1設計原理

　　1. 1 LabVIEW的網絡功能虛擬儀器網絡平臺是一個為遠程虛擬實驗室提供基礎的平臺，因此在實現上不僅要求系統能夠實現具有臨場感的虛擬實驗，而且還希望系統具有高度的可擴展性以應付不同種類的虛擬實驗，而同時也需要控制對于擴展實驗所需要消耗的資源。

　　由于TCP和UDP是底層的通信實現，并不是專門為遠程采集設計，因此要實現一個遠程采集任務必需進行復雜的TCP（ UDP）編程，不僅包括了數據的傳輸，還涉及到采集控制信號的傳輸以及同步等內容，而且一段TCP框圖幾乎是專門為一個特定的遠程采集任務設計的。如果需要實現另一個遠程采集任務，則幾乎需要重新設計TCP通信方式，在擴展實驗內容上無疑是十分麻煩且高代價的。

　　DataSocket本質上是在一定層次上封裝了TCP功能的高速數據實時共享手段，因此能夠在一定程度上簡化擴展實驗的復雜性，但仍然不夠理想。而R e mote Panels則是專門為遠程數據采集設計的高度封裝的功能，本身不涉及任何框圖編程的V I發布手段，或者說應用。在擴展方面，只需要設計*不包含遠程任務的本地采集V I，就可以通過R emote Pan els變為遠程采集V I，因此實驗的擴展僅僅與實驗本身的擴展有關而不涉及實驗的遠程通信。相比之下， SMTP只是一種發送郵件的功能，無法實現遠程虛擬實驗，也就談不上實驗的擴展。LabV IEW的網絡通信功能對比見。

　　考慮到系統需求，設計采用Remote Panels作為網絡虛擬實驗平臺的實現形式。同時，為了客戶端的配置能夠盡量簡單和實驗系統管理的方便，本研究方案采用基于瀏覽器發布的R emote Panels并輔助以ASP環境開發的平臺作為實驗室系統。

　　此外，將使用M ySql Server作為數據庫管理系統數據。

　　1. 2網絡虛擬實驗平臺整體架構設計整個網絡虛擬實驗平臺的架構如所示。其中服務器裝有W in2000 Server、Professional操作系統，由LabV IEW 7. 0軟件提供虛擬儀器的發布，同時此服務器還作登錄服務器用，由IIS + ASP + M ySq l Server提供的平臺，需要正確的用戶名、密碼登錄服務器，才可以做虛擬實驗。硬件設備為N I公司的硬件板卡PCI- 6111.而用戶計算機需要有W eb瀏覽器，必須裝有LabV IEW Runtime Engine插件。

　　鑒于LabV IEW本身對硬件操作能力強大，本研究設計的網絡虛擬實驗方案使用的是CS結構，從實現的功能上采用遠程控制網絡虛擬實驗平臺的類型，也就是除了實現實驗儀器與實驗數據的共享之外，還要實現客戶端對實驗儀器設備的遠程控制。

　　網絡虛擬實驗平臺的構建采用BSDA 結構，即客戶端/服務器/數據庫/應用程序的結構。

　　LabV IEW本身雖然具備一定的網頁服務器功能，但是由于虛擬實驗室的功能上要求對客戶端有一定的限制，并且要求一些擴展的交互功能，因此決定使用M icrosoft IIS作為主要的網頁服務器對LabV IEW進行擴展。因此，網絡虛擬實驗平臺構建如下：客戶端采用網頁瀏覽器（ Netscape 4. 7或Inter net Exp lorer 5. 5 sp2以上版本）；網頁服務器采用M icrosoft IIS，腳本環境采用M icrosoft ASP（ A ctive Server Pages）；數據庫系統采用M ySql Server 4. 1；應用服務器端采用LabV IEW 7. 0 Full Develop ment System；實驗儀器設備采用N ational Instrum ents的PCI - 6111.

　　2實現過程網絡虛擬實驗平臺系統共包括數據庫系統、平臺系統、LabV IEW系統3個系統模塊。

　　①數據庫系統模塊從屬于平臺系統模塊，它為平臺系統模塊提供了用戶數據管理的支持。

　　②平臺系統模塊分為用戶管理模塊和附屬模塊，用戶管理模塊實現教師與學生的身份認證與登錄，預約查看與管理等，附屬模塊則實現討論、上傳及下載區3個系統。

　　③LabV IEW系統模塊則向用戶提供基于網頁瀏覽器的遠程虛擬實驗。

　　2. 1數據庫模塊的實現設計采用的數據庫系統為M ySq l Server 4. 1，屬于關系數據庫管理系統（ RDBM S）。在關系數據庫中，數據庫是以關系的方式組織數據，關系也就是表。一個數據庫可由若干個表組成，通過一個或者多個表中的特定關系，相關的數據被有機的連接起來。用戶對數據庫的操作實際上就是對表的操作。

　　創建平臺的數據庫b ishe如所示。

　　網絡平臺數據庫由8個表組成，分別是： bishe，hu ifu， kecheng， shiyan， taolun， xuesheng， yunxu， yuyue.

　　其中xuesheng和b ishe是存儲用戶信息的主要表格，也是劃分用戶權限的依據。此外，為了讓平臺能夠使用ASP連接數據庫，還安裝了M ySq lOD BC Driver.

　　2. 2平臺模塊的實現設計的平臺模塊使用基于IIS的ASP頁面。平臺主要由5個部分組成，分別是預約系統，交流討論系統，上傳專區，下載專區，與虛擬實驗系統的無縫連接系統。預約系統和與虛擬實驗系統的無縫連接是此部分的開發重點。交流討論系統，上傳專區，下載專區，是網絡平臺功能的補充和強化，是實現網絡資源共享的附屬系統。是體系結構圖。

　　主頁是虛擬實驗室的入口，任何人都可以訪問主頁。剛進入該頁，只有兩個鏈接可用，就是瀏覽頁和會員注冊頁，其余頁面都需要驗證身份后才能登錄。

　　成功登錄后點擊課程鏈接，就能進入預約系統。系統會自動區分用戶身份，用戶分為教師和學生兩種。如果是學生則進入預約系統；如果是教師則進入預約管理系統。該頁是一個表單，顯示了教師當前發布的實驗課題和實驗簡介，學生可以根據自己的興趣選擇要預約哪個實驗，只需選取單選按鈕然后提交表單，如果顯示預約成功界面，則預約成功。預約成功后可以到通知頁查看預約是否得到批準。如果教師登錄，則顯示預約管理頁面。教師可以點擊實驗課題名稱進入相應頁面，管理相關的實驗預約信息。所有的實驗課題都是教師發布的，在該頁提供了發布新的實驗課題的鏈接。如果教師要發布新的實驗信息，進入發布頁，填寫相關信息，選擇是虛擬實驗還是虛擬儀器，提供要發布的實驗的相對路徑，點擊發布即可完成發布。

　　討論頁面是學生交流討論專區。在通知頁，學生可以查看實驗安排和批準通知，只有查看權限，沒有發表留言的權限。教師登錄該頁可以發布課程安排和預約批準通知，如果發現錯誤可以點擊編輯鏈接進入修改頁進行修改。教師可以方便快捷的管理留言信息。下載、上傳系統是實現實驗室資源共享的主要系統。

　　因為LabV IEW W eb Server本身只是一個簡單的htm l發布服務器，不具備執行腳本的能力，所以要實現對虛擬實驗頁面的加密，就要屏蔽掉頁面的地址欄、工具欄，還要禁用鼠標右鍵。我們知道，對于彈出的窗口可以很好的控制窗口屬性。

　　當發布的虛擬實驗頁面也保存在主目錄下時，可以使用ASP的include函數將虛擬實驗頁面包含到特定的。 asp文件中，這樣虛擬實驗頁面的路徑就不會被看到，從而實現對虛擬實驗頁面的保護，而且可以層層嵌套。但是在實際操作中，虛擬實驗的發布只能在8080端口實現，而平臺在80端口。include不能實現跨端口包含文件。所以采用另一種連接的方法，就是在彈出窗口中使用可以跨端口的< iframe>包含文件的方法。需要指出的是，< iframe>和include不同，它實際上是在網頁窗口中打開另一個網頁窗口，而include則是直接讀取另一個網頁的代碼并嵌入網頁。

　　進入在線頁，顯示的是教師發布的實驗課題，分為虛擬儀器和虛擬實驗兩類，用戶也分為教師和學生。教師可以直接點擊鏈接進入，學生點擊鏈接后，系統自動查詢該學生的預約要求是否得到批準，如未得到批準，則彈出顯示預約還未得到批準的頁面；如果已經被批準，則進入相應實驗頁面，請求控制權限，在線操作即可。

　　2. 3 LabVIEW模塊的實現要在客戶端使用W eb瀏覽器瀏覽或控制服務器端的V I前面板前，必須先要在W eb服務器端運行LabV IEW，并且配置LabV IEW W eb Server.Lab V IEW Web Server的配置主要有3個選項：W eb Server： Configuration W eb Server： BrowserA ccess W eb Server： V isib leV Is由于IIS的HTTP服務已經占用了80端口，因此需要將LabV IEW W eb Server的端口改成其他的，設計使用的是8080端口。3個選項具體配置過程不再贅述。

　　當LabV IEW W eb Server啟動后，就可以將虛擬儀器發布并通過事成的嵌入實驗的頁面連接Remote Panels進行遠程虛擬實驗了（進行實驗的V I必需先在服務器打開）。虛擬實驗室總共發布8個V I.3個涉及硬件采集卡的分別是：信號發生器、示波器和頻譜儀； 5個純軟件模擬實驗的分別是： CRC編譯碼、增量調制、HDB3編碼、PCM調制和數字調制。具體實現方案是：購買并開通節點訪問權。使用LabV IEW7. 0的W eb Pub lish ing Too，l打開W eb Server，將虛擬儀器和虛擬實驗發布到的頁面上，這些頁面可以把鏈接指向通信虛擬實驗室主頁。

　　已發布頁面允許具有訪問權IP同時訪問，其中一個可獲取實驗的操作權，服務器端監控實驗的操作。

　　在基于W eb的V I發布中，客戶端可以通過網頁瀏覽器真實的看到遠程服務器端的V I前面板，并且可以控制前面板，從而實現遠程虛擬實驗的目的。

　　3運行測試結果在所有模塊實現后，完整的虛擬系統也隨之實現。服務器的IP為59. 64. 74. 187， IIS使用80端口， LabV IEW使用8080端口， M ySql Server使用3306端口，在服務器計算機連接了硬件采集卡，啟動了M ySql Server服務、IIS服務和LabV IEW W eb Server服務后系統即進入正常運行狀態。

　　在任何一臺裝有M icrosoftW indows系列操作系統（內置Internet Explorer 5. 5以上版本瀏覽器）的客戶端瀏覽器地址欄中輸入h ttp： / /59. 64. 74. 187 / index. asp即可訪問系統。用戶正確登錄并成功預約實驗后，即可進行在線實驗。測試表明，本系統的各項功能均達到了設計要求，同時具有良好的擴展性。

　　4結論通過對LabV IEW網絡通信能力的研究，充分利用它提供的Remore Panels功能，自主開發了網絡虛擬實驗平臺。該系統提供了一個友好的交互性界面，便于用戶的訪問，并提供了虛擬實驗的鏈接。對其功能進一步拓展，實現了用戶權限控制、預約系統、討論系統和上傳下載系統，形成一個完整的網絡虛擬實驗體系。