CN202538791U - 一种教学实验箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种教学实验箱，包括用于存放实验设备的存放区，其还包括：存储实验设备标识信息的RFID电子标签，每个RFID电子标签分别固定在对应的1个实验设备上；与所述RFID电子标签进行无线射频通信，并根据接收到的所述RFID电子标签的实验设备标识信息进行实验设备核对的RFID阅读器；对所述RFID阅读器和RFID电子标签之间的无线射频通信进行控制，并输出实验设备核对结果的微处理器，与所述RFID阅读器电连接；以及给所述微处理器和RFID阅读器供电的电源模块；其中，所述RFID阅读器与RFID电子标签之间的射频通信范围设置在所述教学实验箱的存放区范围内。本实用新型利用RFID阅读器和RFID电子标签之间的射频通信自动检测实验设备是否放置在存放区中，替代人工管理方式，提高了实验设备的监管效率。

Description

一种教学实验箱

技术领域

本实用新型涉及教学实验领域，特别涉及一种教学实验箱。

背景技术

在大学实验室里，有一种教学实验箱，主要包括用于教学实验用的实验平台，以及在实验平台下方设置的用于存放实验设备的存放区。在不进行教学实验时，实验设备存放于存放区中，当需要进行实验时，教师或者学生将实验设备从存放区中取出，并在实验平台上进行操作。该教学实验箱也可以设置有箱盖，在不进行实验时将教学实验箱闭合，以便于教学实验箱的存放、搬运等。该种教学实验箱将实验设备进行成套管理，相比于将所有实验仪器进行混合管理来说，条理性更强。但此种教学实验箱在对实验仪器的管理上仍然存在问题。

第一，在结束教学实验后，学生将实验仪器放入存放区，教师或者管理员需要对存放区中的实验仪器进行清点。当一个实验室包含十几个甚至几十个教学实验箱时，教师或者管理员需要对每一个教学实验箱进行逐一检查，以确认每一个教学实验箱中的实验设备均保存齐备。该人工检查过程可能需要十几分钟甚至几十分钟时间，给教师或者实验管理员带来了很大的工作量。

第二，学生进行教学实验时，可能会相互借用实验设备。实验设备相互借用现象在大学里普遍存在，往往在一次教学实验之后，实验设备到处堆放并且堆放散乱，而大学实验课程又都是连续进行的，课时中间的休息时间一般只有10～20分钟，而老师或者管理员可能需要大量时间进行实验设备的整理，从而很有可能影响下一堂实验课程的开始。

第三，学生在教学实验过程中，实验设备随意堆放，课后很少进行整理，即使进行整理，大多数学生也是随意糊弄，难以养成良好的整理习惯。

第四，实验仪器的相互借用、随意堆放，很容易造成仪器的损坏，并且当仪器损坏时，教师或者管理员很难及时发现，往往都是第一堂课时实验仪器发生损坏，而在第二堂课时才被发现，从而影响到随后教学实验的进行。

究其上述问题的原因，主要是由于实验设备人工管理方式的效率低下和监督不及时所导致。因此，需要一种能够提高效率的管理方式，以避免上述问题和其他潜在问题的发生。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种教学实验箱，实现实验设备自动检测教学实验箱内的实验设备是否齐备，以协助教师或者管理员对实验设备的管理，提高实验设备的监管效率。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种教学实验箱，包括用于进行教学实验的实验平台，以及设置于实验平台下方用于存放实验设备的存放区，所述教学实验箱还包括：

存储实验设备标识信息的无线射频识别RFID电子标签，每个RFID电子标签分别固定在对应的1个实验设备上；

与所述RFID电子标签进行无线射频通信，对接收到的所述RFID电子标签的实验设备标识信息进行核对的RFID阅读器；

对所述RFID阅读器和RFID电子标签之间的无线射频通信进行控制的微处理器，接收RFID阅读器的核对结果且输出；以及

给所述微处理器和RFID阅读器供电的电源模块；

其中，所述RFID阅读器与所述RFID电子标签之间的射频通信范围设置在所述教学实验箱的存放区范围内。

进一步，所述RFID阅读器包括：

依据标识信息数据库中的实验设备标识信息对所接收的解码后的实验设备标识信息进行核对的第一指令响应单元，通过接口单元获得所述微处理器的读取指令并转发给编解码单元，且将核对结果传送给所述微处理器；

对所述读取指令进行编码后再传给第一天线，且对第一天线无线射频接收的编码数据进行解码的编解码单元，与所述第一指令响应单元电连接；

与RFID电子标签之间进行编码数据发射和接收的第一天线，与所述编解码单元电连接；

连接所述第一天线且控制其发射功率射频通信范围的射频功率控制单元；以及

用于存储并提供具有所有RFID电子标签存储的实验设备标识信息的标识信息数据库的第一逻辑存储单元，与所述第一指令响应单元电连接。

进一步，所述RFID阅读器还包括：

第一数据更新单元，通过接口单元从所述微处理器获得更新信息，更新信息发送到所述第一逻辑存储单元，对实验设备标识信息进行更新，或者更新信息发送到射频功率控制单元，对发射功率进行更新，或者更新信息通过所述编解码单元和第一天线发送到RFID电子标签，对实验设备标识信息进行更新。

进一步，所述RFID阅读器固定于所述存放区中的底板、内壁、顶壁或者实验平台上。

进一步，所述RFID电子标签为无源标签。

进一步，所述RFID电子标签包括：

与RFID阅读器之间进行编码数据接收和发射的第二天线，且对无线射频接收的编码数据进行解码，对第二指令响应单元发来的实验设备标识信息或者写入确认信息进行编码；

根据来自第二天线的解码数据，向第二逻辑存储单元中读取或写入实验设备标识信息，读取的实验设备标识信息或者写入确认信息发送给第二天线的第二指令响应单元；

存储并提供所述实验设备标识信息的第二逻辑存储单元，与所述第二指令响应单元电连接。

进一步，所述教学实验箱还包括：用于接收所述核对结果并进行语音播报的语音播报模块，与所述微处理器电连接。

进一步，所述语音播报模块包括：

用于接收所述微处理器的核对结果，并调取对应语音信息的语音调取单元；

用于存储所述语音信息的语音存储单元，与所述语音调取单元电连接；

用于对所述语音信息进行播放的扬声器，与所述语音调取单元电连接。

进一步，所述RFID阅读器和RFID电子标签之间的通信频率为13.56MHz。

进一步，所述电源模块包括：

用于供电的二次电池组；以及

向所述二次电池组进行充电的充电单元。

从上述方案可以看出，本实用新型教学实验箱采用RFID阅读器，并在实验设备上固定用于标识实验设备的RFID电子标签，利用RFID阅读器和放置在存放区的实验设备上的RFID电子标签之间的射频通信，RFID阅读器对标识信息进行核对，从而确认携带RFID电子标签的实验设备是否位于存放区中。对于实验箱中已配置了所述RFID电子标签，并且没有放置在存放区中的实验设备，通过输出的核对结果进行告知，从而可使管理人员及时进行查找。本实用新型技术方案替代了人工管理的方式，提高了实验设备的监管效率。RFID阅读器利用射频功率控制单元控制第一天线的射频信号发射功率，以控制并保证RFID阅读器与RFID电子标签之间的射频通信范围在教学实验箱的存放区范围内，使得RFID阅读器仅能获取处于存放区中实验设备的实验设备标识信息，不能对存放区外放置的实验设备的实验设备标识信息的获取，从而避免管理混乱。根据存放区的形状尺寸，将RFID阅读器设置在存放区中的底板、内壁、顶壁或者实验平台上可以进一步保证RFID阅读器与RFID电子标签之间的射频通信范围在教学实验箱的存放区范围内，进而防止对实验设备的漏检。本实用新型进一步采用语音播报模块，可实现对核对结果的语音播报模块，从而可以及时提醒相关人员是否已将所有实验设备放入存放区中以及有哪些未放入存放区的实验设备，对于教师和管理员来说减少了管理实验设备的工作量，对于学生来说，便起到了协助其养成良好的整理习惯，进而也间接地避免由于了实验仪器滥用所造成的损坏。

附图说明

图1为本实用新型教学实验箱的实施例结构简化图；

图2为教学实验箱中的RFID检测系统实施例结构简图；

图3为图2所示的RFID检测系统中的RFID阅读器和RFID电子标签的结构简图；

图4为本实用新型中RFID阅读器和RFID电子标签另一实施例的结构简图；

图5为本实用新型在图3所示实施例的基础上增加语音播报模块的实施例结构简图；

图6为图5中的语音播报模块实施例结构简图；

图7为本实用新型中的电源模块的实施例结构简图；

图8为本实用新型进行实验设备检测的实施例示意图；

图9为本实用新型中进行实验设备检测的方法实施例流程示意图。

附图中，各标号所代表的部件名称如下：

1、实验平台，2、存放区，3、RFID检测系统，4、箱盖，5、外部电源，31、RFID阅读器，32、RFID电子标签，33、微处理器，34、电源模块，35、语音播报模块，311、第一指令响应单元，312、第一逻辑存储单元，313、射频功率控制单元，314、编解码单元，315、第一天线，316、接口单元，317、第一数据更新单元，321、第二指令响应单元，322、第二逻辑存储单元，323，第二天线，341、二次电池组，342、充电单元，351、语音调取单元，352、语音存储单元，353、扬声器

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，为本实用新型教学实验箱的一个实施例的结构简化图。所述教学实验箱包括：实验平台1、存放区2和RFID(Radio FrequencyIdentification，无线射频识别)检测系统3。其中，所述实验平台1用于在教学实验过程中利用教学实验设备进行教学实验操作。存放区2设置于实验平台1的下方，在不进行教学实验操作时，用于存放教学实验设备。RFID检测系统3可设置于存放区2中，用于检测实验设备是否存放于存放区2中并输出检测结果。另外，本实用新型的教学实验箱上还可设置箱盖4，比如将箱盖4设置于所述实验平台1上并与所述实验平台1通过转轴连接，在教学实验箱使用时，箱盖4打开，在不使用时，箱盖4关闭。

如图2所示，为本实用新型教学实验箱中的RFID检测系统3的实施例结构框图。所述RFID检测系统3包括RFID阅读器31、RFID电子标签32、微处理器33和电源模块34。其中，RFID阅读器31，用于同RFID电子标签32进行无线射频通信，并根据接收到的所述RFID电子标签32中的实验设备标识信息进行实验设备核对；RFID电子标签32，其数量为至少1个，其中存储了对应的实验设备的实验设备标识信息，其分别固定在每个与之存储的实验设备标识信息所对应的实验设备上，用于分别标识所对应的实验设备；微处理器33，用于对所述RFID阅读器31和RFID电子标签32之间的无线射频通信进行控制，并输出实验设备的核对结果，微处理器33与所述RFID阅读器31电连接；电源模块34，用于给所述微处理器33和RFID阅读器31供电；其中，RFID阅读器31与所述RFID电子标签32之间的射频通信范围在所述教学实验箱的存放区2范围内。

微处理器33对所述RFID阅读器31和RFID电子标签32之间无线射频通信的控制，可通过微处理器33向RFID阅读器31发送各种指令进行。

作为一个具体的实施例，所述微处理器33，可向RFID阅读器31发送读取指令，并接收来自RFID阅读器31的核对结果，对核对结果进行输出；所述RFID阅读器31，用于接收来自微处理器33的读取指令，并将该读取对指令以无线射频方式发送给存放区2中实验设备上的RFID电子标签32，并接收来自所述RFID电子标签32的实验设备标识信息，对所述实验设备标识信息进行核对，将核对结果发送给微处理器33；RFID电子标签32，用于存储携带本RFID电子标签32的实验设备的实验设备标识信息(如名称、编号等)，接收来自RFID阅读器31的读取指令，根据所述读取指令将所存储的实验设备标识信息发射给RFID阅读器31。各个RFID电子标签32中的不同的实验设备标识信息用以区别各个实验设备；RFID电子标签32为无源标签，其数量等于应该配置在存放区2中所有实验设备的数量。所述RFID阅读器31可以固定于存放区2中的底板、内壁、顶壁或者实验平台1上。该RFID检测系统3的工作过程如下。

微处理器33向RFID阅读器31发送读取指令。RFID阅读器31接收来自微处理器33的读取指令，并将该读取指令以无线射频方式发送给存放区2中实验设备上的RFID电子标签32。RFID电子标签32接收来自RFID阅读器31的读取指令，并根据该读取指令将所存储的实验设备标识信息发射给RFID阅读器31。RFID阅读器31接收来自RFID电子标签32的实验设备标识信息，对该实验设备标识信息进行核对，并将核对结果发送给微处理器33。微处理器33接收来自RFID阅读器31的核对结果，并对其进行输出。

本实用新型的RFID检测系统3还可进行数据和射频信号发射功率的更新，包括更新RFID阅读器数据、更新RFID阅读器射频信号发射功率以及更新RFID电子标签数据。该更新通过微处理器33向RFID阅读器31发出更新信息时开启，其中更新信息包括：针对更新RFID阅读器31数据的阅读器更新指令和阅读器更新数据；针对更新RFID阅读器射频信号发射功率的射频信号发射功率参数；以及针对更新RFID电子标签数据的电子标签更新指令和新的实验设备标识信息。具体如下。

(1)更新RFID阅读器数据

微处理器33，可向所述RFID阅读器31发送阅读器更新指令和阅读器更新数据，并接收来自RFID阅读器31的确认信息。RFID阅读器31，可接收来自微处理器33的阅读器更新指令和阅读器更新数据，并根据阅读器更新指令将RFID阅读器31中原有的数据更新为阅读器更新数据，并向微处理器33回传该确认信息。其中，阅读器更新数据以及RFID阅读器31中原有数据中均包含有用于进行实验设备标识信息核对的数据，该用于进行实验设备标识信息核对的数据，请参见下文的标识信息数据库。

该更新RFID阅读器数据的具体工作过程为：

微处理器33向所述RFID阅读器31发送阅读器更新指令和阅读器更新数据；RFID阅读器31接收来自微处理器33的该阅读器更新指令和阅读器更新数据，并根据阅读器更新指令将RFID阅读器31中原有数据更新为阅读器更新数据，并向微处理器33回传该确认信息；微处理器33接收来自RFID阅读器31的确认信息，以确认RFID阅读器数据更新完成。

(2)更新RFID阅读器射频信号发射功率

微处理器33，可向所述RFID阅读器31发送射频信号发射功率参数，并接收来自RFID阅读器31的确认信息。RFID阅读器31，可接收来自微处理器33的射频信号发射功率参数，并根据该射频信号发射功率参数调整RFID阅读器31自身的射频信号发射功率，以保证RFID阅读器31与RFID电子标签32之间的射频通信范围在所述存放区2的范围内，并向微处理器33回传该确认信息。

该更新RFID阅读器射频信号发射功率的具体工作过程为：

微处理器33向所述RFID阅读器31发送射频信号发射功率参数；RFID阅读器31接收来自微处理器33的射频信号发射功率参数，并根据该射频信号发射功率参数调整RFID阅读器31自身的射频信号发射功率，以保证RFID阅读器31与RFID电子标签32之间的射频通信范围在所述存放区2的范围内，并向微处理器33回传该确认信息；微处理器33接收来自RFID阅读器31的确认信息，以确认RFID阅读器的射频信号发射功率更新完成。

(3)更新RFID电子标签数据

微处理器33，可向所述RFID阅读器31发送电子标签更新指令和新的实验设备标识信息，并接收来自RFID阅读器31的确认信息。RFID阅读器31，可接收来自微处理器33的电子标签更新指令和新的实验设备标识信息，将该电子标签更新指令和新的实验设备标识信息发射给对应的RFID电子标签32，并接收来自该RFID阅读器31的确认信息，将该确认信息发送给微处理器33。RFID电子标签32，可接收来自RFID阅读器31的电子标签更新指令和新的实验设备标识信息，并根据电子标签更新指令将RFID电子标签32中原有的实验设备标识信息更新为新的实验设备标识信息，并向RFID阅读器31回传确认信息。

该更新RFID电子标签数据的具体工作过程为：

微处理器33向所述RFID阅读器31发送电子标签更新指令和新的实验设备标识信息；RFID阅读器31接收来自微处理器33的电子标签更新指令和新的实验设备标识信息，将该电子标签更新指令和新的实验设备标识信息发射给对应的RFID电子标签32；RFID电子标签32接收来自RFID阅读器31的电子标签更新指令和新的实验设备标识信息，并根据该电子标签更新指令将RFID电子标签32中原有的实验设备标识信息更新为新的实验设备标识信息，并向RFID阅读器31回传确认信息；RFID阅读器31接收来自RFID电子标签32回传的确认信息，并将该确认信息发送给微处理器33；微处理器33接收来自RFID阅读器31的确认信息，以确认RFID阅读器数据更新完成。

上述教学实验箱利用RFID检测系统3中的RFID阅读器31和RFID电子标签32之间的射频通信，将放置在存放区2中的实验设备的实验设备标识信息进行读取并核对，从而替代了人工管理的方式，提高了实验设备的监管效率。

以下结合图3分别对RFID检测系统3中的RFID阅读器31和RFID电子标签32的结构进行介绍。

RFID阅读器31，包括第一指令响应单元311、第一逻辑存储单元312、射频功率控制单元313、编解码单元314、第一天线315和接口单元316。其中，第一指令响应单元311，用于通过接口单元316获得所述微处理器33的读取指令并转发给编解码单元314，并依据标识信息数据库中的实验设备标识信息对所接收的解码后的实验设备标识信息进行核对，将核对结果通过接口单元316传送给所述微处理器33，第一指令响应单元311通过接口单元316与微处理器33电连接；编解码单元314，用于对所述读取指令进行编码形成编码数据并转发给第一天线315，对第一天线315利用无线射频接收的编码数据进行解码，编解码单元314与所述第一指令响应单元311电连接；第一天线315，用于与RFID电子标签32之间进行编码数据的发射和接收，第一天线315与所述编解码单元314电连接；射频功率控制单元313，用于控制所述第一天线315射频信号发射功率以保证RFID阅读器31与RFID电子标签32之间的射频通信范围在所述存放区2的范围内，射频功率控制单元313与所述第一天线315电连接；第一逻辑存储单元312，用于存储并提供标识信息数据库，第一逻辑存储单元312与所述第一指令响应单元311电连接；其中，所述标识信息数据库包含所有RFID电子标签32中存储的实验设备标识信息。

更具体来说，第一指令响应单元311，通过接口单元316接收来自微处理器33的读取指令并转发给编解码单元314；第一指令响应单元311还从编解码单元314接收经过解码以后的RFID电子标签32上的实验设备标识信息，根据第一逻辑存储单元312中的标识信息数据库，对来自编解码单元314的RFID电子标签32的实验设备标识信息进行核对，将核对结果传送给微处理器33；编解码单元314，接收来自第一指令响应单元311的读取指令，对所述读取指令进行数据编码并传送给第一天线315；编解码单元314，还接收第一天线315传回的RFID电子标签32上的编码数据形式的实验设备标识信息，对该编码数据形式的实验设备标识信息进行解码并传送给第一指令响应单元311；第一天线315，接收来自编解码单元314的编码数据形式的读取指令，在射频功率控制单元313的射频信号发射功率控制下，向RFID电子标签32发射携带能量的编码数据形式的读取指令；第一天线315，还接收来自所述RFID电子标签32上的编码数据形式的实验设备标识信息并传送给编解码单元314；接口单元316，用于提供第一指令响应单元311和微处理器33之间的连接接口。

图3所示的RFID阅读器31的工作过程如下。

第一指令响应单元311通过接口单元316接收来自微处理器33的读取指令并转发给编解码单元314。编解码单元314接收来自第一指令响应单元311的读取指令，对该读取指令进行数据编码并传送给第一天线315。射频功率控制单元313控制第一天线315的射频信号发射功率。第一天线315接收来自编解码单元314的编码数据形式的读取指令，在射频功率控制单元313的射频信号发射功率控制下，向RFID电子标签32发射携带能量的编码数据形式的读取指令。

第一天线315接收来自RFID电子标签32上的编码数据形式的实验设备标识信息并传送给编解码单元314。编解码单元314接收第一天线315传回的RFID电子标签32上的编码数据形式的实验设备标识信息，对该编码数据形式的实验设备标识信息进行解码并传送给第一指令响应单元311。第一指令响应单元311从编解码单元314接收RFID电子标签32上的解码以后的实验设备标识信息，根据第一逻辑存储单元312中的标识信息数据库，对所述实验设备标识信息进行核对，并将核对结果通过接口单元316传送给微处理器33。

对于教学实验箱所配置并且放置在存放区2中的实验设备而言，每个(台)实验设备均携带(如粘贴)一个RFID电子标签32，每个实验设备相对应的RFID电子标签32上的实验设备标识信息都存储在第一逻辑存储单元312中的标识信息数据库中，即标识信息数据库中的实验设备标识信息数量，应该大于等于放置于存放区2中的所有的实验设备的数量。

本实用新型中，RFID电子标签32采用的是无源标签，其包括第二指令响应单元321、第二逻辑存储单元322和第二天线323。第二指令响应单元321分别与第二逻辑存储单元322和第二天线323电连接。其中，第二天线323，用于与RFID阅读器31之间进行编码数据的接收和发射，且对利用无线射频接收的编码数据进行解码，对第二指令响应单元321发来的实验设备标识信息进行编码；第二指令响应单元321，用于根据第二天线323所接收的解码数据的读取指令从第二逻辑存储单元322中读取所述实验设备标识信息并转发给第二天线323；第二逻辑存储单元322，用于存储并提供所述实验设备。具体来说，第二天线323，用于接收来自RFID阅读器31的编码数据形式的读取指令，将该编码数据形式的读取指令进行解码，在所述编码数据所携带的能量的驱动下将解码后的读取指令传送给第二指令响应单元321；第二天线323，还用于接收来自第二指令响应单元321的实验设备标识信息，并将其进行编码并发送给RFID阅读器31；第二指令响应单元321，用于在所述编码数据所携带的能量的驱动下接收来自第二天线323的解码后的读取指令，根据所述读取指令从所述第二逻辑存储单元322中读取实验设备标识信息并传送给第二天线323；第二逻辑存储单元322，用于存储固定该RFID电子标签32的实验设备的实验设备标识信息。

RFID电子标签32的工作过程如下。

第二天线323接收来自RFID阅读器31的编码数据形式的读取指令，将该编码数据形式的读取指令进行解码，并在所述编码数据所携带的能量的驱动下将所述解码后的读取指令传送给第二指令响应单元321；第二指令响应单元321在所述编码数据所携带的能量的驱动下接收来自第二天线323的解码后的读取指令，并根据所述解码后的读取指令从所述第二逻辑存储单元322中读取实验设备标识信息并传送给第二天线323；第二天线323接收来自第二指令响应单元321的实验设备标识信息，并将其进行编码并发送给RFID阅读器31。

因为本实用新型中所使用的RFID电子标签32为无源标签，RFID阅读器31所发送的能量能够激活RFID电子标签32。当RFID电子标签32处于RFID阅读器31发射的信号能量场范围内时，便会由该能量产生感应电动势和感应电流从而进行操作。

RFID阅读器31和RFID电子标签32之间的通信频率可以采用125KHz、13.56MHz、433MHz或者900MHz等，但是考虑到本实用新型所应用的存放区2的尺度，本实用新型采用13.56MHz的通信频率为益。

RFID电子标签可以分为有源电子标签(Active tag)、无源电子标签(Passive tag)两种，如前所述本实用新型的RFID电子标签32采用无源电子标签。RFID阅读器31及RFID电子标签32之间的能量感应方式来看大致上可以分成：感应耦合(Inductive Coupling)及后向散射耦合(BackscatterCoupling)两种。一般较高频大多采用后向散射耦合，低频的RFID大都采用感应耦合，本实用新型采用感应耦合方式。RFID电子标签32接收RFID阅读器31发出的射频信号，产生感应电流而获得能量，并发送出存储在RFID电子标签32中的标识信息。

如图4所示，为本实用新型中RFID阅读器31和RFID电子标签32的另一实施例结构示意图。

其中，所述RFID阅读器31在包含有前述各模块的基础上，还包括第一数据更新单元317，通过接口单元316从所述微处理器33获得更新信息，并对所述标识信息数据库中的实验设备标识信息进行更新，对第一天线315的射频信号发射功率进行更新，或者通过编解码单元314和第一天线315对RFID电子标签32中的实验设备标识信息进行更新，第一数据更新单元317通过接口单元316与所述微处理器33电连接，并分别与所述第一逻辑存储单元312、射频功率控制单元313和编解码单元314电连接。第一数据更新单元317根据所述更新信息的内容决定更新标识信息数据库、射频信号发射功率或者RFID电子标签32中的实验设备标识信息：如果更新信息的内容为针对更新RFID阅读器31数据的阅读器更新指令和阅读器更新数据，则第一数据更新单元317对所述标识信息数据库中的实验设备标识信息进行更新；如果更新信息的内容为针对更新RFID阅读器射频信号发射功率的射频信号发射功率参数，则第一数据更新单元317对第一天线315的射频信号发射功率进行更新；如果更新信息的内容为针对更新RFID电子标签数据的电子标签更新指令和新的实验设备标识信息，则第一数据更新单元317通过编解码单元314和第一天线315对RFID电子标签32中的实验设备标识信息进行更新。

当更新RFID阅读器31数据时：微处理器33向RFID阅读器31发送阅读器更新指令和阅读器更新数据；第一数据更新单元317通过接口单元316接收该阅读器更新指令和阅读器更新数据，根据所述阅读器更新指令，将阅读器更新数据更新到第一逻辑存储单元312中的标识信息数据库中，并通过接口单元316向微处理器33回传确认信息。

当更新RFID阅读器31的射频信号发射功率时：微处理器33向RFID阅读器31发送射频信号发射功率参数；第一数据更新单元317通过接口单元316接收该射频信号发射功率参数，并将其发送给射频功率控制单元313；射频功率控制单元313接收来自第一数据更新单元317的射频信号发射功率参数，根据该射频信号发射功率参数调整控制第一天线315的射频信号发射功率，并向第一数据更新单元317回传确认信息；第一数据更新单元317接收来自射频功率控制单元313的确认信息，并将该确认信息通过接口单元316发送给微处理器33，以告知微处理器33RFID阅读器的发射功率更新完成。

当更新RFID电子标签数据时：微处理器33向RFID阅读器31发送电子标签更新指令和新的实验设备标识信息；第一数据更新单元317通过接口单元316接收该电子标签更新指令和新的实验设备标识信息，并将其发送给编解码单元314；编解码单元314接收来自第一数据更新单元317的电子标签更新指令和新的实验设备标识信息，对所述电子标签更新指令和新的实验设备标识信息进行数据编码并传送给第一天线315；第一天线315接收来自编解码单元314的编码数据形式的电子标签更新指令和新的实验设备标识信息，在射频功率控制单元313的射频信号发射功率控制下，向RFID电子标签32发射携带能量的编码数据形式的电子标签更新指令和新的实验设备标识信息。第一天线315接收来自所述RFID电子标签32的编码数据形式的确认信息并传送给编解码单元314；编解码单元314接收第一天线315传回的编码数据形式的确认信息，对该确认信息进行解码并传送给第一数据更新单元317；第一数据更新单元317接收来自编解码单元314的解码后的确认信息，并将该解码后的确认信息通过接口单元316发送给微处理器33，以告知微处理器33RFID电子标签32的数据更新完成。

其中，所述RFID电子标签32中，第二天线323还对利用无线射频接收的编码数据形式的电子标签更新指令和新的实验设备标识信息进行解码，并发送给第二指令响应单元321，且将从第二指令响应单元321发来的写入确认信息进行编码；第二指令响应单元321，从第二天线323接收解码后的电子标签更新指令和新的实验设备标识信息，并根据更新指令将第二逻辑存储单元322中原有的实验设备标识信息替换为新的实验设备标识信息，且向第二天线323发送写入确认信息。

当更新RFID电子标签数据时：第二天线323接收来自RFID阅读器31的编码数据形式的电子标签更新指令和新的实验设备标识信息并进行解码，在所述编码数据所携带的能量的驱动下将所述电子标签更新指令和新的实验设备标识信息传送给第二指令响应单元321；第二指令响应单元321在所述能量的驱动下接收来自第二天线323的解码后的电子标签更新指令和新的实验设备标识信息，根据所述电子标签更新指令将新的实验设备标识信息更新到所述第二逻辑存储单元322中，并向第二天线323回传写入确认信息；第二天线323接收第二数据更新单元324回传的写入确认信息，将其进行编码并发送给RFID阅读器31。

以上所述是本实用新型教学实验箱的最基本结构。在RFID检测系统3检测完实验设备是否存放于存放区2中之后，通过微处理器33输出的核对结果进行告知，输出核对结果的手段很多，比如通过与计算机连接，通过计算机进行管理，或者通过网络发送到远程的服务器等。本实用新型采用语音方式，进行核对结果的播报，效果更为直接方便。

本实用新型教学实验箱中RFID检测系统3的另一个实施例，在具备上述RFID阅读器31、RFID电子标签32、微处理器33以及电源模块34以外，还包括有语音播报模块35，该语音播报模块35用于从微处理器33接收所述核对结果并对其进行语音播报，语音播报模块35与微处理器33电连接。对应地，电源模块34还用于向所述语音播报模块35供电。该RFID检测系统3的实施例结构如图5所示。

如图6所示，为语音播报模块35的结构简图。语音播报模块35包括语音调取单元351、语音存储单元352和扬声器353。其中，语音调取单元351，用于接收所述核对结果并根据所述核对结果调取对应的语音信息，语音调取单元351与所述微处理器33电连接；语音存储单元352，用于存储并向所述语音调取单元351提供所述语音信息，语音存储单元352与所述语音调取单元351电连接；扬声器353，用于对语音调取单元351所调取的语音信息进行播放，扬声器353与所述语音调取单元351电连接。更具体地，语音调取单元351用于从微处理器33接收所述核对结果并根据该核对结果从语音存储单元352中调取与该核对结果相对应的语音信息并转发给扬声器353；扬声器353用于接收所述语音信息并对其进行播放。扬声器353可以安装于存放区2或者教学实验箱的箱体上等合适的地方，以保证所发出的声音能够被人听见。

语音存储单元352中存储的语音信息内容可以参照下表进行设置。

本实用新型中，电源模块34的结构如图7所示，包括二次电池组341和充电单元342。其中，二次电池组341用于向RFID阅读器31、微处理器33和语音播报模块35进行供电。充电单元342用于对二次电池组341进行充电。充电单元342电连接在二次电池组341和外部电源5之间。外部电源5可以为220V市电或者380V的工业用电。充电单元342还可以增加检测二次电池组341电量的功能，当二次电池组341电量过低，且已连接外部电源5时，充电单元342便给二次电池组341进行充电，此为现有技术，不再赘述。当然也可采用普通非充电式干电池等方式作为电源模块34进行供电。

请参照图8所示，本实用新型中，RFID电子标签32被预先固定到实验设备上，用来标识实验设备。进行工作时，微处理器33向RFID阅读器31发送实验设备的核对指令。RFID阅读器31通过前述的方式读取RFID电子标签32中的实验设备标识信息(实验设备A、实验设备B、......、实验设备n)；读取完成后，RFID阅读器31对读取的实验设备标识信息(实验设备A、实验设备B、......、实验设备n)进行核对，并将核对结果传送给微处理器33。微处理器33将核对结果输出给语音播报模块35进行语音播报。

本实用新型中，还可以增加触发电路，比如利用箱盖4的开合，控制教学实验箱的上电和掉电。该种触发方式较常见于笔记本电脑开合时的屏幕开关控制。

结合教学中对教学实验箱的使用要求，本实用新型教学实验箱可以采用下述的使用方法。完成实验后，学生将实验设备放到存放区2中，然后合上教学实验箱箱盖4，RFID检测系统3可通过教学实验箱箱盖4的关闭而开始工作，自动检测是否所有的实验设备都放到了存放区2中。如果有同学做完实验后没有将实验设备放到存放区2内，RFID检测系统3便检测不到相应的实验设备，此时教学实验箱便会通过RFID检测系统3中的语音播报模块35播报提示语音，提醒学生将实验设备放到存放区2内以备下次实验使用。这样极大地减少了管理实验设备的工作量。

对应于上述方法，本实用新型教学实验箱的检测方法实施例流程如图9所示。首先教学实验箱箱盖4打开，以使RFID检测系统3上电。如果所述教学实验箱为涉及电学实验方面的实验箱，或者实验需要外接电源的话，那么RFID检测系统3和教学实验箱可以采用同一路外部电源供电，此时RFID检测系统3和教学实验箱同时上电。通过触发电路的触发，RFID检测系统3开始执行第一次检测，以确定存放区2中的实验设备是否缺失。在第一次检测中，如果实验设备缺失，则通过语音播报模块35播报上述表格中的第二语音信息，以提示实验设备缺失。在第一次检测中，如果实验设备没有缺失，则通过语音播报模块35播报上述表格中的第一语音信息，以提示提示实验设备准备就绪，可以进行实验。在结束实验后，整理好实验设备，此时实验人员通过触发电路的触发，RFID检测系统3开始执行第二次检测，以确定存放区2中的实验设备是否缺失。如果RFID检测系统3和教学实验箱采用同一路外部电源供电的话，此时的RFID检测系统3便由二次电池组341进行供电。在第二次检测中，如果实验设备缺失，则通过语音播报模块35播报上述表格中的第四语音信息，以告知实验人员将相应的实验设备放到存放区2中。在第二次检测中，如果实验设备没有缺失，则通过语音播报模块35播报上述表格中的第三语音信息，以告知实验设备整理完毕。关闭教学实验箱箱盖4，以使教学实验箱掉电。

以上仅为本实用新型教学实验箱以及其工作方法的具体实施例。作为其他可行的实施例，微处理器33和语音播报模块35中的语音调取单元351可以采用集成的方式，微处理器33和RFID阅读器31中的第一指令响应单元311也可以采用集成的方式。另外，虽然本实用新型采用了RFID技术进行设备识别的方案，但依据本实用新型思想也可以采用电磁技术的方案(此时只是别实验设备的数量，不识别实验设备的种类)。上述的提示语音内容以及检测方法，也可以根据实际教学过程的需要进行调整和改变。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种教学实验箱，包括用于进行教学实验的实验平台，以及设置于实验平台下方用于存放实验设备的存放区，其特征在于，所述教学实验箱还包括：

存储实验设备标识信息的无线射频识别RFID电子标签，每个RFID电子标签分别固定在对应的1个实验设备上；

与所述RFID电子标签进行无线射频通信，对接收到的所述RFID电子标签的实验设备标识信息进行核对的RFID阅读器；

对所述RFID阅读器和RFID电子标签之间的无线射频通信进行控制的微处理器，接收RFID阅读器的核对结果且输出；以及

给所述微处理器和RFID阅读器供电的电源模块；

其中，所述RFID阅读器与所述RFID电子标签之间的射频通信范围设置在所述教学实验箱的存放区范围内。

2.根据权利要求1所述的教学实验箱，其特征在于，所述RFID阅读器包括：

依据标识信息数据库中的实验设备标识信息对所接收的解码后的实验设备标识信息进行核对的第一指令响应单元，通过接口单元获得所述微处理器的读取指令并转发给编解码单元，且将核对结果传送给所述微处理器；

对所述读取指令进行编码后再传给第一天线，且对第一天线无线射频接收的编码数据进行解码的编解码单元，与所述第一指令响应单元电连接；

与RFID电子标签之间进行编码数据发射和接收的第一天线，与所述编解码单元电连接；

连接所述第一天线且控制其发射功率射频通信范围的射频功率控制单元；以及

用于存储并提供具有所有RFID电子标签存储的实验设备标识信息的标识信息数据库的第一逻辑存储单元，与所述第一指令响应单元电连接。

3.根据权利要求2所述的教学实验箱，其特征在于，所述RFID阅读器还包括：

第一数据更新单元，通过接口单元从所述微处理器获得更新信息，更新信息发送到所述第一逻辑存储单元，对实验设备标识信息进行更新，或者更新信息发送到射频功率控制单元，对发射功率进行更新，或者更新信息通过所述编解码单元和第一天线发送到RFID电子标签，对实验设备标识信息进行更新。

4.根据权利要求1所述的教学实验箱，其特征在于：所述RFID阅读器固定于所述存放区中的底板、内壁、顶壁或者实验平台上。

5.根据权利要求1所述的教学实验箱，其特征在于，所述RFID电子标签为无源标签。

6.根据权利要求5所述的教学实验箱，其特征在于，所述RFID电子标签包括：

与RFID阅读器之间进行编码数据接收和发射的第二天线，且对无线射频接收的编码数据进行解码，对第二指令响应单元发来的实验设备标识信息或者写入确认信息进行编码；

根据来自第二天线的解码数据，向第二逻辑存储单元中读取或写入实验设备标识信息，读取的实验设备标识信息或者写入确认信息发送给第二天线的第二指令响应单元；

存储并提供所述实验设备标识信息的第二逻辑存储单元，与所述第二指令响应单元电连接。

7.根据权利要求1所述的教学实验箱，其特征在于，所述教学实验箱还包括：用于接收所述核对结果并进行语音播报的语音播报模块，与所述微处理器电连接。

8.根据权利要求7所述的教学实验箱，其特征在于，所述语音播报模块包括：

用于接收所述微处理器的核对结果，并调取对应语音信息的语音调取单元；

用于存储所述语音信息的语音存储单元，与所述语音调取单元电连接；

用于对所述语音信息进行播放的扬声器，与所述语音调取单元电连接。

9.根据权利要求1所述的教学实验箱，其特征在于：所述RFID阅读器和RFID电子标签之间的通信频率为13.56MHz。

10.根据权利要求1至9任一项所述的教学实验箱，其特征在于，所述电源模块包括：

用于供电的二次电池组；以及

向所述二次电池组进行充电的充电单元。

Images