周汝(湖南工業(yè)大學(xué),湖南株洲412008)
探討電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室關(guān)鍵技術(shù)研究與創(chuàng)新
周汝(湖南工業(yè)大學(xué),湖南株洲412008)
最近,虛擬實(shí)驗(yàn)室受到人們廣泛的關(guān)注,其中的電工電子作為重要組成部分自然也成了相關(guān)研究人員研究的重心。它的主要內(nèi)容包括需求分析、框架結(jié)構(gòu)、協(xié)議設(shè)定和開發(fā)架構(gòu)等,這些內(nèi)容的技術(shù)都必須緊跟時(shí)代快速前進(jìn)的步伐,所以都需要一直研究創(chuàng)新。本文分析電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室技術(shù)現(xiàn)存具體問題,為其關(guān)鍵技術(shù)的未來發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
電工電子;虛擬實(shí)驗(yàn);技術(shù)研究;創(chuàng)新
電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室技術(shù)簡單講就是一個(gè)虛擬的現(xiàn)實(shí)中并不存在的完全網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)室。
虛擬實(shí)驗(yàn)室的形成條件首先是我們必須具備虛擬儀器,這種儀器通過計(jì)算機(jī)內(nèi)配備的軟硬件設(shè)施,獲得超越一般儀器基礎(chǔ)功能的特殊功能。它為儀器重新下了定義,將以往很多儀器的功能交由計(jì)算機(jī)軟件來完成,而眾多儀器的具體使用、統(tǒng)一管理由計(jì)算機(jī)中央處理器來完成,那么一臺計(jì)算機(jī)可以虛擬出十多臺儀器設(shè)備,充分利用計(jì)算機(jī)內(nèi)部軟件的功能作用大大提高了設(shè)備使用效率,不僅節(jié)約了大量資金和資源,更能充分滿足用戶需求。
其實(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)室僅僅只是在電腦上將各種所需的各種儀器依據(jù)實(shí)驗(yàn)要求組裝成一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),這個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)原料的增加、實(shí)驗(yàn)條件的改變、數(shù)據(jù)的記錄以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析這一系列的流程。
目前主要分為兩種:一種是傳統(tǒng)的于20世紀(jì)研發(fā)的C/S體系(客戶機(jī)服務(wù)器);另一種是在原有技術(shù)基礎(chǔ)上隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而研制的B/S結(jié)構(gòu)(服務(wù)器、瀏覽器)。
這種結(jié)構(gòu)體系分為客戶端與服務(wù)器兩層結(jié)構(gòu),其實(shí)就是客戶端體系僅僅是將前臺命令進(jìn)行劃分,分為用戶界面管理、數(shù)據(jù)處理、請求發(fā)送等等,但是由服務(wù)器系統(tǒng)來執(zhí)行和完成前臺的指令,例如實(shí)際控制設(shè)備、對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理、應(yīng)答客戶的請求等等。
新型的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)展為三層結(jié)構(gòu),指的是服務(wù)器和瀏覽器結(jié)構(gòu)。客戶端是標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器,標(biāo)準(zhǔn)化的Web服務(wù)器成為了服務(wù)端,瀏覽器則變成了客戶端,發(fā)送執(zhí)行的請求。增加的結(jié)構(gòu)就是中間的萬維網(wǎng)環(huán)節(jié),用戶可用它進(jìn)行設(shè)定,這樣的體系變得更加完整。
要想成功設(shè)計(jì)電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室,需要很多關(guān)鍵技術(shù)的支持,以下將進(jìn)行簡單介紹:
管理系統(tǒng)設(shè)定了新的開發(fā)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),使得系統(tǒng)可以進(jìn)行多層開發(fā),框架更易建立,同時(shí)還使企業(yè)的應(yīng)用程序變得更加簡單。例如浙江大學(xué)則使用了Struts+Spg+Hibe+ate(SSH)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的分層結(jié)構(gòu)開發(fā)。
可擴(kuò)展標(biāo)記語言技術(shù)英文簡稱為XML,它是一種文本數(shù)據(jù)形式,利用這項(xiàng)技術(shù)可以在實(shí)驗(yàn)中將儀器的專業(yè)名稱、具體屬性以及操作的標(biāo)準(zhǔn)化流程等信息都以XML的形式儲存起來,這樣簡化中間環(huán)節(jié)更加便于信息的相互傳導(dǎo),使電子電工虛擬實(shí)驗(yàn)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸。同時(shí)XML技術(shù)還能根據(jù)具體用戶創(chuàng)設(shè)的不同實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)置不同的場景,傳輸?shù)椒?wù)器終端供用戶采集信息。
多服務(wù)器架構(gòu)的技術(shù)主要是為了提高電子電工虛擬實(shí)驗(yàn)室的安全性和穩(wěn)定性,比如說可以在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上架設(shè)MYSQL型號的具體器械,這樣便能實(shí)現(xiàn)用戶直接利用外部框架來操作系統(tǒng);也可以借用Apache Tomcat服務(wù)器的web服務(wù)器功能實(shí)現(xiàn)不同資源的深度開發(fā)和合理利用。這時(shí)候計(jì)算機(jī)中央處理器只需將各種要求一起發(fā)送給多個(gè)用戶,便實(shí)現(xiàn)多服務(wù)器的聯(lián)合運(yùn)用,保障在電工電子實(shí)驗(yàn)室中完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。
Modelica的語言形式是以等式為主。在現(xiàn)實(shí)情況下,很多實(shí)驗(yàn)室儀器的仿真計(jì)算機(jī)軟件可能無法真正像真實(shí)儀器那樣運(yùn)轉(zhuǎn),Modelica設(shè)備則解決了這一問題。與此同時(shí),它能夠?qū)崿F(xiàn)了系統(tǒng)的統(tǒng)一建模,共同開發(fā)拓寬多課程的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室,是電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室中一項(xiàng)非常重要的技術(shù)。
在網(wǎng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),一旦遭到惡意攻擊或者中了病毒,整個(gè)系統(tǒng)可能都會崩潰,所以安全顯得非常重要。所以還需要對套接字進(jìn)行加密。雖然這是一個(gè)異常復(fù)雜的過程,但“Java安全套接字”能夠屏蔽算法協(xié)調(diào)、密鑰改變、身份驗(yàn)證以及數(shù)據(jù)加密等具體細(xì)節(jié)問題,即它屏蔽了其他通道,只允許用戶自己來創(chuàng)建套接字,這樣可以更加使必要的協(xié)商和密碼的服務(wù)器套接字變得更加透明化,自然系統(tǒng)安全度也會提高。電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室就可以考慮將這項(xiàng)技術(shù)加入系統(tǒng)程序,將整個(gè)系統(tǒng)程序的安全等級提高。
目前的虛擬實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)頁是會提供JRE的下載鏈接,用戶需自行下載安裝,這樣效率比較低下且易出現(xiàn)問題。所以可以設(shè)置一個(gè)程度使JRE能夠自動安裝??梢圆唤柚鶤pplet程序,選用其他網(wǎng)頁腳本來實(shí)現(xiàn),例如Active X。
綜上所述,電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室適應(yīng)新時(shí)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,在未來必定會進(jìn)一步發(fā)展,將運(yùn)用于社會的各項(xiàng)領(lǐng)域,為各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的順利開展做出不可磨滅的貢獻(xiàn)。我們也應(yīng)當(dāng)不斷對相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,對技術(shù)還存在的問題進(jìn)行改善,使電工電子實(shí)驗(yàn)室能夠更加完善,更好地運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中來。
[1] 張風(fēng)利.探究電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J].課程教育研究(新教師教學(xué)),2013(3):275-134.
[2] 歐陽星明,姚小龍,謝欣榮.網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)課程,2004.