基于構(gòu)建智慧計算機實驗室的分析

衡井榮

摘 要：計算機實驗室的建設(shè)直接關(guān)系著計算機專業(yè)教學以及相關(guān)專業(yè)的上機操作實踐，隨著信息技術(shù)水平的不斷提高，原有的計算機實驗室已不能滿足多樣化的實驗室使用需求，這就需要結(jié)合當下先進的計算機技術(shù)、通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計算等多種技術(shù)，構(gòu)建符合時代發(fā)展需求的智慧計算機實驗室。本文立足于此，對智慧計算機實驗室的構(gòu)建展開了分析，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：智慧；計算機；實驗室；構(gòu)建

中圖分類號： TP308 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）24-189-2

0 引言

智慧計算機實驗室的提出是基于智慧校園的建設(shè)，也是適應信息時代發(fā)展潮流的內(nèi)在要求。智慧計算機實驗室主要依托信息技術(shù)，包括物聯(lián)網(wǎng)、云計算、云物聯(lián)、大數(shù)據(jù)和移動互聯(lián)等，將實驗室的各種基礎(chǔ)設(shè)施相互連接在一起，實現(xiàn)智能化、自動化管理與監(jiān)控，保障高校計算機實驗室的正常、穩(wěn)定使用。同時，智慧計算機實驗室的建設(shè)能夠高效進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、教學實踐等工作，并提高其規(guī)范化與標準化，更好地服務于高校的科研、教學與實驗活動。下面將對智慧計算機實驗室的構(gòu)建進行具體分析。

1 智慧計算機實驗室的構(gòu)建需求分析

信息時代人們獲取信息的方式日益多樣化，突破了傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡(luò)范疇。以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、無線寬帶網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)組合為基礎(chǔ)，以移動智能手機、平板、可穿戴設(shè)備等為終端，使得現(xiàn)代化教育不再局限于時間和空間的限制。物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)的重要組成部分，其可以將網(wǎng)絡(luò)延伸到物體與物體之間的連接上，可以將校園內(nèi)的任何物體與智能設(shè)備進行無縫連接。在此背景下，計算機實驗室的功能要在滿足基本的上機操作、網(wǎng)絡(luò)服務以及數(shù)字教育資源的共享與利用的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)，朝著智慧化方向發(fā)展成為必然趨勢。此外，智慧校園的建設(shè)正在逐步推廣和應用，其使得教學、建筑、節(jié)能等諸多方面都開始智慧化。計算機實驗室作為校園內(nèi)教學體系的重要組成部分，是重要的學習科研環(huán)境之一，也必須綜合利用計算機技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計算、通信技術(shù)、智能控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，有機融合智慧校園的數(shù)據(jù)、服務及網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)與智慧校園的全面融合，創(chuàng)造智能舒適、綠色環(huán)保、低碳低耗的計算機實驗室環(huán)境。

2 智慧計算機實驗室的構(gòu)建設(shè)計

智慧計算機實驗室主要依據(jù)智慧校園的建設(shè)目標，結(jié)合其技術(shù)特性，分為3層架構(gòu)來構(gòu)建智慧計算機實驗室，分別是物聯(lián)層、互聯(lián)層以及智能層，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

2.1 物聯(lián)層

物聯(lián)層的建設(shè)主要包括兩部分內(nèi)容：

①云平臺建設(shè)，其是使用云終端、云存儲、云服務器等技術(shù)虛擬化計算機實驗室資源，通過“云”提供所有教學資源，并有機整合機房全部IT資源，突破時間和空間限制，提高各項資源的利用率；同時更有利于保護使用者的隱私安全，通過構(gòu)建實驗室和用戶私有云，防止計算機病毒的侵害；減少實驗室管理人員的工作量，降低系統(tǒng)終端的升級和日常管理維護的難度；②物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，其組成主要包括傳感器、致動器、PLC以及分布式智能傳感器4大基礎(chǔ)設(shè)施，物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)利用無線互聯(lián)技術(shù)，以控制引擎為基礎(chǔ)，無線連接傳感器、致動器、控制器，將其放在整體環(huán)境中。數(shù)據(jù)的獲取是通過傳感器，后經(jīng)視頻和數(shù)字信號處理，提高數(shù)據(jù)的精密度。另外，為了進一步收集和移動數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)集成了大量的傳感器和設(shè)備，并將數(shù)據(jù)傳輸至互聯(lián)層進行深度處理、存儲和管理。物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計還有特定的目的，例如，為了實時、有效獲取計算機實驗室內(nèi)的溫濕度，設(shè)置溫度傳感器、濕度感覺器；為了保障計算機實驗室的使用安全，設(shè)置門禁系統(tǒng)等。

2.2 互聯(lián)層

互聯(lián)網(wǎng)的主要功能是獲取、存儲和管理各項數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)中心，其數(shù)據(jù)的來源包括：①物聯(lián)層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，按照某種方式輸入互聯(lián)層，例如按照某種約定協(xié)議或是web服務等，之后匯總到數(shù)據(jù)中心。②實驗室管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，涵蓋了實驗設(shè)備的基本管理、計算機實驗室承擔課程的信息管理、課余時間的自由開放管理、對實驗室內(nèi)的機器進行登錄（加鎖）和不登錄（放開）的控制、維護用戶的賬戶信息等眾多方面的管理數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的來源和格式都不同，在數(shù)據(jù)中心會映射到關(guān)注事件中的系統(tǒng)事件服務，之后結(jié)合其他相關(guān)系統(tǒng)事件信息，篩選過濾原始數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)建模、識別、關(guān)聯(lián)，形成能夠深入拓展的系統(tǒng)，實現(xiàn)監(jiān)控并優(yōu)化業(yè)務流程的數(shù)據(jù)源，進而提供精確的信息支撐?；ヂ?lián)層將各項數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為與系統(tǒng)事件相關(guān)的信息后經(jīng)過處理各自對應領(lǐng)域的管理系統(tǒng)，將信息輸送到智能層。

2.3 智能層

智能層利用互聯(lián)層提供的信息主要是依托BI、BA、優(yōu)化、事件管理和規(guī)則引擎等應用程序和技術(shù)，進而增強其分析數(shù)據(jù)和使信息可視化的能力。智能層設(shè)置了多個模塊，例如配置定義管理模塊、自定義時間編組管理模塊等。通過預定義各個模塊的提示以及遠程通告、遠程人員的混排處理流程，智能化實時監(jiān)測各類物理對象。同時，智能層的數(shù)學算法和統(tǒng)計工具會深入拓展系統(tǒng)集成，利用可視化數(shù)據(jù)，進一步洞察學校各項事件信息。在現(xiàn)有應用程度和管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用面向服務的架構(gòu)（SOA）模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的進一步轉(zhuǎn)換和分析，進行執(zhí)行結(jié)果預測、場景建模和模擬，幫助風險管理，并科學合理地進行決策。比如環(huán)境監(jiān)測、開放預約、遠程監(jiān)控、電力監(jiān)測、人員監(jiān)測等。通過這些特性，實現(xiàn)綜合智能化管理實驗室場所、人員、設(shè)備、環(huán)境與安全保障，提高效率和服務水平。

智能層中的環(huán)境監(jiān)測主要是利用光線傳感器，根據(jù)光線強度和實驗室開展教學時學生所處的位置，對實驗室內(nèi)的燈光亮度以及計算機平面亮度進行自動化的調(diào)節(jié)，保障室內(nèi)光線的合理性；環(huán)境監(jiān)測模塊還可以根據(jù)室外光照的強度對窗簾的高度進行合理的調(diào)整。另外，就是對實驗室內(nèi)溫濕度的自動調(diào)節(jié)作用，同時可以有效監(jiān)測室內(nèi)二氧化碳的濃度，并根據(jù)濃度和室內(nèi)溫度，自動調(diào)節(jié)設(shè)置實驗室的通風情況和空調(diào)溫度等；開放預約指的是系統(tǒng)會實時更新實驗室的使用情況，將空閑工位或?qū)嶒炇彝ㄟ^系統(tǒng)顯示出來，便于集體預約和個人預約，提高實驗室的利用效率，有效開展各學科的實驗教學；遠程監(jiān)控模塊主要是監(jiān)控實驗室內(nèi)各個設(shè)備的使用情況及連接情況，包括照明設(shè)施、空調(diào)設(shè)備、遠程電源與串口管理、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)測、大型實驗儀器設(shè)備等眾多方面；電力監(jiān)測主要就是對實驗室內(nèi)的各種用電設(shè)施設(shè)備進行監(jiān)測，包括實驗室內(nèi)的通訊電源、配電柜、UPS以及蓄電池組、發(fā)電機、防雷系統(tǒng)等，對這些動力設(shè)備實施遠程集中監(jiān)測管控，確保實驗室內(nèi)動力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；人員檢測，在實驗室內(nèi)設(shè)置門禁系統(tǒng)或視頻攝像頭，制定設(shè)備間的進出權(quán)限，實時監(jiān)測設(shè)備間的人員狀況，未經(jīng)授權(quán)的人員進出及時提醒管理員，保障實驗室的正常使用。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計了涵蓋物聯(lián)層、互聯(lián)層以及智能層的智慧計算機實驗室，其能夠提高計算機實驗室的管理效率和質(zhì)量，實現(xiàn)實驗室的智能化與自動化管理與監(jiān)控，進而更好地為高校實驗室教學與科研活動服務。但該系統(tǒng)還存在諸多不足，需要在日后的實踐中不斷地完善。

參 考 文 獻

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