[發明專利]一種實時遠程可重構在線實驗室系統

有效

• 申請號: 201710122327.X
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN107067907B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 肖建;郝學元;許逸波;郝慧杰;周潤
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高玲玲

本發明涉及一種實時遠程可重構在線實驗室系統，包括網絡服務終端、聯網實驗儀器模塊以及實驗箱模塊；所述的網絡服務終端用于控制實驗箱模塊，同時實現與儀器測量模塊的信息交互以及提交和存儲實驗數據；所述的聯網實驗儀器模塊根據網絡服務終端的控制命令進行輸入數據調節，并且調節示波器至最佳觀測狀態，對觀測點進行數據和波形的測量與回傳；所述實驗箱模塊，用于接收和處理網口通信數據，并通過IIC總線的方式進行實驗內容選擇與實驗電路的構成，同時將反饋信息發回網絡服務終端。本發明具備高度的靈活性，提升了實驗教學的效率，滿足了學生實踐學習的需要。

技術領域

本發明涉及一種實驗室教學系統，尤其是涉及一種實時遠程可重構在線實驗室系統。

背景技術

隨著各大高校開設電子類專業，逐漸重視相關學生的實踐動手能力，電工電子實驗室應運而生。實驗室作為實驗教學的場所，配有相關的實驗設備，可以滿足學生的實驗要求，提升學生的專業能力。而目前，許多實驗室依舊沿用著早期購置的電工電子實驗箱，其采用的導線連接直插式電子元器件的方式，普遍存在分立元件過多導致電路構建紊亂、錯誤頻現的情況，再考慮到實驗場所數量不足的情況，難以滿足學生日益增長的創新性實驗需求，缺乏時間與空間上的靈活性，造成了實驗內容更新慢、實際利用率低的后果，很大程度上制約著學生專業能力的鞏固和提高。

另外，近年來，隨著“互聯網+”概念的提出和物聯網的興起，諸如空氣凈化機、掃地機器人、運動手環等的一系列設備都與移動終端進行連接，并通過APP應用進行綜合控制，實現物物相聯，用戶能夠方便快捷地管理和使用這些設備。在這種背景下，傳統設備的物聯化成為一種必然趨勢，在多個領域起到了革命性的作用。

實時遠程可重構在線實驗室系統憑借其網絡服務終端，通過服務器進行信息通信和數據處理，依照物聯網的構想，實現電工電子實驗室的設備互聯和信息共享。，突破傳統授課模式，在保證實驗真實性的基礎上，打破了時間與空間的限制，使得實驗環境更加靈活，可視化、網絡化程度更高，提高了實驗效率。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的缺陷本發明提供了一種基于服務器的、高效的、具備物聯網特性且實時可重構的遠程在線實驗室系統。該實驗室系統擁有獨立的服務器，配備聯網的測量儀器套件，采用基于IIC總線的模塊化網絡實驗箱，將整個實驗室接入網絡，滿足遠程客戶終端對實驗設備的命令控制、參數調節、數據測量和結果存儲。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

一種實時可重構遠程在線實驗室系統，包括網絡服務終端、聯網實驗儀器模塊和實驗箱模塊。網絡服務終端包括客戶終端和服務器，用于對實驗箱模塊的控制、與儀器測量模塊的信息交互和實驗數據的顯示與存儲；聯網實驗儀器模塊包括路由器、信號發生器、學生直流電源和示波器、交流毫伏表等，用于數據傳輸、激勵信號的輸入、輸出信號的測量與采集；實驗箱模塊由供電、通信、處理、電路四個部分組成，用于控制命令的處理和實驗電路的構成，并將信息反饋給客戶終端。

由聯網的遠程客戶終端通過網頁客戶終端進行實驗命令的發送和儀器參數的調節后，通過服務器和路由器分別發送給實驗箱模塊和聯網實驗儀器模塊，然后以一個逆過程將反饋數據和測量數據發送給遠程客戶終端，實現實驗電路的遠程配置和參數的測量與存儲。

整個系統的工作流程：

一、操作者進入客戶終端，實驗室設備正確連接，接通電源，確認網絡接入。

二、操作者選擇所使用的實驗電路模塊，確認電路連接方式，發送控制命令，客戶終端界面顯示相應命令。

三、通過服務器的數據交換，控制命令由操作終端發送，最終被實驗箱通信模塊接收。

四、實驗箱通過通信模塊接收相應數據后，由處理模塊進行數據處理并將控制命令發送給總線控制模塊，總線控制模塊通過IIC協議進行主從應答判斷，選擇相應的實驗模塊，構成實驗電路。