CN110556035A - 一种基于无线网络的维修电工故障排查考核实训平台 - Google Patents
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Abstract
一种基于无线网络的维修电工故障排查考核实训平台，包括考核服务器和若干个考核实训台；每个实训台包括单片机模块和考核电路模块。考核电路模块包括故障产生继电器、空开、交流接触器、热继电器、PLC、变频器、继电器等电气部件；考核服务器通过无线方式循环发出命令到实训台，实训台根据命令通过吸合故障继电器，将考核电路模块设定的断路故障点断开或短路故障点短接，模拟出考核电路模块的某种故障状态；考核实训台的按键与液晶结合使用，完成考核答题；考核服务器根据命令返回的答题情况，由软件自动评分；本发明使用服务器集中设置实训台的故障点并自动判分，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及教学实训平台技术领域，特别是一种基于无线网络的维修电工故障排查考核实训平台。
背景技术
“维修电工”课程是电气自动化技术、机电一体化技术等专业的一门基础课程，考取该专业的职业资格证书时需要通过“维修电工”这门课程的考核。“维修电工”课程的考核需要考核实训平台，现有的维修电工故障排查考核实训平台，因结构以及技术限制，存在以下缺点：其一，考核实训平台一般采用简单的船型开关设置故障，考核平台不能有效地防止考核过程中的作弊行为，对考核成绩的真实性带来极大影响；其二，故障设置点较少、故障点设置简单，考核实训效果不理想；其三，考核采用人工判断成绩，存在费时费力的缺点；其四，不能集中自动化管理，故障设置与判断需要人工对每个试验台进行设置，实际操作中效率低。目前现有技术中，也有使用PLC进行故障设置的考核实训平台，但是其只能通过人工对有限的故障进行选择，成本高、灵活性低、操作不方便，因此也无法达到好的考核实训效果。
发明内容
为了克服现有维修电工故障排查考核实训平台因结构以及技术限制，在实际应用中存在的弊端，本发明提供了在考核服务器内构建有故障生成数据库，故障生成数据库与考核实训平台的故障关联，故障编号与若干台考核实训平台的故障演示继电器关联，考核时考核人员在服务器上选择故障点，并设置考核时间与每个故障计分值，操作更加方便，若干个考核实训平台和考核服务器之间经无线信号实现信息交互，设备安装方便，信息传输稳定性高，信息传递过程安全可靠，并具有摄像头拍照功能，提高了考核公平性，由此能达到更好考核实训目地的一种基于无线网络的维修电工故障排查考核实训平台。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于无线网络的维修电工故障排查考核实训平台，其特征在于包括考核服务器和若干个考核实训台，考核服务器和若干个考核实训台之间通过无线方式进行数据通信；所述每个考核实训台包括单片机模块和考核电路模块，单片机模块和考核电路模块安装于实训操作台处；所述单片机模块配套有型号是CC1310的无线串口传输模块、故障信号生成模块、液晶模块、按键模块、考核实训台编号设置开关、摄像头；所述单片机模块使用串口与无线串口传输模块经导线连接，故障信号生成模块、液晶模块、按键模块、考核实训台编号设置开关、摄像头和单片机模块之间分别经导线连接；所述考核电路模块包括故障演示继电器盒、空气开关、交流接触器、热继电器、PLC、变频器，故障演示继电器盒内具有多个继电器，空气开关、交流接触器、热继电器、PLC、变频器和多个继电器分别经导线连接，不同的继电器和空气开关、交流接触器、热继电器、PLC、变频器接线方式不一致，单片机模块的故障信号生成模块多个信号输出端和故障演示继电器盒的多个信号输入端分别经导线连接，应用中，故障演示继电器盒内的多只继电器分别将考核电路模块设定的断路故障点断开及短路故障点短接，能模拟出考核电路某种故障状态，可以设置出多路故障；所述考核服务器配套有型号CH340G的USB口转串口模块，型号CC1310的无线串口传输模块、USB口转串口模块的串口与无线串口传输模块的串口经导线连接，USB口转串口模块和服务器的USB插座插入连接；所述考核服务器内具有故障生成数据库、故障排查验证、考核出题、考核评分、摄像头图片记录应用单元。
进一步地，所述单片机模块的故障信号生成模块使用ULN2803驱动芯片，应用中，能将单片机模块输出的TTL电平信号转换为可以驱动继电器的24V信号，分别驱动考核电路模块的故障演示继电器盒内继电器；考核实训台编号设置开关是拨码开关，能设置若干个实训台编号；被考核人员通过操作按键模块的按键并结合与液晶模块显示的视频，能输入答题的答案选项。
进一步地，所述考核服务器和若干个考核实训台之间的无线串口传输模块，通过无线方式进行信息传输。
进一步地，所述考核服务器和若干个考核实训台应用中，过程如下：考核服务器发出命令，考核实训台执行过程与返回信息到考核服务器，考核服务器收到返回命令。
进一步地，所述考核服务器的考核出题应用单元即时将故障生成数据库相应故障命令发出，考核实训台被动执行命令，单片机模块经无线串口传输模块接收到命令后，单片机模块的故障信号生成模块吸合故障演示继电器盒内相应继电器设置故障点，并将故障设置成功信息返回考核服务器，考核服务器的显示屏显示该考核实训台正在进行实训考核；考核实训中，被考核人员通过操作按键模块按键并结合与液晶模块显示视频显示输入答题的选项，经无线串口传输模块回传考核服务器；具体应用中，考核服务器的故障排查验证应用单元能询问考核实训台考核状态，考核实训台返回排除故障情况及考核时间信息到考核服务器，返回的信息中，考核时间未到，考核服务器显示屏显示故障排除数目及考核时间，考核时间到，考核服务器的考核评分应用单元自动评分并记录到其数据库；考核中，该考核实训台的摄像头能自动进行拍照，并将拍照后图片信息回传到考核服务器摄像头图片记录应用单元进行记录储存。
进一步地，所述考核服务器是在PC机上安装软件实现；考核服务器构建的故障生成数据库应用单元，该故障数据库与考核实训台产生的故障关联，故障编号与考核实训台考核电路模块的多只继电器和空气开关、交流接触器、热继电器、PLC、变频器之间的不同连线方式关联；考核时在考核服务器上的故障生成数据库选择故障点，并设置考核时间与每个故障计分值。
进一步地，所述单片机模块有如下功能:一，通过无线方式与考核服务器信息通信，如果接收到考核服务器命令信息，判断与本实训台编号一致则执行考核服务器命令；二，根据命令，经故障信号生成模块吸合故障演示继电器盒内相应继电器，设置故障点；三，对考核过程进行计时并经液晶模块显示提示被考核人员；四，考核中，被考核人员通过操作按键模块按键并结合与液晶模块显示视频显示输入答题的选项，通过选择与确定按键后，指出故障排查结果到单片机模块；五，根据考核服务器命令返回工作台答题情况；六，根据考核服务器命令对被考核处进行拍照。
本发明有益效果是：本发明在考核服务器内构建有故障生成数据库，故障生成数据库与考核实训平台的故障关联，故障编号与若干台考核实训平台的故障演示继电器关联，考核时考核人员在服务器上选择故障点，并设置考核时间与每个故障计分值，与传统的实训考核设备相比，本发明可以在考核服务器上对每个实训台进行故障点设置，系统操作更加方便。若干个考核实训平台和考核服务器之间经无线信号实现信息交互，设备安装方便，无线收发过程安全可靠，服务器发送命令时包含有8bit(位)的随机数，单片机模块端返回信息时返回该随机数，考核服务器收到反馈信息并判断两个随机数一致性，如果不一致认为是不合法数据；收发的数据包、包含CRC16(校验码)数据检验，保证了数据的完整性，信息传输稳定性高，信息传递过程安全可靠；本发明具有摄像头拍照功能，提高了考核公平性，与传统的实训考核设备相比，本发明的考核服务器可以收集考核信息并自动判分，应用更加便利；考核实训平台的16个继电器，可以设置出16路故障模式，平台扩展性好，由此能达到更好考核实训目的。基于上述，本发明具有好的应用前景。
附图说明
图1是本发明实验平台的结构框图；
图2是本发明单片机单元电路；
图3是本发明服务器无线收发模块电路；
图4是本发明考核服务器软件流程图；
图5是本发明单片机模块软件流程图。
具体实施方式
图1、2、3、4、5中所示，一种基于无线网络的维修电工故障排查考核实训平台，包括一台考核服务器和若干个考核实训台，考核服务器和若干个考核实训台之间通过无线方式进行数据通信；所述每个考核实训台包括单片机模块和考核电路模块，单片机模块和考核电路模块安装于实训操作台处；所述单片机模块配套有型号是CC1310的无线串口传输模块、故障信号生成模块、液晶模块、按键模块、考核实训台编号设置开关、摄像头；所述单片机模块使用串口与无线串口传输模块经导线连接，故障信号生成模块、液晶模块、按键模块、考核实训台编号设置开关、摄像头和单片机模块之间分别经导线连接；所述考核电路模块包括故障演示继电器盒、空气开关、交流接触器、热继电器、PLC、变频器等电气部件，故障演示继电器盒内具有16个继电器，空气开关、交流接触器、热继电器、PLC、变频器等和16个继电器分别经导线连接，不同的继电器和空气开关、交流接触器、热继电器、PLC、变频器接线方式不一致，单片机模块的故障信号生成模块多个信号输出端和故障演示继电器盒的多个信号输入端分别经导线连接，应用中，故障演示继电器盒内的多只继电器分别将考核电路模块设定的断路故障点断开或短路故障点短接(故障点断开或短路故障点，是继电器盒内的多只继电器和空气开关、交流接触器、热继电器、PLC、变频器不同接线方式达到的)，能模拟出考核电路某种故障状态，可以设置出16路故障；所述考核服务器配套有型号CH340G的USB口转串口模块，型号CC1310的无线串口传输模块、USB口转串口模块的串口与无线串口传输模块的串口经导线连接，USB口转串口模块和服务器的USB插座插入连接；所述考核服务器内具有故障生成数据库、故障排查验证、考核出题、考核评分、摄像头图片记录应用单元。
图1、2、3、5中所示，单片机模块的故障信号生成模块使用ULN2803驱动芯片，应用中，能将单片机模块输出的TTL(逻辑电平)电平信号转换为可以驱动继电器的24V信号，分别驱动考核电路模块的故障演示继电器盒内继电器；考核实训台编号设置开关是7位的拨码开关，能设置0-127个实训台编号；被考核人员通过操作按键模块的按键并结合与液晶模块显示的视频，能输入答题的答案选项。考核服务器和若干考核实训台之间的无线串口传输模块，通过无线串口传输模块经无线方式进行信息传输，传输频率是433MHz，无线串口传输模块CC1310出厂默认烧录数据透传代码，可以通过串口直接实现无线数据透传，传输距离可达200米。单片机模块有如下功能:一，通过无线方式与考核服务器信息通信，如果接收到考核服务器命令信息，判断与本实训台编号一致则执行考核服务器命令；二，根据命令，经故障信号生成模块吸合故障演示继电器盒内相应继电器，设置故障点；三，对考核过程进行计时，并经液晶模块显示提示被考核人员；四，考核中，被考核人员通过操作按键模块的按键并结合与液晶模块显示视频显示输入答题的选项(也就是对相应故障的排查处理结果)，通过选择与确定按键后，指出故障排查结果到单片机模块；五，根据考核服务器命令返回工作台答题情况；六，根据考核服务器命令对被考核处拍照。
图1、4中所示，考核服务器和若干个考核实训台应用中，过程如下：考核服务器发出命令，考核实训台执行过程与返回信息到考核服务器，考核服务器收到返回命令。考核服务器与考核实训台之间信息传输采用半双工模式通信，使用时控令牌协议(timed-tokenprotocol)，通信时考核服务器是主控端，循环发出命令到考核实训台，考核实训台被动执行命令，并返回执行结果。考核服务器发出的命令数据格式如下：开始(0xaacc)+地址(1byte)+随机数(1byte)+命令类别(1byte)+数据校验(2byte)。考核实训台返回的数据格式如下：开始(0xaadd)+地址(1byte)+随机数返回(1byte)+命令类别(1byte)+数据个数(1byte)+数据校验(2byte)。
图1、2、3、4、5中所示，应用中，考核服务器的考核出题应用单元即时将故障生成数据库相应故障命令发出，考核实训台被动执行命令，单片机模块经无线串口传输模块接收到命令后，单片机模块的故障信号生成模块吸合故障演示继电器盒内相应继电器设置故障点(根据考核服务器的考核出题应用单元即时将故障生成数据库相应发出的故障命令，吸合不同的继电器能产生不同的故障点)，并将故障设置成功信息返回考核服务器，考核服务器的显示屏显示该考核实训台正在进行实训考核；考核实训中，被考核人员通过操作按键模块的按键并结合与液晶模块显示视频显示输入答题的答案选项(也就是对相应故障的排查处理结果)，经无线串口传输模块回传考核服务器；具体应用中，考核服务器的故障排查验证应用单元能询问每个考核实训台考核状态，考核实训台返回排除故障情况及考核时间信息到考核服务器，返回的信息中，考核时间未到，考核服务器显示屏显示故障排除数目及考核时间，考核时间到，考核服务器的考核评分应用单元自动评分并记录到其数据库；考核中，该考核实训台的摄像头能自动进行拍照并将拍照后图片信息回传到考核服务器摄像头图片记录应用单元进行记录储存。
图1、2、3、4、5中所示，考核服务器是在PC机上安装软件实现的；考核服务器构建的故障生成数据库应用单元，该故障数据库与考核实训台产生的故障关联，故障编号与考核实训台考核电路模块的多只继电器和空气开关、交流接触器、热继电器、PLC、变频器等电气部件之间的不同连线方式关联；考核时在考核服务器上的故障生成数据库选择故障点，并设置考核时间与每个故障计分值，考核软件使用C#开发。
图1、2、3、4、5中所示，本发明在考核服务器内构建有故障生成数据库，故障生成数据库与考核实训平台的故障关联，故障编号与若干台考核实训平台的故障演示继电器关联，考核时考核人员在服务器上选择故障点，并设置考核时间与每个故障计分值，与传统的实训考核设备相比，本发明可以在考核服务器上对每个实训台进行故障点设置，系统操作更加方便。若干个考核实训平台和考核服务器之间经无线信号实现信息交互，设备安装方便，无线收发过程安全可靠，服务器发送命令时包含有8bit(位)的随机数，单片机模块端返回信息时返回该随机数，考核服务器收到反馈信息并判断两个随机数一致性，如果不一致认为是不合法数据；收发的数据包、包含CRC16(校验码)数据检验，保证了数据的完整性，信息传输稳定性高，信息传递过程安全可靠；本发明具有摄像头拍照功能，提高了考核公平性，与传统的实训考核设备相比，本发明的考核服务器可以收集考核信息并自动判分，应用更加便利；考核实训平台的16个继电器，可以设置出16路故障模式，平台扩展性好，由此能达到更好考核实训目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种基于无线网络的维修电工故障排查考核实训平台，其特征在于包括考核服务器和若干个考核实训台，考核服务器和若干个考核实训台之间通过无线方式进行数据通信；所述每个考核实训台包括单片机模块和考核电路模块，单片机模块和考核电路模块安装于实训操作台处；所述单片机模块配套有型号是CC1310的无线串口传输模块、故障信号生成模块、液晶模块、按键模块、考核实训台编号设置开关、摄像头；所述单片机模块使用串口与无线串口传输模块经导线连接，故障信号生成模块、液晶模块、按键模块、考核实训台编号设置开关、摄像头和单片机模块之间分别经导线连接；所述考核电路模块包括故障演示继电器盒、空气开关、交流接触器、热继电器、PLC、变频器，故障演示继电器盒内具有多个继电器，空气开关、交流接触器、热继电器、PLC、变频器和多个继电器分别经导线连接，不同的继电器和空气开关、交流接触器、热继电器、PLC、变频器接线方式不一致，单片机模块的故障信号生成模块多个信号输出端和故障演示继电器盒的多个信号输入端分别经导线连接，应用中，故障演示继电器盒内的多只继电器分别将考核电路模块设定的断路故障点断开及短路故障点短接，能模拟出考核电路某种故障状态，可以设置出多路故障；所述考核服务器配套有型号CH340G的USB口转串口模块，型号CC1310的无线串口传输模块、USB口转串口模块的串口与无线串口传输模块的串口经导线连接，USB口转串口模块和服务器的USB插座插入连接；所述考核服务器内具有故障生成数据库、故障排查验证、考核出题、考核评分、摄像头图片记录应用单元。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线网络的维修电工故障排查考核实训平台，其特征在于，单片机模块的故障信号生成模块使用ULN2803驱动芯片，应用中，能将单片机模块输出的TTL电平信号转换为可以驱动继电器的24V信号，分别驱动考核电路模块的故障演示继电器盒内继电器；考核实训台编号设置开关是拨码开关，能设置若干个实训台编号；被考核人员通过操作按键模块的按键并结合与液晶模块显示的视频，能输入答题的答案选项。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线网络的维修电工故障排查考核实训平台，其特征在于，考核服务器和若干个考核实训台之间的无线串口传输模块，通过无线方式进行信息传输。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线网络的维修电工故障排查考核实训平台，其特征在于，考核服务器和若干个考核实训台应用中，过程如下：考核服务器发出命令，考核实训台执行过程与返回信息到考核服务器，考核服务器收到返回命令。
5.根据权利要求4所述的一种基于无线网络的维修电工故障排查考核实训平台，其特征在于，考核服务器的考核出题应用单元即时将故障生成数据库相应故障命令发出，考核实训台被动执行命令，单片机模块经无线串口传输模块接收到命令后，单片机模块的故障信号生成模块吸合故障演示继电器盒内相应继电器设置故障点，并将故障设置成功信息返回考核服务器，考核服务器的显示屏显示该考核实训台正在进行实训考核；考核实训中，被考核人员通过操作按键模块按键并结合与液晶模块显示视频显示输入答题的选项，经无线串口传输模块回传考核服务器；具体应用中，考核服务器的故障排查验证应用单元能询问考核实训台考核状态，考核实训台返回排除故障情况及考核时间信息到考核服务器，返回的信息中，考核时间未到，考核服务器显示屏显示故障排除数目及考核时间，考核时间到，考核服务器的考核评分应用单元自动评分并记录到其数据库；考核中，该考核实训台的摄像头能自动进行拍照，并将拍照后图片信息回传到考核服务器摄像头图片记录应用单元进行记录储存。
6.根据权利要求1所述的一种基于无线网络的维修电工故障排查考核实训平台，其特征在于，考核服务器是在PC机上安装软件实现；考核服务器构建的故障生成数据库应用单元，该故障数据库与考核实训台产生的故障关联，故障编号与考核实训台考核电路模块的多只继电器和空气开关、交流接触器、热继电器、PLC、变频器之间的不同连线方式关联；考核时在考核服务器上的故障生成数据库选择故障点，并设置考核时间与每个故障计分值。
7.根据权利要求1所述的一种基于无线网络的维修电工故障排查考核实训平台，其特征在于，单片机模块有如下功能:一，通过无线方式与考核服务器信息通信，如果接收到考核服务器命令信息，判断与本实训台编号一致则执行考核服务器命令；二，根据命令，经故障信号生成模块吸合故障演示继电器盒内相应继电器，设置故障点；三，对考核过程进行计时并经液晶模块显示提示被考核人员；四，考核中，被考核人员通过操作按键模块按键并结合与液晶模块显示视频显示输入答题的选项，通过选择与确定按键后，指出故障排查结果到单片机模块；五，根据考核服务器命令返回工作台答题情况；六，根据考核服务器命令对被考核处进行拍照。
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