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• 實驗室的建設(shè)是科研力量的重要組成部分，在過去的時候?qū)嶒炇医ㄔO(shè)，尤其是計算機實驗室建設(shè)方面比較注重于購買計算機，對于硬件設(shè)備建設(shè)比較多，但是如何對這些軟件設(shè)備進行管理和利用的方面比較少研究。

 

 

當(dāng)智能化技術(shù)的出現(xiàn)，尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)和虛擬技術(shù)的出現(xiàn)，為高校計算機實驗室建設(shè)提出了新的思路。

學(xué)校實驗室也是基于這一技術(shù)環(huán)境下需要對實驗室進行新型的建設(shè)和改造，通過建設(shè)新型的智慧型實驗室為教師和學(xué)生提供更加方便快捷的實驗環(huán)境，為實驗室管理人員提供良好的管理方式和技術(shù)。

目前高校的計算機管理工作主要存在著以下幾點問題：

• 安全管理問題，大量的計算機分布在不同的實驗室，包括設(shè)備的存放、防火等問題只能通過人工進行防護，效率低下而且無法實時獲取設(shè)備的狀態(tài)。

   

• 資源共享率不高，例如：相關(guān)的數(shù)據(jù)庫軟件，目前只能在局域網(wǎng)內(nèi)部進行使用，計算機資源無法進行共享。

   

• 能源損耗較高，對設(shè)備的自動化管理水平較低，無法實時對設(shè)備進行啟用或者關(guān)閉，造成能源的損耗。

   

• 設(shè)備環(huán)境無法實時監(jiān)控，例如：服務(wù)器存放的機房需要的溫度和環(huán)境無法通過設(shè)備控制。

 

 

01

智慧型實驗室建設(shè)的背景和現(xiàn)狀

 

高校計算機實驗室的建設(shè)經(jīng)歷了大致三個階段的發(fā)展：

第一階段主要是采購計算機為主，然后組建成局域網(wǎng)，在局域網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)計算機的共享管理；

第二階段是在第一階段的基礎(chǔ)上再全校園內(nèi)實現(xiàn)信息化管理；

第三階段就是現(xiàn)在的智慧型實驗室的建設(shè)階段，通過智慧型實驗室的建立為在校的師生提供更加方便快捷的服務(wù)。

在這一階段中主要是以計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的SNMP、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的智能化控制、云計算技術(shù)的中的資源共享等方式來實現(xiàn)對實驗室的計算機資源以及數(shù)據(jù)資源管理，從而提高實驗室管理工作的效率和創(chuàng)造出更好的實驗環(huán)境來為科研教學(xué)服務(wù)。

02

支撐智慧型實驗室建設(shè)的現(xiàn)有技術(shù)

 

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是把設(shè)備的相關(guān)信息通過RFID射頻技術(shù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，按照一定的協(xié)議例如SNMP，由網(wǎng)絡(luò)管理軟件對設(shè)備進行管理和維護的一種網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)。

在智慧實驗室建設(shè)的過程中物聯(lián)網(wǎng)的三個特性全面感知、可靠傳遞和智能處理為實驗室設(shè)備和管理平臺之間打通了一條通道，通過這種方式，實驗管理人員可以快速的獲取設(shè)備的各項信息，包括存放位置和性能。

2、虛擬應(yīng)用技術(shù)

虛擬仿真平臺的建設(shè)也是智慧實驗室建設(shè)的重要組成部分，虛擬實驗平臺面向全校，充分考慮多種技術(shù)的融合，以實現(xiàn)全校虛擬實驗資源的整合，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)環(huán)境的搭建，實現(xiàn)實驗資源的整合與共享。

3、底層的網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)

智慧實驗室的基石就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，給智慧實驗室建設(shè)帶來了新的局面，包括無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，4G通信技術(shù)等，通過這些技術(shù)實現(xiàn)硬件和數(shù)據(jù)的傳輸。

與之相關(guān)還有SDN技術(shù)，為云桌面技術(shù)提供了基層的網(wǎng)絡(luò)，使得原有的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以智能化管理，為虛擬技術(shù)提供了網(wǎng)絡(luò)層的支持。

03

智慧型實驗室的管理制度

 

通過現(xiàn)有的技術(shù)對實驗室進行改造后可以實現(xiàn)對實驗室全天候智能化的管理，但是隨之而來的是制度方面的建設(shè)，通過制度的建設(shè)可以來進一步地對實驗室進行更好的建設(shè)。

現(xiàn)在通過對期刊論文的檢索發(fā)現(xiàn)，大部分智慧型實驗室的建設(shè)都是基于技術(shù)方面進行探討，從技術(shù)的角度來對實驗室進行構(gòu)建，但是光有技術(shù)建設(shè)還是不夠，要從管理的角度來考慮建設(shè)智慧型實驗室，不但要使用技術(shù)手段來提升實驗室的管理水平，還要從制度建設(shè)方面著手。從兩方面來實現(xiàn)智慧型實驗室建設(shè)。

例如：對建立相關(guān)的安全監(jiān)管制度來匹配智能實驗室中的智能安全管理，制度是作為技術(shù)的補充，起到對技術(shù)的約束和促進作用。這樣就可以使得技術(shù)與制度相結(jié)合，使智慧實驗室和實驗室管理人員相融合，將高校智慧型實驗室建設(shè)的更好，讓智慧化管理融入到高校實驗室建設(shè)的各個方面。

04

智慧型實驗室的構(gòu)建

 

智慧型實驗室項目建成后，實驗室將全天開放，借助互聯(lián)網(wǎng)平臺，除了滿足相關(guān)實驗課程之外，還能滿足全校教師及學(xué)生教學(xué)科研活動對場地、設(shè)備的需求，充分實現(xiàn)校內(nèi)共享共用。

對實驗室的建設(shè)主要是分成三部分建設(shè)工程：

首先是網(wǎng)絡(luò)及實驗室設(shè)備智能化改造；

其次是建設(shè)智慧實驗室管理平臺，通過平臺的建設(shè)連接網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層；

最后是在平臺上各種具體功能應(yīng)用的開發(fā)，包括智能排課系統(tǒng)、智能安全監(jiān)控體系、智能電力系統(tǒng)、虛擬云桌面等。

1、基礎(chǔ)設(shè)施層的建設(shè)

主要是對網(wǎng)絡(luò)層的改造，網(wǎng)絡(luò)性能可保證大量網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能順暢運行，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋瑥亩岣哂脩舻纳暇W(wǎng)體驗。

性能不僅要滿足當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)需求，也要能完全滿足未來幾年網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)性能的要求。有規(guī)模的業(yè)務(wù)中心、數(shù)據(jù)中心會逐步建立，會有多臺服務(wù)器、智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高性能接入。

因此，整網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用三層架構(gòu)，核心層、匯聚層和接入層，以及綜合布線改造。

通過對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層的重新改造，建立一個可以提供多維網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)體系層，為智慧實驗室的信息傳輸構(gòu)建渠道。使得分布在不同地方的實驗資源、信息資源以及信息化系統(tǒng)可以連接在一起，實現(xiàn)資源共享。

另外就是對設(shè)備的改造，這個是屬于智慧實驗室中的感知改造，把分布在不同地方的設(shè)備通過RFID標(biāo)簽設(shè)備進行管理，對這些設(shè)備的位置信息和性能狀態(tài)可以實時的反饋到智慧管理系統(tǒng)中，當(dāng)設(shè)備的位置進行變更或者移動的時候，可以通過系統(tǒng)快速的獲知，這樣既保障了設(shè)備的安全也使設(shè)備的管理更加方便快捷，設(shè)備資源的共享率會大大提高。

2、平臺應(yīng)用層的構(gòu)建

平臺主要分成兩大模塊：

一個是虛擬仿真教學(xué)平臺，通過把常用的虛擬仿真課程集合在一起，形成一個網(wǎng)上虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，同學(xué)可以通過網(wǎng)絡(luò)來進行課程上的一些仿真實驗，幫助同學(xué)加深對理論的掌握，例如：網(wǎng)上財務(wù)審計、物流仿真實驗等。

另一大模塊就是管理平臺，把課程安排、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理融為一體的綜合性智慧管理系統(tǒng)，主要功能就是實現(xiàn)智能排課系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)、智能電力系統(tǒng)等一系列的功能應(yīng)用。

3、具體應(yīng)用功能的開發(fā)

通過統(tǒng)一的管理平臺把相應(yīng)的功能集中在一起，逐步開發(fā)相應(yīng)的功能模塊，首先建立智能電力模塊，在重新構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)層的時候也對電路進行智能化改造，對實驗室的電路、防雷系統(tǒng)、冗余電路系統(tǒng)等實現(xiàn)智能化管理，保障實驗室的電力供應(yīng)。

其次就是安全保障功能的開發(fā)，包括對環(huán)境的檢測，實現(xiàn)對溫度的智能化管理，通過智能門禁和監(jiān)控系統(tǒng)，對非授權(quán)的人員進行檢測，如果非授權(quán)人員在非工作時間進入實驗室則進行報警處理；其次是智能化開放預(yù)約系統(tǒng)，通過網(wǎng)上預(yù)約，然后進行身份授權(quán)，學(xué)生可以自由的使用實驗室的空余計算機進行試驗，提高計算機的使用率。

除此之外還提供移動管理功能給實驗室管理人員進行使用，保障在任何時候都可以對實驗室進行實時的監(jiān)控，遠(yuǎn)程管理。

05

結(jié)語

 

智慧型實驗室建設(shè)是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬應(yīng)用技術(shù)環(huán)境下提出的，如何建設(shè)智慧實驗室是一個比較新的領(lǐng)域，文章提出對智慧型實驗室建設(shè)的一些見解，但是這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還有更多的內(nèi)容可以對實驗室建設(shè)進行，未來智慧型實驗室的建設(shè)是在不斷的完善和發(fā)展的，甚至可能實現(xiàn)三維立體虛擬實驗室等...

讓我們一起期待！