基于 labVIEW的材料力學實驗模擬系統(tǒng)研究含開題報告及文獻綜述、任務書
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附錄A 外文資料譯文
基于WebService的虛擬實驗系統(tǒng)集成的研究與設計
摘要:隨著信息教學意識的提高,虛擬實驗的相關技術和產(chǎn)品也不斷發(fā)展和完善。然而,由于多方面的系統(tǒng)應用,導致在當前的實驗教學中缺乏統(tǒng)一性和標準化的實驗教學過程。本文針對基于WebService的集成解決方案,在系統(tǒng)研究與分析的基礎上,集成了設計,實現(xiàn)和虛擬實驗平臺。作者致力于實現(xiàn)多虛擬實驗教學資源的整合。同時通過實際實驗,結果表明虛擬實驗教學工作在大學中可以更加高效,規(guī)范,實驗和管理的標準化過程,為未來虛擬實驗提供有利的基礎平臺.
關鍵詞:多系統(tǒng);虛擬實驗;積分;網(wǎng)絡服務; XML
1.介紹
隨著虛擬實驗需求的增加,多虛擬實驗系統(tǒng)的集成已成為必然趨勢。作為系統(tǒng)間框架和語言的差異,系統(tǒng)之間的兼容性是一個挑戰(zhàn)。同時,我們必須通過不同的方式訪問不同系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)[1]。它從投資,維護,作為共享數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)冗余造成了問題[2]。因此,如何在一個平臺上實現(xiàn)多虛擬實驗資源的集成已成為必然趨勢。
IM(信息歧管)由AT&T貝爾實驗室項目進行,用于100多個綜合信息源[3]。南加州大學信息科學研究所開發(fā)了一個集成的系統(tǒng)IMS,其特點是開發(fā)和應用各種人工智能技術來訪問各種信息源,并構建一個智能動態(tài)接口[4,5]。重慶大學的虛擬實驗教學通用平臺,通過引入下一代應用RIA框架智能客戶端,在一定程度上實現(xiàn)了虛擬實驗平臺的通用性和繼承性[6]。大連理工大學iLab是基于LabVIEW實驗室虛擬儀器的集成環(huán)境和結構,構建互動iLab [7]。
目前很少有關于虛擬實驗系統(tǒng)集成的研究,作為不同虛擬實驗平臺之間的區(qū)別[8],使得常見的,標準化的虛擬實驗平臺集成解決方案難以實現(xiàn)。這是本文的重點。
2.集成技術概述
2.1網(wǎng)絡服務
Web服務概述Web服務是一個獨立于平臺,松耦合,自包含,基于Web和XML標準的可編程的,可以描述應用程序[9]。
Web服務是一種使用XML作為基本數(shù)據(jù)通信的分布式技術,因此異構系統(tǒng)可以用作協(xié)作計算網(wǎng)絡操作的一部分[10]。它的主要目標是提供一個通用的平臺獨立,語言無關的平臺,標準的Web協(xié)議提供服務,以實現(xiàn)在不同平臺上的應用程序連接和集成[11]。 Web服務可以被描述為發(fā)布,發(fā)現(xiàn)并稱為網(wǎng)絡和信息系統(tǒng)。它可以提供更快的速率訪問跨平臺數(shù)據(jù)服務,并實現(xiàn)服務器上的所有數(shù)據(jù)的集成,成功解決了使用各種系統(tǒng)的異構數(shù)據(jù)的問題[12,13]。 Web服務工作如圖1所示。
2.2XML
XML(可擴展標記語言)是用于Web流量的標記語言和標準通用標記語言(SGML)子集。 XML是數(shù)據(jù)交換的通用格式;作為Web服務的關鍵技術,它主要用作文檔,XML提供了一種統(tǒng)一的方法來描述和交換應用程序或供應商的獨立結構化數(shù)據(jù)。
XML可以靈活有效的方式定義管理信息結構。 XML可以在一個靈活有效的管理信息結構中定義,以XML格式存儲的數(shù)據(jù)不僅具有良好的內部結構,而且也是因為它是W3C提出的一個國際標準,因此被大多數(shù)軟件提供商支持,數(shù)據(jù)交換和開發(fā)。
3.基于WebService的集成程序
本文中的虛擬實驗是基于WebService并使用JAVA開發(fā)的。它是B / S模式并且具有SSH架構,并且在靈活性和可擴展性方面具有某些優(yōu)點。
3.1平臺集成解決方案
集成解決方案如圖2所示。
圖1 Webservice工作
圖2 集成解決方案
1)與教學教學體系的融合:第一部分是用戶的對接,使用單點登錄技術,統(tǒng)一入口為學校綜合教育系統(tǒng),同時用戶信息自動導入虛擬實驗教學系統(tǒng)。第二部分是選擇和調度模塊,可以直接進入虛擬實驗教學系統(tǒng),可以重新安排,此功能使用Web服務技術。第三部分是數(shù)據(jù)變換。
2)與第三方標準化虛擬實驗系統(tǒng)集成:第三方軟件系統(tǒng)作為虛擬實驗教學系統(tǒng)服務。虛擬實驗教學系統(tǒng)調用第三方軟件系統(tǒng)提供的服務來完成實驗教學,WebService用于實驗教學過程。
集成配置:參數(shù)化虛擬實驗教學系統(tǒng)管理課程信息,并配置第三方軟件系統(tǒng)集成接口配置。
實驗維護集成:一,集成現(xiàn)有實驗數(shù)據(jù)庫,第三方提供實驗提取服務接口進行同步。第二,編輯界面服務,當老師添加或修改實驗時,平臺調用第三方服務進行編輯,然后更新實驗庫。
學生做實驗集成:學生登錄系統(tǒng),并開始實驗。然后生成服務ID并調用第三方軟件系統(tǒng)界面,學生實驗頁面顯示,完成后,第三部分將服務ID作為標識,然后保存并返回學生的結果。
教師標記實驗集成:教師登錄安排列表,選擇他們想要的模塊,然后基于服務ID系統(tǒng)服務,學生結果顯示平臺調用第三方界面。
3)與第三方標準化虛擬仿真軟件集成
與第三方虛擬仿真軟件集成,如:Flash,Applet,ActiveX等軟件。以虛擬實驗教學系統(tǒng)的形式集成到實驗插件中,在虛擬實驗教學系統(tǒng)的幫助下完善管理機制,利用第三方虛擬仿真軟件模擬的優(yōu)勢,完成實驗教學過程。
3.2集成接口體系結構
平臺和虛擬實驗系統(tǒng)和教學相關系統(tǒng)通過傳遞XML文件進行通信,并且集成接口提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式,系統(tǒng)之間的標準化通信。
在Web服務處理不同的數(shù)據(jù)源后,獲得的數(shù)據(jù)以xml格式保存數(shù)據(jù),然后通過XML數(shù)據(jù)集成處理模塊將xml數(shù)據(jù)轉換為統(tǒng)一格式的規(guī)范數(shù)據(jù)文件,回到當前調用virtual實驗系統(tǒng),由xml解析系統(tǒng),將結果返回給用戶。集成設計的整體框架如圖3所示。
圖3 綜合設計的總體框架
4基于WebService的集成的發(fā)展
4.1實驗過程
具體過程如圖4所示
圖4 具體過程
1)增加學術課程:學術人員添加課程,選擇相應的界面,實現(xiàn)多平臺集成。
2)教師添加實驗:教師根據(jù)安排添加虛擬實驗;他們可以選擇所需的第三方插件,然后添加規(guī)則和報告模板。
3)教師安排實驗:教師根據(jù)課程的進度安排實驗。
4)學生做實驗:學生進入系統(tǒng),他們可以查看安排。他們首先完成相應的練習,然后進入虛擬實驗平臺并完成實驗。
5)保存實驗結果:提交后,實驗結果以XML文件和統(tǒng)一的標準格式保存。這些數(shù)據(jù)必須進行轉換,因為它們來自具有不同格式的不同服務器。
6)教師標記實驗:教師選擇標記的學生,并通過第三方系統(tǒng)的解析下載到本地。
4.2.Integrated接口
1)與第三方標準化虛擬實驗系統(tǒng)集成
· Web服務服務wsdl地址:實驗存儲庫同步接口(第三方系統(tǒng))。 Web Service方法為第三方提供同步實驗:synchroNAMEExps()。
· 設計實驗回調平臺接口(實驗教學平臺);實驗教學
平臺提供Web Service方法更新庫實驗實驗:saveExp(參數(shù)),發(fā)送信息以添加或修改實驗XML數(shù)據(jù)。
· 教師設計實驗界面(第三方系統(tǒng)):教師設計實驗界面
路徑和傳入服務ID和第三個實驗ID
· 實驗接口(第三方):實驗接口路徑,傳入服務ID和第三個實驗ID
· 學生提交結果界面(實驗教學平臺):實驗教學平臺提供
Web服務方法更新學生的實驗結果:saveStudentExpScore(parameters)將實驗結果XML數(shù)據(jù)發(fā)送給學生。
· 檢查學生實驗的特定步驟(第三方系統(tǒng)):第三方系統(tǒng)提供方法來查看學生的實驗步驟:viewStudentExpInfo(serviceId),具體步驟來返回學生實驗XML數(shù)據(jù)。
2)與第三方標準化虛擬仿真軟件集成
第三方軟件廠商提供訪問平臺腳本接口:getPlatFormXml()。
· 第三方軟件供應商提供一個接口來加載初始腳本:initPlatFormXml()。
· 第三方軟件供應商腳本標準。
5.結論
完成平臺集成界面的設計和實現(xiàn)后,根據(jù)集成類型和選擇接口將類添加到系統(tǒng)中,如圖5所示。
在選擇本地程序時,可以根據(jù)實驗測試要求選擇第三方插件,如圖6所示。
選擇第三方程序設置第三個實驗系統(tǒng)結構如圖7所示。
集成接口的設計使虛擬實驗平臺與多方系統(tǒng)和插件集成。同時,它通過使用AJAX,JavaScript實現(xiàn)了異步刷新并加強了平臺的使用效果。但現(xiàn)在有很多根深蒂固的問題需要解決。 Web服務的效率,使用xml語言,可以實現(xiàn)平臺獨立性,但是使用xml傳輸效率總是一個問題,這仍然需要后續(xù)優(yōu)化。
圖5 集成型和選擇接口
圖6 實驗測試需求接口
圖7 第三個實驗系統(tǒng)結構
評論:BUPT科學創(chuàng)新項目特別基金,機器人虛擬實驗系統(tǒng)的研究與開發(fā)。
附錄B 外文資料原文
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