CN113947974A - 教学用实验平台在线监测方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种教学用实验平台在线监测方法与系统，涉及实验平台领域，其方法包括：获取实验过程中实验平台产生的实验数据；获取实验过程中实验室内环境的环境数据；根据实验数据与环境数据得到在线监测结果。本申请能分别根据实验数据与环境数据得到在线监测结果，当在实验平台上进行设计实验时，出现操作不规范的情况，能及时通过实验数据与环境数据获取实验过程中的不规范行为并发现在实验过程中出现的环境事故，增加对实验室整体的了解程度，从而起到对实验室整体进行监测的作用。
Description
技术领域
本发明涉及实验平台领域，尤其是涉及一种教学用实验平台在线监测方法与系统。
背景技术
目前，为了便于增加学生对科学原理的认知，通常在学校开设有基础原理性实验项目相关的科目，相关科目中包括多个对应教学资料的实验项目，并在学校的实验室中通常配置有教学用实验平台，通过教学实验用设备学生能完成包含力、磁、电、温度、位移、振动等各项基础原理性实验。
在实验室进行基础原理性实验的过程中，通过教师讲解实验原理与实验过程，讲解完成后学生通过实验平台自主进行实验，教师在学生实验过程中对学生进行实验辅导与实验评估。
通常开展实验时以班级为单位，实验人数较多，教师个人注意力较为有限，因此在实验过程中对实验室整体的了解程度较差，当学生在实验过程中的操作不规范时，较易导致实验过程出现意外。
发明内容
为了改善在实验过程中教师对实验室整体的了解程度较差，较易导致实验过程出现意外的问题，本申请提供一种教学用实验平台在线监测方法与系统。
本申请提供的一种教学用实验平台在线监测方法与系统采用如下的技术方案：
一种教学用实验平台在线监测方法，包括：
获取实验过程中实验平台产生的实验数据；
获取实验过程中实验室内环境的环境数据；
根据所述实验数据与所述环境数据得到在线监测结果。
通过采用上述技术方案，使分别根据实验数据与环境数据得到在线监测结果，当在实验平台上进行设计实验时，出现操作不规范的情况，能及时获取实验过程中的不规范行为并发现在实验过程中发生的事故，增加对实验室整体的了解程度，从而起到对实验室整体进行监测的作用。
可选的，所述实验数据包括在实验进行前实验初始条件数据、实验阶段数据、实验进度数据与实验结果数据，所述获取实验过程中实验平台产生的实验数据包括：
当处于实验前时，获取对应实验平台的实验初始条件数据；
当处于实验过程中时，确定所处的实验类型，并获取所述实验阶段的实验阶段数据；
确定在所述实验阶段中的实验进度，获取所述实验进度的实验进度数据；
实验做完后获取实验结果数据。
通过采用上述技术方案，使能在实验过程中获取实验平台产生的实验数据，增加对实验过程的了解。
可选的，所述根据所述实验数据与所述环境数据得到在线监测结果包括：
在实验开始前，比对设置的所述初始条件数据与预设初始条件阈值获取初始监测结果；
在实验过程中，比对实验过程中获取的实验阶段数据与预设阶段数据获取阶段监测结果；
同时，比对实验进度获取的实验进度数据与预设进度数据获取实验进度监测结果；
实验完成后，比对获取的实验结果数据与结果数据阈值获取实验完成监测结果。
通过采用上述技术方案，使能在实验的全程时间段对实验进行监控，进一步增加实验平台监控的性能。
可选的，所述获取实验过程中实验室内环境的环境数据包括：
基于实验过程中的环境温度与实验平台温度分别获取环境温度数据与实验平台温度数据；
基于实验过程中的实验平台电流获取电流数据；
基于实验过程中的人员身份获取实验人员数据。
通过采用上述技术方案，在实验过程中分别获取环境温度数据、平台温度数据、电流数据与实验人员数据从而使对环境人员进行监控，使在实验过程中对周围环境进行监控。
可选的，所述根据所述实验数据与所述环境数据得到在线监测结果还包括：
在实验过程中，比对所述环境温度数据与环境温度阈值获取环境温度监测结果，并比对所述实验平台温度数据与实验平台温度阈值获取实验平台温度监测结果；
在实验过程中，比对所述电流数据与电流阈值获取短路监测结果；
在实验过程中，比对实验人员数据与既定人员数据获取人员监测结果。
通过采用上述技术方案，通过环境温度阈值、实验平台温度阈值、电流阈值与既定人员数据的设置对环境数据的标准进行界定，使分别通过与环境温度阈值、实验平台温度阈值、电流阈值的对比来对环境数据进行监控。
可选的，在实验前建立实验平台分配名单并根据所述分配名单将实验人员分配至对应的实验平台，所述在实验过程中，比对实验人员数据与既定人员数据获取人员监测结果包括：
在实验过程中，验证实验人员的身份获取实验人员数据；
将所述实验人员数据与所述实验名单中的数据进行对比获取人员监测结果。
通过采用上述技术方案，使能根据分配名单对实验人员分配实验平台，且在实验过程中对实验人员进行监测。
一种教学用实验平台在线监测系统，包括：
实验数据获取模块，用于获取实验过程中实验平台产生的实验数据；
环境数据获取模块，用于获取实验过程中实验室内环境的环境数据；
在线监测模块，用于根据所述实验数据与所述环境数据得到在线监测结果。
通过采用上述技术方案，实验数据获取模块获取实验过程中实验平台产生的实验数据，环境数据获取模块获取实验过程中实验室内环境的环境数据，在线监测模块根据实验数据与环境数据得到在线监测结果，使对实验室整体进行监控，增加在实验过程中对实验室的了解，降低实验过程中发生意外的可能性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.分别根据实验数据与环境数据得到在线监测结果，当出现操作不规范的情况时，能及时监测到实验过程中的不规范行为并发现在实验过程中发生的事故，增加对实验室整体的了解程度，从而起到对实验室整体进行监测的作用。
附图说明
图1是本申请教学用实验平台在线监测方法其中一实施例的流程示意图；
图2是本申请教学用实验平台在线监测方法其中一实施例中步骤S110的流程示意图；
图3是本申请教学用实验平台在线监测方法其中一实施例中步骤S130的流程示意图一；
图4是本申请教学用实验平台在线监测方法其中一实施例中步骤S120的流程示意图；
图5是本申请教学用实验平台在线监测方法其中一实施例中步骤S130的流程示意图二；
图6是本申请教学用实验平台在线监测方法其中一实施例中步骤S530的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种教学用实验平台在线监测方法。
参照图1，教学用实验平台在线监测方法，包括如下步骤：
S110、获取实验过程中实验平台产生的实验数据。
其中，实验数据为在实验过程中实验平台输入与输出的数据，实验平台输入的数据可为实验人员在进行实验准备前输入的数据，实验平台输出的数据还可为实验人员在实验过程中通过实验平台获得的数据。
S120、获取实验过程中实验室内环境的环境数据。
其中，环境数据为实验过程中实验室整体的环境变化产生的数据，当环境数据发生剧烈变化时可说明有实验平台在实验过程中发生了事故，或可说明实验室内整体环境已经不适合继续进行实验，例如在有的实验中环境数据可为对应的温度数据，即温度数据上升时，说明实验平台在实验过程中热量上升较高导致环境温度上升，在其他类型的实验中环境数据也可为环境中有毒气体浓度数据、水汽湿度值、空气洁净度、放射性物质辐射强度等数值。
S130、根据实验数据与环境数据得到在线监测结果。
其中，通过将实验数据与环境数据以可视化的形式在线显示出，便于进行在线监测得到在线监测结果，使对实验室整体进行监控，增加在实验过程中对实验室的了解，降低实验过程中发生意外的可能性。
本申请实施例教学用实验平台在线监测方法的实施原理为：使分别根据实验数据与环境数据得到在线监测结果，当出现操作不规范的情况时，能及时获取实验过程中的不规范行为并发现在实验过程中出现的环境事故，增加对实验室整体的了解程度，从而起到对实验室整体进行监测的作用。
参照图2，实验数据包括在实验进行前实验初始条件数据、实验阶段数据、实验进度数据与实验结果数据，获取实验过程中实验平台产生的实验数据，包括如下步骤：
S210、当处于实验前时，获取对应实验平台的实验初始条件数据。
其中，实验初始条件数据为在实验开始时输入实验平台的数值或者准备工作，例如电子秤设计实验中需要确定电子秤的压敏电阻的型号、电子秤的称重范围与测量精度等数值。
S220、当处于实验过程中时，确定所处的实验类型，并获取实验阶段的实验阶段数据。
其中，实验阶段数据为在同一实验平台中不同实验所处的阶段进度，例如当正在使用的实验平台为综合实验平台时，由于综合实验平台上可进行多个同一学科下的实验，此时获取的实验数据为正在进行的实验的类型。
S230、确定在实验阶段中的实验进度，获取实验进度的实验进度数据。
其中，实验进度数据在实验进行到哪一具体的步骤或者实验过程中生成的哪些中间数据，在对应进行实验时，通过将对应的步骤或者中间数据进行记录，生成实验进度数据。
S240、实验做完后获取实验结果数据。
其中，由于在本实施例中实验平台为教学式实验平台，实验结果的数值范围已经固定或者实验生成的成品型号固定，因此实验结果数据可为实验结果生成的数据或对实验过程中获得的成品的品质进行测量得到的数据，例如当实验为酒精监测仪设计时，实验过程中获取的成品为酒精测试仪，此时以酒精测试仪的测量准确率与测量精度为实验结果数据。
本申请实施例获取实验过程中实验平台产生的实验数据的实施原理为：从实验预备阶段到实验结束，分别能获取实验初始条件数据、实验阶段数据、实验进度数据与实验结果数据，从而便于对实验的过程中的实验数据进行监测，通过实验初始条件数据得知实验开始的时间，通过实验阶段数据可得知在实验平台上做的实验的类型，由于每个实验的时间均不同，可通过实验进度数据得知实验每个阶段的平均实验时间，通过实验结果数据可对实验的成功性进行评价，例如实验结果数据越靠近理想数值分值越高、实验速度越快分值越高等。
参照图3，根据实验数据与环境数据得到在线监测结果，包括如下步骤：
S310、在实验开始前，比对设置的初始条件数据与预设初始条件阈值获取初始监测结果。
其中，当一个试验需要设置初始条件时，例如进行三维建模实验时，需要设置线段的标准宽度等数值，通过对不同的初始条件数据与预设初始条件阈值进行比较，获取的初始监测结果为初始条件数据与预设初始条件阈值之间的差值。
S320、在实验过程中，比对实验过程中获取的实验阶段数据与预设阶段数据获取阶段监测结果。
其中，当进行的实验为一系列实验中其中一个时，在实验过程中，比对实验过程中获取的实验阶段数据与预设阶段数据获取阶段监测结果，使能得知正在进行的实验的阶段，当正在进行的实验处于第二阶段时，预设阶段数据可为二，比对正在进行的实验阶段数据与预设阶段数据，当不同时，阶段监测结果为实验阶段错误，需实验人员进行正确的实验。
S330、同时，比对实验进度获取的实验进度数据与预设进度数据获取实验进度监测结果。
其中，同一实验中包括有不同的步骤，预设进度数据为在规定时间内进行的步骤数值，例如实验A共有四个阶段，每个阶段有三个步骤，当进行的实验步骤处于第二阶段实验第二步时，获取的实验进度数据为二，对比实验进度数据与预设进度数据，若实验进度数据小于预设进度数据时，则实验进度监测结果为实验进度较慢，若实验进度数据等于预设进度数据时，则实验进度监测结果为实验进度正常，若实验进度数据大于预设进度数据时，则实验进度监测结果为实验进度快。
S340、实验完成后，比对获取的实验结果数据与结果数据阈值获取实验完成监测结果。
其中，本实施例中实验平台为教学用，因此对应实验平台不同实验的结果数据阈值已得知，例如对应进行示波器的实验时，在示波器上显示出利萨如图形，通过利萨如图形获取正弦信号的频率，由于示波器的信号源的频率调节范围有限制，因此测试出的结果数据阈值存在正确的范围，比对获取的实验结果数据与结果数据阈值，当获取的实验结果数据在结果数据阈值范围内时即可认为实验成功，当获取的实验结果数据阈值范围之外时可认为实验失败，使能获取实验完成监测结果。
本申请实施例根据实验数据与环境数据得到在线监测结果的实施原理为：通过在实验全程中分别获取的初始监测结果、阶段监测结果、实验进度监测结果与实验完成监测结果，使对在实验平台进行实验的实验过程进行监测，便于对实验人员的实验过程进行评价。
参照图4，获取实验过程中实验室内环境的环境数据，包括如下步骤：
S410、基于实验过程中的环境温度与实验平台温度分别获取环境温度数据与实验平台温度数据。
其中，环境温度为实验室中环境的平均温度，实验平台温度为实验平台温度最高处的位置，通常实验平台温度主要为实验平台中驱动设备与显示设备等耗能高功率大的设备的温度。
S420、基于实验过程中的实验平台电流获取电流数据。
其中，电流数据为对实验平台的电源线上的电流相关的数据，在实验平台工作过程中通过对实验平台电源总线电流的测量实时获取电流数据。
S430、基于实验过程中的人员身份获取实验人员数据。
其中，实验人员身份数据可通过对实验人员的唯一身份识别措施进行获取，例如可通过对学生卡进行识别，也可通过工作证或身份证等能证明唯一性身份的识别措施进行识别进行获取，每一实验平台均对应有唯一的实验人员数据，当需要多人合作完成实验时，也可通过指定一个实验平台对应多个实验人员并获取多个实验人员的实验人员数据。
本申请实施例获取实验过程中实验室内环境的环境数据的实施原理为：从实验预备阶段到实验结束，分别获取环境数据中的环境温度数据、实验平台温度数据、电流数据与实验人员数据，从而便于通过环境数据对环境进行对应的监测。
参照图5，根据实验数据与环境数据得到在线监测结果，还包括如下步骤：
S510、在实验过程中，比对环境温度数据与环境温度阈值获取环境温度监测结果，并比对实验平台温度数据与实验平台温度阈值获取实验平台温度监测结果。
其中，在实验过程中，实验平台会产生热量，正常状态下产生的热量会发散至实验室环境中，由于大多数实验室内设有通风结构，因此实验室内的温度处于动态平衡状态，设置实验室温度阈值，当超过该阈值状态时则说明有温度较高的异常发热源出现，温度较高的异常发热源通常为异常发热的实验平台，实验平台在正常工作过程中温度不超过阈值，若发生短路等情况时，会烧断内部的导线，导致有异常发热甚至出现燃烧等情况发生。此时，判断环境温度是否超过阈值，如果不超过，则判断每一个实验平台是否超过阈值，没有一台实验平台的温度超过阈值，则不做动作；有任何一台实验平台的温度数据超过阈值，则将对应超过阈值的实验平台进行断电，如果环境温度超过阈值，则对超过阈值的实验平台进行锁定，并切断实验室总电源，将所有实验平台均进行断电处理。
S520、在实验过程中，比对电流数据与电流阈值获取短路监测结果。
其中，多台实验平台均连接实验室电源总线，一个实验平台的电流超过电流阈值，对整体影响不大，只要处理该单个实验平台，多个实验平台的电流超标，会引起电源总线烧坏，则需将实验室总电源切断；如果是预设电机数量（N）的电流超过单台电机电流阈值，判断总电流是否超过电源总线承受阈值，若超过电源总线承受阈值，则直接关闭实验室电源总开关。
S530、在实验过程中，比对实验人员数据与既定人员数据获取人员监测结果。
其中，通过获取人员监测结果，使对实验室中的实验人员进行识别。
本申请实施例根据实验数据与环境数据得到在线监测结果的实施原理为：分别获取环境温度监测结果、实验平台温度监测结果、短路监测结果与人员监测结果，使对实验室的环境与实验人员进行监测。
参照图6，在实验前建立实验平台分配名单并根据分配名单将实验人员分配至对应的实验平台，在实验过程中，比对实验人员数据与既定人员数据获取人员监测结果，包括如下步骤：
S610、在实验过程中，验证实验人员的身份获取实验人员数据。
其中，验证实验人员的身份可为通过面部识别进行验证，也可通过证明实验人员的唯一性证明进行验证，例如可通过身份证、学生证或工作证等证件进行验证。
S620、将实验人员数据与实验名单中的数据进行对比获取人员监测结果。
其中，当实验平台为在学校等机构进行实验时，可对接学校学生管理平台获取学生面部数据，通过面部识别进行对比获取人员监测结果，判断当前实验平台前是否为对应实验名单的实验人员，当实验人员不为当前实验的人员时，将实验平台断电关闭，减少人员替代等结果的发生，当实验人员因为面部识别失败而导致实验平台关闭时，也可通过手动进行人员的增添。
本申请实施例比对实验人员数据与既定人员数据获取人员监测结果的实施原理为：
一种教学用实验平台在线监测系统，包括：实验数据获取模块，用于获取实验过程中实验平台产生的实验数据；环境数据获取模块，用于获取实验过程中实验室内环境的环境数据；在线监测模块，用于根据实验数据与环境数据得到在线监测结果。
其中，环境数据获取模块包括：温度数据获取单元，用于基于实验过程中的环境温度与实验平台温度分别获取环境温度数据与实验平台温度数据；电流数据获取单元，用于基于实验过程中的实验平台电流获取电流数据；实验人员数据获取单元，用于基于实验过程中的人员身份获取实验人员数据。
在本实施例中，温度数据获取单元可设置为多个温度传感器，多个温度传感器分别安装于多个实验平台与实验室的通风口或平均温度最高的位置，温度传感器分别用于获取实验室中的环境温度与实验平台温度。实验人员数据获取单元可为安装于实验平台的摄像头与面部识别处理器，通过拍摄实验人员的面部数据与库存的面部数据进行对比来获取监测结果。
本申请实施例教学用实验平台在线监测系统的实施原理为：实验数据获取模块获取实验过程中实验平台产生的实验数据，环境数据获取模块获取实验过程中实验室内环境的环境数据，在线监测模块根据实验数据与环境数据得到在线监测结果，使对实验室整体进行监控，增加在实验过程中对实验室的了解，降低实验过程中发生意外的可能性。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种教学用实验平台在线监测方法，其特征在于，包括：
获取实验过程中实验平台产生的实验数据；
获取实验过程中实验室内环境的环境数据；
根据所述实验数据与所述环境数据得到在线监测结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实验数据包括在实验进行前实验初始条件数据、实验阶段数据、实验进度数据与实验结果数据，所述获取实验过程中实验平台产生的实验数据包括：
当处于实验前时，获取对应实验平台的实验初始条件数据；
当处于实验过程中时，确定所处的实验类型，并获取所述实验阶段的实验阶段数据；
确定在所述实验阶段中的实验进度，获取所述实验进度的实验进度数据；
实验做完后获取实验结果数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述实验数据与所述环境数据得到在线监测结果包括：
在实验开始前，比对设置的所述初始条件数据与预设初始条件阈值获取初始监测结果；
在实验过程中，比对实验过程中获取的实验阶段数据与预设阶段数据获取阶段监测结果；
同时，比对实验进度获取的实验进度数据与预设进度数据获取实验进度监测结果；
实验完成后，比对获取的实验结果数据与结果数据阈值获取实验完成监测结果。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取实验过程中实验室内环境的环境数据包括：
基于实验过程中的环境温度与实验平台温度分别获取环境温度数据与实验平台温度数据；
基于实验过程中的实验平台电流获取电流数据；
基于实验过程中的人员身份获取实验人员数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述实验数据与所述环境数据得到在线监测结果还包括：
在实验过程中，比对所述环境温度数据与环境温度阈值获取环境温度监测结果，并比对所述实验平台温度数据与实验平台温度阈值获取实验平台温度监测结果；
在实验过程中，比对所述电流数据与电流阈值获取短路监测结果；
在实验过程中，比对实验人员数据与既定人员数据获取人员监测结果。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在实验前建立实验平台分配名单并根据所述分配名单将实验人员分配至对应的实验平台，所述在实验过程中，比对实验人员数据与既定人员数据获取人员监测结果包括：
在实验过程中，验证实验人员的身份获取实验人员数据；
将所述实验人员数据与所述实验名单中的数据进行对比获取人员监测结果。
7.一种教学用实验平台在线监测系统，其特征在于，包括：
实验数据获取模块，用于获取实验过程中实验平台产生的实验数据；
环境数据获取模块，用于获取实验过程中实验室内环境的环境数据；
在线监测模块，用于根据所述实验数据与所述环境数据得到在线监测结果。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述环境数据获取模块包括：
温度数据获取单元，用于基于实验过程中的环境温度与实验平台温度分别获取环境温度数据与实验平台温度数据；
电流数据获取单元，用于基于实验过程中的实验平台电流获取电流数据；
实验人员数据获取单元，用于基于实验过程中的人员身份获取实验人员数据。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述温度数据获取单元设置为温度传感器，所述温度传感器分别安装于所述实验平台与所述实验室的通风口处，所述温度传感器分别用于获取实验室中的环境温度与实验平台温度。
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