基于虛擬網絡技術構建示范中心管理系統

馬偉文， 朱能武， 銀玉容， 張建功

(華南理工大學 環境與能源學院，廣東 廣州 510006)

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基于虛擬網絡技術構建示范中心管理系統

馬偉文， 朱能武， 銀玉容， 張建功

(華南理工大學 環境與能源學院，廣東 廣州 510006)

在論述高校實驗教學示范中心建設意義及任務的基礎上，分析其管理體制及運行機制。然后根據虛擬網絡技術的特點，提出利用此技術構建中心管理系統，并重點論述了普通儀器與實驗室借用及貴重儀器使用預約的設計。系統運行后，提高了中心的管理效率，積極支持了各類實踐活動的開展，提升了用戶的滿意度，對中心開放性、共享性、創新性、輻射性、示范性的實現提供了基礎。

虛擬網絡技術； 實驗教學示范中心； 管理系統

0 引 言

教育部“質量工程”和“教育發展綱要”都把培養大學生的“創新精神和實踐能力”作為主要任務。相對于理論教學，實踐教學更具有直觀性、實踐性、綜合性和創新性，是培養學生實踐能力和創新精神的重要途徑，有理論教學不可替代的作用[1-4]。在此背景下，各校的實驗教學中心承擔越來越多的任務[5-6]，在承擔基本教學任務基礎上，還要承擔學生各類課外實踐活動，包括挑戰杯、各級大學生實驗創新計劃、大學生創新創業大賽、南網杯、學校學生研究計劃、百步梯、新之地企業實踐創新項目、溢達企業環保宣教項目等，幾乎承擔了70%～80%的實踐教學任務。然而，在實驗室人員少而且編制幾乎不可能增加的情況下，如何按期保質完成眾多任務，維持實驗教學中心的正常運行，是實驗教學中心急需解決的問題[7-8]。

1 虛擬網絡技術的特點

利用網絡技術，構建中心網站，可以有效改善管理方法，大幅度提高管理效率[9]。然而，把中心網站掛靠在學校或其他外部網站上，其網絡速度與穩定性得不到保證，學生也難于快速打開各類實驗教學及虛擬仿真視頻資源，儀器的預約與使用記錄等也難于實現。通過傳統的方法，購置服務器及相關網絡設備，因費用太高及獨立網站的申請麻煩而難于開展。虛擬網絡技術在不改動網絡物理鏈接的情況下，可以任意將工作站在工作組之間或子網之間移動，工作站組成邏輯工作組或虛擬子網，提高信息系統的運作性能，均衡網絡數據流量，合理利用硬件及信息資源。虛擬網絡技術具有高效簡化能力，其設備要求低(一臺普通的電腦即可作為服務器使用)，減少了傳統網絡專用線路的鋪設，網內數據傳輸速度快，安全性與穩定性高，而且還具有良好的擴容性能，是構建企業、高校等單位內部網絡的最佳選擇[10-13]。

2 中心管理系統的設計及功能

2.1 系統的基本設計與功能

教育部實驗教學示范中心網上體系建設主要內容包括:首頁，中心概況，實驗教學，實驗隊伍，體制管理，設備環境，中心特色，教學成果，評價規劃，教學錄像，選課系統[10]。依據這一基本內容，中心設計的網上系統包括：首頁(中心風貌、通知公告、相關鏈接、培訓信息、成果上傳、普通儀器借用、實驗室借用、貴重儀器使用預約)，中心介紹(中心概況、中心主任、師資隊伍、簡介視頻)，管理體制(學校規章制度、中心管理體制、中心規章制度)，設備環境(主要教學儀器設備、精密貴重儀器、實驗室布局、環境與安全)，實驗教學(教學理論與體系、教學方法與手段、教學課程與內容、教學經典案例、實驗教材與講義、模擬仿真實驗、通用實驗操作視頻)，教研成果(教研項目、教材編著、教研論文、學生成果)，特色輻射(中心特色、成果輻射、會議交流)，聯系我們(聯系方式、線上留言)。

通過管理系統網頁的設計，可以完整地展示實驗教學中心的所有工作內容與成果，實現了無紙化辦公，在線即時管理，提高了管理效率。系統在賬戶上設置四級：第一級為“超管”，可以注冊管理人員、教師、學生三類賬戶，并可以查看及修改網頁的所有內容與數據；第二級為“管理人員”，即為實驗室的老師，此類賬戶可以注冊教師、學生二類賬戶，可以添加自己所管理的常規儀器及貴重儀器給予學生借用與使用，并審核所有申請，也可以查看所有數據，但不能刪除；第三級為“教師”，可以核實名下學生的申請，并查看名下所有學生借用常規儀器與使用貴重儀器的記錄及費用；第四級為“學生”，只能上傳成果(文章、專利、各類獎等)，借用常規儀器與實驗室，預約使用貴重儀器。學生在注冊賬戶時，必須得到一名教師的同意并掛在其名下。系統網頁大部分的內容與其他實驗中心的沒有太大的差別，但在“普通儀器借用、實驗室借用、貴重儀器使用預約”3個板塊進行了針對性的設計。

2.2 普通儀器與實驗室借用板塊設計與功能

普通儀器是指體積較小、重量不大、可搬動的儀器設備，如噪聲儀、電導率、濁度儀、pH計、甲醛測定儀等。學生進行各類課程實踐及課外創新活動時，需要借用此類儀器。

學生進入“普通儀器借用”板塊后，可以查看儀器借用制度、價格和對應的管理人員，然后選擇需借儀器及數量并提交申請，等導師核實和管理人員審核完成后，便可打印申請表，交對應管理人員，借出儀器。儀器使用完后，交回給對應管理人員，由管理人員在系統上輸入歸還時間，系統自動生成借用記錄與費用。

學生通過“實驗室布局”可以看到各實驗室的功能并借用相應實驗室，如學生想測水樣的一些指標，可以借用“環境監測實驗室”，借用流程與普通儀器借用一樣。學生在借用實驗室時，注明使用內容、所用儀器及藥劑、使用時間等。

2.3 貴重儀器使用預約板塊設計與功能

針對貴重儀器的管理，有很多學者積極探討了儀器共享平臺、管理機制和網絡管理系統的建設[14]。管理貴重儀器有幾點困難：①因安全需要，儀器電腦不直接聯網(若電腦中毒，重裝系統是非常麻煩的事情，它可能需要再次調試儀器)，造成難于通過普通網絡技術管理儀器。若不利用網絡，則不能實現賬戶管理及在線監控。②因安全需要，不能使用U盤之類的拷貝數據，只能用光盤刻錄或手寫記錄數據。

目前，通過監控電源的方式來管理貴重儀器的技術也有應用。此方法利用帶有無線信號發射與接收的裝置來控制儀器電源，實現賬戶管理與在線監控。但此法的不足有，①分析數據仍然無法實現在線傳送；②賬戶登陸后，即認為使用儀器，若有些學生只為找回舊數據，沒有使用儀器也被記錄，產生費用；③可以通過更換電源線的方式，逃避監控。此外，此種技術，硬件費用太高，安裝也麻煩。

為了解決上述問題，系統采用飛魚路由器的網上行為管理，可以限制電腦只能通過IP訪問中心網站，并進行數據交換，但不能與外網進行數據交換，有效地保證了本虛擬網絡的安全。儀器電腦利用無線網卡與飛魚路由器連接，一個路由器可以解決2～3個大實驗室的儀器電腦聯網問題，不需要再接網線，大大降低了硬件與安裝費用。儀器電腦可以與中心網站(中心網絡所在的服務器可以與外網連接，并用安全軟件和硬件進行保護)進行數據交換，也就可以把分析數據上傳到主機，即實現云存儲[15]。然后學生在外網通過登陸中心網站下載分析數據，實現了無紙化記錄。

此外，為了實現查找舊數據，不使用儀器不產生費用的目的，系統在每臺儀器電腦上安裝一個軟件運行監控程序，每隔5 s監測儀器軟件有無運行，并發送信號給系統。

學生通過預約(預約流程與普通儀器借用一樣)，然后用賬戶登陸(若不登陸，電腦屏幕被鎖，無法進入桌面)，系統記錄使用者相關信息，再后打開軟件，系統記錄使用開始時間。用完儀器，關閉軟件時，系統記錄使用結束時間，并計算費用(見圖1)。最后學生關閉電腦與儀器。

圖1 系統儀器管理軟件計費界面

3 建設成效

中心通過虛擬網絡技術構建實驗教學示范中心管理系統(集成了實驗室信息管理系統、儀器設備管理系統等)，建立了一個各類信息有機連接的管理平臺，實現了各種教學資源和信息的整合和高度共享。

系統運行1年來，經過不斷完善修改已初步顯現出平臺的良好作用和效果。師生通過系統進行實驗室與儀器的預約使用，開展各項實踐活動，對系統的服務質量均反映良好，網站訪問速度快，各類管理流程科學，系統故障低。

中心實驗室管理人員，通過平臺實現了基本無紙化辦公，隨時采集中心各項工作數據，提升了管理效率，提高了中心實驗室及各類儀器的使用率。

4 結 語

通過虛擬網絡技術構建實驗教學示范中心管理系統，造價低，構建簡單，安全性高，系統穩定性好，數據傳輸速度快，是中小型實驗中心管理系統的最佳選擇。此外，因虛擬網絡技術具有良好的擴容性能，可以在系統設置短信或微信通知功能，讓使用者及相關人員及時了解使用情況。

構建此系統后，實現了明細化管理，不同管理人員管理的儀器設備與實驗室一目了然，各類數據統計方便，為實現了實驗教學示范中心的開放性、共享性、創新性、輻射性、示范性提供了良好的基礎。

[1] 戴朝卿,趙麗華,儲修祥,等.地方農林院校物理實驗教學示范中心建設實踐[J].實驗室研究與探索,2011,30(12): 87-89.

[2] 姜文鳳,高 欣.“十二五”國家級實驗教學示范中心建設與思考[J].實驗技術與管理,2013,30(5): 5-7.

[3] 成 軍,饒家輝,李 莉,等.實驗教學示范中心建設中的問題與對策[J].實驗室研究與探索,2012,31(11): 101-102.

[4] 楊國良.實驗教學示范中心建設的實踐與探索[J].實驗室研究與探索,2006,25(4):478-450.

[5] 朱飛燕,熊夢輝,周增桓.實驗教學示范中心優質資源共享的探討[J].實驗技術與管理,2009,26(12):101-103.

[6] 胡 凱,鄭興福,陳如松,等.江蘇高校實驗教學示范中心共享平臺建設與實踐[J].實驗室研究與探索,2014,33(8):143-146

[7] 鄭春龍,胡惠君,蔣聯海.省級實驗教學示范中心建設實踐與思考[J].實驗室研究與探索,2007,26(5):73-76.

[8] 石義芳,王 寧,李志文.實驗教學示范中心建設模式探索[J].實驗科學與技術,2013,11(4):130-133.

[9] 王振彪,杜偉勝.實驗教學網絡化是示范中心建設的必要條件[J].實驗技術與管理,2006,23(7):91-92.

[10] 侯 林,賈麗君.虛擬網絡在網絡實驗室建設中的應用[J].實驗科學與技術,2013,11(6):227-230.

[11] 柏杏麗.虛擬網絡技術及應用[J].鄭州經濟管理干部學院學報,2002,17(4):81-82.

[12] 楊 敏.虛擬專用網絡技術在計算機網絡信息安全中的應用探討[J].科技創新與應用,2014(23):72.

[13] 馬文芝,劉海學,朱文碧.實驗教學示范中心建設的思考[J].實驗室研究與探索,2014,33(7):139-143.

[14] 張 華,徐 強,賈曉津,等.大型儀器開放網絡管理平臺的建設[J].實驗室研究與探索,2007,26(8):129-132.

[15] 傅穎勛,羅圣美,舒繼武.安全云存儲系統與關鍵技術綜述[J].計算機研究與發展,2013,50(1):136-145.

Management System of Demonstration Center Based on Virtual Technology

MAWei-wen,ZHUNeng-wu,YINYu-rong，ZHANGJian-gong

(College of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China)

This paper expounds the significance and mission of experimental teaching demonstration center, and analyzes the difficulty of operation management mechanism. According to the characteristics of virtual network technology, we designed the central management system, and discussed the design of the common instruments and laboratory borrowing and the bespeak of the precious instruments emphatically. After the system runs, it improves the management efficiency of the center, actively supports all kinds of practice activities, enhances the user's satisfaction, and provides the foundation for the implement of the center’s openness, sharing, innovation, radiation and demonstration.

virtual network technology; experimental teaching demonstration center; management system

2015-03-08

馬偉文(1982-)，男，廣東梅州人，碩士，實驗師，研究方向為環境類專業實驗教學、實驗技術與實驗室管理。

Tel.：020-39380599，13632310190；E-mail：wwma@scut.edu.cn

TP 391；G 642.0

A

1006-7167(2016)01-0132-03