CN103442089B - 远程仪器共享系统及该系统下服务器的权限分配器及权限分配方法 - Google Patents

Abstract

远程仪器共享系统及该系统下服务器的权限分配器及权限分配方法，涉及仪器设备资源远程共享技术。它为了解决目前通过网络实现实验仪器设备资源的系统及方法共享受时间、空间限制，当多用户同时请求控制权的时候造成系统无法按需分配的问题。本发明中，用户能够随时随地通过对Web进行登录并发送仪器使用权限请求，服务器对用户端进行编号并记录每个用户使用每个仪器的时间，当用户使用该仪器的时间达到该仪器的使用时间上限时，服务器将该权限分配给下一个请求使用该仪器的用户。本发明摆脱了以往仪器资源共享系统受时间和空间限制的问题，能够对用户的请求按顺序进行合理分配权限。本发明适用于远程仪器资源共享技术领域。

Description

远程仪器共享系统及该系统下服务器的权限分配器及权限分配方法

技术领域

本发明涉及仪器设备资源远程共享技术。

背景技术

仪器设备是获取物质信息和认识物质世界的重要工具，是验证科学新思想、新概念和新规律的重要手段，是从事科学研究的基础条件之一。没有高端仪器设备的支撑，现代科技研究和技术开发几乎寸步难行。随着大型精密仪器设备量逐年增加，它们主要配置在综合类大学的国家重点实验室以及企业独立的科研机构中。然而，由于许多仪器设备价格高昂，许多学校和企业无力购买，使得仪器设备在高校之间、企业之间分布呈现出不均衡之态。另外，高校之间，企业之间管理条块分割，有限的经费存在重复购置的现象，同时缺乏仪器设备资源共享的机制，也缺乏提供仪器设备共享服务的平台，高校优质的仪器设备未能有效的对社会开放，导致高校仪器设备利用率低下，造成了我国仪器设备资源的极大浪费。一方面某些高校现有贵重仪器设备未能充分发挥使用，另一方面需要使用仪器设备的单位又没有仪器设备可用。因此，优化和重整科技基础资源，实现科学仪器的共享，建设规模化虚拟化科学仪器实验基地，构建一个开放、共享、高水平的科学基础条件平台，就显得非常有必要。

通过网络实现实验仪器设备资源共享就可以解决以上问题。但是，传统的仪器资源共享方法存在以上缺点，首先，传统的仪器资源共享受时间的限制，用户不能随时的对远端仪器进行操控；其次，传统的仪器资源共享受空间的限制，用户对实际仪器的操控只能以“有线”的方式进行，不能通过网络化的形式从远端对仪器进行共享；最后，传统的仪器资源共享方法当多用户同时请求控制权的时候造成系统无法按需分配造成不必要的麻烦。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前通过网络实现实验仪器设备资源的系统共享时间、空间限制，当多用户同时请求控制权的时候造成系统无法按需分配的问题，提供一种远程仪器共享系统及该系统下服务器的权限分配器及权限分配方法。

本发明所述的远程仪器共享系统包括m个仪器、服务器和n个用户端，所述m个仪器通过数据接口与服务器连接，所述服务器通过互联网与n个用户端连接，所述m和n均为大于1的整数。

本发明所述的远程仪器共享系统下服务器的权限分配器包括以下装置：

用于等待用户端发送用户身份验证信息，并在该装置运行结束后同时启动用户身份判断装置和等待装置的等待装置；

用于根据用户端发来的身份验证信息判断用户是否为管理员，并在判断结果为是时启动管理装置，在判断结果为否时启动请求等待装置的用户身份判断装置；

用于对仪器的使用情况进行观察、分配、调整和维护的管理装置；

用于等待用户发送仪器使用权限请求的请求等待装置；

用于对发送仪器使用权限请求的用户进行编号的编号装置；发送使用第i个物理仪器的使用权限请求的第j个用户的编号为U_ij，i的初始值为1，j的初始值为1；

用于判断t_ij－1是否小于T_i，并在判断结果为是时启动仪器编号判断装置，在判断结果为否时启动权限分配装置的使用时间判断装置；所述t_ij－1为编号为U_ij－1的用户得到第i个仪器的使用权限的时间，所述T_i为第i个仪器的使用时间上限，所述T_i由管理员设置；其中t_i0＜T₀；

用于将第i个物理仪器的使用权限分配给编号为U_ij的用户，并在该装置运行结束后，同时启动计时装置和用户编号递增判断装置的权限分配装置；

用于计时清零，并对编号为U_ij的用户得到第i个仪器的使用权限的时间开始计时的计时装置；

用于执行j＝j+1，并在该装置运行结束后启动使用时间判断装置的用户编号递增装置；

用于判断i是否等于m，并在判断为是时启动仪器编号初始化装置，在判断结果为否时启动仪器编号递增装置的仪器编号判断装置；

用于执行i＝1，并在该装置运行结束后启动使用时间判断装置的仪器编号初始化装置；

用于执行i＝i+1，并在该装置运行结束后启动使用时间判断装置的仪器编号递增装置。

本发明所述的远程仪器共享系统所下服务器的权限分配方法包括以下步骤：

用于等待用户端发送用户身份验证信息，并在该步骤结束之后同时执行用户身份判断步骤和等待步骤的等待步骤；

用于根据用户端发来的身份验证信息判断用户是否为管理员，并在判断结果为是时执行管理步骤，在判断结果为否时执行请求等待步骤的用户身份判断步骤；

用于对仪器的使用情况进行观察、分配、调整和维护的管理步骤；

用于等待用户发送仪器使用权限请求的请求等待步骤；

用于对发送仪器使用权限请求的用户进行编号的编号步骤；发送使用第i个物理仪器的第j个用户的编号为U_ij，i的初始值为1，j的初始值为1；

用于判断t_ij－1是否小于T_i，并在判断结果为是时执行仪器编号判断步骤，在判断结果为否时执行权限分配步骤的使用时间判断步骤；所述t_ij－1为编号为U_ij－1的用户得到第i个仪器的使用权限的时间，所述T_i为第i个仪器的使用时间上限，所述T_i由管理员设置；其中t_i0＜T₀；

用于将第i个物理仪器的使用权限分配给编号为U_ij的用户，并在该步骤结束后，同时执行计时步骤和用户编号递增判断步骤的权限分配步骤；

用于计时清零，并对编号为U_ij的用户得到第i个仪器的使用权限的时间开始计时的计时步骤；

用于执行j＝j+1，并在该步骤结束后执行使用时间判断步骤的用户编号递增步骤；

用于判断i是否等于m，并在判断为是时执行仪器编号初始化步骤，在判断结果为否时执行仪器编号递增步骤的仪器编号判断步骤；

用于执行i＝1，并在该步骤结束后执行使用时间判断步骤的仪器编号初始化步骤；用于执行i＝i+1，并在该步骤结束后执行使用时间判断步骤的仪器编号递增步骤。

本发明所述的远程仪器共享系统通过互联网连接服务器与n个分布的远程用户端，服务器内部嵌入LabVIEW软件，通过该软件编程实现对应仪器的可视化界面，该界面被发布到Web上后，用户随时随地通过对Web进行登录并发送仪器使用权限请求，服务器根据请求的顺序将权限分配给用户，用户获得该仪器的权限后便可以对远端的仪器进行操控。用户使用该系统在不同时间对不同的仪器进行操控，摆脱了以往仪器资源共享系统受时间和空间限制的问题，能够对用户的请求按顺序进行合理分配权限。

本发明所述的远程仪器共享系统下服务器的内部嵌有权限分配器，该权限分配器能够接收通过网络连接的任意一个用户端发送的仪器使用权限请求，并根据该仪器使用权限请求对用户进行编号，按编号顺序将仪器使用权限分配给用户，用户获得该仪器的权限后便可以对远端的仪器进行操控。当所述时间达到该仪器的使用时间上限时，服务器自动终止该用户对该仪器的使用权限，并将该权限分配给下一个请求使用该仪器的用户。该权限分配器能够满足多个用户在不同时间对不同的仪器进行操控，摆脱了以往仪器资源共享系统受时间和空间限制的问题，能够对用户的请求按顺序进行合理分配权限。

本发明所述的远程仪器共享系统下服务器的权限分配方法能够接收通过网络连接的任意一个用户端发送的仪器使用权限请求，并根据该仪器使用权限请求对用户进行编号，按编号顺序将仪器使用权限分配给用户，用户获得该仪器的权限后便可以对远端的仪器进行操控。当所述时间达到该仪器的使用时间上限时，服务器自动终止该用户对该仪器的使用权限，并将该权限分配给下一个请求使用该仪器的用户。该权限分配方法能够满足多个用户在不同时间对不同的仪器进行操控，摆脱了以往仪器资源共享系统受时间和空间限制的问题，能够对用户的请求按顺序进行合理分配权限。

附图说明

图1为本发明所述的远程仪器共享系统框图；

图2为服务器的权限分配方法的流程图；

图3为确认服务器能够与物理仪器进行通信的界面。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的远程仪器共享系统包括m个仪器、服务器和n个用户端，所述m个仪器通过数据接口与服务器连接，所述服务器通过互联网与n个用户端连接，所述m和n均为大于1的整数。

本实施方式所述的远程仪器共享系统中，服务器为整个系统提供服务，为管理者提供仪器使用信息，为用户需求及使用信息，同时也可以为用户提供仪器的使用权限、使用时间以及其他附加终端功能等。n个用户端(n≥2)分布在不同空间，用户可以利用任意一个用户端在Web上通过有线或无线的方式向“云仪器”发出请求使用远端昂贵的物理仪器，这里“云仪器”的概念指的是“虚拟化”的仪器资源共享，用户端虽然不存在仪器，但却可以通过远端的服务器对实际物理仪器进行使用。服务器能够存储数据，且其内部嵌入LabVIEW软件，通过该软件编程实现对应仪器的可视化界面，该界面被发布到Web上后，用户随时随地通过对Web进行登录并发送仪器使用权限请求，服务器根据请求的顺序将仪器使用权限权限分配给用户，用户获得该仪器的使用权限后便可以对远端的仪器进行操控。本发明所述的远程仪器共享系统通能够满足多个用户在不同时间对不同的仪器进行操控，摆脱了以往仪器资源共享系统受时间和空间限制的问题，能够对用户的请求按顺序进行合理分配权限。

具体实施方式二：本实施方式与实施方式一所述的远程仪器共享系统的区别在于：所述的m个仪器通过GPIB、VXI、PXI或LXI接口与服务器连接。

不同仪器的数据接口不同，本实施方式采用常用的GPIB、VXI、PXI或LXI接口连接服务器与物理仪器。

具体实施方式三：本实施方式是实施方式一所述的远程仪器共享系统下服务器的权限分配器，所述权限分配器包括以下装置：

用于等待用户端发送用户身份验证信息，并在该装置运行结束后同时启动用户身份判断装置和等待装置的等待装置；

用于根据用户端发来的身份验证信息判断用户是否为管理员，并在判断结果为是时启动管理装置，在判断结果为否时启动请求等待装置的用户身份判断装置；

用于对仪器的使用情况进行观察、分配、调整和维护的管理装置；

用于等待用户发送仪器使用权限请求的请求等待装置；

用于对发送仪器使用权限请求的用户进行编号的编号装置；发送使用第i个仪器的使用权限请求的第j个用户的编号为U_ij，i＝1，j＝1；

用于判断t_ij是否小于T_i，并在判断结果为是时启动仪器编号判断装置，在判断结果为否时启动权限分配装置的使用时间判断装置；所述t_ij为编号为U_ij的用户得到第i个仪器的使用权限的时间，所述T_i为第i个仪器的使用时间上限，所述T_i由管理员设置；

用于将第i个仪器的使用权限分配给编号为U_ij的用户，并在该装置运行结束后，同时启动计时装置和用户编号递增判断装置的权限分配装置；

用于计时清零，并对编号为U_ij的用户得到第i个仪器的使用权限的时间开始计时的计时装置；所述计时时间为t_ij；

用于执行j＝j+1，并在该装置运行结束后启动使用时间判断装置的用户编号递增装置；

用于判断i是否等于m，并在判断为是时启动仪器编号初始化装置，在判断结果为否时启动仪器编号递增装置的仪器编号判断装置；

用于执行i＝1，并在该装置运行结束后启动使用时间判断装置的仪器编号初始化装置；

用于执行i＝i+1，并在该装置运行结束后启动仪器编号递增装置的仪器编号初始化装置。

具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式是实施方式一所述的远程仪器共享系统下服务器的权限分配方法，所述方法包括以下步骤：

用于等待用户端发送用户身份验证信息，并在该步骤结束之后同时执行用户身份判断步骤和等待步骤的等待步骤；

用于根据用户端发来的身份验证信息判断用户是否为管理员，并在判断结果为是时执行管理步骤，在判断结果为否时执行请求等待步骤的用户身份判断步骤；

用于对仪器的使用情况进行观察、分配、调整和维护的管理步骤；

用于等待用户发送仪器使用权限请求的请求等待步骤；

用于对发送仪器使用权限请求的用户进行编号的编号步骤；发送使用第i个仪器的第j个用户的编号为U_ij，i＝1，j＝1；

用于判断t_ij是否小于T_i，并在判断结果为是时执行仪器编号判断步骤，在判断结果为否时执行权限分配步骤的使用时间判断步骤；所述t_ij为编号为U_ij的用户得到第i个仪器的使用权限的时间，所述T_i为第i个仪器的使用时间上限，所述T_i由管理员设置；

用于将第i个仪器的使用权限分配给编号为U_ij的用户，并在该步骤结束后，同时执行计时步骤和用户编号递增判断步骤的权限分配步骤；

用于计时清零，并对编号为U_ij的用户得到第i个仪器的使用权限的时间开始计时的计时步骤；所述计时时间为t_ij；

用于执行j＝j+1，并在该步骤结束后执行使用时间判断步骤的用户编号递增步骤；用于判断i是否等于m，并在判断为是时执行仪器编号初始化步骤，在判断结果为否时执行仪器编号递增步骤；

用于执行i＝1，并在该步骤结束后执行使用时间判断步骤的仪器编号初始化步骤；

用于执行i＝i+1，并在该步骤结束后执行仪器编号递增步骤的仪器编号初始化步骤。

本实施方式所述的远程仪器共享系统共享仪器的方法利用LabVIEW中的VISA编程实现虚拟仪器的用户界面。

首先确认服务器与物理仪器的连接通信，用网线连接服务器和m个仪器的以太网接口，确认它们连通后，检测服务器与以太网设备的连接通信。做法如下，在命令提示窗口输入“ping xxx.xxx.xxx.xxx:yyy”，其中“xxx.xxx.xxx.xxx”是仪器IP地址，“yyy”是仪器端口号，仪器端口号可以省略。如果得到图3所示的回应，就表明可以使用服务器和以太网仪器进行通信，此时才可以开始配置仪器设备。

然后利用VISA编程实现对应虚拟仪器的用户界面。在虚拟物理仪器的软件架构中，使用VISA标准I/O接口函数库，VISA提供了统一的软件编程基础，对驱动程序、应用程序不必考虑接口类型均可使用，用于编写符合VPP规范的仪器驱动程序，完成计算机和仪器之间的命令和数据传输，实现对仪器的控制。由VISA Open功能模块产生的VISAsession是每次程序操作过程的唯一逻辑标识符，它标识了与之通讯的设备名称以及进行I/O操作必需的配置信息。提供给VISA主功能模块使用。首先使用VISA Open功能模块产生标识信息，然后把它传送给下一个VISA功能模块。由于这些即插即用驱动本身是用VISA库函数编辑的，所以不需要去考虑底层驱动和I/O接口的问题，因为VISA库函数本身已经解决了底层驱动和不同I/O接口标准问题，通用性很强。在服务器的LabVIEW软件中利用VISA功能模块：如VISA Open、VISA Write、VISA Read和VISA Close等，针对不同的实际物理仪器进行用户界面的制作并添加用户需要的该仪器的主要功能，之后可以通过数据接口与物理仪器相连接。

最后，将不同型号设备的对应虚拟仪器用户界面通过Web发布到网上。LabVIEW提供了VI(虚拟物理仪器)Web发布功能，LabVIEW8.6版本中，在Web服务器端打开某一需要远程共享的虚拟物理仪器，在菜单栏中选择“工具——Web发布工具”，就可以启动Web发布界面，在“VI名称”下拉列表中选择需要发布的VI(虚拟物理仪器)名称，选择“嵌入”模式，在该模式下，客户端可以远程查看并控制前面板。“下一行”选择HTML输出，再保存新网页即可。

远程用户不需要安装LabVIEW软件，也不需要了解LabVIEW的具体编程使用方法，只需要安装一个LabVIEW插件(LVRunTimeEng.exe)，即可通过HTTP登录访问远程虚拟物理服务器，显示仪器设备操控界面，从而可以达到远程仪器设备和数据的共享。在服务器端通过Web发布完虚拟物理仪器后，服务器端保持虚拟物理仪器程序运行状态不关闭，用户端就可以通过Web远程访问虚拟物理仪器了。

分布式的多用户通过访问Web对远端实际物理仪器进行操控使用。多个分布在不同空间的用户在不同时间需要使用远端的物理仪器，首先需要进行身份验证：管理员登录后可以对仪器的使用情况进行观察和维护，而每个用户需要通过Web向服务器发出仪器使用权限请求，请求使用某个物理仪器的权限。如果该物理仪器此时没有其他用户使用，那么该用户就可以获得该仪器的使用权限，通过Web对远端的物理仪器进行操控；如果该物理仪器此时有其他用户正在使用，那么该用户需要等待，直到上一用户的使用时间达到该物理仪器的使用时间上限(每个物理仪器的使用时间上限由服务器管理者自行设定)。当达到使用权限时间上限时，上一用户便失去对该仪器的控制权(即该仪器的使用权限)，此时该用户获得该仪器的使用权限，进而在远端对该物理仪器进行实验，同时可以从服务器获得返回的实验结果和数据并保存到自己的计算机中。本实施方式所述的采用远程仪器共享系统共享仪器的方法能够满足多个用户在不同时间对不同的仪器进行操控，真正突破了时间和空间的限制，为用户创造更加便捷、更加节约的仪器使用环境，同时网络化的管理方式也为仪器管理者带来便利，另一方面对我国的设备资源的合理利用提供新的方向。

Claims (3)

1.远程仪器共享系统下服务器的权限分配器，其特征在于：所述远程仪器共享系统包括m个仪器、服务器和n个用户端，所述m个仪器通过数据接口与服务器连接，所述服务器通过互联网与n个用户端连接，所述m和n均为大于1的整数；

所述权限分配器包括以下装置：

用于等待用户端发送用户身份验证信息，并在该装置运行结束后同时启动用户身份判断装置和等待装置的等待装置；

用于根据用户端发来的身份验证信息判断用户是否为管理员，并在判断结果为是时启动管理装置，在判断结果为否时启动请求等待装置的用户身份判断装置；

用于对仪器的使用情况进行观察、分配、调整和维护的管理装置；

用于等待用户发送仪器使用权限请求的请求等待装置；

用于对发送仪器使用权限请求的用户进行编号的编号装置；发送使用第i个物理仪器的使用权限请求的第j个用户的编号为U_ij，i的初始值为1，j的初始值为1；

用于判断t_{ij － 1}是否小于T_i，并在判断结果为是时启动仪器编号判断装置，在判断结果为否时启动权限分配装置的使用时间判断装置；所述t_{ij － 1}为编号为U_{ij － 1}的用户得到第i个仪器的使用权限的时间，所述T_i为第i个仪器的使用时间上限，所述T_i由管理员设置；其中t_i0＜T₀；

用于将第i个物理仪器的使用权限分配给编号为U_ij的用户，并在该装置运行结束后，同时启动计时装置和用户编号递增判断装置的权限分配装置；

用于计时清零，并对编号为U_ij的用户得到第i个仪器的使用权限的时间开始计时的计时装置；

用于执行j＝j+1，并在该装置运行结束后启动使用时间判断装置的用户编号递增装置；

用于判断i是否等于m，并在判断为是时启动仪器编号初始化装置，在判断结果为否时启动仪器编号递增装置的仪器编号判断装置；

用于执行i＝1，并在该装置运行结束后启动使用时间判断装置的仪器编号初始化装置；

用于执行i＝i+1，并在该装置运行结束后启动使用时间判断装置的仪器编号递增装置。

2.根据权利要求1所述的远程仪器共享系统下服务器的权限分配器，其特征在于：所述的m个仪器通过GPIB、VXI、PXI或LXI接口与服务器连接。

3.远程仪器共享系统下服务器的权限分配方法，所述远程仪器共享系统包括m个仪器、服务器和n个用户端，所述m个仪器通过数据接口与服务器连接，所述服务器通过互联网与n个用户端连接，所述m和n均为大于1的整数，

其特征在于：所述权限分配方法包括以下步骤：

用于等待用户端发送用户身份验证信息，并在该步骤结束之后同时执行用户身份判断步骤和等待步骤的等待步骤；

用于根据用户端发来的身份验证信息判断用户是否为管理员，并在判断结果为是时执行管理步骤，在判断结果为否时执行请求等待步骤的用户身份判断步骤；

用于对仪器的使用情况进行观察、分配、调整和维护的管理步骤；

用于等待用户发送仪器使用权限请求的请求等待步骤；

用于对发送仪器使用权限请求的用户进行编号的编号步骤；发送使用第i个物理仪器的第j个用户的编号为U_ij，i的初始值为1，j的初始值为1；

用于判断t_{ij － 1}是否小于T_i，并在判断结果为是时执行仪器编号判断步骤，在判断结果为否时执行权限分配步骤的使用时间判断步骤；所述t_{ij － 1}为编号为U_{ij － 1}的用户得到第i个仪器的使用权限的时间，所述T_i为第i个仪器的使用时间上限，所述T_i由管理员设置；其中t_i0＜T₀；

用于将第i个物理仪器的使用权限分配给编号为U_ij的用户，并在该步骤结束后，同时执行计时步骤和用户编号递增判断步骤的权限分配步骤；

用于计时清零，并对编号为U_ij的用户得到第i个仪器的使用权限的时间开始计时的计时步骤；

用于执行j＝j+1，并在该步骤结束后执行使用时间判断步骤的用户编号递增步骤；

用于判断i是否等于m，并在判断为是时执行仪器编号初始化步骤，在判断结果为否时执行仪器编号递增步骤的仪器编号判断步骤；

用于执行i＝1，并在该步骤结束后执行使用时间判断步骤的仪器编号初始化步骤；

用于执行i＝i+1，并在该步骤结束后执行使用时间判断步骤的仪器编号递增步骤。