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虛擬實(shí)驗(yàn)室范文第1篇

關(guān)鍵詞：虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室；重構(gòu)；資源整合

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的大部分高校的實(shí)驗(yàn)室或工程中心都處在規(guī)模發(fā)展的階段，隨著學(xué)校的學(xué)科的發(fā)展，根據(jù)某一時(shí)期的需要和某一學(xué)科的需要來(lái)采購(gòu)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，管理上基本上是以實(shí)體實(shí)驗(yàn)室為單位分戶管理。以河北省為例，目前有省部級(jí)以上重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（工程中心）281個(gè)，其中，國(guó)家級(jí)11個(gè)、省部級(jí)270個(gè)。目前一所省級(jí)綜合性重點(diǎn)高校一般都擁有15到20個(gè)大型實(shí)體科研實(shí)驗(yàn)室（不包括教學(xué)型），然而隨著學(xué)科的不斷交叉融合，很多大型試驗(yàn)受實(shí)體實(shí)驗(yàn)室壁壘限制。如何打破這一壁壘，就成為解決這一問題的關(guān)鍵所在。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建的背景

目前，“虛擬實(shí)驗(yàn)室”這一概念在我國(guó)的一些高校已經(jīng)出現(xiàn)并建立，虛擬實(shí)驗(yàn)室被定義為是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為核心，將虛擬儀器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析和遠(yuǎn)程操作的一個(gè)系統(tǒng)。它一般具有透明性、資源共享性、互動(dòng)操作性、用戶自主性、擴(kuò)展性以及安全性等特點(diǎn)，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室無(wú)法比擬的。我國(guó)高校虛擬實(shí)驗(yàn)室主要有教學(xué)型和科研型兩種。教學(xué)型的實(shí)驗(yàn)室如清華大學(xué)的“電力系統(tǒng)及大型發(fā)電設(shè)備安全控制和仿真”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等，主要用于輔助科學(xué)研究。科研型虛擬實(shí)驗(yàn)室如中國(guó)科技大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)軟件等。此外，還常用于校園模擬和仿真。

二、管理型虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室

（一）管理型虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的背景

高校的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備在使用和日常管理上一般都依附于所屬的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，而實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一般依附于所屬的院系。目前高校實(shí)行二級(jí)管理，在充分發(fā)揮各院系的工作積極性、創(chuàng)造性，提高管理效率的同時(shí)，也形成了高校內(nèi)部隱形區(qū)隔，這就造成了很多實(shí)驗(yàn)設(shè)備不能共享，造成資源的浪費(fèi)。大多數(shù)高校普遍采用的院校兩級(jí)開放共享平臺(tái)，實(shí)行“統(tǒng)管共用和專管公用”相結(jié)合的開放共享模式，這種管理模式的真正實(shí)施受到很多因素的制約，作為其實(shí)行的探路者，從決策的角度講就要求構(gòu)建一個(gè)在保證設(shè)備采購(gòu)方式和管理方式不變的基礎(chǔ)上，維持資源學(xué)院所有制不變的情況下，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息技術(shù)、可視化技術(shù)和虛擬化技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下和信息平臺(tái)上，構(gòu)建一個(gè)實(shí)驗(yàn)室（工程中心）資源重構(gòu)系統(tǒng)，即管理型的虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室。管理型虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室能夠從資源功能、類別、用途、服務(wù)領(lǐng)域和科研方向上，對(duì)分布在各學(xué)院和各實(shí)驗(yàn)室的資源進(jìn)行歸納和梳理，打破資源空間、地域、時(shí)間和部門所有制的界限，實(shí)現(xiàn)科研資源在網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)上的再組織，為全校科研資源的整合、重構(gòu)、開放和共享提供一個(gè)理論可能、技術(shù)可行、實(shí)際可用的運(yùn)作環(huán)境，順應(yīng)不同學(xué)科、不同單位科研關(guān)聯(lián)度越來(lái)越緊密，學(xué)科交融也越來(lái)越深的趨勢(shì)，為支撐大科研和大項(xiàng)目的開展創(chuàng)建良好的條件。

（二）管理型虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)內(nèi)容

管理型虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室是以網(wǎng)絡(luò)為媒介，以實(shí)體實(shí)驗(yàn)設(shè)備為載體，通過(guò)樂高式組合實(shí)現(xiàn)適應(yīng)任何需求的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行完全是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行，訪問者可以瀏覽現(xiàn)有的實(shí)體實(shí)驗(yàn)室和虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的情況及儀器設(shè)備，也可以根據(jù)自己需要?jiǎng)?chuàng)建新的虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室中可以任意添加系統(tǒng)中的儀器設(shè)備，根據(jù)需要任意組裝，成立的虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室使用后可以申請(qǐng)解散或者保留。根據(jù)儀器設(shè)備的使用情況系統(tǒng)可以自動(dòng)記錄使用次數(shù)，已經(jīng)建成的虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室逐漸形成適應(yīng)使用用戶群的數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)，為后續(xù)進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)提供平臺(tái)。

（三）管理型虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)目標(biāo)

虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，旨在保證設(shè)備采購(gòu)方式和管理方式不變的基礎(chǔ)上，維持資源學(xué)院所有制不變的情況下，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、可視化技術(shù)和虛擬化技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下和信息平臺(tái)上，構(gòu)建一個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（工程中心）平臺(tái)信息享系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

1. 能夠?qū)θ５膬x器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室等科研資源信息整合，實(shí)現(xiàn)“系統(tǒng)互聯(lián)、信息互通、功能協(xié)同、資源共享、績(jī)效共贏”。

2. 能夠迅速建立起目標(biāo)明確的、專業(yè)化的虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，將期望的、原來(lái)分散的資源整合組織在一起，而且可以取得“科研平臺(tái)專業(yè)化，資源管理集中化、資源使用共享化、資源運(yùn)作分布化、資源狀況可視化”的效果。

3. 提供對(duì)儀器設(shè)備科研資源的高效、多樣化、可視化的導(dǎo)航、瀏覽和定位，使得用戶可以在短時(shí)間內(nèi)快速找到自己需要的科研資源信息，確定資源的確切位置和狀況。

4.通過(guò)對(duì)系統(tǒng)資源的使用頻率和平臺(tái)構(gòu)建的完整度情況，評(píng)價(jià)現(xiàn)有儀器設(shè)備的使用效率和作為缺失設(shè)備新增的可行性論證依據(jù)。

（四）管理型虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室功能

系統(tǒng)的總體功能包括：平臺(tái)展示、查詢定位服務(wù)、虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室管理、個(gè)人空間管理、系統(tǒng)資源管理和系統(tǒng)服務(wù)等主要功能。

1. 平臺(tái)展示服務(wù)，主要提供實(shí)驗(yàn)室分類導(dǎo)航展示，實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介信息介紹，以及實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的詳情、圖片、視頻展示，使用戶從多角度更好的了解實(shí)驗(yàn)室以及設(shè)備信息。

2. 查詢定位服務(wù)，主要從全校和實(shí)驗(yàn)室角度分析，提供設(shè)備的精確與模糊查詢。結(jié)合多種查詢條件，方便用戶快速準(zhǔn)確的定位到所需要的設(shè)備。

3. 虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室管理，主要依靠設(shè)備之間的相似屬性和關(guān)聯(lián)進(jìn)行創(chuàng)建，內(nèi)部設(shè)備無(wú)須申請(qǐng)即可放入到公共實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，一個(gè)設(shè)備可以從屬于多個(gè)公共實(shí)驗(yàn)室，方便用戶快速定位，提供上層決策支持。

4. 個(gè)人空間管理，主要為校內(nèi)每個(gè)教師用戶，提供一個(gè)用戶空間，進(jìn)行校內(nèi)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室的瀏覽和查詢，申請(qǐng)和加入虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，個(gè)人信息更新等。

5. 系統(tǒng)資源管理，主要是為系統(tǒng)管理人員，提供系統(tǒng)設(shè)備的導(dǎo)入、維護(hù)、審核，內(nèi)部用戶角色信息維護(hù)和權(quán)限分配，以及虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的申請(qǐng)審核管理等。

6. 系統(tǒng)服務(wù)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理。

三、管理型虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的意義

隨著國(guó)家科研投入的不斷積累及增多，科研機(jī)構(gòu)的規(guī)模已經(jīng)基本健全，正逐步由規(guī)模建設(shè)向內(nèi)涵建設(shè)發(fā)展。虛擬重構(gòu)實(shí)驗(yàn)室以其開放性、創(chuàng)新性、可擴(kuò)充性、低成本性等一些非常優(yōu)越的特點(diǎn)，為管理部門以及科研教師實(shí)驗(yàn)提供決策數(shù)據(jù)依據(jù)的一種系統(tǒng)性網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)室打破科研設(shè)備管理部門、安放位置的壁壘，按照設(shè)備的科研功能統(tǒng)一規(guī)劃、組織設(shè)備并按照學(xué)科方向分類，即時(shí)掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用效果，為不同管理部門的科研設(shè)備提供一致的展現(xiàn)接口。隨著系統(tǒng)應(yīng)用的普及，可以拓展服務(wù)領(lǐng)域進(jìn)行校校聯(lián)合或者校企聯(lián)合形成區(qū)域聯(lián)盟資源共享系統(tǒng)；在引進(jìn)人才或者拓展研究領(lǐng)域方面可根據(jù)擬進(jìn)人才科研需求，虛擬現(xiàn)有的平臺(tái)條件，根據(jù)需求為其提供后期的支撐，搭建完善的科研平臺(tái)；在項(xiàng)目可行性論證中，可以借助于該系統(tǒng)進(jìn)行基礎(chǔ)資源可行性論證，對(duì)項(xiàng)目開展的硬件環(huán)境和條件進(jìn)行評(píng)估；在拓展交叉學(xué)科研究開展中，為學(xué)科交叉研究的基礎(chǔ)資源具備程度進(jìn)行評(píng)估。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃慕雄.高校教學(xué)型虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的現(xiàn)狀與建議[J].網(wǎng)絡(luò)教育與遠(yuǎn)程教育，2005（394）.

[2]駱利民.高校實(shí)行二級(jí)管理的思考[J].泉州師范學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)），2002（03）.

[3]劉麗琴，陳永清.大型儀器設(shè)備共享管理的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010（05）.

虛擬實(shí)驗(yàn)室范文第2篇

關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)室；Proteus；單片機(jī)應(yīng)用

1Proteus簡(jiǎn)介

Proteus軟件是英國(guó)Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及器件。它是比較好的仿真單片機(jī)及器件的工具。雖然國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是現(xiàn)今世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。

Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。

Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：

（1）原理布圖；（2）PCB自動(dòng)或人工布線；（3）SPICE電路仿真。

革命性的特點(diǎn)：

（1）互動(dòng)的電路仿真

用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。

（2）仿真處理器及其電路

可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。

2虛擬實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建

LabcenterElectronics公司開發(fā)的Protues軟件，是唯一一種能進(jìn)行各種處理其實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試和測(cè)試的EDA工具。其具有實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計(jì)等功能。是目前世界上最先進(jìn)、最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。KeiL Vision2軟件。該軟件支持眾多不同公司的芯片及編輯、編譯和程序仿真等于一體，還支持PLM、匯編和C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)。選用Proteus來(lái)構(gòu)建虛擬電子實(shí)驗(yàn)室，只需建立一個(gè)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，由一臺(tái)服務(wù)器，一臺(tái)教師機(jī)和若干臺(tái)學(xué)生機(jī)（可根據(jù)班級(jí)學(xué)生數(shù)確定）組成。在服務(wù)器上安裝Proteus+Keil并進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，還可根據(jù)需要開發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)系統(tǒng)。一旦建立起局域網(wǎng)Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，就無(wú)需添置任儀器儀表和耗材，達(dá)到無(wú)損耗的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

建立Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)室具有極大的可行性和現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)有高等學(xué)校都擁有相當(dāng)數(shù)量的公用計(jì)算機(jī)，具有校園網(wǎng)和實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)平臺(tái)資源。Proteus可在Windows98/NT/2000/XP/2003等操作系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行，其操作界面與Windows下的軟件很相似，學(xué)生己具備學(xué)習(xí)和使用Proteus的基礎(chǔ)技能。

在Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中可開發(fā)各類電子及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。包含模擬電路、數(shù)字電路和微處理器系統(tǒng)在內(nèi)的仿真實(shí)驗(yàn)，并且不受任何元器件及工具條件的限制?？梢哉f(shuō)，能使教學(xué)進(jìn)入到一個(gè)無(wú)約束，可隨意進(jìn)行創(chuàng)新開發(fā)設(shè)計(jì)的虛擬世界。

虛擬實(shí)驗(yàn)室可以采用局域網(wǎng)進(jìn)行多媒體教學(xué)，通過(guò)教師機(jī)對(duì)學(xué)生機(jī)方式教師可以同步演示電路圖，并講解其原理。根據(jù)電路原理圖的元件需求，學(xué)生可以在元件庫(kù)中找到相應(yīng)的虛擬元件。整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生將數(shù)據(jù)輸入到電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告系統(tǒng)中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，然后將實(shí)驗(yàn)報(bào)告發(fā)送到主機(jī)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束。同傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，采用虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，效率更高，教師同學(xué)生的互動(dòng)性更好。

3在Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的過(guò)程

在Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以使原理圖設(shè)計(jì)、元器件選擇，性能測(cè)試，系統(tǒng)功能動(dòng)態(tài)仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與實(shí)驗(yàn)報(bào)告生成一個(gè)工程項(xiàng)目完整過(guò)程一氣呵成，使學(xué)生真正感受到生動(dòng)、創(chuàng)新的樂趣，激發(fā)學(xué)生自動(dòng)創(chuàng)新的興趣。徹底改變了傳統(tǒng)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)迷茫，反復(fù)，甚至全盤失敗的枯燥過(guò)程。基于Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，可按圖1所示流程進(jìn)行。

有很多的電子設(shè)計(jì)與仿真軟件，如Orcad， Protel， Mutisim， Pspice等。這些軟件可以做頻率響應(yīng)、噪聲分析等工作，但在做元件實(shí)時(shí)行為分析時(shí)效果卻不夠理想。而Proteus不僅具有上述軟件的仿真功能，還可以對(duì)各類單片機(jī)、ARM7進(jìn)行實(shí)物模型的行為仿真，仿真圖形逼真清晰，并可以將實(shí)時(shí)仿真的結(jié)果以各種格式輸出。

參考文獻(xiàn)：

[1]單美賢.虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用探析[D].南京：南京師范大學(xué)，2002.

[2]朱敏.虛擬實(shí)驗(yàn)與教學(xué)應(yīng)用研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2006.

虛擬實(shí)驗(yàn)室范文第3篇

關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)教學(xué) VRML FLASH JAVA

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2011)12-0217-02

1、前言

隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。目前很多高校都存在一個(gè)問題，不少實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新快，設(shè)備的更新需要大量資金，由于資金投入的不足，導(dǎo)致很多實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能正常開展。虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立，可以大大減少更新設(shè)備資金的投入，同時(shí)也給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了一個(gè)新的模式。

2、虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究現(xiàn)狀

自從1989年，美國(guó)費(fèi)吉尼亞大學(xué)（University of Virginia）的William wolf教授提出虛擬實(shí)驗(yàn)室（Virtual laboratory）概念以來(lái)，虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究在發(fā)達(dá)國(guó)家十分普遍,尤其在美國(guó)更為明顯?；贘AVA技術(shù)的美國(guó)俄勒崗大學(xué)的VLAB物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站和美國(guó)巴爾的摩的約翰霍普金斯大學(xué)教育資源中心發(fā)起的虛擬物理實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，麻省理工大學(xué)建立的基于Web物理狀態(tài)檢測(cè)虛擬實(shí)驗(yàn)室[1]，都美國(guó)研究虛擬實(shí)驗(yàn)室比較典型的代表。

國(guó)內(nèi)，許多大學(xué)和研究所，也對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室有了一定的研究。北京大學(xué)設(shè)計(jì)的基于Web的網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室3WNVLAB，是一個(gè)基于瀏覽器和WEB服務(wù)器，支持大計(jì)算量的交互式虛擬實(shí)驗(yàn)室，該系統(tǒng)采用JAVA語(yǔ)言編寫。北京郵電大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院為學(xué)習(xí)者提供的網(wǎng)絡(luò)課程中，包括了虛擬物理實(shí)驗(yàn)、虛擬電子電路實(shí)驗(yàn)等資源，這些虛擬實(shí)驗(yàn)資源采用Flash和HTML等技術(shù)開發(fā)，利于在網(wǎng)絡(luò)上傳播，可為學(xué)習(xí)者提供相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)演示及功能操作等方面的訓(xùn)練[2]。

3、基于網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)架構(gòu)

通常系統(tǒng)可以采用C/S結(jié)構(gòu)或者B/S結(jié)構(gòu)，其中c/s結(jié)構(gòu)是兩層結(jié)構(gòu)，它將應(yīng)用程序分為客戶端和服務(wù)器端。前端是客戶端，安裝相應(yīng)的應(yīng)用程序，后端是服務(wù)器，運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)的查詢及管理。這樣的模式會(huì)導(dǎo)致“胖客戶/瘦服務(wù)器”模型，大量的應(yīng)用程序集中在客戶端，而服務(wù)器僅僅起到管理的作用。一旦應(yīng)用程序發(fā)生了變化，每一個(gè)客戶端就必須重新安裝應(yīng)用程序，這給系統(tǒng)的維護(hù)和更新會(huì)造成很大的不方便。C/S結(jié)構(gòu)虛擬實(shí)驗(yàn)室唯一在線的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器成為系統(tǒng)可靠性的重大隱患[3]。

B/S結(jié)構(gòu)中，可以采用三層的瀏覽器/應(yīng)用服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（客戶顯示層/業(yè)務(wù)邏輯層/數(shù)據(jù)層）模式。它簡(jiǎn)化了客戶端軟件，客戶端只需要通過(guò)Web瀏覽器向分布在網(wǎng)絡(luò)上的許多應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求命令，客戶端只需要安裝很少的配置文件，不需要其他的應(yīng)用軟件的支持，更多的工作由服務(wù)器負(fù)擔(dān)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問與應(yīng)用程序的執(zhí)行都集中在服務(wù)器上來(lái)完成，系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)、管理和更新均在服務(wù)器端，系統(tǒng)的維護(hù)和更新極為方便[4]。其網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)如下圖所示：

4、虛擬實(shí)驗(yàn)室的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

目前實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)有很多，各有特點(diǎn)，要根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)類型及要求，采用不同的相關(guān)技術(shù)。

4.1 VRML

VRML是一種虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言,用來(lái)進(jìn)行三維場(chǎng)景的描述性語(yǔ)言,是在Internet網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)全新的虛擬世界空間的關(guān)鍵性技術(shù)，具有分布式、交互式、平臺(tái)無(wú)關(guān)、三維、多媒體集成等特性，被稱為“第二代WEB”。其基本目標(biāo)是建立Internet上的交互式三維多媒體，將VRML融合到虛擬實(shí)驗(yàn)室中，可以大大增強(qiáng)虛擬實(shí)驗(yàn)室的表現(xiàn)力。

4.2 Flash

Flash作為一種矢量多媒體技術(shù)，可以用于網(wǎng)絡(luò)交互動(dòng)畫，它可以開發(fā)出具有很強(qiáng)功能交互式網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫。Flas支持物體拖動(dòng)操作，可用于虛擬實(shí)驗(yàn)室中物體的移動(dòng)，用Flash制作的虛擬實(shí)驗(yàn)交互性非常強(qiáng)。

4.3 JAVA

Java是一種廣泛使用的網(wǎng)絡(luò)編程語(yǔ)言，它具有面向?qū)ο蟆⒎植际?、安全跨平臺(tái)及可移植等特性，并且最大限度地利用了網(wǎng)絡(luò)，用Java語(yǔ)言開發(fā)的軟件可以具有可視化、可聽化、可操作化的特點(diǎn)。另外，Java還提供了豐富的類庫(kù)，使程序設(shè)計(jì)者可以很方便地建立自己的系統(tǒng)。本文前面所提到的國(guó)內(nèi)外的虛擬實(shí)驗(yàn)室，大多數(shù)都采用了Java語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)。

4.4 LabVIEW

LabVIEW是美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI公司）推出的功能十分強(qiáng)大的虛擬儀器圖形化編程平臺(tái)，采用圖形化編程語(yǔ)言――G語(yǔ)言，具有面板控件，有數(shù)據(jù)采集、分析、顯示的功能，因而容易實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的軟件功能，還可以實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的，通過(guò)Web瀏覽器中可以打開和運(yùn)行虛擬儀器，直接控制服務(wù)器端程序的運(yùn)行，獲得實(shí)驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果。

5、結(jié)語(yǔ)

虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立可以減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投入，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共享，能遠(yuǎn)程控制各種虛擬實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加豐富，實(shí)驗(yàn)設(shè)備不受數(shù)量和質(zhì)量的限制，而且實(shí)驗(yàn)者不受時(shí)間和空間的限制。但虛擬實(shí)驗(yàn)室畢竟不能完全替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，無(wú)論采用多么先進(jìn)的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)，它和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室相比，它的真實(shí)感，特別是提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力有一定的差距。因此，在提倡建立虛擬實(shí)驗(yàn)室的同時(shí)，不能忽略了對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]苗曉鋒.遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].西安:西安電子科技大學(xué),2008,p14-15

[2]桂偉峰.基于VRML和JAVA的虛擬實(shí)驗(yàn)研究[D].河南師范大學(xué),2007,p3-4

[3]任樹飛.基于LabVIEW的虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究與開發(fā)[D].青島大學(xué),2010,p12-13

[4]張.基于流媒體技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].河南師范大學(xué),2009,p24

[5]王艷春,.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究[J].齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào),2007(1).

[6]楊宏,李國(guó)輝,常淑娟.基于LabVIEW的虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2010(7).

基金項(xiàng)目

云南省教育廳科學(xué)研究基金(09C0101)。

虛擬實(shí)驗(yàn)室范文第4篇

網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)改變了人類的生活方式，大大提高了人們通信的效率和速度，使得不同地域的人們可進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)話。作為教育本身來(lái)說(shuō)，為了給社會(huì)培養(yǎng)更多的高質(zhì)量技術(shù)人才，其教學(xué)模式必將隨著通信手段的提高進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，如何利用Internet進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已成為近年來(lái)各國(guó)教育界的重要研究課題。其實(shí)遠(yuǎn)程教學(xué)很早就開始了，如函授大學(xué)、電視大學(xué)等，只是由于現(xiàn)代的WWW技術(shù)給遠(yuǎn)程教學(xué)提供了前所未有的交互性和巨大的資源共享潛力，遠(yuǎn)程教學(xué)最近才得到如此重視。盡管目前人們對(duì)基于WWW的遠(yuǎn)程教學(xué)模式還不是完全清楚，但有一點(diǎn)是確定的：基于WWW的遠(yuǎn)程教學(xué)在不久的將來(lái)會(huì)成為一種重要的教育模式。作為一種教育模式，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教學(xué)應(yīng)該是教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)媒體四要素的綜合體現(xiàn)，是在WWW環(huán)境中展開的教學(xué)活動(dòng)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形式。與現(xiàn)代教育一樣,現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育也應(yīng)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的能力、素質(zhì)與創(chuàng)造性，要求學(xué)生能靈活地掌握知識(shí)，其教育理論和學(xué)習(xí)理論應(yīng)建立在建構(gòu)主義基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)以學(xué)為中心的教學(xué)模式。該教學(xué)活動(dòng)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下三方面：要在學(xué)習(xí)過(guò)程中充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，要能體現(xiàn)出學(xué)生的首創(chuàng)精神；要讓學(xué)生有多種機(jī)會(huì)在不同的情境下去應(yīng)用他們所學(xué)的知識(shí)(將知識(shí)“外化”)；要讓學(xué)生能根據(jù)自身行動(dòng)的反饋信息來(lái)形成對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)和解決實(shí)際問題的方案(實(shí)現(xiàn)自我反饋)。以上三點(diǎn)，即發(fā)揮首創(chuàng)精神、將知識(shí)外化和實(shí)現(xiàn)自我反饋可以說(shuō)是體現(xiàn)以學(xué)生為中心的三個(gè)要素，是培養(yǎng)現(xiàn)代人才的必備條件。

然而，從目前的遠(yuǎn)程課件來(lái)看，其網(wǎng)上素材基本分為兩類：靜態(tài)與動(dòng)態(tài)。靜態(tài)素材一般是將書本、教案等以靜態(tài)的形式放于網(wǎng)上；動(dòng)態(tài)素材一般是在靜態(tài)素材中出現(xiàn)的一些動(dòng)畫表現(xiàn)。雖然后者以動(dòng)畫的形式表現(xiàn)，但并不具備可變性，不能給學(xué)生提供真實(shí)的情景，很難達(dá)到以上的三點(diǎn)要求，即很難保證學(xué)生的質(zhì)量。對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)來(lái)說(shuō)，學(xué)生的大部分能力都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的，真實(shí)的情景是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教學(xué)質(zhì)量提高的關(guān)鍵?；诖?網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)已成為遠(yuǎn)程教學(xué)研究的重要方面，而且已有很多成果出現(xiàn)。ICHIGAN大學(xué)為操作系統(tǒng)和高級(jí)語(yǔ)言課程建立了網(wǎng)上系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，其實(shí)驗(yàn)都是基于軟件環(huán)境的，不涉及硬件模擬；PURDU大學(xué)建立了一種交互式的網(wǎng)上學(xué)習(xí)環(huán)境：學(xué)生可在網(wǎng)上做一些簡(jiǎn)單的交互式硬件實(shí)驗(yàn)，但由于其代碼是用JAVA語(yǔ)言編寫的，其實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜度受到一定的限制。然而，對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)來(lái)說(shuō)，其中很多實(shí)驗(yàn)計(jì)算量相當(dāng)復(fù)雜，例如處理器設(shè)計(jì)、復(fù)雜電路設(shè)計(jì)等，要完成真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，這些計(jì)算量在客戶端利用APPLET在執(zhí)行時(shí)間上是難以接受的。

針對(duì)目前網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)存在的問題，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際情況我們研究設(shè)計(jì)了《計(jì)算機(jī)組成原理》虛擬實(shí)驗(yàn)室。從理論上講，《計(jì)算機(jī)組成原理》虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的一種改革，為打破傳統(tǒng)模式的局限性，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，促使實(shí)驗(yàn)教學(xué)由實(shí)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)向虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)、遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展，提供了最佳解決方法?！队?jì)算機(jī)組成原理》虛擬實(shí)驗(yàn)室將遠(yuǎn)程教育的概念引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，結(jié)合強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，使得以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室資源以及虛擬實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備等資源的共享成為可能，它允許人們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問和使用自己沒有的設(shè)備資源，使得處于不同地理位置的學(xué)習(xí)者可以同時(shí)對(duì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)現(xiàn)用戶信息的協(xié)同共享，同時(shí)可以及時(shí)的接觸到最新的儀器。

在實(shí)踐意義上，《計(jì)算機(jī)組成原理》虛擬實(shí)驗(yàn)室通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教育應(yīng)用功能的開發(fā)、通過(guò)運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，建立與現(xiàn)代信息技術(shù)相融合的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，高效率傳播先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，普遍提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，從實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。項(xiàng)目的研究和實(shí)施將極大緩解實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員不足，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更新緩慢等問題。極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)驗(yàn)操作能力，從實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，并有助于校際之間、學(xué)校與科研院所之間、學(xué)校與企業(yè)之間及學(xué)校與社會(huì)之間實(shí)驗(yàn)資源的交流和共享。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)室方案研究

1、功能架構(gòu)

《計(jì)算機(jī)組成原理》虛擬實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了高等院校計(jì)算機(jī)組成原理的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提供了運(yùn)算器、控制器、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)芯片、譯碼電路芯片、以及其它可編程芯片和常用的門電路邏輯芯片，可進(jìn)行計(jì)算機(jī)組成原理的設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)。并且在相關(guān)匯編編譯系統(tǒng)及監(jiān)控程序的配合下，同虛擬實(shí)驗(yàn)電路一起，可實(shí)現(xiàn)更為高級(jí)的應(yīng)用?！队?jì)算機(jī)組成原理》虛擬實(shí)驗(yàn)室提供了高校實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)管理功能，包括實(shí)驗(yàn)資源及信息的網(wǎng)上，實(shí)驗(yàn)演示，學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的提交匯總、教師對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的批改和評(píng)分管理，以及教師在線實(shí)驗(yàn)答疑等主要功能；虛擬實(shí)驗(yàn)室還提供了網(wǎng)上理論知識(shí)測(cè)試功能，有助于提高學(xué)生或其他使用者的理論知識(shí)水平，使得學(xué)生及其他使用者在計(jì)算機(jī)組成原理的理論和實(shí)踐這兩個(gè)層面上都能夠得到較好的提高。整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教育應(yīng)用功能開發(fā)，構(gòu)建一個(gè)集實(shí)驗(yàn)教學(xué)、演示、操作、指導(dǎo)、結(jié)果提交管理為一體的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教育環(huán)境，具體功能如圖1所示。

2、具體實(shí)現(xiàn)

（1）外部接口

《計(jì)算機(jī)組成原理》虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)采用易于擴(kuò)展及平臺(tái)移植性好的Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，利用ASP實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的管理功能。虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)可運(yùn)行于安裝Java虛擬機(jī)的各種平臺(tái)，管理系統(tǒng)則需要IIS的支持。

《計(jì)算機(jī)組成原理》虛擬實(shí)驗(yàn)室主要用于高校計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)，面向廣大學(xué)生和教師，其頂層圖如圖2所示：

（2）內(nèi)部接口

《計(jì)算機(jī)組成原理》虛擬實(shí)驗(yàn)室基于硬件和軟件虛擬的特殊性質(zhì)，采用了多種結(jié)構(gòu)以支持電路的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和有效運(yùn)行，從總體上主要?jiǎng)澐譃槿竽K：虛擬時(shí)鐘、電路芯片、電路板連線。由虛擬電路板對(duì)三大模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)配合運(yùn)行。虛擬時(shí)鐘和電路芯片采用線程結(jié)構(gòu)以提高運(yùn)行的實(shí)時(shí)性，通過(guò)連線進(jìn)行邏輯信號(hào)的實(shí)時(shí)傳送，以實(shí)現(xiàn)與真實(shí)電路相同的效果。

三、結(jié)論

在虛擬實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)鼠標(biāo)的點(diǎn)擊及拖曳操作，用戶可以方便地進(jìn)行虛擬、仿真實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)室具有透明性、互動(dòng)操作性、資源共享性、用戶自主性、可擴(kuò)展性、安全性等特點(diǎn)，能真正突破地域和時(shí)間的限制，達(dá)到遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，它在教育、科研等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)新發(fā)展方向，也是今后遠(yuǎn)程教育發(fā)展的主流與趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉時(shí)進(jìn).網(wǎng)上教學(xué)系統(tǒng)的基本體系結(jié)構(gòu)分析[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育,2002,(7):41-42.

[2]崔光佐,基于多媒體和Internet的輔助教學(xué)模式.中國(guó)CAI快訊,1999.

虛擬實(shí)驗(yàn)室范文第5篇

關(guān)鍵詞：虛擬儀器；LabVIEW；故障診斷；遠(yuǎn)程

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2012）30-7376-03

基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷就是將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與設(shè)備故障診斷技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程故障診斷?；谟?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程故障診斷作為一種新型方式必將引人們的關(guān)注，隨著互聯(lián)網(wǎng)開放式體系結(jié)構(gòu)逐步得到人們的廣泛認(rèn)同，這種新型方式也將成為系統(tǒng)開發(fā)的必然趨勢(shì)。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的是為了利用網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備的不足，因此，在網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循以下幾個(gè)原則：

1）開放性原則：開放性是網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建的首要條件。只要學(xué)生登入互聯(lián)網(wǎng)的任一終端，便能夠使用網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

2）交互性原則：網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)具有良好的交互性。交互性不僅體現(xiàn)在用戶與網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之間的交互，還體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的交互。

3）直觀性原則：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不僅有數(shù)據(jù)的輸入和輸出，還要顯示相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，為此，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)界面要友好，數(shù)據(jù)和結(jié)果的顯示要直觀。

4）易于維護(hù)和管理的原則：網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各功能模塊應(yīng)安裝在服務(wù)器端，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端集中管理，所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的和維護(hù)只需在服務(wù)器上進(jìn)行，教師也可以通過(guò)權(quán)限實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)信息的遠(yuǎn)程管理。

5）經(jīng)濟(jì)性原則： 使用B/S模式網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)習(xí)者不必安裝專門的軟件，只需通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器便可以打開實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)以《機(jī)械故障診斷》課程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為研究對(duì)象，開發(fā)可在網(wǎng)絡(luò)上使用的虛擬故障診斷實(shí)驗(yàn)。利用機(jī)械故障發(fā)生器、模擬轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)、壓電式加速度傳感器、光電速度傳感器、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)等器件，編寫虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程軸承故障診斷、齒輪故障診斷、旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷等實(shí)驗(yàn)。該虛擬故障診斷系統(tǒng)具有實(shí)驗(yàn)資源共享、不受時(shí)間和地域限制等特點(diǎn)，能滿足課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)和遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。其體系結(jié)構(gòu)如圖1 。

虛擬實(shí)驗(yàn)軟件功能主要包括：數(shù)據(jù)采集、信號(hào)顯示及存儲(chǔ)、時(shí)域分析、頻域分析、相關(guān)分析以及特征頻率計(jì)算等。

2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程功能實(shí)現(xiàn)

2.1 LabVIEW網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

LabVIEW不僅是目前用于數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理和虛擬儀器開發(fā)的一個(gè)重要工具，而且還提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)通信功能，其實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能的技術(shù)包括共享變量、TCP/UDP通信、DataSocket技術(shù)、遠(yuǎn)程前面板技術(shù)等。依賴這些技術(shù)，研發(fā)人員不需要精通底層的網(wǎng)絡(luò)編程，僅需在LabVIEW中進(jìn)行一些簡(jiǎn)單設(shè)置，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)通信功能?？紤]到本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)，在分析了各種通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，決定采用遠(yuǎn)程前面板技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷實(shí)驗(yàn)。

2.2 遠(yuǎn)程故障診斷虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)

首先利用LabVIEW開發(fā)服務(wù)器端故障診斷虛擬實(shí)驗(yàn)儀器，再通過(guò)LabVIEW的遠(yuǎn)程前面板技術(shù)，將LabVIEW開發(fā)的虛擬儀器作為一種ActiveX控件嵌入到Web網(wǎng)頁(yè)中，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的設(shè)置，將服務(wù)器端嵌入了虛擬儀器的Web網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行，成功后，用戶便可在客戶機(jī)上通過(guò)瀏覽器直接打開并運(yùn)行位于服務(wù)器上的虛擬儀器程序，完成遠(yuǎn)程信號(hào)檢測(cè)、分析與故障診斷的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。為了讓更多的客戶同時(shí)使用遠(yuǎn)程前面板功能，需要向Nl公司購(gòu)買授權(quán)，因?yàn)長(zhǎng)abVlEW 默認(rèn)的遠(yuǎn)程前面板客戶端數(shù)是一個(gè)。服務(wù)器端可以使用“遠(yuǎn)程面板連接管理器”工具來(lái)監(jiān)控客戶端的連接。

實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷虛擬實(shí)驗(yàn)的步驟是：① 配置LabVlEW 的Web Server；② 在服務(wù)器端計(jì)算機(jī)中打開虛擬儀器前面板；③在客戶端LabVIEW 中，選擇”操作->連接遠(yuǎn)程前面板”，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置服務(wù)器端計(jì)算機(jī)的IP地址、域名，單擊“Connect”即可。具體設(shè)置如下：

1）服務(wù)器端設(shè)置

打開服務(wù)器端的LabVIEW，啟動(dòng)Web服務(wù)，并利用Web工具將網(wǎng)頁(yè)出去，實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器配置，具體步驟如下：

①服務(wù)器文件路徑和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置

打開服務(wù)器端需要的遠(yuǎn)程故障診斷虛擬儀器前面板，通過(guò)LabVIEW菜單欄中的“工具”菜單，打開“選項(xiàng)”子菜單的對(duì)話框，從中選擇“Web 服務(wù)器：配置”選項(xiàng)，接著激活“啟用Web服務(wù)器”選項(xiàng)，然后設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括存放服務(wù)器文件（如的網(wǎng)頁(yè)文件）的根目錄、HTTP 端口和網(wǎng)絡(luò)連接超時(shí)時(shí)間。

②客戶端訪問權(quán)限設(shè)置

從主菜單“工具”菜單的“選項(xiàng)”子菜單中選擇“Web服務(wù)器：瀏覽器訪問”選項(xiàng)，顯示相應(yīng)的對(duì)話框，設(shè)置瀏覽器地址和客戶機(jī)權(quán)限，客戶機(jī)權(quán)限分為“允許查看和控制”及“允許查看”兩類?！霸试S查看和控制”權(quán)限可瀏覽前面板并可以進(jìn)行控制，“允許查看”權(quán)限只能瀏覽前面板。

③遠(yuǎn)程故障診斷虛擬儀器訪問權(quán)限設(shè)置

從主菜單“工具”菜單的“選項(xiàng)”子菜單中選擇“Web服務(wù)器：可見VI”選項(xiàng)，顯示相應(yīng)的對(duì)話框，從中設(shè)置可以被訪問的遠(yuǎn)程故障診斷虛擬儀器以及被客戶端控制的時(shí)間長(zhǎng)度。

④遠(yuǎn)程故障診斷虛擬儀器網(wǎng)頁(yè)

從主菜單“工具”菜單的子菜單中選擇“Web工具”選項(xiàng)，在“VI 名稱”欄選擇要的遠(yuǎn)程故障診斷虛擬儀器，并選擇查看模式。查看模式有嵌入、快照和顯示器三種，嵌入模式是把要的虛擬儀器前面板嵌入在網(wǎng)頁(yè)中，客戶端可遠(yuǎn)程瀏覽和控制前面板；快照模式只把當(dāng)前虛擬儀器前面板的靜態(tài)圖像到網(wǎng)頁(yè)中；顯示器模式是按設(shè)定時(shí)間間隔不斷更新虛擬儀器前面板的靜態(tài)圖像。為了既可以瀏覽前面板，又可以控制前面板，一般選擇嵌入模式。然后設(shè)置文件名和服務(wù)器的網(wǎng)頁(yè)地址，并保存。

2）客戶機(jī)端設(shè)置

客戶機(jī)端不需要任何編程工作，只要安裝LabVIEW Run-Time引擎，在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器的地址欄中輸入服務(wù)器端配置的遠(yuǎn)程故障診斷虛擬儀器網(wǎng)頁(yè)地址，就可打開遠(yuǎn)程故障診斷虛擬儀器前面板并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3 系統(tǒng)測(cè)試

在客戶機(jī)端網(wǎng)頁(yè)瀏覽器的地址欄中輸入http：//IpAddr：Port/ViName.htm， 確認(rèn)后便出現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷虛擬實(shí)驗(yàn)室的主頁(yè)，如圖2所示，在這里點(diǎn)擊不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目會(huì)有不同的網(wǎng)頁(yè)出現(xiàn)，如點(diǎn)擊軸承故障診斷實(shí)驗(yàn)，便出現(xiàn)滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)驗(yàn)頁(yè)面，如圖3所示，通過(guò)這個(gè)頁(yè)面可以可以完成滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)驗(yàn)。

4 總結(jié)

本文以LabVIEW為虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)了遠(yuǎn)程故障診斷虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)試，該系統(tǒng)可以對(duì)設(shè)備的故障作出準(zhǔn)確診斷，該系統(tǒng)基本達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，很好的解決了實(shí)驗(yàn)室儀器不足的缺陷。網(wǎng)絡(luò)化虛擬故障診斷儀器改變了傳統(tǒng)儀器的測(cè)量方法，打破了在同一地點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和顯示的傳統(tǒng)模式，實(shí)現(xiàn)了跨地域、跨時(shí)間的測(cè)量和診斷。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳成東，孫秋野.LabVIEW虛擬儀器程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[2] 李國(guó)華，張永忠.機(jī)械故障診斷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[3] 陸春月.機(jī)械故障診斷的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械管理開發(fā)，2004，81（6）：85-86.

[4] 粟丹，李仁發(fā)，彭勇，等.遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2003（2）：117-119.

[5] 雷振山，魏麗.LabVIEW高級(jí)編程與虛擬儀器工程應(yīng)用[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2009.