CN101261782A - 基于网络的具有智能考核功能的液压综合实训系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于网络的具有智能考核功能的液压综合实训系统。教师机经路由器及交换机与多个综合实训单元相连接，每个综合实训单元由相连接的学生机与液压系统综合实训装置组成，液压系统综合实训装置的内部模块连接关系为：电器控制模块分别与双作用油缸速度控制模块、流量和速度检测模块、液压元件检测模块、压力成形模块相连接，压力成型模块分别与双作用油缸速度控制模块、液压元件检测模块相连接，双作用油缸速度控制模块与流量和速度检测模块、液压元件检测模块相连接。本发明实现非破坏性的故障设置及排除，可根据考生对某项特定任务的考试成绩，自适应调节下一阶段对该学生考核的难易程度，以便更全面、更公正地对学生进行考核。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于网络的具有智能考核功能的液压综合实训系统。
背景技术
液压系统具有功率大、工作平稳、可实现大范围内的无级调速等独特优点，它作为机械设备过程控制的执行机构，应用日趋广泛。液压传动及控制技术是高等工科院校、职业技术院校的基础课程之一，它是集传动、控制、检测、计算机等课程为一体的综合性科目，具有很强的实践性。作为液压课程教学体系重要组成部分的液压实训及考核，通过在液压实验设备上进行液压方面实训，激发学生的学习兴趣，锻炼学生的实际动手能力，使学生更容易地掌握抽象的液压理论知识；通过液压实训的考核，一方面可以考察学生的学习情况，另一方面可以为教师提供教学分析的依据。因此，液压综合实训系统在液压课程的教学中起到极其重要的作用。
目前国内外研制的液压综合实训及考核系统，主要分成两类：一类是普通型液压综合实训及考核系统。此类系统根据教学特点和液压传动课程教学大纲的要求，采用标准的液压元件进行模块化设计，构成接插方便的系统组合。在此类实验台上能够进行液压传动基本回路实验，如简单的压力调定回路、采用顺序阀的顺序动作回路、采用先导式溢流阀的卸荷回路等，通过此类实验台可以培养和提高学生的设计能力、动手能力和综合运用能力。除此之外，学生在此实验台上也可自行设计、组装扩展各种液压回路实验。另一类是现代液压教学的实训及考核系统，具有在线检测、仿真等功能。由于普通型液压综合实训系统存在实验误差大、效率低等缺点，因此，国内外部分科教设备公司在普通实验台的基础上研制出具有在线检测功能的现代液压教学实训及考核系统。此类实训及考核系统采用计算机自动检测，然后数字显示及绘图，从而提高了测量精度及实验效率。而仿真软件的应用，可以大大提高学生的主观能动性，学生可以根据实验大纲的要求，自主地完成设计、绘图、选件、组装、调试的全部过程，方便绘制出符合工业标准的液压回路图，同时还可以检查回路的正确性，如德国Festo公司开发FluidSIM软件。
智能液压综合实训及考核系统可以更全面、更公正地对学生进行实训和考核，而网络型液压综合实训及考核系统可以进行异地实训和考核，从而提高教学效率，因此液压实训及考核系统应朝智能化、网络化、集成化的方向发展，而网络技术、人工智能技术的发展，为实现液压综合实训及考核系统的智能化、网络化、集成化提供了条件，基于网络的具有智能考核功能的液压综合实训系统在上述背景下应运而生。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于网络的具有智能考核功能的液压综合实训系统。
基于网络的具有智能考核功能的液压综合实训系统中的教师机经路由器及交换机与多个综合实训单元相连接，每个综合实训单元由相连接的学生机与液压系统综合实训装置组成，液压系统综合实训装置的内部模块连接关系为：电器控制模块分别与双作用油缸速度控制模块、流量和速度检测模块、液压元件检测模块、压力成形模块相连接，压力成型模块分别与双作用油缸速度控制模块、液压元件检测模块相连接，双作用油缸速度控制模块与流量和速度检测模块、液压元件检测模块相连接。
所述的电器控制模块的内部模块连接关系为：信号检测及控制子模块与故障设置及排除子模块、继电器控制子模块、液压实训装置被控对象、信号检测及控制子模块相连接，液压实训装置被控对象与可编程控制器控制子模块、人机界面子模块相连接，液压实训装置被控对象与特性曲线控制子模块、故障设置及排除子模块相连接。
本发明与现有技术相比具有的有益效果
1)采用软件和硬件相结合的方法，实现非破坏性的故障设置及排除，故障设置分为损坏及特性曲线变差二方面；
2)针对液压综合实训设置的基于任务驱动的自适应考核功能，在工程实训及考核过程中，可根据考生对某项特定任务的考试成绩，自适应调节下一阶段对该学生考核的难易程度，以便更全面、更公正地对学生进行考核；
3)采用基于网络的自主实训及考核技术建立一个针对液压系统的强大的实训及考核题库，然后提出个性化的自适应考核策略，尤其是根据考核要求进行智能组卷。
附图说明
图1是基于网络的具有智能考核功能的液压综合实训系统的结构示意框图；
图2是本发明的液压系统综合实训装置结构示意框图；
图3是本发明的电器控制模块结构示意框图；
图4是本发明的基于任务驱动的自适应考核软件流程图。
具体实施方式
如图1、2所示，基于网络的具有智能考核功能的液压综合实训系统中的教师机经路由器及交换机与多个综合实训单元相连接，每个综合实训单元由相连接的学生机与液压系统综合实训装置组成，液压系统综合实训装置的内部模块连接关系为：电器控制模块分别与双作用油缸速度控制模块、流量和速度检测模块、液压元件检测模块、压力成形模块相连接，压力成型模块分别与双作用油缸速度控制模块、液压元件检测模块相连接，双作用油缸速度控制模块与流量和速度检测模块、液压元件检测模块相连接。
如图3所示，电器控制模块的内部模块连接关系为：信号检测及控制子模块与故障设置及排除子模块、继电器控制子模块、液压实训装置被控对象、信号检测及控制子模块相连接，液压实训装置被控对象与可编程控制器控制子模块、人机界面子模块相连接，液压实训装置被控对象与特性曲线控制子模块、故障设置及排除子模块相连接。
基于网络的具有智能考核功能的液压综合实训系统，是一个集机、电、液、计算机、网络于一体的综合性实训教学及考核设备，在普通液压实验的基础上，强调液压元件和各种回路的特性分析及故障诊断，使学生对液压及控制知识的领会更为深刻，因此，该液压综合实训系统是在原先液压实验台基础上的一次提升，它不仅可以进行基本的液压试验方面的实训及考核，而且可以进行故障诊断及特性分析方面的实训及考核。教师机负责实训、考核，以及相关信息和数据的管理与监控；路由器和交换机实现网络的中继；学生机负责学生的实训、考核时答题信息的提交等；而液压系统综合实训装置，主要模拟液压滑台、机械手、叉车、注塑机等设备的液压回路，它由五个模块组成，五个模块分别为压力成形模块、液压元件检测模块、流量和速度检测模块、双作用油缸速度控制模块、电器控制模块。压力成形模块是液压系统最基本的模块，主要由油箱、变量泵或定量泵、安全阀、系统压力调节溢流阀、系统压力加载卸载方向阀等液压元件组成；液压元件检测模块由先导式溢流阀和方向阀等液压元件组成，先导式溢流阀为被检测阀；流量和速度检测模块由流量计、量杯、位移传感器、方向阀等组成，可以用来检测流量和速度，方便对液压回路和液压元件的深入研究；双作用油缸速度控制模块由双作用工作油缸、加载缸、加载阀、方向阀、节流阀、传感器等组成；电器控制模块主要由信号检测及控制子模块、故障设置及排除子模块、继电器控制子模块、特性曲线控制子模块、可编程控制器控制子模块、人机界面子模块等组成。
该液压综合实训系统采用高级语言编程，其丰富的软件、全智能汉字管理，使菜单和人机界面内容丰富多彩。具有智能考核的液压综合实训系统可以检测压力、速度、流量等参数，绘制静、动态实验曲线，具有非破坏性故障设置及排除、基于任务驱动的自适应考核及基于网络的自主实训等功能。
非破坏性故障设置及排除是智能考核中的重要组成部分，包括简单的非破坏性故障设置及排除，和特征曲线变差的非破坏性故障设置及排除。具体故障根据液压系统综合实训装置加以设置，每个故障依据考核点、难度系数的不同，都编上一一对应的函数，存储到数据库内。自动组卷时，根据考核点、难度系数等参数，直接调出反应故障的函数，然后把信号发给液压系统综合实训装置，进行故障的设置及考核。
基于任务驱动的自适应考核功能，同样是智能考核中的重要组成部分，在工程实训考核过程中，可根据考生对某项特定任务的考试成绩，自适应调节下一阶段对学生考试的难易程度，以便更全面、更公正地对学生进行考核。图4为基于任务驱动的自适应考核软件流程图。只有当试题难度与被试者水平大体相同时，试题所提供的信息量最大，测试结果最好。基于任务驱动的自适应考核的关键是考核用的试题库编写，每道题需要的关键参数如表1所示。另外，在阅卷的过程中，软件程序会调用考生在考试时所做题目的难度系数、正确度、时间消耗等信息，在一个加权公式中计算出学生的综合成绩，而不是仅仅根据结果的对或错来给出成绩。
表1液压综合实训系统考核试题参数表
| 属性名 | 数据类型 | 说明 |
| 考核设备号 | Number | 考生在哪一台设备上进行考核 |
| 试题编号 | Number | 每道题目有唯一的编号，是题目的唯一标识 |
| 试题类型 | Char | 如填空、选择、特性分析等 |
| 知识点 | Char | 题目涉及大纲的知识点 |
| 难度系数 | Number | 0.11.0 |
| 区分度 | Number | 0.9-1优，0.80.9良...... |
| 考核要求 | Char | 进行此次考核的相关说明 |
| 出题人 | Char | 默认为登陆的教师工作证号码 |
| 考核日期 | Date | 考核日期 |
| 使用次数 | Number | 统计此题目已经用过多少次 |
| 最后使用时间 | Date | 记录这个题目上次使用是在什么时候 |
| 实际难度与得分综合公式 | Number | 用科学的计算公式最后给学生打分 |
Claims (2)
1.一种基于网络的具有智能考核功能的液压综合实训系统，其特征在于教师机经路由器及交换机与多个综合实训单元相连接，每个综合实训单元由相连接的学生机与液压系统综合实训装置组成，液压系统综合实训装置的内部模块连接关系为：电器控制模块分别与双作用油缸速度控制模块、流量和速度检测模块、液压元件检测模块、压力成形模块相连接，压力成型模块分别与双作用油缸速度控制模块、液压元件检测模块相连接，双作用油缸速度控制模块与流量和速度检测模块、液压元件检测模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于网络的具有智能考核功能的液压综合实训系统，其特征在于所述的电器控制模块的内部模块连接关系为：信号检测及控制子模块与故障设置及排除子模块、继电器控制子模块、实训装置被控对象、信号检测及控制子模块相连接，实训装置被控对象与可编程控制器控制子模块、人机界面子模块相连接，实训装置被控对象与特性曲线控制子模块、故障设置及排除子模块相连接。
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