远程虚拟仪器实验室系统的设计

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1、http://www.paper.edu.cn远程虚拟仪器实验室系统的设计1112岳艳侠，马驰，肖兴明，孙小青1中国矿业大学机电学院，江苏徐州（221008）2东南大学成贤学院，江苏南京（210002）摘要：本文介绍了基于B/S构架下的远程虚拟仪器实验室的设计思路，它使用内嵌在Web页面中ActiveX控件完成用户与实验服务器之间的通信，即实验命令和实验数据的传输，其中系统的数据交互是利用NI公司开发的基于Datasocket技术的CWDatasocket控件和Datasocketserver完成

2、的。关键词：远程虚拟实验室，Ｂ／Ｓ架构，ＡctiveX，Datasocket中图分类号：Ｇ434;ＴＰ391文献标识码：Ａ1.引言在工程测试技术课程中，虚拟仪器是测控或相关专业本科生需要了解和掌握的新知识。但完成虚拟仪器实验所需的主要硬件设备如数据采集卡因其价格昂贵，做不到配置充足的数量，以至于在规定的实验学时内，做到使每个学生能独立进行实验操作较为困难。基于此我们构建了远程虚拟仪器实验室，使得学生不受时空限制，在相对机动的时间里使用实验仪器。2.系统的设计原则及结构通常情况下，远程实验室可选用的

3、网络服务模式有浏览器/服务器和客户机/服务器两种。现有的远程实验室大都采用的是C/S架构（如华中科技大学、浙江大学开发的远程实验1室站点）。在C/S构架下客户端需要安装特定的客户端程序后才能与服务器进行交互操作，其开放性较差，但服务器端软件开发较为简便。而B/S模式下，客户只需利用已有的浏览器就可以登陆远程站点，对仪器进行操作，但服务器端需另外开发应用程序之间的数据交换接口。考虑到远程实验室系统若采用C/S构架，客户端需安装或下载相应的虚拟仪器软件，操作较为繁琐不易于学生使用，故在此采用B／S体系

4、结构。本系统由用户浏览器、Web服务器、数据库服务器、实验服务器与试验台五部分构成。系统总体结构图如下所示：-1-http://www.paper.edu.cn浏览器2浏览器3浏览器1Internet校园网数据库实验台Web服务器实验服务器数据库服务器图1系统总体结构Fig1structureofthewholesystem在该结构下,用户的计算机只要接入Internet就可以通过IE或网景浏览器访问网络虚拟仪2器实验室。服务器端则由Web服务器、虚拟仪器服务器和具体的实验仪器组成。用户在做实验之

5、前，先登陆Web服务器，提交相关的信息后浏览器根据接收到的HTML代码，下载或加载相应的控件，用户使用该控件与实验服务器通信，进行实验操作。Web服务器上建有一个数据库,用来记录访问实验室的用户的相关信息,如IP地址、访问时间、退出时间和实验内容等，并带有E-mail,BBS,FTP等功能，便于学生提交作业，教师发布教学计划和答疑和学生下载相关的学习资料。3.系统的硬件组成Web服务器选用机架式Dell1850服务器，它配置了1个IntelXeon2.8GHz处理器、1GBECCDDRRAM、14

6、6GBSCSIRAID（冗余磁盘阵列），集成了双英特尔千兆网卡，能充分满足多线程、大流量、高带宽的使用要求。实验服务器提供转换、数模输入输出、数据采集及远程通信等功能；该服务器选用凌华RK-610-C1型工控机作为硬件平台，主要基于其稳定性好，抗震，耐冲击。内置NIPCI-6014多功能数据采集卡完成对转子实验台的测控，使用其六路模拟输入通道量测转子两轴承的振动，两路数字输入输出通道完成对PWM步进电机的转速控制；内置凌华PCI-9820digtizer(数字化仪)完成高频电涡流传感器、超声波传感

7、器探伤实验；内置凌华PCI-8570扩展卡完成工控机对外接PXI系统的控制，起透明的PCI-PXI桥寄存器组的作用；该外接PXI-2680机箱作为扩展平台，内置PXI-8570扩展卡用于PXI机箱的PXI扩展接口模块，内置PXI-5102高性能示波器卡完成信号的发生，提供稳定可靠的信号源，内置cPCI-9112多功能DAQ模块，便于机动搭建一些小型实验如悬臂梁受迫振动振幅测量等。4.系统的软件设计Web服务器端操作系统选用.NET构架的Windows2003Server，并安装IIS6.0作为We

8、b服务器，数据库则采用SQLServer2000实现。实验服务器端操作系统选用Windows2000-2-http://www.paper.edu.cnProfessional,选用其的主要原因是该系统运行时占用系统资源较少，利于数据采集等操作。并安装LABVIEW7.0作为服务器程序的开发平台兼应用环境。用户通过ActiveX控件登陆实验服务器，与服务器端的应用程序（VI）进行交互,操纵数据采集卡采集数据或发出脉冲信号，波形发生器产生激励信号。软件系统结构图如下所示：Web浏览器