高校计算机实验室信息化建设探讨

刘凯，闫东

摘要：伴随科学技术的发展，传统计算机实验室的管理方式和技术面临多种挑战，迫切需要通过信息化技术的应用，来提升计算机实验室管理水平和技术水平。该文中方案采用了物联网技术、云桌面技术、网络管理软件和电子教室等技术，提升实验室信息化水平，满足了师生日常教学和科研方面对计算机实验室的需求。

关键词：计算机实验室;信息化;物联网;云桌面

中图分类号：TP399        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）21-0209-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

随着计算机技术的发展，高校计算机实验室成为各学科、各专业教学和实验的关键环节。同时，计算机实验室也是学生学习和科学创新的重要场所。随着科学技术的发展，教学内容的改变，计算机实验室需要面临着多系统复杂软件的情形，这迫切需要对实验室科学技术水平和管理水平进行提升。

1 当前实验室现状

1.1 设备种类繁多不一，维护难度大

计算机实验室，一般会根据需要分批次配备不同类型的计算机，这就造就了实验室中存在多种类型的计算机设备。同时，有些设备为了节约成本，更新不及时，造成硬件陈旧，易损坏，这就增加了维护难度和管理成本。

1.2 计算机设备安装软件众多，管理难度增加

由于师生在教学和实验环节研究内容加深，对计算机的要求也越来越高，安装的软件种类也越来越多。众多软件的安装，维护和管理难度随之增加，对计算机的软硬件环境和设备管理都是一种挑战。

1.3 实验室安全面临着多种因素威胁

实验室面临火灾问题，漏水问题。外人非法入侵，同样会对实验室设备造成安全威胁。由于实验室网络设备和系统软硬件升级不及时，造成网络和系统安全方面受到多种因素威胁。

1.4 传統教学方式落后

传统教学方式单一，互动性不强。由于采用计算机教学，教师在较远距离无法及时了解学生的学习情况，无法便利和学生沟通，导致教师不能及时得到学生的反馈，不能深入了解学情的情况时有发生。

2 信息化技术的应用

2.1 物联网技术的应用

物联网技术，是通过感知层的传感器采集数据，通过网络层的网络通信技术，将数据传送至应用层的用户设备上的技术。物联网从架构可以分为感知层、网络层、应用层。物联网技术伴随着科技的发展，取得了长足的进步。本案例中，感知层方面，计算机实验室，在各个实验室安装多个温度传感器、湿度传感器、烟感传感器监测点。监测点将实验室采集到的数据，通过网络层的无线通信Zigbee技术传给实验室管理人员;应用层方面，管理人员在计算机端，看到上传来的数据，对数据进行分析处理。该系统重点监测中心机房，一旦发现异常，通过电话、短信通知管理人员，同时将及时启动报警，并自动启动相关设备。由于系统事先对实验室温度和湿度进行了设置，温度、湿度异常超过设置值，将自动打开通风或空调设备，进行降温。烟感传感器发现异常，将启动喷淋灭火设备。传感器技术的应用在实验室环境监测方面起到了重要作用。

实验室采用门禁系统。由于来往实验的人员多样，权限不同。通过人工识别，不仅难度大，而且效率低，容易占用堵塞入口，耽误进入时间。本案例采用了门禁系统对进入实验室的人员身份进行识别。门禁系统提前存储具有资格访问实验室人员的信息。当相关人员访问实验室，门禁系统迅速采集信息，并与数据库信息进行核对。若权限匹配，打开相关门禁，允许访问。否则，禁止访问。这样的方式，降低了身份识别的难度和提高了管理效率，为实验室安全和管理提供了便利。

计算机实验室RFID的应用。RFID（射频识别）是一种非接触式的数据通信识别技术，它通过射频信号技术来自动识别目标对象，进行数据交换，并获取目标相关数据，具有读取距离大、存储数据容量大、高效性、简易性、存储信息可更改等优点。该方案使用RFID在每一个计算机设备上。由于设备的信息可快速通过存储在RFID上，故可将设备的基本配置，位置信息，编号信息等存入，如需读取，采用阅读器快速数据设备的数据。设备的转移过程，RFID也随即修改和跟踪设备。由于是无源RFID，不必考虑RFID供电问题。实验室RFID的使用，可以有效地对计算机设备变化进行记录，跟踪和管理，提高了实验室的信息化程度。

2.2 云桌面的应用

云桌面方案，是一种利用虚拟技术，将服务器上的CPU、内存、硬盘虚拟化分配给虚拟桌面的方式。方案中，采用的云桌面方案，具有资源利用率得到有效提升，成本大幅下降的优点。云桌面的实质是对用户信息进行统一管理，通过网络技术，对用户资源进行集中管理。云桌面方案一般有四种模式：（1）VDI虚拟桌面基础架构;（2）RDS远程桌面服务;（3）IDV智能桌面虚拟化架构;（4）VOI虚拟操作系统基础架构。该方案中采用的是VOI模式。VOI为集中式存储、分布式运算的构架。该模式是在服务器端进行数据的存储，在客户机上运行桌面。客户机在启动过程中，将存储在服务器的操作系统、应用加载到本机缓存，就可以实现本机的启动和使用。这种模式支持桌面系统集中管理，不仅具有较好的兼容性，支持离线运行，桌面系统集中管理。使用户具有较好的体验，同时，可以实现对数据的集中管理，提高数据的安全性能。

2.3 计算机网络管理软件和电子教室的应用

对于已经部署在实验室的普通计算机设备，采用传统系统管理维护方式，已不适应当前的技术发展。而方案中采用网络还原管理系统，比较好的解决，多台主机同时传输更新系统的问题。随着虚拟技术和 P2P 技术的快速发展，出现了快速高效的网络同传方式。该技术采用云计算技术，先将硬盘数据转换为模板镜像，通过P2P技术进行快速部署，这样提前用一台服务器可实现对机房内所有计算机设备进行集中管理和统一的维护。无须其他应用的分发软件，统一进行安装和升级，维护桌面的效率大大提高，有效降低了实验室的管理成本。该方案中，采用的网络同传还原软件，具有支持对拷还原数据、增量数据、硬盘数据、分区数据等多种数据对拷，支持对拷断点续传、批量更改计算机名、IP等网络属性，同时支持增量对拷，最少数据量的对拷，提高对拷效率。重要的是，可以创建多个还原点，不同教学环境可单独保存还原点，相互独立，互相不影响。随意切换还原点，快速进入教学应用环境等特点。本方案中的网络还原管理系统，极大的保证的设备数据的高效批量对拷，对拷千兆网速可达7-10G/Min，对拷工作效率可达到数倍提高。批量设置IP、计算机名的功能，大大减轻了管理人员的负担。由于教学需求，该系统可实现不同的教学环境的迅速切换。该网络还原管理系统的采用，极大地提高了实验室管理效率和实现了教学环境的迅速切换功能。