实验室设计方案（通用4篇）

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实验室设计方案范文【第一篇】

关键词：实验室；数据库技术；管理系统

中学实验室是教师和学生进行实验教学的重要场所，通过实验，把书本知识由无形变有形、由抽象变具体。实验也是学生提升各种能力的重要途径，对我国创新人才的培养具有积极意义。在实验过程中，学生通过亲身体悟及同学之间的交流配合，培养了学生的动手能力、创新能力和集体精神。实验室的建设水平是评价中学建设水平的关键，就我国目前中学实验室建设情况来看，在实验室软件建设方面存在很大的滞后。本文基于数据库技术，构设了一套实验室管理系统，通过本系统可以合理、快速、高效地完成实验室管理，实现实验室管理的规范化、信息化和现代化。

一、实验室管理系统特点分析

本文基于数据库技术，构设的实验室管理系统有以下这些功能：

1.用户界面友好

系统面向的对象是教师和学生，设计的目的是为教师和学生提供优质的服务。因此系统用户界面友好是首要原则，它具有可靠性、易用性和反馈性等特点。

2.功能完备

系统具有较强功能，满足教师和学生对实验室的使用和管理要求。系统具有实验室仪器数据检索、管理、维护、反馈以及实验数据存取、运行等功能。

3.效率高

系统具有较高效率。本文采用C/S结构（客户机/服务器结构）

构建系统，可以分布式管理数据库资源，对实验室资源进行有效管理，使实验室运行效率更高。

4.结构清晰

实验室管理系统虽是一个复杂的软件系统，但它内部结构清晰、层次分明。

二、实验室管理系统需求分析

1.系统体系结构分析

通过对类似管理系统的分析，本文在构建实验室管理系统时采用C/S结构（客户机/服务器结构）。在构建系统过程中把实验室数据库的相关内容放到服务器上，在客户机上安装系统终端软件。本系统由两层机构组成，前端是客户机，接收和分析用户的命令和申请，并根据这些命令和申请向服务器发出请求；后端是服务器，根据用户的不同请求，对数据库进行处理后将相关结果反馈给用户，用户通过客户机得到相关数据。

2.需求分析

根据实验室管理系统的构建特点，系统应能满足实验室管理、实验预约、实验考勤、学生及教师管理等功能。依据这些功能，设计了如下的数据表格：

（1）实验记录表

存放实验名称、所需仪器、实验编号、时间、姓名、班级、年级、学科、指导教师等信息。

（2）实验预约表

存放预约实验名称、所需仪器、实验时间、预约编号、班级、年级、学科、指导教师等信息。

（3）实验考勤成绩表

存放学生实验考勤情况、预约编号、实验名称、所用仪器、出勤状况、学生学号、成绩、实验时间等。

（4）教师数据表

存放教师相关信息，主要包括教师姓名、用户口令等。

（5）仪器信息数据表

存放实验室仪器设备数据，主要包括仪器名称、编号、型号、单价、数量、入库时间、报废时间等。

三、实验室管理系统设计

整个系统由5个部分组成：仪器信息档案库、仪器组合信息档案库、数据处理系统、学生实验数据档案库以及学生实验考试成绩档案库。

1.仪器信息档案库

主要是对实验室相关仪器设备进行存储和管理，具体包括：仪器编号、名称、型号、单价、产地、数量、入库时间、借用人、报废时间、说明书、备注等。在建立仪器档案库时，根据仪器使用范围或用途对仪器进行分类：计量仪器、通用仪器、专用仪器；力学仪器、电磁学仪器、光学仪器等。

2.实验仪器组合信息档案库

各种仪器的组合是完成实验的基础，在中学实验中有些实验只需要单一仪器就可以完成，但更多实验需要将不同仪器进行组合才能完成。因此，建立实验仪器组合档案库可以更有效地完成实验准备。

3.数据处理系统

这个系统主要用于对各种实验数据进行统计和分析。学生将实验数据输入计算机（客户端），可以对实验数据进行各种处理。教师通过这个系统可以对学生实验情况进行检测和管理：通过系统检测学生实验结果，提醒误差过大的学生重做实验，从而提高学生的实验能力。

4.学生实验数据档案库

这个档案库在实验仪器组合信息档案库基础上，对学生实验数据进行记录：实验名称、仪器组合编号、实验日期、开始时间、结束时间、班级、姓名、年级、指导教师、原始测量数据等。

5.学生实验考试成绩档案库

这个档案库主要对学生实验成绩进行管理，主要包括班级、年级、学期、学科、学号、姓名、成绩等信息。

参考文献：

[1]黄淼云，王永毅。管理信息系统设计与实现。清华大学出版社，2003-05.

[2]丁宝康。数据库系统原理。经济科学出版社，2007-03.

家庭和睦的名言警句【第二篇】

1、我宁愿用一小杯*来**一个美满的家庭，不愿用几大船家具**一个索然无味的家庭。——[德]海涅

2、家庭应该是爱、欢乐和笑的殿堂。——日 木村久一

3、一个美满的家庭，有如沙漠中的甘泉，涌出宁谧和安慰，使人洗心涤虑，怡情悦性。

4、他是世界上最快乐的，因为他的家庭和睦。 ——（德）歌德

5、幸福的家庭都是相似的；不幸的家庭各有各自的不幸。——[俄]托尔斯泰

6、未有和气萃焉，而家不吉昌者。未有戾气结焉，而家不衰败者。 —— 山阴金先生

7、家庭和睦是人生最快乐的事。 ——歌德

8、家庭是学习举止礼貌的好场所。如果你的孩子**后有良好的举止，这会使他们生活更加惬意舒适。——索菲娅·罗兰

9、无论是国王还是农夫，家庭和睦是最幸福的。 —— 歌德

10、亲人不睦家必败。 ——林肯

11、父之笃，兄弟睦，夫妻和，家之肥也。 ——戴圣

12、幸福家庭是培育孩子**的温床，家庭生活的乐趣是抵抗坏风气毒害的最好良剂。——[法]卢梭

13、家，是父亲的王国，母亲的世界，儿童的乐园。

14、家庭成员的平等是家庭和睦幸福的基础。家是呼吁不平、治疗愤懣最好的地方。

15、家庭是我们自己的小天地，我们在这里制定自己的生活法则，在这里播种幸福的种子，灌溉快乐的秧苗，并将它们散布到世界的大园圃中。

实验室设计方案范文【第三篇】

关键词：创新型 信息安全技术人才 实验室 建设方案

一、信息安全攻防实验室总体设计

信息安全实验室使用对象主要为信息安全专业学生，要求该实验室可开展针对信息安全领域前沿技术的相关实验，使学生可通过每个部分的实验深入理解信息安全的技术和过程，通过不同类型的实验使学生理解安全机制并具备技术应用能力，并向学生提供可进行深入技术研究的平台保障，同时配备方便易用的实验室管理平台。具体如下：

1.具有开放基础硬件平台。主要包含四个基本组成部分：基础网络平台组件、集合通信组件、存储系统组件、智能管理中心组件。根据实验室不同的研究、开发、教学等业务提供一个全面的基础通讯硬件平台。[1]

2.实验室应提供与行业应用相符的实验环境。信息安全实验室提供与学生目标实践场景相符的实验环境，使学生在真实的网络环境中完成技术实践，具备行业安全人才必备的思考方式和技术能力。

3.具备较强的扩展能力。随着信息安全技术发展新趋势，实验室势必要更新实验教学的内容。适时而方便灵活的增添新的实验教学设备，无需调整现有实验设备和网络架构。对新增添的设备，实验管理平台系统亦能够对其管理和控制。

4.实验室提供科学研究。针对教师科研需求，为承接课题研究的教师提供良好的实验环境，完成网络与信息安全方面的应用研究和技术开发，有助于快速提升教师在信息安全技术领域的教学和科研水平。同时为信息安全学科建设和人才培养方案的制定提供良好的支撑。

二、网络与信息安全专业实验室构建方案

1.实验室拓扑结构

（1）、实验室布局。实验室采用目前较为流行的岛式布局，每个实验台可供6人同时实验，每个实验小组都能在一个实验台上单独完成全部实验内容。由8个实验台可以构成一个实验室，供48人左右实验。

（2）.网络拓扑结构。

1号线：红色，教师机、学员机、服务器与中心交换机组连线，不可拔除。

2号线：蓝色，每个实训台中的CCM与中心交换机组连线，不可拔除。

3号线：绿色，学员机验证调试连线，可拔除。

2.信息安全实验室作为教学的有力支撑

实验室的建设是要为实践教学服务提供支持的，因此，校企在合作建设中要必须全面支撑信息安全领域的教学内容。在高校领域，可全面开展信息安全基础学习，同时提供了多种实验环境，用于开展真实的网络对抗及攻防，提供了按目标设计的实验课程，使学生可以根据安全目标或者安全项目的实际需求根据所学的内容进行综合性设计实验。

（1）、安全基础知识学习及实践环节的主要教学内容

（2）、实验平台可以实现不同的攻防及对抗演练：

攻击类： 网络ARP攻击、 Tomcat攻击、应用服务入侵、XSS攻击和协议攻击等16个标准实验。

防御/加固类： WinServer安全加固、Linux用户管理、安全基线分析、信息安全风险评估、木马处理与DOS攻击处理等10个标准实验。

攻防类：端口扫描攻击检测实验、木马攻防实验、DDOS攻击检测实验、 Buffer Overflow攻击检测实验等5个标准实验。[2]

（3）、根据实验目标自主设计实验

为了满足实验室的建设目标，以实际运行的、动态的、真实网络为原型，从中提取出一个与原网络各项性能要求近似的物理和逻辑模型，进而构建可满足实验运行的多种环境，达到用于进行攻防实验、作为系统安全漏洞、评估网络设备与安全及多种安全操作的实(）验平台。

3.实验室管理

（1）、统一平台管理

所有用户（管理员、单一学员用户、通用学员账户）的操作统一到一套系统上，即全部用户面对的只有一个管理控制中心；所有用户只需要在IE中输入管理控制中心服务器的IP地址，输入相应的用户名和密码，即可以获得不同的用户权限。

（2）、分组教学，团队合作完成实训任务

通过独立的分组设计，组与组之间的成员不会相互干涉，相对独立，避免了组与组之间的成员误操作或者恶意操作带来的危害。

（3）网络设备配置与拓扑信息保存功能：网络环境中包括各个网元设备的配置信息与网络整体环境的端口连接关系，对于大部分大型实验都无法在较短时间内完成，所以多次反复的进行实验操作是十分关键的。统一管理平台能够将这些信息存档保存，而且能够实现在短时间内还原到真实设备上，让实验环境快速还原。

三、信息安全攻防实验室建设特点

1.丰富的安全实验功能及网络攻防功能

实验室建设除可以完成密码学等基础实验，还可以完成密码学应用，应用服务器安全、网络攻防；联合防火墙、IDS、攻防实验平台等安全设备实现在复杂网络环境中的网络对抗实验。[3]

2.易于扩展

实验室综合管理平台既可以对一间教师的设备进行管理，也可把多间教室合并成一个大的逻辑实验室。增减实训组或实验室都十分灵活。

3.提供来自实际案例的综合性实验

学生将来在工作岗位要真正接触到实际问题，针对这一需求，提供来自实际案例的综合性实验。在综合性实验中告诉学生某一个大型企业的情况，共有多少人，哪些部门，地理分布如何，管理水平如何，有哪些应用系统等等。让学生根据这些背景，运用所学的知识，去设计这个大型企业的整网安全解决方案。

4.配有内容丰富的实验指导手册

网络与信息安全实验室配套了内容丰富的专业实验手册，以供教学参考。实验手册中对每个实验的教学目的、实验的真实环境描述、实验的设备、实验设备间相连的网络拓扑、实验操作步骤、实验结果及验证等内容，描述详尽、图文并茂，可以直接当作教材用。

参考文献

[1] 陈 琪， 蒋函夏。 新时期高校网络安全实验室的建设研究[J].信息通道 ， 2014，（2）

实验室设计方案范文【第四篇】

关键词：虚拟现实 退役方案 优化和验证

中图分类号：TP312 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（b）-00-02

对核设施的拆除和清理污染场址是世界各核设施运营单位面临的最大难题。应对这一全球性的挑战，各国退役工作者既要制定安全、可靠的退役计划，又必须兼顾提高效率、降低费用等问题。退役计划是一项系统工程，需要对各环节、技术方案的个体、整体及相互关联进行反复对比和推敲，既要利用现有科学技术手段，又要创新以达到最优化的退役过程的最优化和确保万无一失。近年来，国外发达国家核燃料循环应用研发中心（如法国CEA、德国Karlsruhe、美国Hanford、英国BNFL等）不断开展了大量的先进退役应用研究工作，无论是从退役方案的性能指标，还是从项目经济性角度，借助虚拟现实技术进行退役方案可行性的验证和优化已经成为解决复杂退役难点和退役难题不可或缺的重要手段。法国退役的同行介绍，在各种退役项目中，虚拟现实技术已经得到了广泛的认可并且被大量的运用。对于核设施的退役项目，常规的做法是在二维图纸基础上进行退役方案设计，但针对某些较复杂的退役项目，采用绘制三维模型在此基础上再进行方案设计。但是，借助虚拟现实技术解决复杂的退役项目和退役难点中的关键技术方案，虚拟现实技术在我国目前退役中的使用依然处于较为落后的状态。该文将就虚拟现实技术在退役应用中的优势进行浅显的论述，重点介绍了法国马库尔APM军用生产堆乏燃料后处理中试厂退役项目中的一个高放热室的退役，借用虚拟现实技术优化退役操作方案和优化退役机具方案。

1 虚拟现实技术和实现途径

CEA（法国原子能委员会）目前正在开展借助虚拟现实技术对其马库尔核燃料循环研究中心内后段的一些退役项目的拆除、清理以及整治改造等活动的操作方案验证和优化，目前开展采用虚拟现实技术的退役项目有UP1生产堆后处理厂、APM中试厂和PHENIX快堆。CEA于2008年底在马库尔创建了沉浸感虚拟现实实验室（以下简称沉浸感实验室），下属于LSTD实验室。通过情景模拟，目的是对退役操作方案和整治的可行性、可达性进行验证。该实验室将为十余个退役项目提供设计上的技术支持。

虚拟现实的建模技术

建模是对现实对象或环境的逼近真实的仿真模拟。一般情况下，对象具有静态特征，包括位置、方向、材料和属性等特征，还具有运动特征，它反映对象的运动、行为、约束条件（如碰撞检测与响应）以及力的作用等。虚拟对象的建模意味着对象的静态特征和运动特征各个方面的建模，也就是对形状、外观、运动学约束、智能行为和物理特性等方面的建模。通过建模，既可以方便表达出复杂的、难以理解的运动学约束特征，又能够“试验”更多不同的退役方案，此外还可用于培训操作人员。

虚拟现实技术的实现方式

退役过程虚拟现实技术由搭建虚拟现实系统和建模过程构成。待退役设施的厂房建筑物的三维模型通过激光扫描或照相合成技术并辅以半自动的拟合软件获得，而退役机具的设备模型由三维造型软件设计得到。剂量率的三维空间分布由专用的放射性仿真软件计算得到。将设施的三维模型和退役机具的三维模型在虚拟现实平台上相融合，然后对其进行建模，一方面使对象具有基本的物理特性，另一方面使其遵循特定规律的运动学特点。在完成了上述几何建模、对象虚拟、物理建模和行为建模后，即创建出了退役方案可能的场景，然后通过虚拟现实交互性设备和立体显示系统，即可进行操作演练，验证各种操作过程的可达性、可行性，该操作方式与真实退役工控机端的操作方式完全一致。剂量率仿真用于优化退役操作方式，空间剂量率的分布情况可伴随上述退役操作方案而动态变化，以便及时调整退役方案。

2 虚拟现实技术在退役项目中的作用

个人剂量防护的最优化

目前，剂量评估的常用方法主要是根据距离辐射源的远近来估算。但对于结构复杂，辐射源较多的环境，难以准确的估算出人员的所受剂量率，从而影响整个方案的工期和预算。从欧美发达国家的退役经验表明，将可视化的虚拟现实与仿真计算相结合，利用辐射防护计算功能模块，可以快速计算作业现场空间任意位置、任意时刻的剂量

率[1-3]，对指导退役方案以及现场实施非常方便有效。

退役机具设计方案及操作方案验证

各退役设施之间相互存在差异，即便同类型设施甚至同一设施内的相似厂房环境也或多或少存在差异。退役方案力求尽可能结合这些现状情况，使得退役机具（以下简称机具）在选用上要兼顾这些现状情况，做到一机多用途。因此，借助虚拟现实技术就可以在“虚拟机”上验证机具的适用性，找出可满足退役项目的现有机具或提出需要进行适应性改进的具体技术要求。这样可以及早发现问题，节省研发周期及费用。从法国退役项目经验看，机具在研发过程别是在方案设计阶段，越早发现和暴露问题，越能够简化修改，而他们普遍采用的设计方法是借助虚拟现实技术。借助虚拟现实平台的沉浸感演示、动作捕捉和力反馈等功能，可以试验和检查虚拟机的操作路径、可维护性和操作的可达性。通过力反馈设备的人-机交互碰撞干涉检查功能，一方面通过定量比选不同拆除方案的拆除路径的优缺点，另一方面通过定量确定碰撞干涉点以确定操作路径。并在此基础上规划并优化拆除路径、维修路径，确定拆除范围和相应的拆除方式。

便于表达和沟通

通过虚拟现实平台对退役机具方案及退役遥控操作技术方案进行情景模拟演示，能够直观的呈现方案的整体思路，便于使审管部门、业主、供货商及设计人员之间的沟通和理解。此外，可视化的方式可以暴露“原设想”方案实施过程中存在的安全隐患和不合理之处。

制作用于现实遥控操作的控制和监视系统的界面

借助VR系统建立的机具模型、环境几何模型，和经过验证的操作路径，在退役实施时还将用于制作机具遥控操作控制和监视系统的界面。

3 虚拟现实技术在APM退役项目中高放热室退役的应用

414热室介绍

APM是法国的乏燃料后处理中试厂。1962年开始调试运行，1997年结束生产活动关闭，目前该设施正在进行清理、去污和拆除工作。414热室在APM后处理主工艺流程中的作用是化学首端的取样、澄清、料液贮存和浸煮。其中主要设备有溶解器、离心分离机及戽斗流量计等，热室尺寸为20 m×4 m×6 m，内部工艺管线总长约5 km，受污染的设备管道总重约18 t。退役初态源项调查结果显示，热室内热点数量为16个、周围剂量当量率为20 mSv/h。由于残留的辐射源活度很高相应引起的剂量场水平不允许人工直接拆卸操作，所以退役方案设计采用偏安全的操作方式―采用远距离依靠遥控拆除整个设备室，但不排除调整操作方式、优化操作方案的可能。对热室内设备、管道远距离遥控拆除机具选择采用了Maestro―主-从操作方式的电随动机械臂，需要依赖远距离遥控的方式进行。位于414热室的一侧在设计之初就预留有专用通道，顶部设置了沿水平方向吊车轨道，作为检查、去污和退役拆除的进出路径。

远距离遥控操作机具方案

Maestro机械手

遥控远距离操作系统由两部分组成：主手和从手，见图1（左）所示。Maestro为从动臂，是一种先进的核用远距离操作电随动的主-从式操作的电随动机械手[4-5]。该手用于完成人员无法进入恶劣环境下且具有完成一定负荷和完成精细化程度较高任务的操作能力，如核污染区调查、维护/整改、切割和去污、清理污染环境等。Maestro机械手可实现多任务操作，包括检查、维护、拆除和清理等。该设备在复杂性、灵活性以及操作能力及操作方式方面，具有6个自由度、手臂伸直至 m时可达105 kg，与同类型机械臂相比较具有突出优势，见图2。此外，该机械手的控制模式，不仅可用在机器人控制模式（编程预教导―自动模式内），还可由操作者用操纵杆人工控制，既可借助也可不借助力反馈的管理模块实现。

主手由多关节的操作杆及控制系统组成。控制系统采用笛卡尔坐标系，且该关节臂具有力反馈的功能。主-从操作的随动控制系统采用TAO2000控制系统。

414热室的拆除，将是Maestro型机械臂首次被用于从头到尾拆除一个完整热室的

案例。

机械手配套运载工装

承载机械手进入414热室的配套运载工装是严格按照414热室的厂房及工艺设备布置特点并结合拆除任务的要求而设计的，是非标准化的工装设备[6]，设备方案三维模型简图见图3。图中箭头显示了该吊车式运载工装的运动学特性―共有6个自由度，其中包括2个水平方向自由度、2个垂直方向自由度和2个旋转自由度。该套工装通过位于升降机构上的托架承载Maestro从动臂和各种工具头沿热室长度方向上移动，其移动范围可以覆盖热室的各个区域、角落，长度方向上为20 m，垂直方向上为3 m。运载工装由水平方向行走机构（以下简称：大车）、垂直升降机构、和车载托架（以下简称：小车）组成，另外在大车车体上还有管理Maestro脐带电缆格架和存放各种功能头的工具格架。小车具有两个功能：可以在其上安装吊篮用于暂时存放拆卸、解体物，也可以安装夹具用于机械臂切割时握紧被拆除

对象。

运载工装由原热室预留的吊车水平方向轨道由检修廊Ⅱ区进入热室Ⅰ区，检修廊用于在此对成套遥控操作设备进行组装、检修和拆卸，遥控操作的控制间设置在相邻区域的厂房Ⅲ区。目前整套系统已完成工厂验收，待其在非放厂房内进行设备联动冷调试后，方可进入退役拆除工作（图3）。

4 结语

本次采用虚拟现实技术进行退役方案的验证[7]，是CEA第一次采用该技术验证退役方案，同时也是Maestro机械手第一次被应用在全遥控拆除整个设备室的任务中。为了实现对拆除方案情景模拟，建立具有沉浸感效果并辅以力感、声效等功能的虚拟现实实验室，情景模拟使用了厂房、机具及工装的三维模型、带有力反馈功能的物理引擎、动作捕捉和具有沉浸感效果的可视化立体演示系统有机结合，最终实现验证退役操作方案及机具设备方案的目的―可达性、可行性和可维护性。

方案验证及早发现和充分暴露问题，并及时在设计阶段做调整特别是设备方案，尽量减少制造后的修改工作量甚至翻车的风险。通过这次尝试，体会之一首先是模型的精度。如果模型的精度与现实情况有偏差，机器人或热室模型的准确度不足，将无法证实现场使用可否按照方案设计的步骤和方式实施。体会之二是物理引擎也受到限制，这是由计算机的运算能力决定的。就目前所使用的硬件配置条件看，还不能做到对机器人和整个热室的物理化模拟如高精度的碰撞检查和实时的仿真模拟。这也是只能对机器人和受关注的热室区域进行动力学仿真的原因。体会之三是将辐射防护计算软件作为插件嵌入虚拟现实系统中，通过这种方式，使ALARA优化与方案设计同步进行，大大提高设计效率和优化的程度。体会之四是该系统最初建立的初衷是用于方案验证和优化，但由于模拟器的主-从操作方式与现实情况的主-从操作方式相似以及监控界面相同，因此还可以为机具操作人员提供操控培训，训练退役操作人员，告知哪里有辐射源，采用何种操作方案更加安全、合理，尽量避免和降低人员受到辐射

照射。

参考文献

[1] MERCURAD-3D Simulation Software for Dose Rate Co， Note.

[2] NARVEOS-A New Tool Supporting ALARA Co， Training Course on Decommissioning Dose Assessment & Dose

[3] 陈勇。赴法国CEA学习培训工作汇报。2006.

[4] Maestro- an Advanced Remote Manipulator Co，Ltd.

[5] Large Range of Tools for Remote Co，Ltd.