探討電工電子虛擬實驗室關鍵技術研究與創新

周汝(湖南工業大學，湖南株洲412008)

探討電工電子虛擬實驗室關鍵技術研究與創新

周汝(湖南工業大學，湖南株洲412008)

最近，虛擬實驗室受到人們廣泛的關注，其中的電工電子作為重要組成部分自然也成了相關研究人員研究的重心。它的主要內容包括需求分析、框架結構、協議設定和開發架構等，這些內容的技術都必須緊跟時代快速前進的步伐，所以都需要一直研究創新。本文分析電工電子虛擬實驗室技術現存具體問題，為其關鍵技術的未來發展奠定良好的基礎。

電工電子；虛擬實驗；技術研究；創新

1 虛擬實驗室的概念界定

電工電子虛擬實驗室技術簡單講就是一個虛擬的現實中并不存在的完全網絡化的實驗室。

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內配備的軟硬件設施，獲得超越一般儀器基礎功能的特殊功能。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軟件來完成，而眾多儀器的具體使用、統一管理由計算機中央處理器來完成，那么一臺計算機可以虛擬出十多臺儀器設備，充分利用計算機內部軟件的功能作用大大提高了設備使用效率，不僅節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實驗要求組裝成一個虛擬的實驗系統，這個虛擬的實驗系統就可以實現原料的增加、實驗條件的改變、數據的記錄以及實驗結果的分析這一系列的流程。

2 電工電子虛擬實驗室的技術結構

目前主要分為兩種：一種是傳統的于20世紀研發的C/S體系（客戶機服務器）；另一種是在原有技術基礎上隨著網絡技術的發展而研制的B/S結構（服務器、瀏覽器）。

2.1 傳統的C/S結構體系

這種結構體系分為客戶端與服務器兩層結構，其實就是客戶端體系僅僅是將前臺命令進行劃分，分為用戶界面管理、數據處理、請求發送等等，但是由服務器系統來執行和完成前臺的指令，例如實際控制設備、對數據庫進行管理、應答客戶的請求等等。

2.2 新型的B/S結構體系

新型的結構體系進展為三層結構，指的是服務器和瀏覽器結構。客戶端是標準的瀏覽器，標準化的Web服務器成為了服務端，瀏覽器則變成了客戶端，發送執行的請求。增加的結構就是中間的萬維網環節，用戶可用它進行設定，這樣的體系變得更加完整。

3 電工電子虛擬實驗室技術以及系統的實現

要想成功設計電工電子虛擬實驗室，需要很多關鍵技術的支持，以下將進行簡單介紹：

3.1 管理系統

管理系統設定了新的開發系統標準，使得系統可以進行多層開發，框架更易建立，同時還使企業的應用程序變得更加簡單。例如浙江大學則使用了Struts+Spg+Hibe+ate（SSH）結構進行了虛擬網絡實驗室的分層結構開發。

3.2 可擴展標記語言技術的應用

可擴展標記語言技術英文簡稱為XML，它是一種文本數據形式，利用這項技術可以在實驗中將儀器的專業名稱、具體屬性以及操作的標準化流程等信息都以XML的形式儲存起來，這樣簡化中間環節更加便于信息的相互傳導，使電子電工虛擬實驗適應網絡傳輸。同時XML技術還能根據具體用戶創設的不同實驗系統設置不同的場景，傳輸到服務器終端供用戶采集信息。

3.3 多服務器的技術應用

多服務器架構的技術主要是為了提高電子電工虛擬實驗室的安全性和穩定性，比如說可以在數據庫服務器上架設MYSQL型號的具體器械，這樣便能實現用戶直接利用外部框架來操作系統；也可以借用Apache Tomcat服務器的web服務器功能實現不同資源的深度開發和合理利用。這時候計算機中央處理器只需將各種要求一起發送給多個用戶，便實現多服務器的聯合運用，保障在電工電子實驗室中完成各項實驗。

3.4 Modelica設備的應用

Modelica的語言形式是以等式為主。在現實情況下，很多實驗室儀器的仿真計算機軟件可能無法真正像真實儀器那樣運轉，Modelica設備則解決了這一問題。與此同時，它能夠實現了系統的統一建模，共同開發拓寬多課程的網絡實驗室，是電工電子虛擬實驗室中一項非常重要的技術。

4 電工電子實驗室技術的創新

4.1 提高系統防范惡意攻擊的能力

在網上進行實驗，一旦遭到惡意攻擊或者中了病毒，整個系統可能都會崩潰，所以安全顯得非常重要。所以還需要對套接字進行加密。雖然這是一個異常復雜的過程，但“Java安全套接字”能夠屏蔽算法協調、密鑰改變、身份驗證以及數據加密等具體細節問題，即它屏蔽了其他通道，只允許用戶自己來創建套接字，這樣可以更加使必要的協商和密碼的服務器套接字變得更加透明化，自然系統安全度也會提高。電工電子虛擬實驗室就可以考慮將這項技術加入系統程序，將整個系統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問題。所以可以設置一個程度使JRE能夠自動安裝。可以不借助Applet程序，選用其他網頁腳本來實現，例如Active X。

5 結語

綜上所述，電工電子虛擬實驗室適應新時代網絡技術的發展，在未來必定會進一步發展，將運用于社會的各項領域，為各項實驗的順利開展做出不可磨滅的貢獻。我們也應當不斷對相關關鍵技術進行研究，對技術還存在的問題進行改善，使電工電子實驗室能夠更加完善，更好地運用于現實生活當中來。

[1] 張風利.探究電工電子虛擬實驗室關鍵技術研究與實現[J].課程教育研究（新教師教學），2013（3）：275-134.

[2] 歐陽星明，姚小龍，謝欣榮.網絡虛擬實驗室的設計與實現[J].計算機課程，2004.