高校計算機實驗室信息化建設探討

劉凱，閆東

摘要：伴隨科學技術的發展，傳統計算機實驗室的管理方式和技術面臨多種挑戰，迫切需要通過信息化技術的應用，來提升計算機實驗室管理水平和技術水平。該文中方案采用了物聯網技術、云桌面技術、網絡管理軟件和電子教室等技術，提升實驗室信息化水平，滿足了師生日常教學和科研方面對計算機實驗室的需求。

關鍵詞：計算機實驗室;信息化;物聯網;云桌面

中圖分類號：TP399? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）21-0209-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

隨著計算機技術的發展，高校計算機實驗室成為各學科、各專業教學和實驗的關鍵環節。同時，計算機實驗室也是學生學習和科學創新的重要場所。隨著科學技術的發展，教學內容的改變，計算機實驗室需要面臨著多系統復雜軟件的情形，這迫切需要對實驗室科學技術水平和管理水平進行提升。

1 當前實驗室現狀

1.1 設備種類繁多不一，維護難度大

計算機實驗室，一般會根據需要分批次配備不同類型的計算機，這就造就了實驗室中存在多種類型的計算機設備。同時，有些設備為了節約成本，更新不及時，造成硬件陳舊，易損壞，這就增加了維護難度和管理成本。

1.2 計算機設備安裝軟件眾多，管理難度增加

由于師生在教學和實驗環節研究內容加深，對計算機的要求也越來越高，安裝的軟件種類也越來越多。眾多軟件的安裝，維護和管理難度隨之增加，對計算機的軟硬件環境和設備管理都是一種挑戰。

1.3 實驗室安全面臨著多種因素威脅

實驗室面臨火災問題，漏水問題。外人非法入侵，同樣會對實驗室設備造成安全威脅。由于實驗室網絡設備和系統軟硬件升級不及時，造成網絡和系統安全方面受到多種因素威脅。

1.4 傳統教學方式落后

傳統教學方式單一，互動性不強。由于采用計算機教學，教師在較遠距離無法及時了解學生的學習情況，無法便利和學生溝通，導致教師不能及時得到學生的反饋，不能深入了解學情的情況時有發生。

2 信息化技術的應用

2.1 物聯網技術的應用

物聯網技術，是通過感知層的傳感器采集數據，通過網絡層的網絡通信技術，將數據傳送至應用層的用戶設備上的技術。物聯網從架構可以分為感知層、網絡層、應用層。物聯網技術伴隨著科技的發展，取得了長足的進步。本案例中，感知層方面，計算機實驗室，在各個實驗室安裝多個溫度傳感器、濕度傳感器、煙感傳感器監測點。監測點將實驗室采集到的數據，通過網絡層的無線通信Zigbee技術傳給實驗室管理人員;應用層方面，管理人員在計算機端，看到上傳來的數據，對數據進行分析處理。該系統重點監測中心機房，一旦發現異常，通過電話、短信通知管理人員，同時將及時啟動報警，并自動啟動相關設備。由于系統事先對實驗室溫度和濕度進行了設置，溫度、濕度異常超過設置值，將自動打開通風或空調設備，進行降溫。煙感傳感器發現異常，將啟動噴淋滅火設備。傳感器技術的應用在實驗室環境監測方面起到了重要作用。

實驗室采用門禁系統。由于來往實驗的人員多樣，權限不同。通過人工識別，不僅難度大，而且效率低，容易占用堵塞入口，耽誤進入時間。本案例采用了門禁系統對進入實驗室的人員身份進行識別。門禁系統提前存儲具有資格訪問實驗室人員的信息。當相關人員訪問實驗室，門禁系統迅速采集信息，并與數據庫信息進行核對。若權限匹配，打開相關門禁，允許訪問。否則，禁止訪問。這樣的方式，降低了身份識別的難度和提高了管理效率，為實驗室安全和管理提供了便利。

計算機實驗室RFID的應用。RFID（射頻識別）是一種非接觸式的數據通信識別技術，它通過射頻信號技術來自動識別目標對象，進行數據交換，并獲取目標相關數據，具有讀取距離大、存儲數據容量大、高效性、簡易性、存儲信息可更改等優點。該方案使用RFID在每一個計算機設備上。由于設備的信息可快速通過存儲在RFID上，故可將設備的基本配置，位置信息，編號信息等存入，如需讀取，采用閱讀器快速數據設備的數據。設備的轉移過程，RFID也隨即修改和跟蹤設備。由于是無源RFID，不必考慮RFID供電問題。實驗室RFID的使用，可以有效地對計算機設備變化進行記錄，跟蹤和管理，提高了實驗室的信息化程度。

2.2 云桌面的應用

云桌面方案，是一種利用虛擬技術，將服務器上的CPU、內存、硬盤虛擬化分配給虛擬桌面的方式。方案中，采用的云桌面方案，具有資源利用率得到有效提升，成本大幅下降的優點。云桌面的實質是對用戶信息進行統一管理，通過網絡技術，對用戶資源進行集中管理。云桌面方案一般有四種模式：（1）VDI虛擬桌面基礎架構;（2）RDS遠程桌面服務;（3）IDV智能桌面虛擬化架構;（4）VOI虛擬操作系統基礎架構。該方案中采用的是VOI模式。VOI為集中式存儲、分布式運算的構架。該模式是在服務器端進行數據的存儲，在客戶機上運行桌面。客戶機在啟動過程中，將存儲在服務器的操作系統、應用加載到本機緩存，就可以實現本機的啟動和使用。這種模式支持桌面系統集中管理，不僅具有較好的兼容性，支持離線運行，桌面系統集中管理。使用戶具有較好的體驗，同時，可以實現對數據的集中管理，提高數據的安全性能。

2.3 計算機網絡管理軟件和電子教室的應用

對于已經部署在實驗室的普通計算機設備，采用傳統系統管理維護方式，已不適應當前的技術發展。而方案中采用網絡還原管理系統，比較好的解決，多臺主機同時傳輸更新系統的問題。隨著虛擬技術和 P2P 技術的快速發展，出現了快速高效的網絡同傳方式。該技術采用云計算技術，先將硬盤數據轉換為模板鏡像，通過P2P技術進行快速部署，這樣提前用一臺服務器可實現對機房內所有計算機設備進行集中管理和統一的維護。無須其他應用的分發軟件，統一進行安裝和升級，維護桌面的效率大大提高，有效降低了實驗室的管理成本。該方案中，采用的網絡同傳還原軟件，具有支持對拷還原數據、增量數據、硬盤數據、分區數據等多種數據對拷，支持對拷斷點續傳、批量更改計算機名、IP等網絡屬性，同時支持增量對拷，最少數據量的對拷，提高對拷效率。重要的是，可以創建多個還原點，不同教學環境可單獨保存還原點，相互獨立，互相不影響。隨意切換還原點，快速進入教學應用環境等特點。本方案中的網絡還原管理系統，極大的保證的設備數據的高效批量對拷，對拷千兆網速可達7-10G/Min，對拷工作效率可達到數倍提高。批量設置IP、計算機名的功能，大大減輕了管理人員的負擔。由于教學需求，該系統可實現不同的教學環境的迅速切換。該網絡還原管理系統的采用，極大地提高了實驗室管理效率和實現了教學環境的迅速切換功能。