远程实验室的开发与应用——面向工程教育

第1章 远程实验室技术介绍 1 1.1 引言 1 1.2 远程实验概述 3 1.3 国外远程实验室系统及其现状 4 1.4 国内远程实验室系统发展现状 7 1.5 远程实验室系统开发技术的发展 13 1.5.1 用于远程实验室系统的云计算技术 15 1.5.2 移动远程实验室应用开发 17 1.5.3 用于远程实验室系统的社会计算技术 20 第2章 远程实验室构架及其关键技术 22 2.1 引言 22 2.2 快速集成离线实验的新型远程实验平台架构 23 2.2.1 高可扩展架构的理论基础 23 2.2.2 Node.js Web引擎 24 2.2.3 数据传输协议选择 25 2.3 新型信息交互框架设计案例 27 2.3.1 客户端Web模块 28 2.3.2 服务器模块 28 2.3.3 新版LtoN协议 29 2.3.4 技术与创新 29 2.4 远程实验信息共享机制 30 2.4.1 基于Wiki技术的学习环境 30 2.4.2 基于Wiki的远程实验室系统架构 31 2.4.3 基于Wikidata和标签云的搜索框架 32 2.4.4 基于Wiki的知识共享平台模型架构 32 2.4.5 基于Wiki的知识共享平台的协同工作模式 34 2.4.6 灵活便捷的实验实施过程 35 2.4.7 优化与改进方向 36 第3章 远程实验室设计方法 37 3.1 引言 37 3.2 基于云计算的RLaaS框架设计 39 3.2.1 实验应用程序即服务(EAaaS)层 39 3.2.2 实验开发框架和运行环境即服务(EFEaaS)层 40 3.2.3 基础实验资源即服务(BERaaS)层 40 3.2.4 RLaaS-Frame框架的特征 41 3.2.5 RLaaS-Frame框架的参考部署过程 42 3.3 适用移动设备的应用架构设计 45 3.4 远程控制可编程逻辑控制器的设计 45 3.4.1 可编程逻辑控制器的原理与组成 45 3.4.2 可编程逻辑控制器的特点 47 3.4.3 可编程逻辑控制器的功能选择 48 3.5 基于PLC的在线可编程实验平台设计 50 3.5.1 基于PLC的远程实验室平台架构 51 3.5.2 基于PLC的远程实验室平台的功能 51 第4章 一种新型的移动优化远程实验室应用程序架构 53 4.1 引言 53 4.2 新型移动优化应用程序架构 54 4.2.1 移动优化应用程序层 55 4.2.2 统一框架层 56 4.2.3 新的移动优化应用程序体系架构的特征 58 4.3 远程实验室架构在移动优化方面的改进方向 58 第5章 工程类远程实验案例设计与实现 60 5.1 引言 60 5.1.1 教学模式 60 5.1.2 实验内容设置方式 62 5.2 嵌入式无线传感网络应用实验 64 5.2.1 实验目的 64 5.2.2 实验原理 65 5.2.3 实验设计 70 5.2.4 实验过程 83 5.2.5 实验结果及分析 92 5.3 基于北斗的定时定位系统设计实验 98 5.3.1 实验目的 98 5.3.2 实验原理 100 5.3.3 实验设计 106 5.3.4 实验过程 107 5.3.5 实验结果及分析 115 5.4 可编程机器人视觉目标跟踪算法实验 117 5.4.1 实验目的 117 5.4.2 实验原理 118 5.4.3 实验设计 121 5.4.4 实验过程 125 5.4.5 实验结果及分析 129 5.5 电涡流调谐质量阻尼远程控制实验 133 5.5.1 实验目的 133 5.5.2 实验原理 134 5.5.3 实验设计 137 5.5.4 实验过程 141 5.5.5 实验结果及分析 144 第6章 用于远程可编程控制实验开发的新型在线可编程平台 148 6.1 引言 148 6.1.1 用于实验设备控制的可编程逻辑控制器 149 6.1.2 工作站中用于实验设备控制的软件 150 6.1.3 用于实验设备控制的基于服务器的可编程环境 151 6.2 在线可编程实验平台架构 151 6.2.1 用户层 153 6.2.2 平台内核层 153 6.2.3 系统层 154 6.2.4 新的在线可编程实验平台的优势 154 6.3 在线可编程实验平台的改进方向 154 第7章 基于Wiki的工程教育远程实验室平台 156 7.1 引言 156 7.2 基于Wiki的远程实验室系统架构 157 7.2.1 终端用户层 159 7.2.2 平台层 159 7.2.3 数据存储层 160 7.3 基于Wiki的远程实验室平台的实现过程 161 第8章 总结 163 8.1 远程实验教育的模式创新 164 8.2 远程实验教学实施与评价 168 参考文献 170