论文题目：面向实验设备资源管理的调度算法设计与系统实现
摘要：随着“新工科”概念的提出与发展,在深化工程教育改革的过程中,对学生的实践能力提出了更高的要求。为了响应国家发展对学生素质的要求,高校加大对自身的实验设施建设。随着高校实验室设备种类、数量的增长,实验课程所需实验设备的耦合度的提高,远程教育和成人教育蓬勃发展带来的实验教学需求的增加,实验设备的管理更加复杂化。面对实验设备的管理需求,如何实现合理地向校内用户分配有限实验设备资源,并向远程用户共享使用高校实验设备资源等问题。文章开展面向最优资源调度的算法研究,并设计实验设备的调度管理系统,具体研究内容如下:（1）面向校内用户的静态调度,针对设备的负载均衡以及教学中课程、设备和时间等元素的合理规划,建立对多目标的最优调度模型,并使用基于父代种群精英选择策略的改进遗传算法对最优调度模型进行求解。通过实验验证,改进型遗传算法在运算速度和算法结果上均优于传统遗传算法,能够实现针对校内用户的实验设备静态调度的需求。（2）面向远程用户的设备共享使用的动态调度,描述了共享设备的条件约束、任务分配和系统模型,提出了调度任务的数学描述和优化模型。使用消息中间件技术实现实验设备的任务调度,并设计了设备调度的系统架构和任务的动态调度算法。通过实验验证,相对于先来先服务的调度方式,本文算法在任务总耗时和成功率上均有明显优势,能够满足远程实验设备的任务调度需求。（3）设计高校实验设备管理系统,包括用户管理、教务管理、设备管理、教学安排和实验预约等功能。提高高校的设备管理水平和工作效率,实现满足高校实验室设备管理和实验教学管理的工作需要。
关键词：实验设备;优化调度;遗传算法;中间件
学科专业：控制科学与工程
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景与研究目标
1.2 研究的目的和意义
1.3 实验设备资源管理现状
1.4 本文研究内容
第2章 实验设备资源调度问题
2.1 实验室设备管理
2.2 调度问题描述
2.3 基本假设
2.4 校园用户的调度安排
2.4.1 实验课程安排中的因素
2.4.2 实验课程安排中的约束因素描述
2.4.3 实验课程安排的优化模型
2.5 远程用户的实验设备共享调度
2.5.1 实验设备共享的约束条件描述
2.5.2 共享设备的任务分配与系统模型
2.5.3 调度任务的数学描述
2.6 本章小结
第3章 基于改进遗传算法的最优化调度算法设计
3.1 常见的现代启发式算法
3.2 遗传算法介绍
3.2.1 遗传算法的基本思想
3.2.2 遗传算法的数学表示
3.2.3 遗传算法的基本操作
3.3 遗传算法求解最优化调度模型
3.3.1 编码规则
3.3.2 适应度函数设计
3.4 基于父代精英选择策略改进遗传算法
3.5 实验验证
3.6 本章小结
第4章 面向远程用户的动态调度算法与中间件设计
4.1 中间件技术介绍
4.2 消息中间件的特点
4.3 基于消息中间件技术的实验设备调度
4.3.1 调度系统架构
4.3.2 实验安排规则
4.3.3 调度算法设计
4.3.4 算法具体实现流程
4.4 实验验证
4.5 本章小结
第5章 系统开发设计
5.1 系统开发目标
5.2 系统整体架构与主要功能模块
5.3 数据库表设计
5.4 实现程序设计
5.4.1 系统开发工具
5.4.2 程序实现
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献