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• 實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是科研力量的重要組成部分，在過(guò)去的時(shí)候?qū)嶒?yàn)室建設(shè)，尤其是計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面比較注重于購(gòu)買計(jì)算機(jī)，對(duì)于硬件設(shè)備建設(shè)比較多，但是如何對(duì)這些軟件設(shè)備進(jìn)行管理和利用的方面比較少研究。

 

 

當(dāng)智能化技術(shù)的出現(xiàn)，尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)和虛擬技術(shù)的出現(xiàn)，為高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提出了新的思路。

學(xué)校實(shí)驗(yàn)室也是基于這一技術(shù)環(huán)境下需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行新型的建設(shè)和改造，通過(guò)建設(shè)新型的智慧型實(shí)驗(yàn)室為教師和學(xué)生提供更加方便快捷的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，為實(shí)驗(yàn)室管理人員提供良好的管理方式和技術(shù)。

目前高校的計(jì)算機(jī)管理工作主要存在著以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

• 安全管理問(wèn)題，大量的計(jì)算機(jī)分布在不同的實(shí)驗(yàn)室，包括設(shè)備的存放、防火等問(wèn)題只能通過(guò)人工進(jìn)行防護(hù)，效率低下而且無(wú)法實(shí)時(shí)獲取設(shè)備的狀態(tài)。

   

• 資源共享率不高，例如：相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，目前只能在局域網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行使用，計(jì)算機(jī)資源無(wú)法進(jìn)行共享。

   

• 能源損耗較高，對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化管理水平較低，無(wú)法實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟用或者關(guān)閉，造成能源的損耗。

   

• 設(shè)備環(huán)境無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控，例如：服務(wù)器存放的機(jī)房需要的溫度和環(huán)境無(wú)法通過(guò)設(shè)備控制。

 

 

01

智慧型實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的背景和現(xiàn)狀

 

高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)經(jīng)歷了大致三個(gè)階段的發(fā)展：

第一階段主要是采購(gòu)計(jì)算機(jī)為主，然后組建成局域網(wǎng)，在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的共享管理；

第二階段是在第一階段的基礎(chǔ)上再全校園內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息化管理；

第三階段就是現(xiàn)在的智慧型實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)階段，通過(guò)智慧型實(shí)驗(yàn)室的建立為在校的師生提供更加方便快捷的服務(wù)。

在這一階段中主要是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的SNMP、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的智能化控制、云計(jì)算技術(shù)的中的資源共享等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)資源以及數(shù)據(jù)資源管理，從而提高實(shí)驗(yàn)室管理工作的效率和創(chuàng)造出更好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境來(lái)為科研教學(xué)服務(wù)。

02

支撐智慧型實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的現(xiàn)有技術(shù)

 

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是把設(shè)備的相關(guān)信息通過(guò)RFID射頻技術(shù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，按照一定的協(xié)議例如SNMP，由網(wǎng)絡(luò)管理軟件對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理和維護(hù)的一種網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)。

在智慧實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的過(guò)程中物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)特性全面感知、可靠傳遞和智能處理為實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和管理平臺(tái)之間打通了一條通道，通過(guò)這種方式，實(shí)驗(yàn)管理人員可以快速的獲取設(shè)備的各項(xiàng)信息，包括存放位置和性能。

2、虛擬應(yīng)用技術(shù)

虛擬仿真平臺(tái)的建設(shè)也是智慧實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要組成部分，虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)面向全校，充分考慮多種技術(shù)的融合，以實(shí)現(xiàn)全校虛擬實(shí)驗(yàn)資源的整合，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)環(huán)境的搭建，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資源的整合與共享。

3、底層的網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)

智慧實(shí)驗(yàn)室的基石就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，給智慧實(shí)驗(yàn)室建設(shè)帶來(lái)了新的局面，包括無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，4G通信技術(shù)等，通過(guò)這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)硬件和數(shù)據(jù)的傳輸。

與之相關(guān)還有SDN技術(shù)，為云桌面技術(shù)提供了基層的網(wǎng)絡(luò)，使得原有的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以智能化管理，為虛擬技術(shù)提供了網(wǎng)絡(luò)層的支持。

03

智慧型實(shí)驗(yàn)室的管理制度

 

通過(guò)現(xiàn)有的技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行改造后可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室全天候智能化的管理，但是隨之而來(lái)的是制度方面的建設(shè)，通過(guò)制度的建設(shè)可以來(lái)進(jìn)一步地對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行更好的建設(shè)。

現(xiàn)在通過(guò)對(duì)期刊論文的檢索發(fā)現(xiàn)，大部分智慧型實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)都是基于技術(shù)方面進(jìn)行探討，從技術(shù)的角度來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行構(gòu)建，但是光有技術(shù)建設(shè)還是不夠，要從管理的角度來(lái)考慮建設(shè)智慧型實(shí)驗(yàn)室，不但要使用技術(shù)手段來(lái)提升實(shí)驗(yàn)室的管理水平，還要從制度建設(shè)方面著手。從兩方面來(lái)實(shí)現(xiàn)智慧型實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。

例如：對(duì)建立相關(guān)的安全監(jiān)管制度來(lái)匹配智能實(shí)驗(yàn)室中的智能安全管理，制度是作為技術(shù)的補(bǔ)充，起到對(duì)技術(shù)的約束和促進(jìn)作用。這樣就可以使得技術(shù)與制度相結(jié)合，使智慧實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)室管理人員相融合，將高校智慧型實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的更好，讓智慧化管理融入到高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的各個(gè)方面。

04

智慧型實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建

 

智慧型實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目建成后，實(shí)驗(yàn)室將全天開放，借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，除了滿足相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程之外，還能滿足全校教師及學(xué)生教學(xué)科研活動(dòng)對(duì)場(chǎng)地、設(shè)備的需求，充分實(shí)現(xiàn)校內(nèi)共享共用。

對(duì)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)主要是分成三部分建設(shè)工程：

首先是網(wǎng)絡(luò)及實(shí)驗(yàn)室設(shè)備智能化改造；

其次是建設(shè)智慧實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)的建設(shè)連接網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層；

最后是在平臺(tái)上各種具體功能應(yīng)用的開發(fā)，包括智能排課系統(tǒng)、智能安全監(jiān)控體系、智能電力系統(tǒng)、虛擬云桌面等。

1、基礎(chǔ)設(shè)施層的建設(shè)

主要是對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的改造，網(wǎng)絡(luò)性能可保證大量網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能順暢運(yùn)行，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，從而提高用戶的上網(wǎng)體驗(yàn)。

性能不僅要滿足當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)需求，也要能完全滿足未來(lái)幾年網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的要求。有規(guī)模的業(yè)務(wù)中心、數(shù)據(jù)中心會(huì)逐步建立，會(huì)有多臺(tái)服務(wù)器、智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高性能接入。

因此，整網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用三層架構(gòu)，核心層、匯聚層和接入層，以及綜合布線改造。

通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層的重新改造，建立一個(gè)可以提供多維網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)體系層，為智慧實(shí)驗(yàn)室的信息傳輸構(gòu)建渠道。使得分布在不同地方的實(shí)驗(yàn)資源、信息資源以及信息化系統(tǒng)可以連接在一起，實(shí)現(xiàn)資源共享。

另外就是對(duì)設(shè)備的改造，這個(gè)是屬于智慧實(shí)驗(yàn)室中的感知改造，把分布在不同地方的設(shè)備通過(guò)RFID標(biāo)簽設(shè)備進(jìn)行管理，對(duì)這些設(shè)備的位置信息和性能狀態(tài)可以實(shí)時(shí)的反饋到智慧管理系統(tǒng)中，當(dāng)設(shè)備的位置進(jìn)行變更或者移動(dòng)的時(shí)候，可以通過(guò)系統(tǒng)快速的獲知，這樣既保障了設(shè)備的安全也使設(shè)備的管理更加方便快捷，設(shè)備資源的共享率會(huì)大大提高。

2、平臺(tái)應(yīng)用層的構(gòu)建

平臺(tái)主要分成兩大模塊：

一個(gè)是虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，通過(guò)把常用的虛擬仿真課程集合在一起，形成一個(gè)網(wǎng)上虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，同學(xué)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行課程上的一些仿真實(shí)驗(yàn)，幫助同學(xué)加深對(duì)理論的掌握，例如：網(wǎng)上財(cái)務(wù)審計(jì)、物流仿真實(shí)驗(yàn)等。

另一大模塊就是管理平臺(tái)，把課程安排、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理融為一體的綜合性智慧管理系統(tǒng)，主要功能就是實(shí)現(xiàn)智能排課系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)、智能電力系統(tǒng)等一系列的功能應(yīng)用。

3、具體應(yīng)用功能的開發(fā)

通過(guò)統(tǒng)一的管理平臺(tái)把相應(yīng)的功能集中在一起，逐步開發(fā)相應(yīng)的功能模塊，首先建立智能電力模塊，在重新構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)層的時(shí)候也對(duì)電路進(jìn)行智能化改造，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的電路、防雷系統(tǒng)、冗余電路系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)智能化管理，保障實(shí)驗(yàn)室的電力供應(yīng)。

其次就是安全保障功能的開發(fā)，包括對(duì)環(huán)境的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的智能化管理，通過(guò)智能門禁和監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)非授權(quán)的人員進(jìn)行檢測(cè)，如果非授權(quán)人員在非工作時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室則進(jìn)行報(bào)警處理；其次是智能化開放預(yù)約系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)上預(yù)約，然后進(jìn)行身份授權(quán)，學(xué)生可以自由的使用實(shí)驗(yàn)室的空余計(jì)算機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，提高計(jì)算機(jī)的使用率。

除此之外還提供移動(dòng)管理功能給實(shí)驗(yàn)室管理人員進(jìn)行使用，保障在任何時(shí)候都可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，遠(yuǎn)程管理。

05

結(jié)語(yǔ)

 

智慧型實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬應(yīng)用技術(shù)環(huán)境下提出的，如何建設(shè)智慧實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)比較新的領(lǐng)域，文章提出對(duì)智慧型實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的一些見(jiàn)解，但是這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還有更多的內(nèi)容可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)行，未來(lái)智慧型實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是在不斷的完善和發(fā)展的，甚至可能實(shí)現(xiàn)三維立體虛擬實(shí)驗(yàn)室等...

讓我們一起期待！