CN212847333U - 一种可远程操控的伯努利方程验证实验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可远程操控的伯努利方程验证实验系统。包括：可电脑操控的伯努利方程验证实验装置、服务管理器以及用户终端；可电脑操控的伯努利方程验证实验装置与服务管理器之间通过互联网连接；服务管理器与用户终端之间通过互联网连接。本实用新型解决了如今高校开设伯努利方程验证实验存在的相关问题，并合理利用资源，为国内缺乏该实验条件的高校的相关专业服务，扩大受益人群范围。可解决仿真模拟实验缺乏真实体验的问题等通过共享远程实验，达到教学目的，实现共享教育理念。

Description

一种可远程操控的伯努利方程验证实验系统

技术领域

本实用新型涉及教育教学及工业控制技术领域，尤其涉及一种可远程操控的伯努利方程验证实验系统。

背景技术

目前国内各高校给排水科学与工程专业一般需开设相关专业实验，其中包括伯努利方程验证实验等。现阶段实验设备一般包括自循环供水器、可控硅无级调速器、测压计、测压管、滑尺、恒压水箱、实验管道等。在水力学实验运行过程中，通过设备上安装的电磁了流量计、压力变送器等得出实验结果数据。

现阶段国内伯努利方程验证实验平台可归为两种：一是由学生动手进行实验操作。由于实际操作必须根据实验指导书进行操作，要排除各种因素的影响，且实验中不可避免的存在系统误差，为得到准确的实验结果需进行多次实验，但在实际操作中，很难进行多次实验以得到准确的实验结果；且在实际操作中，在记录每一个数据前，需人为观察仪表数值，待其稳定后方可得到有效数据。以上导致购置了实验设备的高校仅能为本地学生提供实验机会，实验资源得不到充分利用，并且本地学生的实验过程存在不方便性、难以得到准确实验数据等缺点，而在缺乏实验条件的地区无法开展相关实验，学生缺乏实际操作机会，无法掌握实验操作能力，得不到切实直观的实验数据。

二是基于互联网的远程实验方案，主要是采用软件仿真实验平台进行网上仿真或虚拟实验，这种方案的实验现象和数据都是在理想情况下由软件计算得到的，完全由软件来虚拟化实验环境，不具有实验过程中应有的真实性，实验过程固化，不能模拟实际情况中存在的各种干扰因素和误差，实验虽便于了解实验过程，但实验效果难以比拟真实实验，对学生创新能力和发现问题意识的培养不利。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种依托于可电脑操控的伯努利方程验证实验装置、互联网与用户终端等相关设备，将伯努利方程验证实验装置结合成一个的共享系统，用户在真实实验环境和条件下开展伯努利方程验证实验。

一种可远程操控的伯努利方程验证实验系统，包括：1个或多个可电脑操控的伯努利方程验证实验装置、服务管理器以及1个或多个用户终端；

所述可电脑操控的伯努利方程验证实验装置与服务管理器之间通过互联网 (有线或无线)连接；所述服务管理器与用户终端之间通过互联网(有线或无线)连接；

所述可电脑操控的伯努利方程验证实验装置包括：可电脑操控的变频泵、实验台、循环供水水箱、溢流板、稳水孔板、恒压水箱、可电脑操控的电磁阀、止回阀、摄像头、压力变送器、电磁流量计、触摸屏电脑和PLC控制系统。

在循环供水水箱的进水口与出水口之间通过可电脑操控的变频泵连通有进水管路，在恒压水箱下部的出水口与循环供水水箱顶部的进水口之间连通有回水管路，同时水流经实验管路后会通过止回阀流回循环供水水箱；实验管路上8 个测点装有压力变送器，1个测点装有电磁流量计；所述PLC控制系统可以控制可电脑操控的电磁阀启闭或调节开度，结合PLC控制系统后的压力变送器和电磁流量计可以自动动监测相关数据；所述摄像头可以用于实时在电脑中远程监控实验的真实运行情况；所述触摸屏电脑与PLC控制系统连接，用于显示和实施PLC相关的软控制、数据存储及程序载体、摄像头调用。

进一步，如上所述的可远程操控的伯努利方程验证实验系统，所述服务管理器含一个管理平台，管理平台包括可电脑操控的伯努利方程验证实验装置的登录接口及用户登录及选择某台可电脑操控的伯努利方程验证实验装置开展相关实验的接口，服务管理器与可电脑操控的伯努利方程验证实验装置之间通过互联网(有线或无线)连接；服务管理器与用户终端通过互联网(有线或无线) 连接。

进一步，如上所述的可远程操控的伯努利方程验证实验系统，所述用户终端包括计算机或手机；所述手机或计算机通过互联网(有线或无线)与服务管理器的操作平台连接，远程操控所选择的可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，完成伯努利方程验证实验。

进一步地，如上所述的可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，所述实验管路上共有9个测点，8个测点上安装有压力变送器、1个测点上安装电磁流量计；把所测的数据通过采集传输到PLC控制系统，数据反映在触摸屏电脑上，进而由数据验证伯努利方程。

有益效果：

本实用新型提供的用于可远程操控的伯努利方程验证实验系统，依托于互联网与传感器等相关实验仪器，将伯努利方程验证相关实验结合成一个共享系统，在真实实验环境和条件下进行伯努利方程验证相关实验，在用户端实时显示各测点的流量、压力、流速等要求的测量参数。在保证实验真实性以及可操作性的前提下，可将结果进行输出，各传感器及其摄像头可将实验过程及数据实时展现在用户端上，用户通过远程操控可在移动便携设备或计算机输入实验前相关数据，并实时观察实验过程及数据，并导出相关实验数据。

本实用新型在一定程度上解决了如今高校开设伯努利方程验证实验存在的相关问题，并合理利用资源，为国内缺乏该实验条件的高校的给排水科学与工程专业的学生服务，通过共享远程实验，达到教学目的，实现共享教育理念。

附图说明

图1为本实用新型可远程操控的伯努利方程验证实验系统的原理图。

图2为本实用新型可电脑操控的伯努利方程验证实验装置结构示意图。

图中标记：1-可电脑操控的变频泵；2-实验台；3-循环供水水箱；4-溢流板；5-稳水孔板；6-恒压水箱；7-可电脑操控的电磁阀；8-止回阀；9-摄像头； 10-压力变送器；11-电磁流量计；12-触摸屏电脑；13-PLC控制系统。

图3为本实用新型可电脑操控的伯努利方程验证实验装置的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

图1为本实用新型可远程操控的伯努利方程验证实验系统的原理图；本实施例提供的一种可远程操控的伯努利方程验证实验系统，包括：3个可电脑操控的伯努利方程验证实验装置、服务管理器以及30个用户终端。

所述可电脑操控的伯努利方程验证实验装置与服务管理器之间通过互联网无线连接；所述服务管理器与用户终端之间通过互联网无线连接。

本实用新型提供的可远程操控的伯努利方程验证实验系统，用户终端的形式为电脑客户端或移动终端等，管理服务器可连接至少一个用户终端。

本实用新型提供的可远程操控的伯努利方程验证实验系统，利用所述用户终端上配有的键盘或触摸屏，进入管理服务器中的操作平台，进而控制所选择的可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，完成远程实验操作，获取实时实验影像及数据，通过管理服务器传至用户终端，完成一个伯努利方程验证实验。

所述可远程操控的伯努利方程验证实验系统可同时开展伯努利方程验证实验装置教学实验。实际应用中，该远程实验系统中可以有多台可电脑操控伯努利方程验证实验装置，由管理服务器统一管理。

图2为本实用新型可电脑操控的伯努利方程验证实验装置结构示意图；如图2所示，所述可电脑操控的伯努利方程验证实验装置包括：可电脑操控的变频泵1、实验台2、循环供水水箱3、溢流板4、稳水孔板5、恒压水箱6、可电脑操控的电磁阀7、止回阀8、摄像头9、压力变送器10、电磁流量计11、触摸屏电脑12和PLC控制系统13。

在循环供水水箱3的进水口与出水口之间通过可电脑操控的变频泵1连通有进水管路，在恒压水箱6下部的出水口与循环供水水箱3顶部的进水口之间连通有回水管路，同时水流经实验管路后会通过止回阀8流回循环供水水箱3；实验管路上8个测点装有压力变送器10，1个测点装有电磁流量计11；所述PLC 控制系统13能控制可电脑操控的电磁阀7启闭或调节开度，结合PLC控制系统 13后的压力变送器10和电磁流量计11能自动动监测相关数据；所述摄像头9 用于实时在电脑中远程监控实验的真实运行情况；所述触摸屏电脑12与PLC控制系统13连接，用于显示和实施PLC控制系统13相关的软控制、数据存储及程序载体、摄像头9调用。

本实用新型提供的可远程操控的伯努利方程验证实验系统，依托于互联网技术，将多台可电脑操控的伯努利方程验证实验装置结合成一个共享系统，在真实实验环境和条件下进行伯努利方程验证实验，在用户端实时显示实验管路的流量、压力、流速等测量参数，通过摄像头9观看实验现象。在保证实验真实性以及可操作性的前提下，可将结果进行输出、验证等，各传感器及其摄像头9可将实验过程及数据实时展现在用户端上，用户通过远程操控可在移动便携设备输入实验前相关数据，并实时观察实验过程及数据，并导出相关实验数据。

该远程实验系统中可以同时容纳多个用户终端通过网络访问管理服务器，各个用户终端之间独立存在，不同学生在不同的用户终端上进行实验。用户终端可以为电脑客户端，也可以为手机等移动终端，具体形式不做限定。

为了精确测量进水管路上各项参数，所述实验管路上安装有：可电脑操控的电磁阀7、压力变送器10、电磁流量计11、摄像头9；

所述压力变送器10安装在实验管路上的不同断面；所述可电脑操控的电磁阀7与可电脑操控的变频泵1可调节管路的流量；所述电磁流量计11可测得管路内流量；所述摄像头9可远程监控时时实验真实情况，看到实验现象。

所述可远程操控的伯努利方程验证实验系统包括可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，放在实验台2架上的恒压水箱6，恒压水箱6内装有溢流板4和稳水孔板5，从底部循环供水水箱3通过可电脑操控的变频泵1向恒压水箱6供水，同时恒压水箱6设置回流管，水溢出回流到循环供水水箱3，实验管路上装有压力变送器10、电磁流量计11、摄像头9，并通过PLC控制系统13的PLC信号线(采集)(控制)与设备相连接并与PLC控制系统13的触摸屏电脑12进行时时真实数据的采集和传输。水流经实验管路通过止回阀8回流到循环供水水箱3。通过PLC系统13的控制可调节可电脑操控的变频泵1的频率和可电脑操控的电磁阀7的开度间接的改变实验管路中的流量，从而可以多次验证伯努利方程；压力变送器10和电磁流量计11的应用改进了以往的测压管人工去读数和体积时间法算得的流量的大误差的问题，同时由于PLC控制系统13的加入使得实验可远程操作和控制以及数据的时时转化与传输，配合摄像头9可监控实验的现象和时时画面的反馈，是的实验数据更准确更真实直观有效，这就是与虚拟仿真的最大的区别。

在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。可以列出进口断面(1)至另一断面(i)的能量方程式(i＝2，3，……，n)

取a1＝a2＝…＝an＝1选好基准面，从已设置的各断面的压力变送器可测出

值，电磁流量计测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v及

从而即可得到各断面测管水头和总水头。

图3为本实用新型可电脑操控的伯努利方程验证实验装置的原理图。

所述的可远程操控的伯努利方程验证实验系统，所述服务管理器含一个管理平台，管理平台包括可电脑操控的伯努利方程验证实验装置的登录接口及用户登录及选择某台可电脑操控的伯努利方程验证实验装置开展相关实验的接口，服务管理器与可电脑操控的伯努利方程验证实验装置之间通过互联网(有线或无线)连接；服务管理器与用户终端通过互联网(有线或无线)连接。

进一步，如上所述的可远程操控的伯努利方程验证实验系统，所述用户终端包括计算机或手机；所述手机或计算机通过互联网(有线或无线)与服务管理器的操作平台连接，远程操控所选择的可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，完成伯努利方程验证实验。

所述数据采集设备包括流量：由实验管路上的电磁流量计11测得；压力：由实验管路上各测点的压力变送器10测得。

所述图像采集设备包括但不限于摄像头9，所述摄像头9固定于可电脑控制的的伯努利方程验证实验装置的实验台2支架上，与PLC控制系统13相连，进而与触摸屏电脑12相连，在触摸屏电脑12上显示及控制(远景或近景)。由于学生远离实验装置，不能去现场观察设备的运行，远端学生可通过摄像头9来观察设备的运行情况及相关实验现象或实验结果。

采用“硬件设备实体-真实实验场景-远程操作面板”的模式，根据学生在用户终端输入的实验控制信息远程操控可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，开展所需相关专业实验。学生通过网络可以随时随地进行实验，而不需要专门到固定的实验室进行实验，实现了网络异地教学，对学生的创新能力和综合能力的提高可起到很大的促进作用。同时，实验中产生的实验数据为远程实验装置产生的真实数据，而并非是软件模拟仿真数据，为学生提供了便利的同时也能调动学生做是实验的积极性。另外，由于将实验硬件设置在远程实验设备上，对用户终端的硬件要求不高，学生可以在普通的电脑甚至是移动终端上完成实验。本实用新型实现了实验资源的社会共享，弥补了共享教育实践环节的不足，充分突显了共享教育在当下互联网环境下的新发展。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种可远程操控的伯努利方程验证实验系统，其特征在于可远程操控的伯努利方程验证实验系统包括：1个或多个可电脑操控的伯努利方程验证实验装置、服务管理器以及1个或多个用户终端；

所述可电脑操控的伯努利方程验证实验装置包括：可电脑操控的变频泵（1）、实验台(2)、循环供水水箱（3）、溢流板(4)、稳水孔板(5)、恒压水箱（6）、可电脑操控的电磁阀（7）、止回阀（8）、摄像头（9）、压力变送器（10）、电磁流量计（11）、触摸屏电脑（12）和PLC控制系统（13）；

在循环供水水箱（3）的进水口与出水口之间通过可电脑操控的变频泵（1）连通有进水管路，在恒压水箱（6）下部的出水口与循环供水水箱（3）顶部的进水口之间连通有回水管路，同时水流经实验管路后会通过止回阀流回循环供水水箱（3）；实验管路上8个测点装有压力变送器（10）,1个测点装有电磁流量计（11）；所述PLC控制系统（13）能控制可电脑操控的电磁阀（7）启闭或调节开度，结合PLC控制系统（13）后的压力变送器（10）和电磁流量计（11）能自动监测相关数据；所述摄像头（9）用于实时在电脑中远程监控实验的真实运行情况；所述触摸屏电脑（12）与PLC控制系统（13）连接，用于显示和实施PLC控制系统（13）相关的软控制、数据存储及程序载体、摄像头调用。

2.根据权利要求1所述的可远程操控的伯努利方程验证实验系统，其特征在于，所述服务管理器含一个管理平台，管理平台包括可电脑操控的伯努利方程验证实验平台的登录接口及用户登录及选择某台可电脑操控的伯努利方程验证实验装置开展相关实验的接口，服务管理器与可电脑操控的伯努利方程验证实验装置之间通过互联网有线或无线连接；服务管理器与用户终端通过互联网有线或无线连接。

3.根据权利要求1所述的可远程操控的伯努利方程验证实验系统，其特征在于，所述用户终端包括计算机或手机；所述手机或计算机通过互联网有线或无线与服务管理器的操作平台连接，远程操控所选择的可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，完成伯努利方程验证实验。

4.根据权利要求1所述的可远程操控的伯努利方程验证实验系统，其特征在于，所述实验管路上共有9个测点，8个测点上安装有压力变送器（10）、1个测点上安装电磁流量计（11）；把所测的数据通过采集传输到PLC控制系统（13），数据反映在触摸屏电脑（12）上，进而由数据验证伯努利方程。

Images