網絡虛擬實驗室

由於通過網絡虛擬實驗室能夠實現跨時空跨學科的儀器設備遠程共享，甚至遠程控制，滿足科研教學對分

布式實驗系統的要求，同時解決棘手的教學資源緊張問題，國外的很多科研院所也已經進行了相關的有益嘗試。如Carnegie-Mellon大學的卡Carnegie Mellon虛擬實驗室，Johns Hopkins大學的虛擬工程與科學實驗室，以及Tennessee大學的網上工程實驗室是其中的比較成功的範例。

網絡虛擬實驗室大多使用的是CS（客户端/服務端）結構，按其實現功能基本可分為三類：

其特點為，服務端共享本地的虛擬實驗室模擬軟件平台，接受客户端發送的實驗請求，分析和處理實驗參數，經過計算模擬最終將結果返回客户端。整個系統不涉及具體的實驗儀器硬件設備，只是利用軟件模擬實驗的過程；

服務端同樣接受客户端的實驗請求和實驗參數，使用實驗參數配置與之連接的實驗儀器硬件設備，由實驗儀器硬件設備進行實驗，並將實驗結果返回服務端，最後返回到用户端，實現實驗儀器的共享，實驗數據的共享。

與儀器共享網絡虛擬實驗室最大的區別在於除了實驗儀器實驗數據的共享之外，它還要實現客户端對實驗儀器設備的遠程控制。

網絡虛擬實驗室的構建多使用瀏覽器/服務器/數據和應用(BSDA，Browser/Server/Database&Application)結構，其原理如圖1所示，典型的網絡虛擬實驗室由客户端、網頁服務器端、應用服務器端以及實驗儀器設備四部分組成。網頁服務器主要作用是提供Web接入服務、用户認證管理、開放式交互實驗環境以及?態網頁的生成；應用服務器主要作用是控制和管理實驗儀器、採集和處理實驗數據；數據庫的主要作用則是配合用户帳户的管理、動態網頁的生成以及實驗數據的存儲和管理。本網絡虛擬實驗室，主要由模擬仿真和實時測量兩個部分組成，如圖2所示。模擬仿真部分，主要完成驗證型、原理演示型實驗，使用LabVIEW自帶的網頁發佈功能，直接在Web服務器端生成嵌入實驗平台的www網頁，用户只需使用網頁瀏覽器即可通過互聯網訪問網絡虛擬實驗室，進行實驗。

實時測量部分，主要完成儀器共享型、遠程控制型實驗，有一個多媒體輔助模塊，是對實際實驗平台界面的虛擬呈現，讓學生在進入實時測量模塊之前來操作，用來檢驗學生的預習程度，讓學生預先了解實驗內容，熟悉具體的實驗步驟；另一個是實時測量模塊，它是實時測量部分的核心，負責本地實驗數據的採集，並按遠程用户的操作要求進行分析、存儲以及顯示，可使用LabVIEW的網頁發佈功能來實現，也可使用基於LabVIEW編程的 Application Server模塊與客户端API模塊來實現網絡互連，數據通信，完成遠程實驗。

我們使用的是以NI-PXI構架為核心的硬件體系，並以一台Dell PowerEdge4600為網絡服務器，如圖3所示。Dell PowerEdge4600為Web服務器配備了2個Intel Xeon 2.8GHz處理器，2GB ECC DDR RAM，3×36GB SCSI RAID（冗餘磁盤陣列），以及Broadcom 千兆網卡，充分滿足多線程、大流量、高帶寬的使用要求。