1 智慧型實驗室建設的背景和(hé)現狀

高(gāo)校(xiào)計(jì)算(suàn)機實驗室的建設經曆了大(dà)緻三個(gè)階段的發展：第一階段主要是采購計(jì)算(suàn)機為(wèi)主，然後組建成局域網，在局域網內(nèi)實現計(jì)算(suàn)機的共享管理(lǐ);第二階段是在第一階段的基礎上(shàng)再全校(xiào)園內(nèi)實現信息化管理(lǐ);第三階段就是現在的智慧型實驗室的建設階段，通(tōng)過智慧型實驗室的建立為(wèi)在校(xiào)的師(shī)生(shēng)提供更加方便快捷的服務。在這一階段中主要是以計(jì)算(suàn)機網絡技(jì)術(shù)中的SNMP、物聯網技(jì)術(shù)中的智能化控制(zhì)、雲計(jì)算(suàn)技(jì)術(shù)的中的資源共享等方式來(lái)實現對實驗室的計(jì)算(suàn)機資源以及數(shù)據資源管理(lǐ)，從而提高(gāo)實驗室管理(lǐ)工作(zuò)的效率和(hé)創造出更好的實驗環境來(lái)為(wèi)科研教學服務。

目前高(gāo)校(xiào)的計(jì)算(suàn)機管理(lǐ)工作(zuò)主要存在着以下幾點問題：(1)安全管理(lǐ)問題，大(dà)量的計(jì)算(suàn)機分布在不同的實驗室，包括設備的存放、防火(huǒ)等問題隻能通(tōng)過人(rén)工進行(xíng)防護，效率低(dī)下而且無法實時(shí)獲取設備的狀态。(2)資源共享率不高(gāo)，例如：相關的數(shù)據庫軟件，目前隻能在局域網內(nèi)部進行(xíng)使用，計(jì)算(suàn)機資源無法進行(xíng)共享。(3)能源損耗較高(gāo)，對設備的自動化管理(lǐ)水(shuǐ)平較低(dī)，無法實時(shí)對設備進行(xíng)啓用或者關閉，造成能源的損耗。(4)設備環境無法實時(shí)監控，例如：服務器(qì)存放的機房(fáng)需要的溫度和(hé)環境無法通(tōng)過設備控制(zhì)。

2 支撐智慧型實驗室建設的現有(yǒu)技(jì)術(shù)

2.1 物聯網技(jì)術(shù)

物聯網技(jì)術(shù)是把設備的相關信息通(tōng)過RFID射頻技(jì)術(shù)發送到網絡中，按照一定的協議例如SNMP，由網絡管理(lǐ)軟件對設備進行(xíng)管理(lǐ)和(hé)維護的一種網絡新技(jì)術(shù)。在智慧實驗室建設的過程中物聯網的三個(gè)特性全面感知、可(kě)靠傳遞和(hé)智能處理(lǐ)為(wèi)實驗室設備和(hé)管理(lǐ)平台之間(jiān)打通(tōng)了一條通(tōng)道(dào)，通(tōng)過這種方式，實驗管理(lǐ)人(rén)員可(kě)以快速的獲取設備的各項信息，包括存放位置和(hé)性能。

2.2 虛拟應用技(jì)術(shù)

虛拟仿真平台的建設也是智慧實驗室建設的重要組成部分，虛拟實驗平台面向全校(xiào)，充分考慮多(duō)種技(jì)術(shù)的融合，以實現全校(xiào)虛拟實驗資源的整合，通(tōng)過網絡技(jì)術(shù)環境的搭建，實現實驗資源的整合與共享。

2.3 底層的網絡支撐技(jì)術(shù)

智慧實驗室的基石就是網絡技(jì)術(shù)，網絡技(jì)術(shù)的不斷發展，給智慧實驗室建設帶來(lái)了新的局面，包括無線網絡技(jì)術(shù)，4G通(tōng)信技(jì)術(shù)等，通(tōng)過這些(xiē)技(jì)術(shù)實現硬件和(hé)數(shù)據的傳輸。與之相關還(hái)有(yǒu)SDN技(jì)術(shù)，為(wèi)雲桌面技(jì)術(shù)提供了基層的網絡，使得(de)原有(yǒu)的異構網絡可(kě)以智能化管理(lǐ)，為(wèi)虛拟技(jì)術(shù)提供了網絡層的支持。

3 智慧型實驗室的管理(lǐ)制(zhì)度

通(tōng)過現有(yǒu)的技(jì)術(shù)對實驗室進行(xíng)改造後可(kě)以實現對實驗室全天候智能化的管理(lǐ)，但(dàn)是随之而來(lái)的是制(zhì)度方面的建設，通(tōng)過制(zhì)度的建設可(kě)以來(lái)進一步地對實驗室進行(xíng)更好的建設。現在通(tōng)過對期刊論文的檢索發現，大(dà)部分智慧型實驗室的建設都是基于技(jì)術(shù)方面進行(xíng)探討(tǎo)，從技(jì)術(shù)的角度來(lái)對實驗室進行(xíng)構建，但(dàn)是光有(yǒu)技(jì)術(shù)建設還(hái)是不夠，要從管理(lǐ)的角度來(lái)考慮建設智慧型實驗室，不但(dàn)要使用技(jì)術(shù)手段來(lái)提升實驗室的管理(lǐ)水(shuǐ)平，還(hái)要從制(zhì)度建設方面着手。從兩方面來(lái)實現智慧型實驗室建設。

例如：對建立相關的安全監管制(zhì)度來(lái)匹配智能實驗室中的智能安全管理(lǐ)，制(zhì)度是作(zuò)為(wèi)技(jì)術(shù)的補充，起到對技(jì)術(shù)的約束和(hé)促進作(zuò)用。這樣就可(kě)以使得(de)技(jì)術(shù)與制(zhì)度相結合，使智慧實驗室和(hé)實驗室管理(lǐ)人(rén)員相融合，将高(gāo)校(xiào)智慧型實驗室建設的更好，讓智慧化管理(lǐ)融入到高(gāo)校(xiào)實驗室建設的各個(gè)方面。

4 智慧型實驗室的構建

智慧型實驗室項目建成後，實驗室将全天開(kāi)放，借助互聯網平台，除了滿足相關實驗課程之外，還(hái)能滿足全校(xiào)教師(shī)及學生(shēng)教學科研活動對場(chǎng)地、設備的需求，充分實現校(xiào)內(nèi)共享共用。對實驗室的建設主要是分成三部分建設工程，首先是網絡及實驗室設備智能化改造;其次是建設智慧實驗室管理(lǐ)平台，通(tōng)過平台的建設連接網絡層和(hé)應用層;最後是在平台上(shàng)各種具體(tǐ)功能應用的開(kāi)發，包括智能排課系統、智能安全監控體(tǐ)系、智能電(diàn)力系統、虛拟雲桌面等。

4.1 基礎設施層的建設

主要是對網絡層的改造，網絡性能可(kě)保證大(dà)量網絡業務能順暢運行(xíng)，提高(gāo)網絡數(shù)據傳輸的速度，從而提高(gāo)用戶的上(shàng)網體(tǐ)驗。性能不僅要滿足當前的網絡需求，也要能完全滿足未來(lái)幾年網絡應用對網絡性能的要求。有(yǒu)規模的業務中心、數(shù)據中心會(huì)逐步建立，會(huì)有(yǒu)多(duō)台服務器(qì)、智能網絡設備的高(gāo)性能接入。因此，整網網絡的結構設計(jì)采用三層架構，核心層、彙聚層和(hé)接入層，以及綜合布線改造。

通(tōng)過對網絡基礎層的重新改造，建立一個(gè)可(kě)以提供多(duō)維網絡連接的網絡體(tǐ)系層，為(wèi)智慧實驗室的信息傳輸構建渠道(dào)。使得(de)分布在不同地方的實驗資源、信息資源以及信息化系統可(kě)以連接在一起，實現資源共享。 　　另外就是對設備的改造，這個(gè)是屬于智慧實驗室中的感知改造，把分布在不同地方的設備通(tōng)過RFID标簽設備進行(xíng)管理(lǐ)，對這些(xiē)設備的位置信息和(hé)性能狀态可(kě)以實時(shí)的反饋到智慧管理(lǐ)系統中，當設備的位置進行(xíng)變更或者移動的時(shí)候，可(kě)以通(tōng)過系統快速的獲知，這樣既保障了設備的安全也使設備的管理(lǐ)更加方便快捷，設備資源的共享率會(huì)大(dà)大(dà)提高(gāo)。

4.2 平台應用層的構建

平台主要分成兩大(dà)模塊：一個(gè)是虛拟仿真教學平台，通(tōng)過把常用的虛拟仿真課程集合在一起，形成一個(gè)網上(shàng)虛拟仿真教學系統，同學可(kě)以通(tōng)過網絡來(lái)進行(xíng)課程上(shàng)的一些(xiē)仿真實驗，幫助同學加深對理(lǐ)論的掌握，例如：網上(shàng)财務審計(jì)、物流仿真實驗等。另一大(dà)模塊就是管理(lǐ)平台，把課程安排、設備管理(lǐ)、數(shù)據管理(lǐ)融為(wèi)一體(tǐ)的綜合性智慧管理(lǐ)系統，主要功能就是實現智能排課系統、智能監控系統、智能電(diàn)力系統等一系列的功能應用。

4.3 具體(tǐ)應用功能的開(kāi)發

通(tōng)過統一的管理(lǐ)平台把相應的功能集中在一起，逐步開(kāi)發相應的功能模塊，首先建立智能電(diàn)力模塊，在重新構造網絡層的時(shí)候也對電(diàn)路進行(xíng)智能化改造，對實驗室的電(diàn)路、防雷系統、冗餘電(diàn)路系統等實現智能化管理(lǐ)，保障實驗室的電(diàn)力供應。其次就是安全保障功能的開(kāi)發，包括對環境的檢測，實現對溫度的智能化管理(lǐ)，通(tōng)過智能門(mén)禁和(hé)監控系統，對非授權的人(rén)員進行(xíng)檢測，如果非授權人(rén)員在非工作(zuò)時(shí)間(jiān)進入實驗室則進行(xíng)報警處理(lǐ);其次是智能化開(kāi)放預約系統，通(tōng)過網上(shàng)預約，然後進行(xíng)身份授權，學生(shēng)可(kě)以自由的使用實驗室的空(kōng)餘計(jì)算(suàn)機進行(xíng)試驗，提高(gāo)計(jì)算(suàn)機的使用率。除此之外還(hái)提供移動管理(lǐ)功能給實驗室管理(lǐ)人(rén)員進行(xíng)使用，保障在任何時(shí)候都可(kě)以對實驗室進行(xíng)實時(shí)的監控，遠程管理(lǐ)。

5 結語

智慧型實驗室建設是在物聯網技(jì)術(shù)、虛拟應用技(jì)術(shù)環境下提出的，如何建設智慧實驗室是一個(gè)比較新的領域，文章提出對智慧型實驗室建設的一些(xiē)見解，但(dàn)是這還(hái)遠遠不夠，還(hái)有(yǒu)更多(duō)的內(nèi)容可(kě)以對實驗室建設進行(xíng)，未來(lái)智慧型實驗室的建設是在不斷的完善和(hé)發展的，甚至可(kě)能實現三維立體(tǐ)虛拟實驗室等。