基于Ulteo的高職虛擬電工電子實驗系統設計

鄒貴紅 姚冰瑩 蘇兵 盧道設

（廣州華夏職業學院，廣東 廣州 510935）

基于Ulteo的高職虛擬電工電子實驗系統設計

鄒貴紅 姚冰瑩 蘇兵 盧道設

（廣州華夏職業學院，廣東 廣州 510935）

針對民辦高職院校經費不足、實訓室設備陳舊，無法滿足教學要求的問題，設計了基于Ulteo的高職虛擬電工電子實驗系統。該設計方案是采用JSP的MVC模式開發的WEB系統，通過該系統對電工電子實訓課實現在線教學管理，并且通過搭建基于Ulteo云平臺，將包含Multisim仿真軟件的虛擬桌面鏈接到WEB系統中，實現了通過Multisim軟件在線模擬電工電子實驗的功能。測試結果表明，系統的功能基本實現，系統性能較好，能基本完成實訓課的教學要求。

虛擬電工電子實驗系統；Mulitisim；Ulteo；JSP；MVC

1 引言

近年來隨著互聯網在全球的快速發展，國外發達國家對虛擬網絡實驗室的研究起步較早，網絡虛擬實驗平臺的應用也已經在這些發達國家獲得了普遍應用，取得了顯著成果，使得教學更加高效和方便[1]。將網絡虛擬實驗平臺按技術實現類型劃分主要有基于Flash的仿真實驗、基于VRML虛擬現實技術的仿真系統、基于LabVIEW的B/S仿真實驗系統、基于JAVA Applet技術的C/S仿真實驗系統。其中以基于Flash和VRML的居多[2]。虛擬實驗室對于解決教育資源不充足，提高學生實驗能力有著重要的意義[3]。將實驗室與網絡技術相結合，創新網路教學模式，開展高質量高水平的遠程實驗教育[4]。

2 虛擬實驗系統設計

本文中設計的虛擬電工電子實驗系統應用虛擬桌面功能實現Multisim軟件在線模擬電子實驗功能，是集實驗教學管理、指導、仿真于一體的B/S架構的實驗教學系統。本系統通過網絡為學生提供一個在線實驗學習的平臺，學生可以通過系統上的課程課件和實驗報告了解整個實驗的設計思想、設計方法，過程和要求，分析實驗的結果。同時，也可以通過系統的在線實驗模塊實現Multisim軟件在線實驗，使得學生在網絡上再現實驗操作的真實情境，并且學生還能夠自行設計實驗參數，反復調節、觀察實驗現象，進行創新性的實驗設計，從而促進學生的實踐能力和創新能力的培養和提高。還可以通過在線模塊里的聊天室實現師生之間的良性互動，促進學生的學習和成長。通過此虛擬電工電子實驗系統加快了高職電子信息類專業傳統教育模式改革的步伐，提高了學生的實踐動手能力，推動了遠程教育和網絡教學資源共享的進程。通過對系統整體結構的分析，對虛擬電工電子實驗系統體系結構進行詳細設計如圖1所示[5]：

圖1 虛擬電工電子實驗系統體系結構圖

3 云平臺模塊

3.1 云平臺框架

在虛擬電工電子實驗系統中關鍵要解決的問題是實現在線實驗，但是由于Multisiml4軟件無法直接嵌入到系統，因此，本論文中將使用云平臺的網絡服務，向客戶端投遞虛擬桌面，用戶可以通過虛擬桌面使用Multisiml4軟件。云平臺的搭建使用Ulteo OVD技術，其基本框架由：兩臺服務器（Server1和Server2）和一臺PC機構成。云平臺的整體框架圖如圖2所示[6]：

圖2 云平臺的整體框架圖

3.2 主服務器的配置

主服務器Server1的操作環境是Linux操作系統，硬件配置要求1 CPU核心和512MB RAM，在Server1服務器上安裝OVD4.0。

然后，注冊服務器，點擊服務器名稱進行設置，顯示名稱:linuxseriver，內部名稱:localhost，重定向服務器名: 127.0.0.1，其他默認，然后點擊“切換到生產模式”。

3.3 應用服務器的配置

在應用服務器上安裝Ulteo OVDAPS 4.0前需要進行window2008終端服務器的安裝配置。首先打開服務器管理器，右鍵角色，選擇添加角色，單擊下一步；然后，選擇遠程桌面服務的角色服務，勾選遠程桌面會話主機和遠程桌面授權；設置身份驗證方法，勾選不需要使用網絡級別身份驗證；設置授權模式，勾選每用戶；添加允許使用該服務的用戶組；下面全部默認，直到安裝，安裝完成后重啟一次。重啟后，選擇服務器角色，勾選遠程桌面服務。

在配置應用服務器前，需要禁用遠程桌面設置的網絡級身份驗證。Server2服務器是Windows server 2008操作系統，安裝Ulteo OVD APS 4.0，安裝過程中配置The Session Manager Address為172.16.115.177。安裝完成后，然后對Windows應用服務器進行配置和運行。在配置前，Windows應用服務器在未注冊服務器中出現。注冊Windows應用服務器后，在服務器上就可以看到已注冊的Windows應用服務器，然后將其模式從“維護”到“生產”。

以管理員用戶身份登錄到127.0.0.1/ovd/admin管理頁面，然后進入users界面，首先創建用戶001-050，50個用戶，并將50個用戶添加到用戶組All Users中。進入應用程序界面，創建Windows application應用組，并搭配組合，并將Mutisim軟件在添加到Windows application應用程序組中。建立Applications組，用于應用程序分配，發布應用組。進入Application界面，可以查看并管理兩臺服務器上的所有應用程序，在application groups界面可以創建和管理應用組。進入configuration界面，可以根據需求配置相關系統數據。默認情況下，沒有用戶組或安裝應用程序組(或如果選擇讀目錄的用戶組)所以你必須創建它們:首先，創建一個組的組頁面；然后，添加用戶/應用程序；最后，關聯用戶組和應用程序。

3.4 用戶端的安裝配置

用戶端采用一臺筆記本或者PC機，在Windows2000以上 操 作 系 統 上 配 置 IP（172.16.115.170）和 網 關（172.16.115.1），并安裝IE 7+網絡瀏覽器和Java1.6+。

4 在線實驗模塊

在線實驗模塊由project.jsp組成，包括實驗項目、在線實驗、實驗任務書、實驗報告四個部分，其實驗界面如圖3所示。

圖3 在線實驗模塊界面圖

將在線實驗超鏈接地址設置為Http://172.16.115.177，點擊此鏈接即可進入虛擬桌面服務器的首頁，點擊User Login Pages，即可登錄到虛擬桌面的工作頁面。

5 虛擬實驗系統測試

5.1 系統性能測試

對本系統進行測試性能分析，如圖4所示，在服務器內存只有4G的情況下，讓16個用戶同時登錄系統，內存即將耗盡，CPU的使用率基本恒定在2%-27%之間，并行用戶的數量達到系統的需求。將服務器的內存擴展到64G，基本能夠滿足一個班級（大約60人）實驗教學。

圖4 系統性能測試

5.2 在線實驗測試

通過在線實驗完成疊加定理的驗證實驗，打開Multisim軟件，繪制電路原理圖，設定幾組實驗數據進行實驗，實驗結果數據如表1所示，實驗數據表明，仿真實驗環境與實際環境相似。

表1 實驗數據

6 結論

本文的研究工作是設計了基于Ulteo的虛擬電工電子實驗系統。該實驗系統在廣州華夏職業學院使用取得了良好的效果，大大提高了我院實訓教學水平。雖然本論文研究設計的實驗系統取得了初步的成效，但是系統功能還不夠齊全，應不斷加強研究，使其功能更加完善。

[1]張剛，羅小華，賀利芳．基于Flash技術的網絡虛擬實驗平臺開發[J]．高等教育研究(成都)，2007，04：50-52．

[2]王基生，于平太，李瑩等．虛擬實驗平臺幵發和應用的理性思考[J]．現代教育技術，2010，02．

[3]刁海軍，尹釗．物理實驗教學中虛擬實驗平臺的構建[J]．高師理科學刊，2006，04：87-90．

[4]崔志枉．論生物虛擬實驗平臺的建設[J]．中學生物學，2008，07：24-25．

[5]劉怡晨．虛擬實驗平臺運營模式的設計與實現[D]．華中科技大學，2012．

[6]劉坤．基于云服務器的信息安全虛擬實驗平臺的研究與實現[J].計算機安全，2013，03：70-73．

Design on the Virtual Electrical and Electronic Experiment System Based on Ulteo for Higher Vocational School

Zou Guihong Yao Bingying Su Bing Lu Daoshe
（Guang Zhou Hua Xia Technical College,Guangzhou 510935,Guangdong）

tract】 Aiming at the problems of inadequate funding and obsolete training equipment,this paper designs a virtual electrical and electronic experimental system based Ulteo technique,which is a WEB system developed by MVC model of JSP.It realizes online teaching management for electric and electronic training courses.By building Ulteo cloud platform,virtual desktop including Multisim simulation software is linked to the WEB system,to achieve the simulation of electric and electronic experiments by Multisim software.Test results show that the system performs well and basically meets the training course teaching requirements.

words】 virtual electrical and electronic experiment system；Mulitisim；Ulteo；JSP；MVC

TN702

A

1008-6609(2016)09-0056-03

鄒貴紅，女，廣東韶關人，本科，講師，工程師，研究方向：信息系統。