CN107993538A - 电路检测维修技能训练考核系统 - Google Patents

Abstract

本发明的电路检测维修技能训练考核系统，网络设备连接数据服务终端、管理终端和用户终端构成训练考核网络，用户终端测量仪表的测量表笔增加按键，按键实时上传测量过程与测量数据，或者主动上传测量结果数据，用于训练考核学生仪器仪表操作使用、电路分析与测量和电路故障检修等技能的水平，自动对学生操作进行评价和指导，减少了人为因素对训练考核公平性的影响，训练考核过程数据全部保存，方便进行反思和改进。考核过程中能够自动记录学生操作和结果，并可以按设定标准自动评分，对每一个学生的评价都是同样的标准，保证了技能考核的公平性，减轻了技能考核过程中教师的工作量。

Description

电路检测维修技能训练考核系统

技术领域

本发明涉及一种电路检测维修技能训练考核系统。

背景技术

职业教育突出职业需求，面向岗位培养人才，在教学过程中需要关注学生技能的培养，而技能的训练和考核都必然涉及到学生实践过程的每一个步骤，需要在教学训练和考核中充分运用过程评估和指导、自主考核等理念，完全掌握学生技能训练及考核情况；职业教育的电路测量与检修相关课程中，训练过程需要教师指导，而教师人数、经历有限，难以实现全员全时指导，考核过程中教师需要逐人考核，耗时长且易因人为因素影响公平性；专利号为CN103778815B的专利申请公开了一种技能考核系统及方法，在学生完成相关电路布设及焊接工作后，通过智能仪表、人机交互系统，实现自动评分，降低了教师的考核工作强度，但是其应用仅限于电路布设和焊接后结果的考评，没有体现对学生电路测量过程的评价，更没有涉及学生实践过程中的评估和指导。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够实现过程评估与指导、自主考核，提升训练水平、提高考核公平性、降低教师工作量的电路检测维修技能训练考核系统。

本发明的电路检测维修技能训练考核系统，其特征在于：包括有能够存储待测电路的电子图纸和正确参数等数据、比对上传的测量仪表操作过程和测量结果数据、传送分发比对结果的数据服务终端，能够提供与教师交互的人机交互界面、用于训练或考核任务分发监控统计评分的管理终端，和能够提供与学生交互的人机交互界面、显示待测量电路的电子图纸、提供测量要求与选择、上传测量操作过程与测量结果数据、接收比对结果的若干用户终端，以及连接数据服务终端、管理终端和用户终端构成训练考核网络的网络设备；用户终端连接有用于测量电路参数，记录测量操作过程和测量结果数据、传输测量结果的测量仪表，测量仪表设置有测量模块、测量表笔和接口模块，测量表笔设置有按键，按键通过接口模块连接至测量模块；用户终端与测量仪表、数据服务终端通信连接；

所述测量表笔设置有能够实时上传测量过程与测量数据，或者主动上传测量结果数据的E按键，E按键位于手握测量表笔时拇指或食指的位置，E按键通过两根连接线连接至接口模块，其中一根为E按键信号线，另一根为电源线或地线；

所述测量表笔还设置有能够结合E按键切换用户终端内电子图纸上的测量点为数据类型的UP按键和DOWN按键；E按键、UP按键和DOWN按键通过四根连接线连接至接口模块，其中三根分别为E按键、UP按键和DOWN按键信号线，第四根为电源线或地线；

所述测量仪表为数字万用表或数字示波器；测量模块由A/D转换芯片和功能转换器构成，或者由具有信号前端放大、高速模数转换模块、逻辑控制、显示驱动及键盘驱动的高速数据采集电路板构成；接口模块包括微控制器和通信电路，微控制器与测量模块连接，通信电路与用户终端连接，通信电路为串口通信或者USB接口通信；

所述数据服务终端为服务器，服务器设置有能够存储考核电路的电子图纸及相关数据、学生操作过程数据、测量结果数据和比对结果数据的数据库软件，能够将存储的正确数据与学生的数据进行对比、给出评价及评分、并将结果通过网络设备传输至控制终端和用户终端、针对电子图纸进行编辑设置测量点和测量数据类型及所用仪表的数据处理软件，数据处理软件连接至数据库；

所述电子图纸测量点的设置有区分元器件和导线标志，元器件的测量数据包括各引脚的对地电压及信号波形的测量，电阻需设置电阻值的测量，二极管需设置导通性的测量；导线测量数据包括设置对地电压、电流及信号波形的测量；

所述管理终端为计算机和运行在计算机上的管理软件，或者是便携式设备和运行在便携式设备上的用户软件，便携式设备上的用户软件采用基于安卓系统、ios系统的嵌入式系统，便携式设备通过无线通讯与训练考核网络连接；

所述网络设备为路由器或交换机，网络设备通过有线或无线连接与训练考核网络连接；

所述用户终端为计算机和运行在计算机上的用户软件，或者是便携式设备和运行在便携式设备上的用户软件，便携式设备上的用户软件采用基于安卓系统、ios系统的嵌入式系统，便携式设备通过无线通讯与训练考核网络连接。

本发明的电路检测维修技能训练考核系统，用于训练考核学生仪器仪表操作使用、电路分析与测量和电路故障检修等技能的水平，在训练过程中能够自动对学生操作进行评价和指导，减轻了教师的工作量，减少了人为因素对训练考核公平性的影响，为教师更高效地进行教学活动提供支撑，同时还可向教师发出警报，让教师可以发现需要重点关注的学生或问题，学生实践过程数据全部保存，方便进行反思和改进。考核过程中能够自动记录学生操作和结果，并可以按设定标准自动评分，对每一个学生的评价都是同样的标准，保证了技能考核的公平性，并且降低了技能考核过程中教师的工作量。

附图说明

图1是本发明实施例的电路检测维修技能训练考核系统结构示意图；

图2是本发明实施例电路检测维修技能训练考核系统的用户终端软件流程图；

图3～图4是本发明实施例电路检测维修技能训练考核系统的测量表笔结构示意图；

图5是本发明实施例电路检测维修技能训练考核系统的控制终端软件流程图；

图6是本发明实施例电路检测维修技能训练考核系统的训练过程示意图；

图7是本发明实施例电路检测维修技能训练考核系统的考核过程示意图。

具体实施方式

如图所示，一种电路检测维修技能训练考核系统，包括有能够存储待测电路的电子图纸和正确参数等数据、比对上传的测量仪表操作过程和测量结果数据、传送分发比对结果的数据服务终端，能够提供与教师交互的人机交互界面、用于训练或考核任务分发监控统计评分的管理终端，和能够提供与学生交互的人机交互界面、显示待测量电路的电子图纸、提供测量要求与选择、上传测量操作过程与测量结果数据、接收比对结果的若干用户终端，以及连接数据服务终端、管理终端和用户终端构成训练考核网络的网络设备；用户终端连接有用于测量电路参数，记录测量操作过程和测量结果数据、传输测量结果的测量仪表，测量仪表设置有测量模块、测量表笔和接口模块，测量表笔设置有按键，按键通过接口模块连接至测量模块；用户终端与测量仪表、数据服务终端通信连接。

测量表笔设置有能够实时上传测量过程与测量数据，或者主动上传测量结果数据的E按键1，E按键1位于手握测量表笔时拇指或食指的位置，E按键1通过两根连接线连接至接口模块，其中一根为E按键信号线3，另一根为电源线或地线2。

测量表笔还设置有能够结合E按键1切换用户终端内电子图纸上的测量点为数据类型的UP按键4和DOWN按键5；E按键1、UP按键4和DOWN按键5通过四根连接线连接至接口模块，其中三根分别为E按键、UP按键和DOWN按键信号线3，第四根为电源线或地线2。

测量仪表为数字万用表或数字示波器；测量模块由A/D转换芯片和功能转换器构成，或者由具有信号前端放大、高速模数转换模块、逻辑控制、显示驱动及键盘驱动的高速数据采集电路板构成；接口模块包括微控制器和通信电路，微控制器与测量模块连接，通信电路与用户终端连接，通信电路为串口通信或者USB接口通信。

数据服务终端为服务器，服务器设置有能够存储考核电路的电子图纸及相关数据、学生操作过程数据、测量结果数据和比对结果数据的数据库软件，能够将存储的正确数据与学生的数据进行对比、给出评价及评分、并将结果通过网络设备传输至控制终端和用户终端、针对电子图纸进行编辑设置测量点和测量数据类型及所用仪表的数据处理软件，数据处理软件连接至数据库。

电子图纸测量点的设置有区分元器件和导线标志，元器件的测量数据包括各引脚的对地电压及信号波形的测量，电阻需设置电阻值的测量，二极管需设置导通性的测量；导线测量数据包括设置对地电压、电流及信号波形的测量。

管理终端为计算机和运行在计算机上的管理软件，或者是便携式设备和运行在便携式设备上的用户软件，便携式设备上的用户软件采用基于安卓系统、ios系统的嵌入式系统，便携式设备通过无线通讯与训练考核网络连接。

网络设备为路由器或交换机，网络设备通过有线或无线连接与训练考核网络连接。

用户终端为计算机和运行在计算机上的用户软件，或者是便携式设备和运行在便携式设备上的用户软件，便携式设备上的用户软件采用基于安卓系统、ios系统的嵌入式系统，便携式设备通过无线通讯与训练考核网络连接。

本发明的电路检测维修技能训练考核系统，用于训练考核学生仪器仪表操作使用、电路分析与测量和电路故障检修等技能的水平，在训练过程中能够自动对学生操作进行评价和指导，减轻了教师的工作量，减少了人为因素对训练考核公平性的影响，为教师更高效地进行教学活动提供支撑，同时还可向教师发出警报，让教师可以发现需要重点关注的学生或问题，学生实践过程数据全部保存，方便进行反思和改进。考核过程中能够自动记录学生操作和结果，并可以按设定标准自动评分，对每一个学生的评价都是同样的标准，保证了技能考核的公平性，并且降低了技能考核过程中教师的工作量。

本发明的电路检测维修技能训练考核系统具体技术方案，包括数据服务终端、用户终端、测量仪表、管理终端和网络设备；其中数据服务终端，存储待测电路的电子图纸和正确参数等数据，对用户终端上传的测量仪表操作过程和结果数据进行存储和比对，比对结果分发至管理终端和用户终端；用户终端，提供与学生交互的人机交互界面，显示待测量电路的电子图纸，提供测量点、测量数据类型和测量仪表的选择，引导学生完成训练或考核科目，与测量仪表和数据服务终端进行数据通信，将测量仪表操作过程和测量结果等数据上传至数据服务终端，接收并根据需要显示数据服务终端返回的数据比对结果；测量仪表，用于测量电路的电压、电流和电阻等参数，全程记录测量仪表的操作过程和测量结果等数据，数据可主动或被动传输至用户终端；管理终端，提供与教师交互的人机交互界面，用于训练或考核任务的设置与分发、过程的监控、训练或考核情况的统计与评分；网络设备，用于将数据服务终端、管理终端和用户终端组成网络。

数据服务终端为服务器及运行在服务器上的数据库和数据处理软件。所述数据库软件存储考核电路的电子图纸及相关数据、学生操作过程数据、测量结果数据和比对结果数据等；所述数据处理软件将存储的正确数据和学生的数据进行对比，给出评价及评分，并将结果通过网络传输至控制终端和用户终端，数据处理软件还可以针对电子图纸进行编辑，设置测量点、测量数据类型及所用的仪表及相关要求等并将电子图纸及相关数据提交至数据库。

电子图纸测量点的设置区分元器件和导线，分别在元器件和导线上设置标志，元器件可设置各引脚的对地电压及信号波形的测量，其中电阻还需要设置其电阻值的测量、二极管还需要设置其导通性的测量，导线上设置对地电压、电流及信号波形的测量。

用户终端为计算机及运行在计算机上的用户软件，图2为用户软件的基本流程图，软件启动后首先检测并连接数据库；然后等待学生登录；学生登录后等待任务下发，接收任务并判断任务类型为训练或考核。

如果为考核任务，则显示电路的电子图纸，并提供测量点、测量数据类型及测量仪表等的选择操作，等待测量点的选择；选择完成后，检测并等待测量仪表的连接；测量仪表连接后，接收测量仪表上传的操作过程数据并上传至数据服务终端；如果用户提交测量结果则上传测量结果相关数据；结果提交后判断考核是否完成，如果考核已完成则结束，如果考核未完成则等待用户选择下一个测量点。

如果不是考核任务，显示电路的电子图纸，并提供测量点、测量数据类型及测量仪表等的选择操作，等待测量点的选择；选择完成后，检测并等待测量仪表的连接；测量仪表连接后，接收测量仪表上传的操作过程数据并上传至数据服务终端；如果数据服务终端返回数据提示操作过程存在不当行为，则发出提示；如果提交测量结果则上传测量结果相关数据，并接收数据服务终端返回的比对结果，结果不正确发出提示；结果正确则判断任务是否已完成，如果任务已完成则结束，如果任务未完成则等待用户选择下一个测量点。

用户终端硬件不仅限于计算机，可采用选择各种便携式设备，相应的用户软件采用基于安卓系统、ios系统或其他嵌入式系统开发，可以实现用户终端的无线入网，提高用户终端的可移动性。

测量仪表为数字万用表、数字示波器等常用仪表，在现有仪表的基础上增加了上传仪表使用过程和测量结果的功能，并且操作界面与常用仪表的操作界面一致，以便学生将其操作迁移至其他情景。

测量仪表结构组成包括测量模块、测量表笔和接口模块，与现有仪表相比，该仪表增加了接口模块或改进了接口模块功能，测量表笔上增加了按键，可实现测量仪表使用过程数据的实时上传以及测量结果数据的主动上传，而现有仪表没有实现这一功能，即使具备连接计算机或其他设备的接口，其作用也仅限于测量数据的分析，并没有实现仪表操作过程的记录上传以及通过设置在测量表笔上的按键主动上传测量结果的功能，而本测量仪表通过测量仪表操作过程的记录和结果数据的主动上传可有效评估仪表操作使用过程是否正确、测量结果是否正确，为实践过程的评估提供数据支持。

测量模块实现了仪表的测量功能，采用常用结构，如数字万用表采用A/D转换芯片和功能转换器构成，提供电压、电流、电阻等电路参数的测量，提供各种参数不同档位的选择；数字示波器采用一块高速数据采集电路板，包括信号前端放大、高速模数转换模块、逻辑控制、显示驱动及键盘驱动等部分。

测量表笔中数字万用表表笔如图3所示，在各仪表对应的表笔基础上，增加了一个按键E，其位置靠近手握测量表笔时拇指或食指，通过独立设置的连接线连接接口模块，连接线共两根，其中一根为按键信号线，另一根为电源线或地线，按该按键E时，向用户终端上传测量结果及相关数据，图3未给出数字数字示波器表笔的示意图，数字示波器表笔与数字万用表表笔区别仅在于其测量笔头和信号连接线部分存在差别，按键及其连接线完全一样。

测量表笔上进一步设置按键UP、按键E和按键DOWN，其中数字万用表如图4所示，通过独立设置的连接线连接接口模块，连接线共四根，其中三根分别为三个按键信号线，另一根为电源线或地线，按键UP、按键DOWN结合按键E用于切换用户终端电子图纸上的测量点和数据类型，先通过按键UP、按键DOWN切换测量点，然后通过按键E确认测量点并进入测量数据类型选择状态，再通过按键UP、按键DOWN切换测量数据类型，然后通过按键E确认，当需要按照一定流程完成测量或者可供选择的测量点不多时，通过按键UP、按键E和按键DOWN可以更加快捷地完成测量点的相关选择，操作使用更加方便，图4未给出数字数字示波器表笔的示意图，数字示波器表笔与数字万用表表笔区别仅在于其测量笔头和信号连接线部分存在差别，按键及其连接线完全一样。

接口模快与测量模块和测量表笔的按键相连，在测量仪表使用过程中，全程记录记录测量仪表的操作过程如万用表档位选择、示波器参数设置等数据并上传至用户终端，并且在按测量表笔的按键E时获取仪表测量结果向用户终端传输，接口模块向用户终端传输数据的格式采用仪表标志、数据类型、数据内容以及数据校验的格式。

接口模块主要微控制器和通信电路，微控制器连接测量模块获得测量仪表使用过程相关数据，使用GPIO连接测量表笔上的按键获得按键信息，通信模块一般采用串口或USB接口与用户终端相连接，示波器优选使用USB接口通信，万用表优选为串口通信，针对现有计算机、手持式设备通常不设置串口，采用串口通信时优选USB转串口方式，采用FT232、CH340、PL2302等专用芯片。

管理终端为计算机及运行在计算机上的管理软件，图5为管理软件的基本流程图，软件启动后登录数据库，开启学生登录功能，统计学生登录情况；然后发布任务；学生开始任务后实时接收数据服务终端分发的学生实践情况数据，并可设置相应的提醒提醒，如学生有危险操作时发出报警等；任务完成后统计任务完成情况形成评价。所述管理终端硬件不仅限于计算机，可采用选择各种便携式设备，相应的管理软件采用基于安卓系统、ios系统或其他嵌入式系统开发，可以实现管理终端的无线入网，提高管理终端的可移动性。

网络设备采用路由器或交换机，优选为具有无线接入功能的路由器，可支持各终端有线或无线接入网络。

本系统可用于训练考核学生仪器仪表操作使用、电路分析与测量和电路故障检修等技能的水平，在训练过程中能够自动对学生操作进行评价和指导，减轻了教师的工作量，为教师更高效地进行教学活动提供支撑，同时还可向教师发出警报，让教师可以发现需要重点关注的学生或问题，学生实践过程数据全部保存，方便进行反思和改进。考核过程中能够自动记录学生操作和结果，并可以按设定标准自动评分，对每一个学生的评价都是同样的标准，保证了技能考核的公平性，并且降低了技能考核过程中教师的工作量。

参见图6，本系统用于技能训练的过程为：教师通过管理终端或数据服务终端上传电路图并设置测量点，完成任务的编辑；教师通过管理终端发布任务，允许学生登录系统，学生在用户终端使用学号等登录进入任务，等待任务开始；学生登录完成后，教师通过管理终端开始任务；任务开始后，学生按照任务要求使用用户终端并合理选择测量仪表进行实践，学生实践过程中，教师通过管理终端监控实践情况，并根据需要及时指导；任务完成后，系统自动对实践情况统计形成总结，教师可根据系统的总结进行讲评。

参见图7，本系统用于技能考核的过程为：教师通过管理终端或数据服务终端上传电路的电子图纸并设置测量点，完成任务的编辑；教师通过管理终端发布任务，允许学生登录系统，学生在用户终端使用学号等登录进入任务，等待任务开始；学生登录完成后，教师通过管理终端开始任务；任务开始后，学生按照任务要求使用用户终端并合理选择测量仪表进行实践，学生实践过程中，教师通过管理终端监控实践情况但不作指导；任务完成后，系统自动对考核情况进行统计并评分，教师根据系统评分给出考核成绩。

Claims (9)

1.一种电路检测维修技能训练考核系统，其特征在于：包括有能够存储待测电路的电子图纸和正确参数等数据、比对上传的测量仪表操作过程和测量结果数据、传送分发比对结果的数据服务终端，能够提供与教师交互的人机交互界面、用于训练或考核任务分发监控统计评分的管理终端，和能够提供与学生交互的人机交互界面、显示待测量电路的电子图纸、提供测量要求与选择、上传测量操作过程与测量结果数据、接收比对结果的若干用户终端，以及连接数据服务终端、管理终端和用户终端构成训练考核网络的网络设备；用户终端连接有用于测量电路参数，记录测量操作过程和测量结果数据、传输测量结果的测量仪表，测量仪表设置有测量模块、测量表笔和接口模块，测量表笔设置有按键，按键通过接口模块连接至测量模块；用户终端与测量仪表、数据服务终端通信连接。

2.根据权利要求1所述电路检测维修技能训练考核系统，其特征在于：所述测量表笔设置有能够实时上传测量过程与测量数据，或者主动上传测量结果数据的E按键，E按键位于手握测量表笔时拇指或食指的位置，E按键通过两根连接线连接至接口模块，其中一根为E按键信号线，另一根为电源线或地线。

3.根据权利要求2所述电路检测维修技能训练考核系统，其特征在于：所述测量表笔还设置有能够结合E按键切换用户终端内电子图纸上的测量点为数据类型的UP按键和DOWN按键；E按键、UP按键和DOWN按键通过四根连接线连接至接口模块，其中三根分别为E按键、UP按键和DOWN按键信号线，第四根为电源线或地线。

4.根据权利要求1所述电路检测维修技能训练考核系统，其特征在于：所述测量仪表为数字万用表或数字示波器；测量模块由A/D转换芯片和功能转换器构成，或者由具有信号前端放大、高速模数转换模块、逻辑控制、显示驱动及键盘驱动的高速数据采集电路板构成；接口模块包括微控制器和通信电路，微控制器与测量模块连接，通信电路与用户终端连接，通信电路为串口通信或者USB接口通信。

5.根据权利要求1所述电路检测维修技能训练考核系统，其特征在于：所述数据服务终端为服务器，服务器设置有能够存储考核电路的电子图纸及相关数据、学生操作过程数据、测量结果数据和比对结果数据的数据库软件，能够将存储的正确数据与学生的数据进行对比、给出评价及评分、并将结果通过网络设备传输至控制终端和用户终端、针对电子图纸进行编辑设置测量点和测量数据类型及所用仪表的数据处理软件，数据处理软件连接至数据库。

6.根据权利要求1所述电路检测维修技能训练考核系统，其特征在于：所述电子图纸测量点的设置有区分元器件和导线标志，元器件的测量数据包括各引脚的对地电压及信号波形的测量，电阻需设置电阻值的测量，二极管需设置导通性的测量；导线测量数据包括设置对地电压、电流及信号波形的测量。

7.根据权利要求1所述电路检测维修技能训练考核系统，其特征在于：所述管理终端为计算机和运行在计算机上的管理软件，或者是便携式设备和运行在便携式设备上的用户软件，便携式设备上的用户软件采用基于安卓系统、ios系统的嵌入式系统，便携式设备通过无线通讯与训练考核网络连接。

8.根据权利要求1所述电路检测维修技能训练考核系统，其特征在于：所述网络设备为路由器或交换机，网络设备通过有线或无线连接与训练考核网络连接。

9.根据权利要求1所述电路检测维修技能训练考核系统，其特征在于：所述用户终端为计算机和运行在计算机上的用户软件，或者是便携式设备和运行在便携式设备上的用户软件，便携式设备上的用户软件采用基于安卓系统、ios系统的嵌入式系统，便携式设备通过无线通讯与训练考核网络连接。