Závěrečná zpráva o výsledcích řešení projektu v rámci rozvojových program MŠMT na rok 2006
Fakulta/Ústav: Název projektu: Číslo přidělené projektu v r. 2006: Zařazen v programu: Zařazen v podprogramu: Řešitel: Přidělené prostředky celkem:
Ústav elektrotechniky a informatiky Virtuální laboratoř 650/4c/2006 4 Program na rozvoj moderních technologií c) Využití moderních technologií a přístrojové techniky podporující rozvoj nových akreditovaných studijních programů Prof. Ing. Pavel Bezoušek, CSc. 2 000 tis. Kč
1. Naplnění deklarovaných cílů Projekt „Virtuální laboratoř“ umožnil vznik počítačové laboratoře pro výuku komunikačních a informačních technologií. Byly tak připraveny vhodné podmínky pro virtuální výuku větších skupin studentů oborů Komunikační a mikroprocesorová technika a Informační technologie. Moderní vybavení umožňuje vytvářet nové experimentální úlohy variantně podle konkrétních potřeb výuky a jsou tak rozšířeny možnosti využití laboratoře pro řadu předmětů v různých semestrech studia. V laboratorní učebně bylo vytvořeno celkem dvanáct pracovišť, na kterých je možné přistupovat k nově vytvářeným laboratorním úlohám. Pracoviště jsou vybavena přístrojovým a počítačovým vybavením a příslušnými informačními technologiemi tak, aby bylo možno testovat a vytvářet věrohodné simulace laboratorních úloh. Následně mají studenti možnost ověřit si skutečnými měřeními platnost simulovaných úloh přímo na laboratorním pracovišti. Současně v této laboratoři probíhá správa vzdáleného přístupu k jednotlivým aplikacím a také vývoj nových úloh. Tyto jsou postupně testovány pro dálkový přístup nejdříve z vlastní laboratoře a dále pak zaváděny i pro účely obecného používání na jakémkoliv počítači připojeném k internetu. Ústav elektrotechniky a informatiky (ÚEI) počítá s využitím této laboratoře především pro tyto předměty oborů Komunikační a mikroprocesorová technika (KMT) a Informační technologie (IT):
Sdělovací technika (KMT), 3. ročník, zimní semestr
Přenos dat (KMT), 2. ročník, letní semestr
Teoretická elektrotechnika (KMT), 2. ročník, zimní semestr
Lineární elektrické obvody (KMT), 2. ročník, letní semestr
Počítačové sítě (IT, KMT), 2. ročník a 3. ročník, letní semestr
Základy slaboproudé elektrotechniky (IT), 1. ročník, letní semestr
Učebnu bude využívat průběhu zimního a letního semestru asi 300 studentů ÚEI. Skladba laboratoře díky instalovanému softwaru a specializovaným přístrojům také umožňuje využívat učebnu po většinu školního roku např. při vypracovávání ročníkových nebo bakalářských prací. Tento projekt byl přínosný také pro zavádění nově vznikajících předmětů zmíněných oborů. Již v letním semestru roku 2006 byla velká část vybavení používána pro výuku. V zimním semestru je již laboratoř využívána i pro dálkový přístup k úlohám vytvořeným přímo v laboratoři a její využití bude s dalšími aplikacemi dále narůstat. Předpokládané hodinové vytížení nové laboratoře je minimálně 20 hodin týdně. Tímto postupem se podařilo jednak vybudovat nové pracoviště pro praktická cvičení v dotčených předmětech a také vybudováním virtuálního laboratorního pracoviště zvýšit možnosti přístupu studentů k laboratorním experimentům, se kterými by se z kapacitních omezení jednotlivých učeben nemohli prakticky seznámit. Laboratorní úlohy jsou tak přístupné studentům prezenčního i kombinovaného studia pro účely jejich samostatného studia. Díky projektu se tak snížily celkové nároky na vybavení i na specializované prostory.
2. Zhodnocení postupu řešení V úvodní etapě projektu byl proveden návrh celého pracoviště a prvních laboratorních úloh. V průběhu řešení projektu pak bylo postupně laboratorní pracoviště vybaveno potřebným HW, tj.serverem, jednotlivými počítačovými stanicemi, perifériemi, základní prezentační technikou a dalším příslušenstvím, a SW pro dálkový přístup studentů i SW prostředím pro modelování a vizualizaci laboratorních úloh. Pracoviště bylo rovněž doplněno o speciální vybavení, jako např. spektrální analyzátor určený k analýze bezdrátových sítí, který dokáže plně komunikovat s výpočetní technikou. Skladba vybavení tak umožňuje vznik mnoha druhů experimentálních úloh. Nejrozsáhlejší částí projektu bylo vybudování vzdáleného přístupu, který umožňuje studentům provádět ve virtuální laboratoři experimenty nezávisle na konkrétním pracovišti. Smyslem tohoto vzdáleného přístupu bylo vytvoření univerzální a flexibilní podpory distančního vzdělávání v oblastech návrhu, konstrukce a simulace a umožnit denním studentům provádět laboratorní experimenty bez časového a místního omezení. Technologie použitá při budování vzdáleného přístupu plně vychází z použitého výpočetního jádra virtuální laboratoře, které tvoří aplikace Matlab. Dalším předpokladem byla snaha o snížení hardwarových a softwarových nároků klientů vzdáleně přistupujících do laboratoře. Následující obrázek demonstruje výslednou architekturu vzdáleného přístupu a postup při tvorbě jednotlivých úloh dostupných přes internet.
Obr. 1: Architektura vzdáleného přístupu
Jednotlivé laboratorní experimenty prováděné ve virtuální laboratoři jsou naprogramovány v aplikaci Matlab a jsou uloženy do tzv. m-souborů. Tyto soubory, obsahující veškeré řídící instrukce daného experimentu, jsou následně zkompilovány pomocí nástroje Matlab for .NET do dynamicky linkovaných knihoven. Tyto dll knihovny se stávají základními kameny při budování webové aplikace
zpřístupňující laboratorní experimenty prostřednictvím webového prohlížeče. Samotná webová aplikace je naprogramována v jazyce ASP.NET s využitím jazyka C# a plně respektující .NET Framework 2.0. Komunikace klienta s virtuální laboratoří probíhá prostřednictvím webového prohlížeče, kdy klient vznáší prostřednictvím protokolu http požadavky na server, který na základě těchto požadavků vygeneruje odpověď, kterou zašle klientovi. Vlastní výpočet prováděného experimentu je tak realizován na výpočetním serveru. Na klienta proto nejsou kladeny žádné hardwarové nároky s výjimkou připojení do sítě internet. Řešení a výsledky projektu byly prezentovány na zahraniční konferenci Virtuálna univerzita, konající se ve dnech 14. -15. prosince 2006 v Bratislavě, Slovenská republika. 3. Kontrolovatelné výstupy projektu Kontrolovatelnými výstupy projektu jsou: a) Vybudování laboratorního pracoviště komunikační techniky pro měření parametrů přenosových vedení a dalších technologií pro přenos dat. b) Vybudování dálkového přístupu k tomuto pracovišti, vytvoření úloh a vizualizace laboratorních cvičení. c) Oživení specializovaného SW pro simulování laboratorních cvičení na počítači. Předložené materiály podle názoru řešitele prokazují, že všechny cíle a záměry projektu byly splněny. V dalších letech plánujeme při výuce systém nejen dále testovat a optimalizovat, ale také jej postupně rozšiřovat o další laboratorní úlohy.
4. Přehled čerpání finančních prostředků (tabulka vč. komentáře) 4.1 Tabulka: Porovnání plánu a skutečného čerpání finančních prostředků Kapitálové finanční prostředky
Celkové výdaje Z toho na řešení dotace ze projektu st. rozpočtu plán skut. plán skut. 400
400
400
400
Dlouhodobý nehmotný majetek (SW, licence)
100
100
100
100
Samostatné věci movité (stroje, zařízení)
300
300
300
300
Celkem Z toho
Běžné finanční prostředky
Celkové náklady na řešení projektu plán
skut.
plán
skut.
2100
2100
1600
1600
Mzdy
540
528
540
528
Pohyblivé složky mzdy
170
170
170
170
Odměny dle dohod o pracích konaných mimo pracovní poměr
50
50
50
50
Odvody na sociální a zdravotní pojištění
250
262
250
262
Drobný majetek
550
960
250
510
Materiální náklady
480
70
280
20
Služby a náklady nevýrobní povahy
20
20
20
20
Cestovní náhrady
40
40
40
40
Stipendia
0
0
0
0
plán 2 000
skut. 2 000
Celkem
Z toho
Z toho dotace ze st. rozpočtu
Celkem (běžné a kapitálové) finanční prostředky ze státního rozpočtu na řešení projektu
4.2 Komentář k čerpání finančních prostředků KAPITÁLOVÉ FINANČNÍ PROSTŘEDKY Plánovaný dlouhodobý nehmotný a hmotný majetek V rámci projektu plánováno SW prostředí pro modelování laboratorních úloh ve výši 100 tis. Kč, spektrální analyzátor do 3 GHz ve výši 220 tis. Kč, server ve výši 80 tis. Kč, celkem dlouhodobý majetek ve výši 400 tis. Kč. V rámci pořízení dlouhodobého nehmotného a hmotného majetku bylo zakoupeno (v celých Kč): SW - Matlab 100 000,-- Kč Spektrální analyzátor 237 937,-- Kč Server PC 62 063,-- Kč Celkem investiční prostředky 400 000,-- Kč BĚŽNÉ FINANČNÍ PROSTŘEDKY Mzdy a pohyblivé složky mzdy Jde o část mezd a odměn pracovníků, kteří se podíleli na budování tohoto pracoviště. Na základě odhadu byly stanoveny celkové mzdové prostředky na 710 tis. Kč , z toho mzdy a platy 540 tis. Kč, odměny 170 tis. Kč. Položka mzdy a platy nebyla vyčerpána v plné výši, převedeno 11 880,- Kč, část finančních prostředků ve výši 11 843,- Kč byla uvolněna na odvody na sociální a zdravotní pojištění (komentář viz Odvody) a část finančních prostředků dočerpána v položce drobný majetek 37,- Kč. Čerpání finančních prostředků proběhlo takto: mzdy odměny Celkem mzdové náklady
528 120,- Kč 170 000,- Kč 698 120,- Kč
Odměny dle dohod o pracích konaných mimo pracovní poměr V projektu předpokládáno uzavření dohody o provedení práce, ale vzhledem k rozsahu nezbytných prací byla v průběhu řešení místo dohody o provedení práce uzavřena dohoda o pracovní činnosti. Celkem předpoklad 50 tis. Kč, položka v plné výši vyčerpána. Odvody na sociální a zdravotní pojištění Ve výši 35% výdajů na mzdy včetně odměn, předpoklad 250 tis. Kč. V položce odvody na sociální a zdravotní pojištění došlo k mírnému navýšení, a to na úkor položky mzdy – převedeno 11 843,- Kč. Důvodem zvýšení čerpání v položce odvody na soc. a zdrav. poj. je skutečnost, že místo dohody o provedení práce byla uzavřena dohoda o pracovní činnosti a vyplynuly povinné odvody. Vyčerpáno 261 843,- Kč.
Drobný majetek Jde o různé drobné přístroje a nástroje pro kompletaci pracoviště laboratoře, počítač, přenosný počítač a datový projektor pro prezentaci úloh, knihy související s modelováním úloh apod. Požadována dotace ve výši celkem 250 tis. Kč. Položka v plné výši vyčerpána. Přečerpání pokryto z finančních prostředků na materiální náklady. Dle vyjádření MŠMT ze dne 6. listopadu 2006 je změna plně v kompetenci školy, přesun byl schválen vnitřním schvalovacím procesem Univerzity Pardubice. Do položky drobný majetek z položky materiální náklady přesunuto 260 110,- Kč a z položky mzdové náklady přesunuto na dočerpání 37,- Kč. Celkem k čerpání 510 147,- Kč Finanční prostředky byly využity tímto způsobem: prezentační a projekční technika výpočetní technika PC komponenty (monitory, klávesnice, modemy, rozbočovače atd.) sestava modulů regulace tabule Celkem
66 951,328 190,144 754,57 989,4 411,-510 147,-
Kč Kč Kč Kč Kč Kč
Materiální náklady Elektrické a mechanické součástky, kabely, konektory a další elektrický a spojovací materiál, potřebný pro kompletaci pracoviště, tonery apod. Plánováno 280 tis. Kč. Část finančních prostředků přesunuta na nákup drobného materiálu – 260 110,- Kč. Dle vyjádření MŠMT ze dne 6. listopadu 2006 je změna plně v kompetenci školy, přesun byl schválen vnitřním schvalovacím procesem Univerzity Pardubice. Finanční prostředky byly využity tímto způsobem (v celých Kč): tonery drobné vybavení k dataprojektoru spotřební materiál (CD-R média, kabeláž, součástky, flash disc atd.) Celkem
12 646,3 907,3 337,19 890,-
Kč Kč Kč Kč
Služby a náklady nevýrobní povahy Předpokládány služby v přímé souvislosti s řešením tohoto úkolu a s vybavováním pracoviště, speciální školení, výroba desek plošných spojů, zhotovení přípravků, náklady spojené s uspořádáním semináře propagujícího virtuální laboratoř a e-learning. Celkem předpoklad ve výši 20 tis. Kč. Položka v plné výši vyčerpána. Finanční prostředky byly využity tímto způsobem (v celých Kč): Školení Matlab Výroba prezentačních materiálů pro aktivní účast na konferenci Celkem
11 708,-- Kč 8 292,-- Kč 20 000,-- Kč
Cestovní náhrady Jedná se o podporu cestovních nákladů a vložného pro aktivní účastníky konferencí a seminářů, vnitrostátní cestovné na pracovní cesty, vše v přímé souvislosti s řešením tohoto projektu. Předpokládaná výše 40 tis. Kč. Položka v plné výši vyčerpána. Finanční prostředky vynaloženy na aktivní účast na konferenci. Struktura výdajů na cestovní náhrady byla následující (v celých Kč): Vložné konference 21 912,- Kč Jízdné 2 007,- Kč Ubytování účastníků 8 642,- Kč Cestovní náhrady účastníků 7 439,- Kč Celkem 40 000,- Kč
Přehled čerpání prostředků poskytnutých Ústavem elektrotechniky a informatiky na podporu řešení projektu Ústav elektrotechniky a informatiky přislíbil podporu na řešení projektu ve výši 500.000,- Kč, a to na pořízení drobného majetku 300 tis. Kč a materiální náklady 200 tis. Kč. Drobný majetek Plánovány různé drobné přístroje a nástroje pro kompletaci pracoviště laboratoře, počítač, přenosný počítač a dataprojektor pro prezentaci úloh, knihy, související s modelováním úloh apod. Přislíbena podpora řešení projektu ve výši celkem 300 tis. Kč. Do finančních prostředků byly převedeny finanční prostředky z položky materiální náklady ve výši 149 865,- Kč, změna plně v kompetenci školy. Celkem pro čerpání v položce drobný majetek 449 865,- Kč. Položka v plné výši vyčerpána. Finanční prostředky byly využity tímto způsobem (celé Kč): Software Notebook DELL M1210 Terminál Sun Ray Propojovací kabely, switch Ostatní drobné přístroje pro kompletaci pracoviště Celkem
234 957,37 961,116 960,35 643,24 344,449 865,-
Kč Kč Kč Kč Kč Kč
Materiální náklady Elektrické a mechanické součástky, kabely, konektory a další elektrický a spojovací materiál, potřebný pro kompletaci pracoviště, plánováno 200 tis. Kč. Finanční prostředky ve výši 149 865,- Kč převedeny z materiálních nákladů do položky drobného majetku. Změna plně v kompetenci školy.
Finanční prostředky byly využity tímto způsobem (v celých Kč): kabely a vodiče spotřební materiál kancelářský materiál tonery odborná literatura Celkem
17 251,14 447,13 101,3 830,1 506,50 135,-
.......……………………………. prof. Ing. Pavel Bezoušek, CSc. řešitel projektu
Kč Kč Kč Kč Kč Kč
