基于分布式技术的网络远程实验教学研究

阿伦

摘 要 采用分布式多线程技术进行网络远程实验教学平台设计，提高网络远程实验教学平台的兼容性和实时传输性，实现教学图像、声音和相关动画的网络通信和控制。通过网络远程实验教学，提高教学的质量水平和效率。在分布式网络通信技术下，采用多线程TCP/IP协议实现网络远程实验教学的控制和数据传输，增加系统的稳定性和可靠性，展示了较好的应用价值。

关键词 分布式技术 多线程控制 网络远程实验教学 多媒体

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.05.020

Research of Network Remote Experiment Teaching

Based on Distributed Technology

A Lun

（Department of Computer and Information Engineering， Inner Mongolia Vocational

College of Chemical Engineering， Hohhot， Inner Mongolia 010070）

Abstract Use the distributed multi threading technology network distance teaching experiment platform design to improve the compatibility of network based remote experiment teaching platform and real-time transmission and achieve teaching image， sound and animation of network communication and control. Through the network of remote experiment teaching， improve the level of quality and efficiency of teaching. In the distributed network communication technology， the multi thread TCP/IP protocol is used to realize the control and data transmission of the network remote experiment teaching， which can increase the stability and reliability of the system.

Key words distributed technology； Multi thread control； network remote experimental teaching； multimedia

0 引言

随着多媒体教学的推广和普及，在高速网络和计算机数据传输的环境下，设计远程实验教学系统平台，利用PPT等新兴的计算机软件技术，结合网络、声音、图像等信息处理技术，提高网络远程实验教学的生动性和互动性。①提出基于分布式多线程技术的网络远程实验教学平台设计方法，采用多线程控制设计，以校园网、局域网和互联网为基础，②③中枢为以DSP数字信号处理器为核心进行中央集中控制器设计，实现远程网络实验教学的多通道信息传输和数据采样，该远程实验教学平台具有远程控制、远程通信、远程数据信息采样和实时数据记录等功能，其开放性好，兼容性强，展示了较好的应用价值。

1 远程网络实验教学系统的总体设计和功能描述

1.1 远程网络实验教学系统的总体设计

设计基于分布式技术的网络远程实验教学系统，实现异地教学远程教学。通过远程教学，实现网络实验教学系统的远程控制，在现有的远程网络实验教学系统上，开发以DSP数字信号处理器为控制核心单元的控制系统，选择多线程数据传输的远程控制通信协议，实现远程实验教学过程中的多媒体课件以及声、光、信号的远程通信和控制。基于Vega Prim构建远程实验教学控制系统是在Vc.net平台上实现的，其中涉及多个软件的联合使用，系统的总体设计模型构建如图1所示。

图1 远程实验教学系统总体设计

1.2 系统的功能描述和设计要点

在上述系统总体设计的基础上，分析远程网络实验教学系统的主要功能，通过Vega Prime的交互函数进行远程教学的中枢集成控制，系统的控制中枢以Microsoft Visual Studio 开发组件为核心，构建远程网络实验教学的中央集中控制器，实现教学平台与在计算机网络中的通信和信息共享。在Multigen Creator中建模虚拟的教学场景，远程实验教学平台还实行读卡制功能，可实现对学生和教师的身份识别和考勤管理，RFID射频识别读卡芯片通过接受控制信号，发送和传输控制参数，利用MFC进行教学内容的同步传输和更新，采用分布式控制技术实现远程的开机关机，电动幕布的启动、投影仪与教学辅助设备的控制、实验教学内容的传输控制、数据收发控制等功能。在Matlab中对相关信息处理模块进行数据信号处理，在網络传输模块，并通过Vega Prime的交互函数对虚拟场景进行控制，可以实现对教学课件的打包传输，有效实现教学资源的共享。在上述总体设计和功能模块分析的基础上，进行网络远程实验教学系统设计研究，提高其应用实践性。

2 分布式多线程控制技术及网络远程实验教学系统的设计实现

基于网络技术的远程网络实验教学系统远程控制系统是有两层主结构构成：第一层是有中央集中控制单元为核心，作为系统的中枢神经单元，以计算机微处理器的形式控制各个远程网络控制和系统传输设备的各个单元和子系统，包括3D模型的显示、生成虚拟环，构成远程网络实验教学系统平台的底层。通过数据的实时更新，使得个远程网络实验教学系统下的各种设备的输入输出端口得以规整集成。采用多线程分布式控制基础，进行TCP/IP协议设计，利用TCP协议进行通信，使得远程实验教学平台的结构能集成功放系统的接口，视频电动屏幕的接口，VGA输入输出信号接口的功能。保证了发送的数据能够到达用户端，通过分布式多线程集中控制，不需要建立链接，可以直接向一个IP地址发送远程实验教学内容，实现系统的开关控制功能，RS-232芯片控制串口的传输信号输入通道切换到网络传输层。通过分布式集成控制，降低差错控制开销，实现对远程多媒体教学过程中的显示端的分辨率调整，视角调控等功能。

远程网络实验教学系统集中控制系统的设计中，基于基础的网络架构方法，避免各单元之间的干扰和影响，采用RFID射频识别技术，在教学数据信息传输中的码流被封存、重复运用，再选取参数进行编码后，随即传输到网络上，这种方式使得帧内数据之间的关联性增强，信道上某帧上的数据由于某种原因丢失造成解码异常，这种错误放大将在时阈和空间上不断持续，最终将对重建后画面质量产生损伤。目前多采用可变长编码的方法进行编码，这将使得数据传输过程中生成的错误持续向后放大，使得后期大量的码无解，造成数据帧接连发生问题，最终形成如同数据丢包类似的不可恢复性错误，导致连续帧的大范围损伤。通过读取RFID卡信息，控制系统的自动开，教学范围分为若干单元，根据单元分布和节点的重要程度和位置，如果视频在传输过程中出现错误，错误就会沿着事先的预测链条进行传递，需要阻止错误放大，提高网络远程实验教学的正确性和实时传输性。

在教学实践过程中，根据实时性和速度的要求，建立一个分布式的网络系统，在“客户进程”和“服务进程”模块单元中设计客户机/服务器，程序送给Socket的数据，实现客户端和教学资源输出端的多线程通信和数据传输，采用分布式多线程控制的网络远程教学平台的网络通信请求和数据传输过程描述如图2所示。

通过上述分析，设计的采用客户机/服务器的协作模式，调用recvfrom接收客户端发送的数据，通过下课后教师拔卡实现系统的自动关闭。远程中央控制机是系统的网络控制中枢，由一台联网的普通计算机构成，通过设定网络通信协议，实现对教学平台的远程网络化控制，真正实现在线教学，资源共享，系统在进行教学资源信息传输过程中实时性能好，无差错。

3 结语

采用分布式多线程技术进行网络远程实验教学平台设计，提高网络远程实验教学平台的兼容性和实时传输性。网络远程实验教学平台采用多媒体视频实时传输，通过分布式集成控制，降低差错控制开销，实现教学多媒体信息的网络通信和控制。通过网络远程实验教学，可以有效节省教学经费的同时，提高教学的质量水平和效率，采用多线程RFID射频识别技术实现网络远程实验教学的控制和数据传输，该教学系统具有较好的稳定性和可靠性，展示了较好的应用价值。

基金项目：内蒙古化工职业学院自然科学项目HYZR1403，基于分布式系统的仿真教学平台的集成与应用

注释

① 杨云春，李海雁.基于C#的全国计算机等级考试系统的客户端部署研究[J].电子设计工程，2015（19）：118-120.

② 陆兴华，吴恩燊，黄冠华.基于Android的智能家居控制系统软件设计研究[J].物联网技术，2015.35（5）：692-695.

③ 朱良琴，姚 平，王格林，等.基于OPT101的激光監听仪设计[J].电子设计工程，2015（19）：8-10.