length 20) private DeviceStatus status; private BigDecimal price; Column(name purchase_date) private LocalDate purchaseDate; Column(length 500) private String description; // getter 和 setter 省略 }5.3 预约冲突校验提交预约时需要校验同一设备在目标时间段内是否已被占用。这里通过查询重叠区间实现。Service public class ReservationService { Autowired private ReservationRepository reservationRepository; public boolean isTimeSlotAvailable(Long deviceId, LocalDateTime start, LocalDateTime end) { ListReservation conflicts reservationRepository.findConflicting( deviceId, start, end, ReservationStatus.APPROVED); return conflicts.isEmpty(); } Transactional public Reservation createReservation(Reservation reservation) { if (!isTimeSlotAvailable(reservation.getDeviceId(), reservation.getStartTime(), reservation.getEndTime())) { throw new BusinessException(该设备在所选时间段已被预约); } reservation.setStatus(ReservationStatus.PENDING); return reservationRepository.save(reservation); } }5.4 预约查询 Repository使用 JPQL 查询与目标时间段存在重叠的已通过预约记录。public interface ReservationRepository extends JpaRepositoryReservation, Long { Query(SELECT r FROM Reservation r WHERE r.deviceId :deviceId AND r.status :status AND r.startTime :end AND r.endTime :start) ListReservation findConflicting(Param(deviceId) Long deviceId, Param(start) LocalDateTime start, Param(end) LocalDateTime end, Param(status) ReservationStatus status); }5.5 设备状态更新设备管理员审批通过预约后将设备状态更新为「预约中」并在归还后恢复为「可用」。Service public class DeviceService { Autowired private DeviceRepository deviceRepository; Transactional public void updateDeviceStatus(Long deviceId, DeviceStatus status) { Device device deviceRepository.findById(deviceId) .orElseThrow(() - new BusinessException(设备不存在)); device.setStatus(status); deviceRepository.save(device); } }5.6 JWT 登录认证用户登录成功后签发 JWT后续请求通过过滤器解析令牌并设置安全上下文。Service public class AuthService { Autowired private UserRepository userRepository; Autowired private JwtUtil jwtUtil; public String login(String username, String password) { User user userRepository.findByUsername(username) .orElseThrow(() - new BusinessException(用户不存在)); if (!passwordEncoder.matches(password, user.getPassword())) { throw new BusinessException(密码错误); } return jwtUtil.generateToken(user.getId(), user.getRole()); } }6. 总结基于 Spring Boot 的实验室设备共享平台通过设备管理、预约审批、使用记录和统计报表等模块有效提升了实验室设备的流转效率和管理透明度。项目采用前后端分离架构后端以 Spring Boot 为核心结合 JPA、Redis 和 JWT 实现稳定的业务能力与安全控制。后续可进一步扩展设备借用计费、IoT 设备状态采集、消息通知等能力使平台更加完善。