一种自主开放式实验系统

1.本发明涉及智能实验系统领域，尤其涉及一种自主开放式实验系统


背景技术：

2.实验教学作为理工科教育的关键环节，在培养学生的动手能力和创造能力以及提高其科学素养等方面均具有不可替代的作用。目前高校实验室一般为传统式的设计，需要进行人工管理和维护，采用预约登记的方式向教师和学生开放，教师在安排实验课程的时候，受实验场地、实验设施与实验时间的限制，实验课程常常不能与理论课程相互配合，实验效果不理想；同时对于学生来讲，在这种课程安排的模式下，课与课之间经常存在冲突，不能合理的规划自己的时间，也会导致实验课前准备不足，实验课上一知半解；因此，为有效解决上述问题，需努力整合现有实验室资源，构建自主开放式的实验系统。目前市场上的自主开放式的实验系统设计，一般把实验台、监测系统、控制系统以及其他教具分开设计，这样设计占地的空间较大，且在实际操作时受限，实施起来较为麻烦。基于此，本发明提供了一种自主开放式实验系统，实现了开放式、自主式、智能化的实验教学，既能够减轻老师繁重的教学任务和实验管理的负担，又能够促进学生对知识的深入理解。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种自主开放式实验系统，克服上述问题，减轻老师实验教学和管理的负担，使学生自主完成实验课程，实现实验室的开放式教学管理。
4.本发明实例提供一种自主开放式实验系统，包括：预约模块、身份验证模块、实验器材管理模块、学生客户端以及至少一个搭载实验系统的终端设备；
5.所述预约模块，用于学生自主预约实验课程、实验时间和实验地点；
6.所述身份验证模块，用于确认学生身份信息，给予学生操作实验系统的权限；
7.所述实验器材管理模块，用于自动收付存储实验器材，实验开始前，提醒学生本次实验所需要取出的实验器材，实验结束后，检测学生是否归还所有实验器材；
8.所述学生客户端，用于学生自主操作实验系统，查看身份信息验证结果，选择实验项目，查看实验指导手册，提醒学生拿取和归还实验器材；
9.所述至少一个搭载实验系统的终端设备包括计算机和与所述计算机连接的实验设备；
10.在一个实施例中，所述身份验证模块包括：阅读器和学生卡，阅读器用于读取并识别学生卡中的身份信息，将读取到的身份信息与数据库中的信息比较，若识别成功，该学生将被允许使用所述实验系统；
11.在一个实施例中，所述实验器材管理模块包括：自动式存储抽屉柜，用于存放实验器材；
12.在一个实施例中，所述实验器材管理模块还包括：步进电机模块，所述步进电机模块与所述自动式存储抽屉柜连接，学生使用搭载所述实验系统的计算机终端控制所述步进
电机模块从而打开或关闭所述自动式存储抽屉柜；
13.在一个实施例中，所述实验器材管理模块还包括：相机模块，用于通过摄像头采集当前所述自动式存储抽屉柜中的实验器材图片，将图片信息传送到所述计算机终端；
14.在一个实施例中，所述实验器材管理模块还包括：检测识别模块，用于检测识别当前所述相机模块采集图片中的实验器材，在实验开始时，根据当前学生选择的实验项目，提醒学生需要从所述自动式存储抽屉柜中取出的实验器材；
15.在一个实施例中，所述实验器材管理模块还包括：归还辅助模块，用于实验结束后，检测当前所述相机模块采集图片中的实验器材，若实验器材未全部归还至所述自动式存储抽屉柜中，提醒学生归还实验器材；
16.在一个实施例中，所述身份验证模块和实验器材管理模块与所述至少一个搭载实验系统的终端计算机设备连接，用于操作实验系统和其它实验管理；
17.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
18.本发明实施例提供的自主开放式实验系统，学生可以通过实验预约模块自主预约实验课程、实验时间和实验地点；使用学生卡通过身份验证模块确认身份信息；操作学生客户端，选择实验项目，查阅实验指导手册；结合目标检测及物联网等技术，通过实验器材管理模块，自助拿取归还实验设备，自主完成实验内容；降低实验室管理成本；增加实验室的便捷性，提高实验室高使用率，全面提升实验过程的自主性及智能化，给予学生及老师更大的自由空间。
附图说明
19.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
20.图1为本发明实施例提供的自主开放式实验系统的整体图；
21.图2为本发明实施例提供的自主式实验整体流程示意图；
22.图3为本发明实施例提供的预约模块实验的流程图；
23.图4为本发明实施例提供的学生客户端功能示意图；
24.图5为本发明实施例提供的实验器材管理模块功能示意图；
具体实施方式
25.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。
26.参照图1所示，本发明实施例提供的自主式智能感知实验系统，包括：自动式存储抽屉柜10、步进电机模块11、摄像头12、普通抽屉柜13、阅读器15以及至少一个实验终端14；
27.其中：自动式存储抽屉柜10、步进电机模块11、摄像头12、阅读器15分别与实验终端14连接；
28.所述实验终端15通过所述步进电机模块11控制所述自动式存储抽屉柜10的打开与关闭；
29.所述摄像头12用于所述自动式存储抽屉柜10打开时，采集图片信息并传给所述实
验终端14，判断所述抽屉柜10内实验器材种类与数目，实验前提醒学生取出本次实验器材，实验结束后提醒学生归还所有实验器材；
30.所述阅读器15用于读取学生卡信息并传送给所述实验终端14，与数据库中信息进行对比，用于判断是否为实验人员；
31.参照图2所示，本发明提供的自主开放式实验系统操作整体实施流程如下：
32.s201、实验实施；
33.s202、学生进行实验课程的预约；
34.s203、操作学生客户端，在阅读器上刷学生卡，确认身份信息；
35.s204、若操作人员是数据库中已授权该实验的学生，则鉴权成功，可以继续使用学生客户端和实验设备；
36.s205、若对比数据库中数据，不存在该学生信息，则鉴权失败，无法继续操作学生客户端和实验设备；
37.s206、学生可以打开学生客户端中的实验指导手册，学习本次课程的实验内容，查看要进行的相关实验；
38.s207、在学生客户端中选择本次课程所要做的实验项目，点击相应按钮，存储相应实验项目器材的抽屉柜自动打开；
39.s208、在抽屉柜自动打开同时，学生客户端会实时框选出本次实验所需要的器材，做出提示，学生在取完实验器材后，点击学生客户端中相应按钮，抽屉柜自动关闭，学生开始进行相关实验；
40.s209、实验结束后，再次点击学生客户端中相应按钮，抽屉柜自动打开，将实验器材放回抽屉柜中；
41.s210、系统会检测学生是否归还全部实验器材，如果归还了全部实验器材，点击学生客户端中结束实验的相应按钮，抽屉柜自动关闭，结束本次实验；
42.s211、如果没有归还所有实验器材，则不可以结束本次实验，直到归还全部实验器材至抽屉柜中；
43.s212、结束；
44.参照图3所示，实验开始前学生要先在微信公众号预约实验；
45.s301、打开预约系统；
46.s302、学生进入预约系统，登录自己的账号；
47.s303、选择本次要预约的实验课程名称；
48.s304、选择本次实验要进行的实验项目；
49.s305、选择本次实验要进行的时间；
50.s306、查看页面显示的剩余位置；
51.s307、如果当前时间段，该实验课程下的实验项目有空余位置，则继续进行预约；若没有空闲位置，则需选择其他实验时间；
52.s308、选择想要预约的具体位置；
53.s309、系统记录下该学生预约的位置，并将该时间段该课程的实验项目位置标记成已预约状态。
54.s310、结束预约；
55.在一个实施例中，参照图4所示，学生客户端功能包括：
56.1、身份信息确认，确认学生的身份信息，给予客户端使用权限；
57.2、实验选取，选择需要做的实验项目；
58.3、查阅实验指导手册，自助完成实验；
59.4、开关抽屉柜，对实验器材进行自助取还，自主管路；
60.5、取还实验器材提醒，对实验器材进行管理；
61.6、问题帮助，对实验操作过程中常见的问题予以解答。
62.在一个实施例中，参照图4所示，实验器材管理模块功能包括：
63.1、自动式存储抽屉柜，自动收付和存放实验器材；
64.2、步进电机模块，控制开关所述自动式存储抽屉柜；
65.3、相机模块，采集所述自动式存储抽屉柜内的实验器材图片；
66.4、检测识别模块，检测识别所述图片中的实验器材信息，提醒学生本次实验需要取出的实验器材；
67.5、归还辅助模块，检测学生是否归还全部实验器材，若实验器材未完全归还，则提醒学生归还实验器材。
68.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。