基于构建智慧计算机实验室的分析

衡井荣

摘 要：计算机实验室的建设直接关系着计算机专业教学以及相关专业的上机操作实践，随着信息技术水平的不断提高，原有的计算机实验室已不能满足多样化的实验室使用需求，这就需要结合当下先进的计算机技术、通信技术、大数据、云计算等多种技术，构建符合时代发展需求的智慧计算机实验室。本文立足于此，对智慧计算机实验室的构建展开了分析，以供参考和借鉴。

关键词：智慧；计算机；实验室；构建

中图分类号： TP308 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）24-189-2

0 引言

智慧计算机实验室的提出是基于智慧校园的建设，也是适应信息时代发展潮流的内在要求。智慧计算机实验室主要依托信息技术，包括物联网、云计算、云物联、大数据和移动互联等，将实验室的各种基础设施相互连接在一起，实现智能化、自动化管理与监控，保障高校计算机实验室的正常、稳定使用。同时，智慧计算机实验室的建设能够高效进行数据统计分析、教学实践等工作，并提高其规范化与标准化，更好地服务于高校的科研、教学与实验活动。下面将对智慧计算机实验室的构建进行具体分析。

1 智慧计算机实验室的构建需求分析

信息时代人们获取信息的方式日益多样化，突破了传统计算机和网络范畴。以互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网等网络组合为基础，以移动智能手机、平板、可穿戴设备等为终端，使得现代化教育不再局限于时间和空间的限制。物联网是信息技术的重要组成部分，其可以将网络延伸到物体与物体之间的连接上，可以将校园内的任何物体与智能设备进行无缝连接。在此背景下，计算机实验室的功能要在满足基本的上机操作、网络服务以及数字教育资源的共享与利用的基础上，充分利用现代化的信息技术，朝着智慧化方向发展成为必然趋势。此外，智慧校园的建设正在逐步推广和应用，其使得教学、建筑、节能等诸多方面都开始智慧化。计算机实验室作为校园内教学体系的重要组成部分，是重要的学习科研环境之一，也必须综合利用计算机技术、大数据、云计算、通信技术、智能控制技术、物联网等技术，有机融合智慧校园的数据、服务及网络，以实现与智慧校园的全面融合，创造智能舒适、绿色环保、低碳低耗的计算机实验室环境。

2 智慧计算机实验室的构建设计

智慧计算机实验室主要依据智慧校园的建设目标，结合其技术特性，分为3层架构来构建智慧计算机实验室，分别是物联层、互联层以及智能层，具体结构如图1所示：

2.1 物联层

物联层的建设主要包括两部分内容：

①云平台建设，其是使用云终端、云存储、云服务器等技术虚拟化计算机实验室资源，通过“云”提供所有教学资源，并有机整合机房全部IT资源，突破时间和空间限制，提高各项资源的利用率；同时更有利于保护使用者的隐私安全，通过构建实验室和用户私有云，防止计算机病毒的侵害；减少实验室管理人员的工作量，降低系统终端的升级和日常管理维护的难度；②物联网建设，其组成主要包括传感器、致动器、PLC以及分布式智能传感器4大基础设施，物联网建设利用无线互联技术，以控制引擎为基础，无线连接传感器、致动器、控制器，将其放在整体环境中。数据的获取是通过传感器，后经视频和数字信号处理，提高数据的精密度。另外，为了进一步收集和移动数据，物联网集成了大量的传感器和设备，并将数据传输至互联层进行深度处理、存储和管理。物联网的设计还有特定的目的，例如，为了实时、有效获取计算机实验室内的温湿度，设置温度传感器、湿度感觉器；为了保障计算机实验室的使用安全，设置门禁系统等。

2.2 互联层

互联网的主要功能是获取、存储和管理各项数据，建立数据中心，其数据的来源包括：①物联层传输的数据，按照某种方式输入互联层，例如按照某种约定协议或是web服务等，之后汇总到数据中心。②实验室管理系统的数据，涵盖了实验设备的基本管理、计算机实验室承担课程的信息管理、课余时间的自由开放管理、对实验室内的机器进行登录（加锁）和不登录（放开）的控制、维护用户的账户信息等众多方面的管理数据。这些数据的来源和格式都不同，在数据中心会映射到关注事件中的系统事件服务，之后结合其他相关系统事件信息，筛选过滤原始数据，通过数据建模、识别、关联，形成能够深入拓展的系统，实现监控并优化业务流程的数据源，进而提供精确的信息支撑。互联层将各项数据转化为与系统事件相关的信息后经过处理各自对应领域的管理系统，将信息输送到智能层。

2.3 智能层

智能层利用互联层提供的信息主要是依托BI、BA、优化、事件管理和规则引擎等应用程序和技术，进而增强其分析数据和使信息可视化的能力。智能层设置了多个模块，例如配置定义管理模块、自定义时间编组管理模块等。通过预定义各个模块的提示以及远程通告、远程人员的混排处理流程，智能化实时监测各类物理对象。同时，智能层的数学算法和统计工具会深入拓展系统集成，利用可视化数据，进一步洞察学校各项事件信息。在现有应用程度和管理系统的基础上，利用面向服务的架构（SOA）模型，实现数据的进一步转换和分析，进行执行结果预测、场景建模和模拟，帮助风险管理，并科学合理地进行决策。比如环境监测、开放预约、远程监控、电力监测、人员监测等。通过这些特性，实现综合智能化管理实验室场所、人员、设备、环境与安全保障，提高效率和服务水平。

智能层中的环境监测主要是利用光线传感器，根据光线强度和实验室开展教学时学生所处的位置，对实验室内的灯光亮度以及计算机平面亮度进行自动化的调节，保障室内光线的合理性；环境监测模块还可以根据室外光照的强度对窗帘的高度进行合理的调整。另外，就是对实验室内温湿度的自动调节作用，同时可以有效监测室内二氧化碳的浓度，并根据浓度和室内温度，自动调节设置实验室的通风情况和空调温度等；开放预约指的是系统会实时更新实验室的使用情况，将空闲工位或实验室通过系统显示出来，便于集体预约和个人预约，提高实验室的利用效率，有效开展各学科的实验教学；远程监控模块主要是监控实验室内各个设备的使用情况及连接情况，包括照明设施、空调设备、远程电源与串口管理、网络设备监测、大型实验仪器设备等众多方面；电力监测主要就是对实验室内的各种用电设施设备进行监测，包括实验室内的通讯电源、配电柜、UPS以及蓄电池组、发电机、防雷系统等，对这些动力设备实施远程集中监测管控，确保实验室内动力系统的稳定运行；人员检测，在实验室内设置门禁系统或视频摄像头，制定设备间的进出权限，实时监测设备间的人员状况，未经授权的人员进出及时提醒管理员，保障实验室的正常使用。

3 结束语

本文设计了涵盖物联层、互联层以及智能层的智慧计算机实验室，其能够提高计算机实验室的管理效率和质量，实现实验室的智能化与自动化管理与监控，进而更好地为高校实验室教学与科研活动服务。但该系统还存在诸多不足，需要在日后的实践中不断地完善。

参 考 文 献

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