【互联网+】基于互联网的远程实验室系统商业计划书.docx

“互寐网+”大学或创新创业大赛项目计刻书项目名称：基于互联网的远程实验室系统项目团队:联系方式:指导老师:学 院:*2021年5月目录1项目背景1Ll项目简介12市场行情与产品定位I2.1市场行情122产品定位23产品设计与商业模式23.1 产品设计思路23.2 产品的设计23.3 1系统设计23.4 .2技术可行性23.3 产品实施方案33.4 产品实例33.4.1 远程实验室构成33.4.2 远程实验内容33.4 .3实验流程43.5 化学化工远程实验室的应用特点43.6 商业模式54发展战略与行动计划55竞争分析与营销策略55.1 竞争分析55.2 营销策略56团队与组织结构67资金规划与财务需求67.1 初始投资成本:67.2 主要财务假定67.3 财务分析77.4 盈亏平衡分析78关键风险认识88.1 技术研发风险及应对措施88.2 财务风险及应对措施88.3 市场风险及应对措施88.4 网络风险及应对措施88.5 5实验安全风险及应对措施81项目背景1.l项目简介近年来，随着计算机的普及和互联网技术的成熟，远程实验室和虚拟实验室逐渐成为大学实验教育的热点。国内外已有少数大学开辟了这样的实验模型。学生可通过互联网登录并访问实验室服务器，完成各种模型的实验。美国TennesseeatChattanooga大学的JimHenry设计的网上工程实验室提供了系列远程控制实验，如压力控制、液面控制、温度控制、速度控制实验等。这个远程实验系统是由一台服务器和五台客户机构成的，每台客户机上都运行用LabVIEW编写的软件，并与一套实际的实验设备相连，当用户通过互联网访问服务器时，首先需要选择控制参数，然后服务器把这些参数传送给相应的客户机，客户机收到这些参数后，通过数据采集卡来控制相连的实验设备完成实验，并把实验数据传回给服务器，服务器根据这些数据生成实验结果图返回给用户。新加坡国立大学的虚拟实验室允许用户通过Imemet进行远程实验,使用WS方式实验，可以实现昂贵的实验设备的共享。远程实验室的服务器端使用LabVIEW虚拟仪器软件实现对实验设备的控制，服务器与实验设备之间通过信号传输进行连接。为了能让用户直观地观察到实验现象，远程实验室采用视频会议技术向用户反馈视频和音频信息。用户也可以控制摄像头的缩放和视角来获取满意的观察位置。中国科技大学物理系研制了一套基于Internet的扫描探针显微镜(SPM)远程控制系统,该系统分为四部分：客户端、服务器、SPM仪器端、视频监视系统。由于设备复杂、贵重，其中客户端分为两种类型，一类是实验主控操作人员程序端，用于对设备进行远程操作，采用基于TCP/IP协议的C/S结构对SPM进行操作运行；另一类是观众客户端，这部分程序是基于HrTP协议和GGI的浏览器,提供给普通用户观看实验过程,服务器和SPM仪器端通过自行设计的DSP控制器组成一套完整的SPM反馈系统，该实验系统在京沪两地试用，获得了良好的实验效果。大连理工大学机械工程学院研制的远程控制快速成型加工系统,其设备对象是数控加工机床。该系统采用基于网络的编程模式，客户端用户输入加工参数及各种命令，网络只需负责将数据量不大的参数传递到加工服务器端，服务器端负责完成STL文件的分层参数设置和分层处理工作，并在快速成型系统上生成底层数控代码，从而可以实现远程加工及结果显示。从而可以实现远程加工及结果显示。2016年10月21日在法国巴黎闭幕的华为欧洲生态大会上,华为公司宣布与COmmVaUlt公司共同开启远程实验室的大门，华为面向开发者的远程实验室正式发布，共同构建开发者生态。为此，华为打造了开发者社区统一使用平台，通过提供丰富的SDK、开发指南，及可实际演练的部署全套ICT设备的实验室环境，为开发者在学习、开发、测试乃至商业变现各阶段提供支持，从而简化开发，加速实现。2市场行情与产品定位2. 1市场行情实验是大学理工科教育的一个重要环节，对于培养学生的实际操作能力和解决问题的能力至关重要。传统的实验平台受到场地、时间、仪器数量等诸多因素的限制做不到资源的最优化，而采用基于网络的远程实验室系统则能够解决实验仪器数量的不足以及实验场地、课时数的限制，使用户在获得许可的前提下可以在任何时候，从任何地点访问实验室，从而大大提高实验教学的伸缩性和适应性。截止2017年2月，国家发改委分批公布186个国家工程实验室。其中2016年9月21日公布167个，涉及多个与国民经济和社会发展需求密切相关的工程技术领域。2017年2月公布名单为大数据和“互联网+”领域国家工程实验室共计19个，包括大数据领域11个，“互联网+”领域8个。3. 2产品定位目前我国远程实验室应用层次多是教学，应用学科大多是针对大学生、研究生的物理工程类实验，所以远程实验室的普及度较低。对于化工类应用性较强的实验，则更少涉及。因此对于全国高校来说，有较大的潜在市场。同时，实验人员在传统的实验室中操作的是真实存在的实验装置，大多以手工的方式获得实验数据，实验操作技能可以得到反复的训练和提高，但是传统的实验室受时间、空间、资金等资源的限制较大，不能满足实验人员随时随地开展实验的要求，同时其实验内容也会受到现实条件的制约，实验室的维护成本也较高。远程实验室开发的费用适中，它没有时间和空间的制约，可全天候对各地的实验人员开放，实现了实验资源的远程共享，它通过网络计算机操纵真实的或虚拟的实验对象，借助摄像头或模拟界面便可获得较强的实验临场感，通过数字化仪器采集得到更精确的实验数据也可直接通过相关软件进行分析。因此，建立远程实验室可节省实验室维护成本，降低劳动强度，潜在的经济价值较大。3产品设计与商业模式3.1 产品设计思路本项目以化工实验为研究对象，在原有实验设备的基础上，通过增加控制器以及传感器实现对真实设备的控制和实验数据的采集,增加控制服务器实现操作数据的传输。总体来说，远程实验室可分为远程访问部分、网络传输部分和实时控制部分三大块。系统结构如图1。远程访问部分网络传输部分实时控制部分图1基本工作流程图3.2 产品的设计3.2.1系统设计远程控制实验实际上结合了计算机网络技术、网络虚拟实验和虚拟仪器相应的技术，通过网络（包括校园网络），利用合适的通讯协议，实现远程用户使用计算机控制调节木地实验对象的状态，使其能迅速接受用户的指令，完成相应操作，并返回相应信息（包括实验参数、曲线、声音、视频图像）。3. 2.2技术可行性国务院于2017年1月19日下发的国家教育事业发展“十三五”规划突出强调：积极发展“互联网+教育”，全力推动信息技术与教育教学的深度融合，发展“互联网+教育”服务新业态。这也意味着“互联网+教育”正式上升到国家政策层面。将网络技术与现实事物链接在-起是网络技术的一个很重要的应用，现阶段网络技术已经相当成熟，可以通过网络实现各种数据的相互传输，这就为实现远程控制的可行性提供了条件。将现实中的事物通过一定的处理，然后接入到网络当中实现实验资源的最大优化就变的非常的有意义。在2017年广州国际检验检测论坛大会上，安捷伦科技就通过利用技术创新提高检验检测的效率。近年来，科研设施与仪器规模持续增长，而仪器利用率和共享水平则参差不齐，但是通过“互联网+”的方式可以帮助用户了解实验室仪器闲置情况和数量以及预约使用仪器，从而提高仪器利用率，真正实现闲置资源的共享。4. 3产品实施方案1、针对化工实验设备的改造，需要增加控制器、传感器和摄像头。设计合理的控制方案及采样点的位置。2、通过控制服务器把客户端发过来的数据通过控制器对实验设备进行操作，同时数据采集卡采集的数据也通过服务器发送到客户端显示。3、客户可采用BS结构，采用浏览器的方式对实验进行控制，进行实验。4、可以根据客户的需求制造出定制款远程实验室产品，方便客户的使用。3.4产品实例以美国霜堡州立大学构建的一个能控制真实仪器的远程化学实验室为例，简要介绍本项目。3.4.1远程实验室构成该远程实验室由硬件和软件两部分构成。1、硬件构成构成整个远程化学实验室的硬件包括两大部分，一部分是现场被控制的、进行化学反应的实验仪器，视不同的实验案例而有所不同；另一部分是支撑整个远程化学实验室的服务器群，其中包括：(I)数据服务器，连接数据采集控制模块，主要负责数据采集、数据分析处理、历史数据存放；(2)视频服务器，与一个网络摄像头连接，拍摄实验现象的照片与视频；(3)Web服务器，负责提供网络连接服务，处理远程实验室用户的实验请求，见图2。图2远程实验室的硬件构成2、软件构成(1) 对不同的服务器使用了不同功能的程序，以使软硬件配合完成各种功能。(2) 1.abview程序：该程序在数据服务器中通过数据采集卡采集现场实验数据，同时还能控制现场仪器；(3) UniX操作系统：是Web服务器的操作系统，它具有技术成熟、可靠性高、网络和数据库功能强等特色；(4) PeH脚本程序，在Web服务器运行，负责从队列中提取数据并进行解释；(5) MacromediaFlash：在客户端通过FlaSh来呈现用户控制界面并提交实验运行请求。3.4.2远程实验内容采用吸光光度法，测定化学反应(Fe?+与SCN-反应)速率，是一个主要面向大学化学专业以及高中化学成绩优秀的学生的反应动力学实验案例。Fe3+与SCN-发生配合反应(Fe3+SCN=Fe(SCN)2+)形成能吸收波长为455nm蓝色光灌给室的血红色配合物。吸光光度法的定量依据一一朗伯比尔定律表明，在一定的液层厚度下，溶液的吸光度与溶液的浓度成正比。根据此定律，通过测定配合物溶液对特定波长光的吸收程度便可计算其浓度。同时，化学反应速率可由单位时间内生成物浓度的增加来表示，据此实验原理，该实验案例采用了如图3所示的现场实验装置。SCN-入口直S为2mm*8瓯詹图3远程实验室现场装置示意图从图1和图2可知，反应物溶液在空气调节罐的压力调节下从试剂瓶进入一个T形室,反应物溶液在ImS内完全充分混合；混合后，溶液沿着一条直径为2mm的长毛细管流动。经由单色器出来的入射光分别在距离相等的位置通过长毛细管,管上七个高灵敏度的光传感器分别测定溶液的吸光度，以计算每个位置配合物的浓度，从而得出产物浓度的变化；然后利用一个流速传感器测得溶液流经毛细管的速率,并结合各个相邻的光传感器相隔的固定距离计算出反应时间，由此得出该反应的反应速率。3.4.3实验流程在客户端的学生通过计算机中标准的Web浏览器便可获得该实验的控制界面。当学生使用控制面板递交一个运行请求，后端的Perl脚本就会分类并处理请求，将其写入数据服务器”将要进行的队列”当中，如果前面没有等待的队列，实验在数秒内进行；反之，实验请求会被合理调度、智能安排。实验控制界面在客户端浏览器再现了位于远端实验的真实情形，通过网络摄像头，实验者能即时看到自己的操作所引起实验现象的变化，同时还会得到丰富的实验数据。在实验过程中，学生一旦遇到问题，还可以利用控制面板上的应急按钮，触发一个与实验室管理员的网络会议，或者向其发送E-mail进行交流。当实验完成后，该实验系统会自动进行清洗，为下一次实验做准备。3.5化学化工远程实验室的应用特点基于互联网的化学化工远程实验室打破了时空界限，其与传统化学实验室相比，就开放教育的实践教学环节具有更大的优势，其特点主要体现在以下三个方面。（一）可以安