虚拟仪器Web实验室的设计与开发

【摘要】：随着教育信息化的发展,网络教学迅速发展和普及,网络实验教学一直是其中的薄弱环节,因而构建一个突破传统局限的、不受时间和地域限制的网络化虚拟实验室成为迫切需要解决的重要课题。本文提出了一个基于虚拟Web实验室,在详细设计了实验室管理系统的基础上,使用Web技术实现频谱分析的虚拟实验室系统体系,重点解决通过浏览器进行虚拟频谱分析实验操作的实时操作,为建立开放式实验室做出初步的尝试。 首先,论文将计算机网络技术和虚拟仪器技术有机地结合,在现有硬件和软件基础上开发频谱分析测试网络化虚拟实验室系统,为用户提供网络化、开放式的实验环境。在分析虚拟实验室研究现状以及建设中存在的问题基础上,对系统结构进行详细的设计,本系统采用C/S/B结构,基于VBscript、ASP技术构建系统平台,用户只需具备基本的计算机和网络条件,就可以随时随地访问虚拟实验室进行实验。利用图形化编程语言LabVIEW开发模拟仿真,频谱测量分析网络实验,利用DataSocket技术和SQL Server开发数据处理程序,完成实验数据的传输和保存。引入IP-MAC联合认证预约机制,实现硬件资源分时共享和预约共享,支持学生硬件系统实验、网络化分布式测试系统实验和组态实验。 其次,基于SQL Server数据库建立实验室信息管理系统(LIMS),系统采用动态Web数据库应用系统的三层结构,即由浏览器、Web服务器、数据库服务器组成的B/S三层结构模式,可实现用户管理、资源管理、数据管理、仪器管理以及实验室系统管理,将实验室、服务对象以及外界环境,有机地构成一个整体,确保虚拟实验室系统自动化运行和良性发展。 虚拟Web实验室不仅可以节约在实验教育方面的投入,更重要的是可以完善各院校现有的教学体系,提高院校的教学水平和教学质量,促进学生学习的自主性,培养和提高学生的动手能力和创新能力,它的建成将使高校实验教学的现代化建设迈上一个新的台阶。但作为一种新型的实验类型,尽管不能完全取代传统实验,但是它具有比传统实验更为灵活多样的表现形式,在提高学生素质,促进实验教学技术手段创新发展等方面将发挥重要的作用。