[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的應用，文章簡單分析了云計算技術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，分析了云計算技術在智慧實驗室信息化平臺中的應用價值。文章立足于云計算技術在智慧實驗室信息化平臺中的應用，研究信息化平臺的基本功能以及系統(tǒng)組成。

[關鍵詞]高校智慧實驗室；信息化平臺建設；云計算技術；應用

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的資源配置效率，將有限的教學資源運用到不同領域教學過程中，實驗室的信息化建設管理水平提升已經(jīng)成為了必然要求。高校需要在實驗室管理過程中持續(xù)深化云計算的技術這類現(xiàn)代信息技術成果的應用，促進校內(nèi)智慧實驗室的建設和發(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)代化教學實驗室，能夠促進實驗教學以及軟硬件資源整合優(yōu)化方面的任務落地。在高校傳統(tǒng)的實驗室管理過程中，教學過程都是需要人工進行記錄和管理，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)代信息技術提高管理水平。本文基于云計算技術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和發(fā)展提供參考。

一、云計算技術概述

（一）概念

云計算是以互聯(lián)網(wǎng)技術作為基礎形成的服務增加、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)易擴展性特征[1]。狹義層面的云計算是以IT基礎設施的交付和使用模式為主，各主體可以通過網(wǎng)絡平臺，根據(jù)個人的需求和容易擴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交付、使用模式，是各主體利用網(wǎng)絡平臺獲得所需服務的方法。隨著我國云計算技術的持續(xù)發(fā)展，云計算服務的層次結(jié)構(gòu)可以分為基礎設備、平臺和軟件三個部分：底層的基礎設備是以硬件等物理設施和虛擬技術為主，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)的計算機模式相比，云計算技術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)絡資源的過程中，可以使用虛擬化技術，確保用戶能夠擺脫時間和空間限制，利用網(wǎng)絡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。云計算技術可以通過信息化平臺的建設，以用戶的需求作為核心，為其提供相應的資源和服務體系。用戶只需要搞清楚個人的發(fā)展需求，而不需要關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進行修改和新增便可。三是有著較高的性價比。任何現(xiàn)代信息技術成果的應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。云計算技術只需要用戶支付有關服務定制方面的費用，而并不需要花費大量的資金用于軟硬件設備的購買[3]。四是安全可靠特性。在當下的大數(shù)據(jù)時代下，社會公眾更加關注個人隱私的安全性，經(jīng)過云計算技術處理的數(shù)據(jù)可以在服務器端進行儲存，由計算機后臺進行專業(yè)化管理，通過設置權(quán)限管理和身份認證等功能模塊，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應用的價值

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

二是建設成本明顯下降。在利用云計算技術建設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，并可以按照相關用戶需求隨時調(diào)用，不需要花費較多的時間建設計算環(huán)境。平臺后續(xù)的維護工作費用也得到有效控制，能夠利用云服務方式進行資源的儲存和計算，按照用戶的需求進行調(diào)用，并不需要采購較多的硬件和軟件設備。同時，云計算技術可以與虛擬化技術聯(lián)合應用，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物理硬件使用率能夠明顯提升。

三是促進管理工作的統(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進行整合統(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和實驗服務，教學資源可以根據(jù)不同專業(yè)教學工作的要求合理進行配置和優(yōu)化，在提高教學質(zhì)量和教學效率的同時，促進復合型人才的培養(yǎng)。云計算技術通過將傳統(tǒng)學校教育中的硬件設備、教育資源等內(nèi)容容納到數(shù)字化校園中，進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應用分析

（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進行建設和優(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，將平臺建設重心轉(zhuǎn)移到業(yè)務功能方面，用戶通過輸入相應的關鍵詞搜索各項資源，同時可以利用其中的計算功能模塊，獲取精準的計算結(jié)果以及計算模型，進一步體現(xiàn)信息化平臺的應用價值。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行虛擬接入及共享。三是利用數(shù)據(jù)分析對于設備和環(huán)境智能進行調(diào)節(jié)，在實時監(jiān)測設備開關狀況的前提下，及時反映和處理各種突發(fā)事件，維護設備以及人員安全。

（二）基于云計算技術的信息化平臺系統(tǒng)組成

以云計算技術為基礎形成的智慧實驗室信息化平臺具體包括了基礎層、平臺層和應用層三個部分?；A層主要是準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。最終的應用層能夠為不同類型的用戶主體提供必要的應用程序，有選擇性地使用平臺上的服務?？傮w而言，以云計算技術為基礎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，綜合考慮平臺的建設需求，對其架構(gòu)合理設計、調(diào)整。

1.云架構(gòu)設計

一是感知層。該層的設備能夠在采集信息的同時，對于各個節(jié)點進行管控，管理人員能夠利用軟件服務設置感知層的相關參數(shù)，設備可以對實驗室內(nèi)的各項信息進行采集，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。二是網(wǎng)絡層。網(wǎng)絡層主要是用于控制指令的傳輸，可以借助校園內(nèi)的網(wǎng)絡傳輸通道實現(xiàn)，通常包括了交換機、路由器和網(wǎng)線等部分。網(wǎng)絡層作為整個信息化平臺的數(shù)據(jù)服務中心，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，硬件設施是以服務器、存儲器為主，同時也包括了一定數(shù)量的系統(tǒng)服務軟件。三是應用層。應用層是不同用戶主體與平臺進行交互的界面，也就是軟件系統(tǒng)，用戶可以利用軟件設置各種系統(tǒng)的智能化控制參數(shù)，軟件系統(tǒng)能夠從用戶的手機、平板、電腦等終端推送顯示相應的信息。當下，基于云計算技術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。

2.平臺的整體架構(gòu)

基于云計算技術的智慧實驗室信息化管理平臺需要覆蓋與實驗室相關的各種網(wǎng)上辦公和業(yè)務處理流程，以此為基礎針對業(yè)務工作流程進行監(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多個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，為業(yè)務管理提供必要的數(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聯(lián)系實驗設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)。云計算技術的應用和應用能夠針對實驗室的管理員、系統(tǒng)管理員、教師等相關人員進行角色分配，可以實現(xiàn)利用臉譜識別以及校園卡開門的目標。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)進行相關人員的考勤數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計、導出，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)。云計算技術的引入和應用能夠促進實驗室設備和照明系統(tǒng)的有效管理，也可以幫助相關人員進行遠程控制，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)進行全方位的統(tǒng)計和分數(shù)，并形成相應的報表，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)。云計算技術應用能夠促進視頻直播和環(huán)境監(jiān)控功能模塊建立健全，具體內(nèi)容包括遠程教學、智能跟蹤和數(shù)字音頻視頻處理。該模塊能夠通過設備的統(tǒng)一認證和授權(quán)，針對與平臺相接的各個設備統(tǒng)一進行編碼處理，并通過數(shù)據(jù)安全加密技術的引入，維護平臺信息的安全性。

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、儀器設備和內(nèi)部人員進行全方位安全監(jiān)管，針對實驗室內(nèi)部的溫度和濕度數(shù)據(jù)及時進行回傳，并促進門禁系統(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)整工作提供準確的數(shù)字報表。該系統(tǒng)能夠與校內(nèi)的教務系統(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、學生能夠根據(jù)教學安排對實驗室自主進行預約。預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)的相關器材。云計算技術應用能夠通過軟硬件設施的有效結(jié)合，保障各項數(shù)據(jù)能夠集中進行管理，進一步彰顯教學管理的信息化、模塊化的發(fā)展優(yōu)勢。

六是分布式儲存服務系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠促進實驗室數(shù)據(jù)和學校中心服務器的數(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，系統(tǒng)能夠高效儲存、管理實驗室獲得的各項數(shù)據(jù)，并實施遠程的同步控制。

3.網(wǎng)絡及運行模式

以云計算技術形成的智慧實驗室信息化平臺是以B/S架構(gòu)為基礎，能夠在任何平臺進行操作，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，并進行遠程維護。同時，實驗室信息化平臺的重要部分便是基礎設施，可以利用虛擬化技術管理硬件設備，為整個系統(tǒng)運行提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡環(huán)境，而平臺的服務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。軟件服務部分可以借助基礎設施部分的軟件資源進行功能封裝，用戶只需要通過瀏覽器便能夠使用相關的服務，感受到云計算技術在教學資源及其在數(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端進行，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，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管理、資源配置和實驗部署等日常工作相關的平臺，同時提供硬件資源擴展及更新軟件、提供定制實驗內(nèi)容等非日常維護工作服務。該平臺可以保障各實驗室之間的數(shù)據(jù)能夠進行信息收集和共享，并且能夠根據(jù)實驗室特殊發(fā)展狀況，提供針對性的改進和優(yōu)化策略，保障高校的多個智慧實驗室能夠統(tǒng)一進行管理，降低管理人員的工作難度和總量，為學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符合新時代教育信息化發(fā)展趨勢的要求。云計算技術作為現(xiàn)代信息技術的發(fā)展成果，不僅能夠降低系統(tǒng)平臺建設成本，而且還能夠靈活應用各項資源，促進高校實驗室以及相關平臺的統(tǒng)一化管理。實驗室相關管理者和建設者則需要在管理職責權(quán)限合理分配的基礎上，根據(jù)學校的教學實驗工作要求，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，進一步擴大教學以及管理工作的范圍，幫助學校在降低管理工作總量和難度的同時，利用現(xiàn)代信息技術進行實驗室以及教學工作的統(tǒng)一化管理。

參考文獻

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[3]陸駿.云計算環(huán)境下計算機虛擬實驗室平臺的建設與實現(xiàn)[J].信息技術與信息化，2019（9）：168-170.

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

研究方向：教育管理，實驗室管理。