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(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(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)一管理由計算機(jī)中央處理器來完成，那么一臺計算機(jī)可以虛擬出十多臺儀器設(shè)備，充分利用計算機(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(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）。

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(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。

2.2 新型的B/S結(jié)構(gòu)體系

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)?？蛻舳耸菢?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。

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(jìn)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(zhǔn)，使得系統(tǒng)可以進(jìn)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(jìn)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(kuò)展標(biāo)記語言技術(shù)的應(yīng)用

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(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(jī)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(yùn)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(jī)軟件可能無法真正像真實儀器那樣運(yùn)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(jìn)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(jìn)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(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?？梢圆唤柚鶤pplet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(jìn)一步發(fā)展，將運(yùn)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(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，使電工電子實驗室能夠更加完善，更好地運(yùn)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(jī)課程，2004.