网路虚拟实验室是使用BSDA结构,由客户端、Web伺服器、套用伺服器以及实验设备四个模组组成,具备开发周期短,成本低的特点,同时又具有很强的兼容性和扩展性,能大大提高仪器的使用效率。 它是一个无墙的中心,通过计算机网路系统,研究人员或学生将不受时空的限制,随时随地与同行协作,共享仪器设备,共享数据和计算资源,并得到教师的远程指导以及与同行相互研讨。
基本介绍
- 中文名:网路虚拟实验室
- 结构:BSDA
- 组成模组:4个
- 特点:开发周期短,成本低
- 分类:3类
- 成功案例:Tennessee大学
网路虚拟实验室定义
网路虚拟实验室是使用BSDA结构,由客户端、Web伺服器、套用伺服器以及实验设备四个模组组成,具备开发周期短,成本低的特点,同时又具有很强的兼容性和扩展性,能大大提高仪器的使用效率。 它是一个无墙的中心,通过计算机网路系统,研究人员或学生将不受时空的限制,随时随地与同行协作,共享仪器设备,共享数据和计算资源,并得到教师的远程指导以及与同行相互研讨。
由于通过网路虚拟实验室能够实现跨时空跨学科的仪器设备远程共享,甚至远程控制,满足科研教学对分

布式实验系统的要求,同时解决棘手的教学资源紧张问题,国外的很多科研院所也已经进行了相关的有益尝试。如Carnegie-Mellon大学的卡Carnegie Mellon虚拟实验室,Johns Hopkins大学的虚拟工程与科学实验室,以及Tennessee大学的网上工程实验室是其中的比较成功的範例。
网路虚拟实验室的分类
网路虚拟实验室大多使用的是CS(客户端/服务端)结构,按其实现功能基本可分为三类:
软体共享网路虚拟实验室。
其特点为,服务端共享本地的虚拟实验室模拟软体平台,接受客户端传送的实验请求,分析和处理实验参数,经过计算模拟最终将结果返回客户端。整个系统不涉及具体的实验仪器硬体设备,只是利用软体模拟实验的过程;
仪器共享网路虚拟实验室。
服务端同样接受客户端的实验请求和实验参数,使用实验参数配置与之连线的实验仪器硬体设备,由实验仪器硬体设备进行实验,并将实验结果返回服务端,最后返回到用户端,实现实验仪器的共享,实验数据的共享。
远程控制网路虚拟实验室。
与仪器共享网路虚拟实验室最大的区别在于除了实验仪器实验数据的共享之外,它还要实现客户端对实验仪器设备的远程控制。
网路虚拟实验室实现原理
网路虚拟实验室的构建多使用浏览器/伺服器/数据和套用(BSDA,Browser/Server/Database&Application)结构,其原理如图1所示,典型的网路虚拟实验室由客户端、网页伺服器端、套用伺服器端以及实验仪器设备四部分组成。网页伺服器主要作用是提供Web接入服务、用户认证管理、开放式互动实验环境以及?态网页的生成;套用伺服器主要作用是控制和管理实验仪器、採集和处理实验数据;资料库的主要作用则是配合用户帐户的管理、动态网页的生成以及实验数据的存储和管理。本网路虚拟实验室,主要由模拟仿真和实时测量两个部分组成,如图2所示。模拟仿真部分,主要完成验证型、原理演示型实验,使用LabVIEW自带的网页发布功能,直接在Web伺服器端生成嵌入实验平台的www网页,用户只需使用网页浏览器即可通过网际网路访问网路虚拟实验室,进行实验。

实时测量部分,主要完成仪器共享型、远程控制型实验,有一个多媒体辅助模组,是对实际实验平台界面的虚拟呈现,让学生在进入实时测量模组之前来操作,用来检验学生的预习程度,让学生预先了解实验内容,熟悉具体的实验步骤;另一个是实时测量模组,它是实时测量部分的核心,负责本地实验数据的採集,并按远程用户的操作要求进行分析、存储以及显示,可使用LabVIEW的网页发布功能来实现,也可使用基于LabVIEW编程的 Application Server模组与客户端API模组来实现网路互连,数据通信,完成远程实验。
网路虚拟实验室的硬体结构
我们使用的是以NI-PXI构架为核心的硬体体系,并以一台Dell PowerEdge4600为网路伺服器,如图3所示。Dell PowerEdge4600为Web伺服器配备了2个Intel Xeon 2.8GHz处理器,2GB ECC DDR RAM,3×36GB SCSI RAID(冗余磁碟阵列),以及Broadcom 千兆网卡,充分满足多执行绪、大流量、高频宽的使用要求。
