[摘 要]在高校智慧實驗室信息化平臺中，為了加深云計算技術(shù)的應(yīng)用，文章簡單分析了云計算技術(shù)的概念以及基本特征，并分別從資源靈活、成本節(jié)約、統(tǒng)一管理等方面，分析了云計算技術(shù)在智慧實驗室信息化平臺中的應(yīng)用價值。文章立足于云計算技術(shù)在智慧實驗室信息化平臺中的應(yīng)用，研究信息化平臺的基本功能以及系統(tǒng)組成。

[關(guān)鍵詞]高校智慧實驗室；信息化平臺建設(shè)；云計算技術(shù)；應(yīng)用

隨著我國教育信息化的持續(xù)深化，高校為了全面提高實驗教學(xué)的資源配置效率，將有限的教學(xué)資源運用到不同領(lǐng)域教學(xué)過程中，實驗室的信息化建設(shè)管理水平提升已經(jīng)成為了必然要求。高校需要在實驗室管理過程中持續(xù)深化云計算的技術(shù)這類現(xiàn)代信息技術(shù)成果的應(yīng)用，促進(jìn)校內(nèi)智慧實驗室的建設(shè)和發(fā)展。從某種程度上看，高校建立的智慧實驗室是一種包括實驗室管理、環(huán)境安全監(jiān)測、分布式儲存等多項功能在內(nèi)的現(xiàn)代化教學(xué)實驗室，能夠促進(jìn)實驗教學(xué)以及軟硬件資源整合優(yōu)化方面的任務(wù)落地。在高校傳統(tǒng)的實驗室管理過程中，教學(xué)過程都是需要人工進(jìn)行記錄和管理，工作效率和質(zhì)量都無法得到保障。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，實驗室的管理工作也可以利用現(xiàn)代信息技術(shù)提高管理水平。本文基于云計算技術(shù)視角研究了智慧實驗室信息化平臺的具體功能以及組成，為高校智慧實驗室的建設(shè)和發(fā)展提供參考。

一、云計算技術(shù)概述

（一）概念

云計算是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為基礎(chǔ)形成的服務(wù)增加、使用和交互模式，可以借助互聯(lián)網(wǎng)平臺為用戶提供所需的虛擬化資源，并且這些資源內(nèi)容帶有明顯的動態(tài)易擴(kuò)展性特征[1]。狹義層面的云計算是以IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式為主，各主體可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺，根據(jù)個人的需求和容易擴(kuò)展的方法獲得各項資源。廣義層面的云計算則是包括了服務(wù)交付、使用模式，是各主體利用網(wǎng)絡(luò)平臺獲得所需服務(wù)的方法。隨著我國云計算技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，云計算服務(wù)的層次結(jié)構(gòu)可以分為基礎(chǔ)設(shè)備、平臺和軟件三個部分：底層的基礎(chǔ)設(shè)備是以硬件等物理設(shè)施和虛擬技術(shù)為主，平臺則是包括了最為典型的Google App Engine、Windows Azure等云平臺，最上層的軟件是以典型的GMail、Live Service等為主。

（二）特點

與傳統(tǒng)的計算機(jī)模式相比，云計算技術(shù)具備如下幾項基本特征：一是虛擬化特征。用戶在利用云計算平臺獲取硬件資源、計算能力、網(wǎng)絡(luò)資源的過程中，可以使用虛擬化技術(shù)，確保用戶能夠擺脫時間和空間限制，利用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器隨時隨地獲得各種資源，借此滿足個人的使用需求[2]。二是定制靈活性的服務(wù)。云計算技術(shù)可以通過信息化平臺的建設(shè)，以用戶的需求作為核心，為其提供相應(yīng)的資源和服務(wù)體系。用戶只需要搞清楚個人的發(fā)展需求，而不需要關(guān)心資源所在的位置以及獲取方式，信息化平臺會根據(jù)用戶個人需求將最終的結(jié)果作為服務(wù)內(nèi)容及時反饋。如果用戶出現(xiàn)了需求新增或者是更改的現(xiàn)象，只需要對于新增定制的服務(wù)進(jìn)行修改和新增便可。三是有著較高的性價比。任何現(xiàn)代信息技術(shù)成果的應(yīng)用都需要滿足人們在性價比方面的要求，簡單而言，利用較低的價格獲得高質(zhì)量的服務(wù)。云計算技術(shù)只需要用戶支付有關(guān)服務(wù)定制方面的費用，而并不需要花費大量的資金用于軟硬件設(shè)備的購買[3]。四是安全可靠特性。在當(dāng)下的大數(shù)據(jù)時代下，社會公眾更加關(guān)注個人隱私的安全性，經(jīng)過云計算技術(shù)處理的數(shù)據(jù)可以在服務(wù)器端進(jìn)行儲存，由計算機(jī)后臺進(jìn)行專業(yè)化管理，通過設(shè)置權(quán)限管理和身份認(rèn)證等功能模塊，保證用戶可以在共享數(shù)據(jù)的同時，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失以及損壞問題。

二、高校智慧實驗室信息化平臺中云計算技術(shù)應(yīng)用的價值

一是資源較為靈活。在智慧實驗室信息化平臺建設(shè)發(fā)展的過程中，云計算技術(shù)是以平行計算作為核心，按照不同用戶的需求進(jìn)行計算任務(wù)的調(diào)度，以此為基礎(chǔ)合理的計算分配資源，并且能夠為用戶提供從數(shù)據(jù)導(dǎo)入處整合處理、計算模型輸出計算結(jié)果等多方面的服務(wù)，可以為高校的科學(xué)研究工作提供靈活性、可靠性較高的平臺。

二是建設(shè)成本明顯下降。在利用云計算技術(shù)建設(shè)智慧實驗室信息化管理平臺的過程中，資源配置流程得到簡化，并可以按照相關(guān)用戶需求隨時調(diào)用，不需要花費較多的時間建設(shè)計算環(huán)境。平臺后續(xù)的維護(hù)工作費用也得到有效控制，能夠利用云服務(wù)方式進(jìn)行資源的儲存和計算，按照用戶的需求進(jìn)行調(diào)用，并不需要采購較多的硬件和軟件設(shè)備。同時，云計算技術(shù)可以與虛擬化技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，在建立全新計算功能模塊的前提下，保障信息化平臺中的計算機(jī)物理硬件使用率能夠明顯提升。

三是促進(jìn)管理工作的統(tǒng)一化發(fā)展。智慧實驗室的信息化平臺可以利用云計算技術(shù)進(jìn)行整合統(tǒng)一，轉(zhuǎn)變之前一對多的IT管理工作模式，利用云計算針對物理資源池化的機(jī)制統(tǒng)一調(diào)度，借此對入口統(tǒng)一管理。智慧實驗室的信息化平臺能夠為在校師生提供必要的教學(xué)和實驗服務(wù)，教學(xué)資源可以根據(jù)不同專業(yè)教學(xué)工作的要求合理進(jìn)行配置和優(yōu)化，在提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率的同時，促進(jìn)復(fù)合型人才的培養(yǎng)。云計算技術(shù)通過將傳統(tǒng)學(xué)校教育中的硬件設(shè)備、教育資源等內(nèi)容容納到數(shù)字化校園中，進(jìn)行在線式的教育活動的組織、開展以及監(jiān)督管理，以此提高教育工作管理的水平。

三、高校智慧實驗室信息化平臺中的云計算技術(shù)應(yīng)用分析

（一）信息化平臺的基本功能

智慧實驗室的信息化平臺在利用云計算技術(shù)進(jìn)行建設(shè)和優(yōu)化的過程中，需要具備如下幾項基本功能：一是為用戶提供簡單便捷的操作界面以及操作方法，保證用戶能夠利用云計算平臺滿足自身的使用需求，將平臺建設(shè)重心轉(zhuǎn)移到業(yè)務(wù)功能方面，用戶通過輸入相應(yīng)的關(guān)鍵詞搜索各項資源，同時可以利用其中的計算功能模塊，獲取精準(zhǔn)的計算結(jié)果以及計算模型，進(jìn)一步體現(xiàn)信息化平臺的應(yīng)用價值。二是要打破地域限制，借助廣域網(wǎng)通信確保不同資源能夠在終端進(jìn)行虛擬接入及共享。三是利用數(shù)據(jù)分析對于設(shè)備和環(huán)境智能進(jìn)行調(diào)節(jié)，在實時監(jiān)測設(shè)備開關(guān)狀況的前提下，及時反映和處理各種突發(fā)事件，維護(hù)設(shè)備以及人員安全。

（二）基于云計算技術(shù)的信息化平臺系統(tǒng)組成

以云計算技術(shù)為基礎(chǔ)形成的智慧實驗室信息化平臺具體包括了基礎(chǔ)層、平臺層和應(yīng)用層三個部分?；A(chǔ)層主要是準(zhǔn)備用戶以及平臺層運轉(zhuǎn)必需的各項存儲和計算資源，以服務(wù)器的虛擬化和分布式儲存為主。平臺層主要是提供了系統(tǒng)開發(fā)必需的軟件和硬件資源，以常見的數(shù)據(jù)庫緩存、并行處理為主。最終的應(yīng)用層能夠為不同類型的用戶主體提供必要的應(yīng)用程序，有選擇性地使用平臺上的服務(wù)?？傮w而言，以云計算技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧實驗室信息化平臺架構(gòu)是否能夠滿足信息化管理運行的需求，必須要利用云計算技術(shù)，綜合考慮平臺的建設(shè)需求，對其架構(gòu)合理設(shè)計、調(diào)整。

1.云架構(gòu)設(shè)計

一是感知層。該層的設(shè)備能夠在采集信息的同時，對于各個節(jié)點進(jìn)行管控，管理人員能夠利用軟件服務(wù)設(shè)置感知層的相關(guān)參數(shù)，設(shè)備可以對實驗室內(nèi)的各項信息進(jìn)行采集，以最為常見的環(huán)境溫度、濕度、防火、防盜檢測等信息為主。同時，信息化平臺可以通過控制類的節(jié)點自主完成照明控制、窗簾控制、門禁控制等多項任務(wù)。二是網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層主要是用于控制指令的傳輸，可以借助校園內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)傳輸通道實現(xiàn)，通常包括了交換機(jī)、路由器和網(wǎng)線等部分。網(wǎng)絡(luò)層作為整個信息化平臺的數(shù)據(jù)服務(wù)中心，需要針對感知層采集的各項數(shù)據(jù)提供包括分析、處理、儲存等在內(nèi)的各項服務(wù)，硬件設(shè)施是以服務(wù)器、存儲器為主，同時也包括了一定數(shù)量的系統(tǒng)服務(wù)軟件。三是應(yīng)用層。應(yīng)用層是不同用戶主體與平臺進(jìn)行交互的界面，也就是軟件系統(tǒng)，用戶可以利用軟件設(shè)置各種系統(tǒng)的智能化控制參數(shù)，軟件系統(tǒng)能夠從用戶的手機(jī)、平板、電腦等終端推送顯示相應(yīng)的信息。當(dāng)下，基于云計算技術(shù)的信息化平臺包含了多個級別不同的云平臺，并且得以在不同區(qū)域和地區(qū)形成與主干網(wǎng)類似的片區(qū)云，可以為高校提供必要的資源服務(wù)。

2.平臺的整體架構(gòu)

基于云計算技術(shù)的智慧實驗室信息化管理平臺需要覆蓋與實驗室相關(guān)的各種網(wǎng)上辦公和業(yè)務(wù)處理流程，以此為基礎(chǔ)針對業(yè)務(wù)工作流程進(jìn)行監(jiān)管，并給出公正的評價結(jié)果，借此利用現(xiàn)代化管理工作方法促進(jìn)多個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，為業(yè)務(wù)管理提供必要的數(shù)據(jù)支持，確保信息化平臺能夠為實驗室管理工作提供便利。管理人員可以利用云計算技術(shù)聯(lián)系實驗設(shè)備和實驗室的運營工作崗位以及內(nèi)容，在實時獲取實驗信息過程數(shù)據(jù)的前提下，保證實驗室的管理工作水平能夠明顯提升。

總體而言，信息化平臺的整體架構(gòu)可以分為如下幾個方面：一是實驗室的門禁系統(tǒng)。云計算技術(shù)的應(yīng)用和應(yīng)用能夠針對實驗室的管理員、系統(tǒng)管理員、教師等相關(guān)人員進(jìn)行角色分配，可以實現(xiàn)利用臉譜識別以及校園卡開門的目標(biāo)。同時，門禁系統(tǒng)能夠基于校園卡的使用信息和用戶的人臉識別次數(shù)進(jìn)行相關(guān)人員的考勤數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計、導(dǎo)出，并且能夠根據(jù)用戶需求自主選擇門禁聯(lián)動。

二是電源控制系統(tǒng)。云計算技術(shù)的引入和應(yīng)用能夠促進(jìn)實驗室設(shè)備和照明系統(tǒng)的有效管理，也可以幫助相關(guān)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，與門禁系統(tǒng)實現(xiàn)開門通電功能，系統(tǒng)后臺能夠?qū)嶒炇业碾娏渴褂脭?shù)據(jù)進(jìn)行全方位的統(tǒng)計和分?jǐn)?shù)，并形成相應(yīng)的報表，針對電量超量使用的實驗室可以發(fā)出警報信息。

三是視頻監(jiān)控系統(tǒng)。云計算技術(shù)應(yīng)用能夠促進(jìn)視頻直播和環(huán)境監(jiān)控功能模塊建立健全，具體內(nèi)容包括遠(yuǎn)程教學(xué)、智能跟蹤和數(shù)字音頻視頻處理。該模塊能夠通過設(shè)備的統(tǒng)一認(rèn)證和授權(quán)，針對與平臺相接的各個設(shè)備統(tǒng)一進(jìn)行編碼處理，并通過數(shù)據(jù)安全加密技術(shù)的引入，維護(hù)平臺信息的安全性。

四是環(huán)境安全監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠針對實驗室的整體環(huán)境、儀器設(shè)備和內(nèi)部人員進(jìn)行全方位安全監(jiān)管，針對實驗室內(nèi)部的溫度和濕度數(shù)據(jù)及時進(jìn)行回傳，并促進(jìn)門禁系統(tǒng)和智能實驗管理系統(tǒng)二者之間的聯(lián)動管理和授權(quán)，第一時間針對突發(fā)事件發(fā)出警報，并保存與之相關(guān)的各項數(shù)據(jù)，為問題解決提供真實的數(shù)據(jù)支持。

五是試驗管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的功能包括了實驗課程、教學(xué)數(shù)據(jù)、資源開發(fā)管理等方面，能夠從多個層面呈現(xiàn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為管理人員調(diào)整工作提供準(zhǔn)確的數(shù)字報表。該系統(tǒng)能夠與校內(nèi)的教務(wù)系統(tǒng)課表有效對接，并通過賬號密碼的登錄，為師生查找處于空閑狀態(tài)的實驗室提供便利，教師、學(xué)生能夠根據(jù)教學(xué)安排對實驗室自主進(jìn)行預(yù)約。預(yù)約申請在得到管理人員審批通過之后，申請人員可按照其申請的時間和地點使用實驗室內(nèi)的相關(guān)器材。云計算技術(shù)應(yīng)用能夠通過軟硬件設(shè)施的有效結(jié)合，保障各項數(shù)據(jù)能夠集中進(jìn)行管理，進(jìn)一步彰顯教學(xué)管理的信息化、模塊化的發(fā)展優(yōu)勢。

六是分布式儲存服務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠促進(jìn)實驗室數(shù)據(jù)和學(xué)校中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)融合共享以及同步傳輸，建立完善的數(shù)據(jù)儲存服務(wù)，系統(tǒng)能夠高效儲存、管理實驗室獲得的各項數(shù)據(jù)，并實施遠(yuǎn)程的同步控制。

3.網(wǎng)絡(luò)及運行模式

以云計算技術(shù)形成的智慧實驗室信息化平臺是以B/S架構(gòu)為基礎(chǔ)，能夠在任何平臺進(jìn)行操作，而不需要安裝多余軟件。正因如此，在高校實驗室的日常管理工作中，多個校區(qū)和實驗場所的管理人員需要在不同的客戶端上進(jìn)行操作，管理工作總量明顯增加，B/S架構(gòu)的引入能夠全方位解決多個用戶端同時訪問的問題，并進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。同時，實驗室信息化平臺的重要部分便是基礎(chǔ)設(shè)施，可以利用虛擬化技術(shù)管理硬件設(shè)備，為整個系統(tǒng)運行提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，而平臺的服務(wù)部分可以通過利用公用API等函數(shù)提供必要的開發(fā)環(huán)境，建立完善的系統(tǒng)管理功能體系。軟件服務(wù)部分可以借助基礎(chǔ)設(shè)施部分的軟件資源進(jìn)行功能封裝，用戶只需要通過瀏覽器便能夠使用相關(guān)的服務(wù)，感受到云計算技術(shù)在教學(xué)資源及其在數(shù)據(jù)計算方面的優(yōu)勢。同時，數(shù)據(jù)儲存都能夠在云服務(wù)端進(jìn)行，有著安全可靠方面的優(yōu)勢。校內(nèi)建立的實驗室多個云計算平臺可以聯(lián)合形成云計算中心，將傳統(tǒng)的平臺和數(shù)據(jù)中心逐步改造為信息化云計算平臺，通過實驗室全局管理系統(tǒng)的建設(shè)，能夠?qū)⒍鄠€云節(jié)點有效連接。云系統(tǒng)管理層可以為管理員提供與教學(xué)管理、資源配置和實驗部署等日常工作相關(guān)的平臺，同時提供硬件資源擴(kuò)展及更新軟件、提供定制實驗內(nèi)容等非日常維護(hù)工作服務(wù)。該平臺可以保障各實驗室之間的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行信息收集和共享，并且能夠根據(jù)實驗室特殊發(fā)展?fàn)顩r，提供針對性的改進(jìn)和優(yōu)化策略，保障高校的多個智慧實驗室能夠統(tǒng)一進(jìn)行管理，降低管理人員的工作難度和總量，為學(xué)校的教研工作提供必要的資源支持。

結(jié)束語

高校智慧實驗室的信息化平臺建設(shè)符合新時代教育信息化發(fā)展趨勢的要求。云計算技術(shù)作為現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展成果，不僅能夠降低系統(tǒng)平臺建設(shè)成本，而且還能夠靈活應(yīng)用各項資源，促進(jìn)高校實驗室以及相關(guān)平臺的統(tǒng)一化管理。實驗室相關(guān)管理者和建設(shè)者則需要在管理職責(zé)權(quán)限合理分配的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)校的教學(xué)實驗工作要求，不斷調(diào)整信息化平臺中的功能模塊，以此建立較為完善的智慧實驗室信息化平臺，甚至可以將多個實驗室的信息化平臺共同組成云計算中心，進(jìn)一步擴(kuò)大教學(xué)以及管理工作的范圍，幫助學(xué)校在降低管理工作總量和難度的同時，利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行實驗室以及教學(xué)工作的統(tǒng)一化管理。

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作者簡介：劉偶偶（1989— ），女，漢族，廣西桂林人，泰國格樂大學(xué)，實驗師，本科。

研究方向：教育管理，實驗室管理。