CN212933893U - 一种可远程共享的水击综合演示实验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可远程共享的水击综合演示实验系统。包括：可电脑操控的水击综合演示实验装置、服务管理器以及用户终端；所述可电脑操控的水击综合演示实验装置与服务管理器之间通过互联网连接；所述服务管理器与用户终端之间通过互联网连接；本实用新型在一定程度上解决了如今高校开设水击综合演示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。本实用新型在解决仿真模拟实验缺乏真实体验的问题的同时，通过共享远程实验，可达到教学目的，实现共享教育理念。

Description

一种可远程共享的水击综合演示实验系统

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共享的水击综合演示实验系统。

背景技术

在有压管道中，液体流速发生急剧变化所引起的压强大幅度波动的现象称为水击。在输水管道中由于阀门的急剧启闭、水泵突然停机、管道突然堵塞、室内卫生器具关闭水龙头等，会在管道内产生水击现象。水击会给输水管道带来的剧烈的震动，同时产生噪声和气穴，是导致管道破裂最常见的诱因。因此在输水管道的设计中，考虑消减水击对管道的破坏作用很有必要。对于给排水科学与工程专业的学生而言，对水击现象的理解和水击压强的变化规律的掌握自然也很有必要。

目前国内各高校的给排水科学与工程专业一般开设有水击综合演示实验。现阶段水击演示实验涉及的装置一般包括水泵、水箱、管道、稳压筒、压力表、水击发生阀、逆止阀、截止阀等。在实验的过程中，通过记录压力表数据作为实验结果数据。

现阶段国内水击综合演示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，实验虽便于学生了解实验过程，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水击综合演示实验装置、互联网与用户终端等相关设备，将水击综合演示实验平台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水击综合演示实验。

本实用新型涉及的可远程共享的水击综合演示实验系统，包括：1个或多个可电脑操控的水击综合演示实验装置、服务管理器以及1个或多个用户终端。

所述可电脑操控的水击综合演示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；

所述可电脑操控的水击综合演示实验装置包括：恒压水箱、水击扬水机出水管、气压表、压力变送器、扬水机截止阀、压力室、调压筒、水泵、进水管、连通管、调压筒截止阀、水击发生阀、逆止阀、水击室、集水箱、底座、回水管、控制柜、接收信号线、控制信号线、触摸屏电脑、PLC控制系统和摄像头。

集水箱与恒压水箱有进水管路与水泵连接，开启水泵向恒压水箱中注水，使恒压水箱有水溢流，通过连通管，水进入水击室，在水击发生阀运动后，水击室中的水通过逆止阀进入压力室，再由压力变送器传输信号到PLC控制系统，之后水击发生阀自动开启，实验便往复进行，直至压力室中的水位恒定，此时所测得的压力值即是水击压力值。

进一步，如上所述的可远程共享的水击综合演示实验系统，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水击综合演示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水击综合演示实验平台开展相关实验的接口，服务管理器与可电脑操控的水击综合演示实验平台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，如上所述的可远程共享的水击综合演示实验系统，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水击综合演示实验平台，完成水击综合演示实验。

进一步地，如上所述的可电脑操控的水击综合演示实验装置，所述压力室安装有气压表和压力变送器，气压表所测压力能通过摄像头直接观察得到，压力变送器把所测的数据通过采集传输到PLC控制系统，数据能反映在触摸屏电脑上，进而得出中水击发生时的水压变化规律。

有益效果：

本实用新型在一定程度上解决了如今高校开设水击综合演示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，在解决仿真模拟实验缺乏真实体验问题的同时，通过共享远程实验，可达到教学目的，实现共享教育理念。

附图说明

图1为本实用新型可远程共享的水击综合演示实验系统的原理图。

图2为本实用新型可电脑操控的水击综合演示实验装置结构示意图。

图中标记：1—恒压水箱；2—水击扬水机出水管；3—气压表；4—扬水机截止阀；5—压力室；6—调压筒；7—水泵；8—进水管；9—连通管；10—调压筒截止阀；11—水击发生阀；12—逆止阀；13—水击室；14—集水箱；15—底座；16—回水管；17-控制柜；18—接收信号线；19—控制信号线；20—触摸屏电脑；21—PLC控制系统；22—摄像头；压力变送器23。

图3为本实用新型可电脑操控的水击综合演示实验装置的原理图。

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共享的水击综合演示实验系统的原理图；本实施例所述的可远程共享的水击综合演示实验系统，包括：3个可电脑操控的水击综合演示实验装置、服务管理器以及30个用户终端。

所述可电脑操控的水击综合演示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。

本实用新型提供的可远程共享的水击综合演示实验系统，用户终端的形式为电脑客户端或移动终端等。

本实用新型提供的可远程共享的水击综合演示实验系统，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水击综合演示实验装置，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，完成一个水击综合演示实验。

所述可远程共享的水击综合演示实验系统可同时开展水击综合演示实验平台教学实验。实际应用中，该远程实验系统中可以有多台可电脑操控的水击综合演示实验装置，由管理服务器统一管理。

图2为本实用新型可电脑操控的水击综合演示实验装置结构图；所述可电脑操控的水击综合演示实验装置包括：恒压水箱1、水击扬水机出水管2、气压表3、扬水机截止阀4、压力室5、调压筒6、水泵7、进水管8、连通管9、调压筒截止阀10、水击发生阀11、逆止阀12、水击室13、集水箱14、底座15、回水管16、控制柜17、接收信号线18、控制信号线19、触摸屏电脑20、PLC 控制系统21、摄像头22和压力变送器23。

集水箱14与恒压水箱1有进水管路8与水泵7连接，开启水泵7向恒压水箱1中注水，使恒压水箱1有水溢流，通过连通管9，水进入水击室13，在水击发生阀11运动后，水击室13中的水通过逆止阀12进入压力室5，再由压力变送器3传输信号到PLC控制系统21，之后水击发生阀11自动开启，实验便往复进行，直至压力室5中的水位恒定，此时所测得的压力值即是水击压力值。

本实用新型提供的可远程共享的水击综合演示实验系统，依托于互联网与传感器等相关实验仪器，将水击综合演示实验结合成一个共享系统，在真实实验环境和条件下进行水泵相关实验，在用户端实时显示水击压力、通过摄像头 22观察调压筒6以及水击扬水机出水管2的水位变化。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、曲线绘制等，气压表3所测压力能通过摄像头22直接观察得到，压力变送器23把所测的数据通过采集传输到PLC 控制系统21能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操作，并实时观察实验过程及数据，且可以导出相关实验数据表和曲线。

该可远程共享的水击综合演示实验系统能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。

为了精确测量压力室5的水击压力变化，在所述压力室5中安装有气压表3 和压力变送器23；气压表3所测压力能通过摄像头22直接观察得到，压力变送器23把所测的数据通过采集传输到PLC控制系统21并显示在触摸屏电脑20上，进而由数据得出水击压力；

所述调压筒6和水击扬水机出水管2上安装液位计，通过摄像头22采集图像信息实时反馈相应实验中此两处水位的变化情况。

所述可远程共享的水击综合演示实验系统包括放在实验平台架上的集水箱 14和底座15，其外壳透明，可显示全部的水位变化情况，通过平台上的摄像头 22收集后传输，供用户终端实时观察实验现象。

图3为本实用新型可电脑操控的水击综合演示实验装置的原理图。

所述可电脑操控的水击综合演示实验装置包括：现场操控的水击综合演示实验平台、执行设备、数据采集设备、图像采集设备、PLC控制系统21、触摸屏电脑20。

进一步的，如上所述的可电脑操控的水击综合演示实验装置，所述PLC控制系统21含一个处理模块设有所有执行设备的控制接口及数据采集设备和图像采集设备的接口，PLC控制系统21与执行设备、数据采集设备以及图像采集设备之间分别通过控制信号线和接收信号线连接；与触摸屏电脑20通过信号线连接。

进一步的，如上所述的可电脑操控的水击综合演示实验装置，所述触摸屏电脑20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PLC控制系统21的操作平台连接，远程操控所选择的可电脑操控的执行设备，完成水击演示实验的远程操作。

所述执行设备包括：水泵7、调压筒截止阀10、水击扬水机出水管2、截止阀12和水击发生阀11。

所述图像采集设备包括但不限于摄像头22，所述摄像头22固定于可远程共享的水击综合演示实验系统操作平台支架上，通过可电脑操控的水击综合演示实验装置支架与所述PLC控制系统21连接。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22来观察需要观察的设备情况。

所述数据采集设备即所述的压力变送器23，实时反馈压力室的压力变化。

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水击综合演示实验装置，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)

1.一种可远程共享的水击综合演示实验系统，其特征在于可远程共享的水击综合演示实验平台包括：1个或多个可电脑操控的水击综合演示实验装置、服务管理器以及1个或多个用户终端；

所述可电脑操控的水击综合演示实验装置包括：恒压水箱(1)、水击扬水机出水管（2）、气压表（3）、扬水机截止阀（4）、压力室（5）、调压筒（6）、水泵（7）、进水管（8）、连通管（9）、调压筒截止阀（10）、水击发生阀（11）、逆止阀（12）、水击室（13）、集水箱（14）、底座（15）、回水管（16）、控制柜（17）、接收信号线（18）、控制信号线（19）、触摸屏电脑（20）、PLC控制系统（21）、摄像头（22）、压力变送器（23）；

在集水箱（14）与恒压水箱(1)间有进水管（8）通过水泵（7）输水，在恒压水箱(1)顶部设置有溢流口与集水箱(14)顶部的进水口之间连通有回水管（16）；恒压水箱(1)与水击室（13）之间设连通管（9）；水击室（13）与压力室（5）和调压筒（6）连通，设有可电脑操控的水击发生阀（11），并设有可电脑操控的调压筒截止阀（10）和逆止阀（12）；压力室（5）安装有气压表（3）和压力变送器（23）以及水击扬水机出水管（2），并设有可电脑操控的扬水机截止阀（4），同时配备设置有PLC控制系统（21）和触摸屏电脑（20）的控制柜（17）以及摄像头（22）。

2.根据权利要求1所述的可远程共享的水击综合演示实验系统，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水击综合演示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水击综合演示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水击综合演示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所述的可远程共享的水击综合演示实验系统，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水击综合演示实验装置，完成水击综合演示实验。

4.根据权利要求1所述的可远程共享的水击综合演示实验系统，其特征在于，所述压力室（5）安装有气压表（3）和压力变送器（23），气压表（3）所测压力能通过摄像头（22）直接观察得到，压力变送器（23）把所测的数据通过采集传输到PLC控制系统（21），数据能反映在触摸屏电脑（20）上，进而得出水击发生时的水压变化规律；同时，在调压筒(6)和水击扬水机出水管（2）上安装有液位计，通过图像采集设备，能将调压筒(6)和水击扬水机出水管（2）中水击发生时的液位变化规律直接展现在终端屏幕上。

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