X射線衍射儀遠程網絡實驗室開發

X射線衍射分析是進行化學、材料、物理、地質、電子、環境等多學科研究的必備基本分析手段，但儀器價格昂貴，對教學來說仍然是一種稀缺資源。故X射線衍射分析有必要通過網絡化教學對學生和研究人員進行知識普及，提高實驗水平。從20世紀90年代初到目前為止，已經建立了十余個科學儀器網絡實驗系統，它們在提升儀器利用率和異地專家協同實驗等方面取得了顯著成果。但是未見大型分析儀器，特別是X射線衍射儀用于網絡實驗教學的報道。針對上述問題，本文開發了一套X射線衍射儀遠程網絡實驗室，將X射線衍射用于教學工作。結合現有的科學儀器網絡實驗室和網絡教學，構建了X射線衍射儀遠程網絡實驗室的系統框架，包括網絡實驗教學管理、實驗互動交流、實驗過程同步播放、實驗信息共享、實驗案例點播五個子系統，具有現場視頻與計算機屏幕視頻的實時播放、語音交互、實驗案例點播、課程預約、信息發布、實驗報告上傳、成績記錄等功能。設計基于B/S結構的軟件框架，分為數據庫、Web服務器和管理員軟件。系統數據庫使用MySQL軟件進行開發，并從邏輯結構設計和物理設計兩方面進行設計。Web服務器使用Java語言結合SSH框架和AJAX技術開發；設計了課程預約的流程，解決過多人同時上課網絡擁堵的問題；采用基于FTP傳輸協議的文件傳輸模式，解決了傳統文傳輸時電腦易感染病毒的問題，實現了實驗信息的共享；采用flowplayer頁面播放器，實現了實驗案例的點播。管理員軟件使用C++語言結合ActiveX技術開發，包括同步播放控件，互動交流控件和多條管理線程。設計了常規顯示、教師主控、學生主控、學生收聽，學生發言等情況下的工作流程，解決了多通道視頻源同時顯示，浪費帶寬的和傳統網絡教育語音模式單一的問題。實現了對視頻源的控制、管理以及教師與多位學生雙向多點之間的互動交流。本文針對于Web服務器和管理員軟件進行了功能測試，各項指標符合預期的設計。并在吉林大學X射線衍射中心完成安裝及調試，展開了試驗教學應用工作，運行狀態良好，性能穩定。