探討電工電子虛擬實驗室關(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)

探討電工電子虛擬實驗室關(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，虛擬實驗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)都必須緊跟時代快速前進的步伐，所以都需要一直研究創(chuàng)新。本文分析電工電子虛擬實驗室技術(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；虛擬實驗；技術(shù)研究；創(chuàng)新

1 虛擬實驗室的概念界定

電工電子虛擬實驗室技術(shù)簡單講就是一個虛擬的現(xiàn)實中并不存在的完全網(wǎng)絡(luò)化的實驗室。

虛擬實驗室的形成條件首先是我們必須具備虛擬儀器，這種儀器通過計算機內(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算機軟件來完成，而眾多儀器的具體使用、統(tǒng)一管理由計算機中央處理器來完成，那么一臺計算機可以虛擬出十多臺儀器設(shè)備，充分利用計算機內(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。

其實虛擬實驗室僅僅只是在電腦上將各種所需的各種儀器依據(jù)實驗要求組裝成一個虛擬的實驗系統(tǒng)，這個虛擬的實驗系統(tǒng)就可以實現(xiàn)原料的增加、實驗條件的改變、數(shù)據(jù)的記錄以及實驗結(jié)果的分析這一系列的流程。

2 電工電子虛擬實驗室的技術(shù)結(jié)構(gòu)

目前主要分為兩種：一種是傳統(tǒng)的于20世紀研發(fā)的C/S體系（客戶機服務(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）。

2.1 傳統(tǒng)的C/S結(jié)構(gòu)體系

這種結(jié)構(gòu)體系分為客戶端與服務(wù)器兩層結(jié)構(gòu)，其實就是客戶端體系僅僅是將前臺命令進行劃分，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，例如實際控制設(shè)備、對數(shù)據(jù)庫進行管理、應(yīng)答客戶的請求等等。

2.2 新型的B/S結(jié)構(gòu)體系

新型的結(jié)構(gòu)體系進展為三層結(jié)構(gòu)，指的是服務(wù)器和瀏覽器結(jié)構(gòu)?？蛻舳耸菢?biāo)準的瀏覽器，標(biāo)準化的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)，用戶可用它進行設(shè)定，這樣的體系變得更加完整。

3 電工電子虛擬實驗室技術(shù)以及系統(tǒng)的實現(xiàn)

要想成功設(shè)計電工電子虛擬實驗室，需要很多關(guān)鍵技術(shù)的支持，以下將進行簡單介紹：

3.1 管理系統(tǒng)

管理系統(tǒng)設(shè)定了新的開發(fā)系統(tǒng)標(biāo)準，使得系統(tǒng)可以進行多層開發(fā)，框架更易建立，同時還使企業(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)進行了虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室的分層結(jié)構(gòu)開發(fā)。

3.2 可擴展標(biāo)記語言技術(shù)的應(yīng)用

可擴展標(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，利用這項技術(shù)可以在實驗中將儀器的專業(yè)名稱、具體屬性以及操作的標(biāo)準化流程等信息都以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)，使電子電工虛擬實驗適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸。同時XML技術(shù)還能根據(jù)具體用戶創(chuàng)設(shè)的不同實驗系統(tǒng)設(shè)置不同的場景，傳輸?shù)椒?wù)器終端供用戶采集信息。

3.3 多服務(wù)器的技術(shù)應(yīng)用

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驗室的安全性和穩(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)器功能實現(xiàn)不同資源的深度開發(fā)和合理利用。這時候計算機中央處理器只需將各種要求一起發(fā)送給多個用戶，便實現(xiàn)多服務(wù)器的聯(lián)合運用，保障在電工電子實驗室中完成各項實驗。

3.4 Modelica設(shè)備的應(yīng)用

Modelica的語言形式是以等式為主。在現(xiàn)實情況下，很多實驗室儀器的仿真計算機軟件可能無法真正像真實儀器那樣運轉(zhuǎn)，Modelica設(shè)備則解決了這一問題。與此同時，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)實驗室，是電工電子虛擬實驗室中一項非常重要的技術(shù)。

4 電工電子實驗室技術(shù)的創(chuàng)新

4.1 提高系統(tǒng)防范惡意攻擊的能力

在網(wǎng)上進行實驗，一旦遭到惡意攻擊或者中了病毒，整個系統(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行加密。雖然這是一個異常復(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、身份驗證以及數(shù)據(jù)加密等具體細節(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。電工電子虛擬實驗室就可以考慮將這項技術(shù)加入系統(tǒng)程序，將整個系統(tǒng)程序的安全等級提高。

4.2 客戶端JRE的自動安裝

目前的虛擬實驗室的網(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)置一個程度使JRE能夠自動安裝。可以不借助Applet程序，選用其他網(wǎng)頁腳本來實現(xiàn)，例如Active X。

5 結(jié)語

綜上所述，電工電子虛擬實驗室適應(yīng)新時代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在未來必定會進一步發(fā)展，將運用于社會的各項領(lǐng)域，為各項實驗的順利開展做出不可磨滅的貢獻。我們也應(yīng)當(dāng)不斷對相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進行研究，對技術(shù)還存在的問題進行改善，使電工電子實驗室能夠更加完善，更好地運用于現(xiàn)實生活當(dāng)中來。

[1] 張風(fēng)利.探究電工電子虛擬實驗室關(guān)鍵技術(shù)研究與實現(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)虛擬實驗室的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機課程，2004.