基于遠(yuǎn)程桌面技術(shù)的開(kāi)放共享型高校實(shí)驗(yàn)設(shè)備研究

文章編號(hào)：1671-489X（2025）06-0031-04""DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.06.031

0 引言

實(shí)驗(yàn)室是高等院校進(jìn)行科學(xué)研究和人才培養(yǎng)的重要場(chǎng)所，通常具有實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐兩大功能。偏向科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)室通常配備有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和試劑等，旨在支持各種復(fù)雜的研究工作和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；偏向?qū)嵺`訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)室通常會(huì)配備模擬軟件、實(shí)訓(xùn)設(shè)備、模型等，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。目前我國(guó)高校普遍存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用率不高甚至閑置的問(wèn)題，尤其是一些價(jià)值昂貴、高精密的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，且同學(xué)科的實(shí)驗(yàn)設(shè)備普遍存在重復(fù)購(gòu)置的情況[1-2]。

如何提高實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用率，充分發(fā)揮有限資源的人才培養(yǎng)功能，是眾多實(shí)驗(yàn)室管理者和科研教育工作者的關(guān)注焦點(diǎn)。李婧等[3從實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍和管理制度四個(gè)方面入手，對(duì)高校公共實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)開(kāi)放共享管理模式進(jìn)行了研究；王宇鑫[4開(kāi)展了將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于多設(shè)備共享實(shí)驗(yàn)室管理的研究，提出一種高效的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；王瑞等[5設(shè)計(jì)了一個(gè)基于開(kāi)放共享理念的以設(shè)備預(yù)約為主體業(yè)務(wù)的實(shí)驗(yàn)室Web平臺(tái)；何敏等以美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)MRI實(shí)驗(yàn)室為例，探討了美國(guó)高校在大型綜合共享實(shí)驗(yàn)室方面的管理模式。

但目前的研究多是對(duì)開(kāi)放共享實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的研究，關(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備具體如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)放與資源共享卻鮮有報(bào)道，本文將基于遠(yuǎn)程桌面技術(shù)對(duì)如何實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備遠(yuǎn)程開(kāi)放與資源共享展開(kāi)探討。

1 遠(yuǎn)程桌面技術(shù)

遠(yuǎn)程桌面技術(shù)是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)由一個(gè)終端遠(yuǎn)程控制另一個(gè)或多個(gè)終端，并且被遠(yuǎn)程控端的桌面界面圖像可以顯示于本地控制端。使用本地控制端的設(shè)備對(duì)遠(yuǎn)程被控端設(shè)備進(jìn)行操控時(shí)，如同直接操控遠(yuǎn)程設(shè)備，屏幕上顯示的是被控端的桌面圖像，并且可以操控鼠標(biāo)打開(kāi)被控端的應(yīng)用程序，瀏覽被控端設(shè)備中的文件資料等[7]

不同的平臺(tái)有各自獨(dú)立的遠(yuǎn)程桌面系統(tǒng)，并且采用不同的技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如，微軟Windows系統(tǒng)常用的是遠(yuǎn)程桌面協(xié)議（RemoteDesktopProtocol，RDP），蘋(píng)果Mac系統(tǒng)采用的是蘋(píng)果遠(yuǎn)程桌面（Apple RemoteDesktop，ARD），Linux系統(tǒng)上各類VNC程序如TightVNC、RealVNC、UltraVNC等較為常用。

遠(yuǎn)程桌面軟件的流程分為初始化握手階段和正常交互階段兩個(gè)階段。初始化握手階段主要進(jìn)行客戶端連接服務(wù)器時(shí)的認(rèn)證和雙方協(xié)商服務(wù)器向客戶端發(fā)送圖像畫(huà)面消息時(shí)所采用的像素格式與編碼方式。在正常交互階段，遠(yuǎn)程桌面軟件主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能，一是遠(yuǎn)端系統(tǒng)桌面圖像的顯示，一是本地端對(duì)遠(yuǎn)端系統(tǒng)的控制。其中遠(yuǎn)端系統(tǒng)桌面圖像的顯示涉及圖像消息的傳輸、屏幕變化的檢測(cè)、圖像消息的壓縮編碼三個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)遠(yuǎn)端系統(tǒng)的控制涉及對(duì)鍵盤與鼠標(biāo)事件的模擬輸入。

現(xiàn)在市面上遠(yuǎn)程控制產(chǎn)品主要有兩大類型：一類是系統(tǒng)自帶的遠(yuǎn)程控制軟件，如Windows的遠(yuǎn)程桌面，主要局限于局域網(wǎng)；一類是第三方軟件，如ToDesk、TeamViewer、向日葵等，這類軟件使用方便，但必須依賴互聯(lián)網(wǎng)，且需要額外安裝客戶端。

目前遠(yuǎn)程桌面連接的應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越多，如遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程支持、遠(yuǎn)程教育和培訓(xùn)、遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理、多屏幕協(xié)作等。

2高校實(shí)驗(yàn)室的分類和管理屬性

由于涉及產(chǎn)權(quán)、安全、保密、費(fèi)用等因素，并不是所有的高校實(shí)驗(yàn)室都適合開(kāi)放共享。在探討開(kāi)放共享之前，必須先了解高校實(shí)驗(yàn)室的分類和管理屬性。

高校實(shí)驗(yàn)室種類繁多，涵蓋不同領(lǐng)域和研究方向，可以根據(jù)其研究方向、設(shè)備和技術(shù)等進(jìn)行多維度分類。常見(jiàn)的高校實(shí)驗(yàn)室分類如表1所示。

此外，高校實(shí)驗(yàn)室還可以按級(jí)別分為全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等。

各高校都會(huì)出臺(tái)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室管理制度文件，明確實(shí)驗(yàn)室設(shè)立的目的、管理原則和職責(zé)，并成立實(shí)驗(yàn)室安全工作領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室安全管理的日常工作，包括制定和完善實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)章制度、應(yīng)急預(yù)案，監(jiān)督執(zhí)行，安全教育等。實(shí)驗(yàn)室管理主要包括實(shí)驗(yàn)室的安全管理、人員管理、設(shè)備管理、環(huán)境管理等。其中，安全管理的主要內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)室安全教育和準(zhǔn)入制度的實(shí)施、安全審核、危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理等。

我國(guó)的實(shí)驗(yàn)室主要集中在高校和科研院所，管理嚴(yán)格，不以營(yíng)利為目的。在這種背景下，在公辦高校建設(shè)開(kāi)放共享型實(shí)驗(yàn)室的難度較大。

3適合遠(yuǎn)程開(kāi)放共享的實(shí)驗(yàn)設(shè)備屬性

遠(yuǎn)程開(kāi)放共享型實(shí)驗(yàn)室本質(zhì)上是遠(yuǎn)程開(kāi)放共享實(shí)驗(yàn)設(shè)備，但并不是所有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備均適合遠(yuǎn)程開(kāi)放。適合遠(yuǎn)程開(kāi)放共享的實(shí)驗(yàn)設(shè)備必須考慮以下幾個(gè)因素。

1）安全。實(shí)驗(yàn)室安全事故時(shí)有發(fā)生，危險(xiǎn)性高、需要實(shí)時(shí)觀察和緊急預(yù)案的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不適合遠(yuǎn)程開(kāi)放共享，因?yàn)榇嬖诰W(wǎng)速遲滯、斷電等隱患。

2）成本。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程開(kāi)放共享需要考慮實(shí)際需求、使用成本、維護(hù)成本、管理成本等。采用瘦客戶機(jī)模式的云桌面方式特別適合遠(yuǎn)程開(kāi)放共享，尤其是實(shí)驗(yàn)室安裝有MATLAB、ANSYS等大型計(jì)算或虛擬仿真軟件的工作站。

3）保密。遠(yuǎn)程桌面技術(shù)需要利用網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，存在數(shù)據(jù)泄露的隱患，且操作遠(yuǎn)端系統(tǒng)難免留下數(shù)據(jù)記錄，因此有數(shù)據(jù)密級(jí)要求的實(shí)驗(yàn)需要考慮數(shù)據(jù)安全因素。

4）協(xié)作。很多實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展涉及多工序與多設(shè)備，如樣品制作、試劑添加、電源開(kāi)斷、參數(shù)更改、樣品騰挪等，該類型的實(shí)驗(yàn)很難遠(yuǎn)程開(kāi)放共享，畢竟移動(dòng)式協(xié)作機(jī)器人目前還處于研發(fā)階段。

在當(dāng)前階段，具備以下特征的實(shí)驗(yàn)設(shè)備非常適合遠(yuǎn)程開(kāi)放共享：安全系數(shù)高，不存在安全隱患；使用、維護(hù)與管理成本低；單機(jī)實(shí)驗(yàn)，需要的協(xié)作少；無(wú)需保密，如實(shí)訓(xùn)類；使用人數(shù)多，課時(shí)不能滿足使用需求，且實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)價(jià)值大；實(shí)驗(yàn)演示能獲得更好的教學(xué)效果，且實(shí)驗(yàn)設(shè)備不便于帶到課堂上。

4構(gòu)建基于遠(yuǎn)程桌面技術(shù)的開(kāi)放共享型實(shí)驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)

本文構(gòu)建的基于遠(yuǎn)程桌面技術(shù)的開(kāi)放共享型實(shí)驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其中的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、攝像頭、電源管理模塊等在數(shù)量上可以是單臺(tái)或多臺(tái)，并經(jīng)交換機(jī)與上位機(jī)組網(wǎng)，各終端IP地址設(shè)置在同一網(wǎng)段，再經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程用戶端建立連接，電源管理模塊負(fù)責(zé)通斷各個(gè)終端設(shè)備的電源。

以可編程控制器實(shí)訓(xùn)設(shè)備為例，闡述基于遠(yuǎn)程桌面技術(shù)的開(kāi)放共享型實(shí)驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)框架。

1）硬件包括：L61P-CM電源模塊、三菱L02CPU本體模塊、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、網(wǎng)絡(luò)繼電器IO模塊CORXCX-6102E、上位機(jī)、交換機(jī)。根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)和圖1插接好各個(gè)模塊的電源和端口。

2）在上位機(jī)上安裝GXWorks2和實(shí)驗(yàn)室綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件。實(shí)驗(yàn)室綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件可以基于VisualStudioMFC平臺(tái)開(kāi)發(fā)，在MFC上調(diào)用OpenCV視覺(jué)庫(kù)后可顯示多路監(jiān)控?cái)z像頭畫(huà)面，如圖2所示；在MFC上建立控制網(wǎng)絡(luò)繼電器模塊的button并調(diào)用其產(chǎn)家提供的函數(shù)庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的通斷電控制，如圖3所示。圖4為實(shí)物現(xiàn)場(chǎng)。

3）用戶端與上位機(jī)建立遠(yuǎn)程連接的方式通常有兩種：一種是選擇安裝同一款第三方遠(yuǎn)程桌面軟件，如向日葵、TeamViewer、Todesk等；另一種是選擇系統(tǒng)自帶的遠(yuǎn)程桌面連接，如在Windows系統(tǒng)里運(yùn)行mstsc，配置好遠(yuǎn)程設(shè)置。建立遠(yuǎn)程連接后，用戶端即可登錄上位機(jī)并進(jìn)行相關(guān)操控與實(shí)訓(xùn)。

上述設(shè)備在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)室綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件的情況下也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程桌面操控與實(shí)訓(xùn)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)繼電器I0模塊與攝像頭的廠家都會(huì)配套有相關(guān)軟件，如?？低曁峁┑暮？祷ヂ?lián)監(jiān)控軟件、科星互聯(lián)提供的網(wǎng)絡(luò)繼電器模塊的用戶軟件，安裝后可以直接使用。圖5為筆者搭建的含上位機(jī)、PLC、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、直線模組、視覺(jué)系統(tǒng)、交換機(jī)和監(jiān)控?cái)z像頭等的基于遠(yuǎn)程桌面技術(shù)的開(kāi)放共享型實(shí)驗(yàn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)。

Windows系統(tǒng)自帶免費(fèi)的遠(yuǎn)程桌面功能，無(wú)需下載安裝其他軟件。對(duì)局域網(wǎng)的遠(yuǎn)程控制，Windows能輕松做到，且速度快畫(huà)質(zhì)好，因此Windows系統(tǒng)優(yōu)選自帶的遠(yuǎn)程桌面功能。蘋(píng)果OS系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)優(yōu)選第三方遠(yuǎn)程軟件，然而免費(fèi)版的第三方遠(yuǎn)程軟件一般都會(huì)限速，遠(yuǎn)程桌面幀率低，只能采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸模式，畫(huà)質(zhì)為標(biāo)清等。

此外，Windows遠(yuǎn)程桌面的一個(gè)重要特性是可以開(kāi)通多用戶多會(huì)話的遠(yuǎn)程桌面，每個(gè)會(huì)話之間相互不干擾，并不只是桌面控制那么簡(jiǎn)單。默認(rèn)Windows系統(tǒng)采用的是單用戶模式，它意味著當(dāng)一個(gè)用戶登錄時(shí)如果另一個(gè)用戶也在登錄，那就得等待當(dāng)前用戶退出或者被強(qiáng)制踢出。如果允許多人同時(shí)登錄操作同一臺(tái)遠(yuǎn)程電腦，即遠(yuǎn)程多開(kāi)，就得運(yùn)行g(shù)pedit.msc命令，可以編輯計(jì)算機(jī)組策略中的遠(yuǎn)程桌面服務(wù)，點(diǎn)擊禁用“將遠(yuǎn)程桌面服務(wù)用戶限制到單獨(dú)的遠(yuǎn)程桌面服務(wù)會(huì)話”，選擇啟用“限制連接的數(shù)量”，然后在“允許的RD最大連接數(shù)”選項(xiàng)選擇所能接受的最多的同時(shí)遠(yuǎn)程用戶數(shù)，確定即可。遠(yuǎn)程多開(kāi)還有一個(gè)方法，就是創(chuàng)建多個(gè)用戶分開(kāi)來(lái)連接。值得注意的是，遠(yuǎn)程多開(kāi)共享同一臺(tái)上位機(jī)里的軟件資源，不會(huì)出現(xiàn)干涉；但多用戶同時(shí)遠(yuǎn)程控制同一臺(tái)上位機(jī)所關(guān)聯(lián)的同一實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，就會(huì)出現(xiàn)干涉。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于遠(yuǎn)程桌面技術(shù)實(shí)現(xiàn)高校實(shí)驗(yàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程開(kāi)放共享，可以提升高校實(shí)驗(yàn)室資源的使用率，充分利用有限資源培養(yǎng)人才、產(chǎn)出科研成果。本文通過(guò)剖析高校實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的屬性，找出開(kāi)放共享率低的實(shí)質(zhì)原因，并分析遠(yuǎn)程開(kāi)放共享要具備的條件，進(jìn)而構(gòu)建出開(kāi)放共享型實(shí)驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，并給出具體實(shí)施案例，以期為更多遠(yuǎn)程開(kāi)放共享型實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供參考。

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