智能实验装置的制作方法

本实用新型涉及一种教学装置，尤其涉及一种实验教学装置。

背景技术：

在世界科学发展中，实验研究和理论研究是两大支柱体系，它们既互相促进、互相依存，又独具特色。实验研究本身就是一门相对独立而且内容丰富的学科，有着自己的不同于理论研究的科学体系。作为学科教育的重要组成部分，实验教学一方面是联系理论教学的重要桥梁，一方面是培养学生动手能力的主要途径，同时，在实验过程中，学生的创造能力也得到培养。因此，对实验教学进行探索与改革，具有非常重要的意义。

现有技术中，实验设备的存储是普通的橱柜，实验台就是普通的操作台。其简单、初级的构架延续至今，但是已经越来越不能满足现下快速发展的智能化教育要求

现有技术的实验设备的缺点如下：

(1)没有权限管理，任何人随便取用，容易丢失；

(2)不能确认是否成套设备中有少件情况；

(3)对学生的实验过程需要人工教授；

(4)对学生的实验经过以及结果没有记录，无法做数字化统计。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种更加独特合理的智能实验装置，能够智能有效地管理实验器具的使用和归还，使得实验操作得到高效、智能化的管理。

为了解决这个技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种智能实验装置，包括：

若干个实验箱，每个所述的实验箱内可储存一套实验器具，每个所述实验箱内设置有实验器具识别装置、能够识别对应储存于该实验箱内的每一件所述实验器具；

中央控制器，与每个所述实验箱的实验器具识别装置连接，获取每一个所述实验器具识别装置的实时识别信息。

进一步地，所述的实验器具识别装置为射频识别装置和/或重力传感器和/或视频摄像头；

当所述实验器具识别装置包含有射频识别装置时，所述实验箱内每一件所述实验器具上都设置有射频标签；

当所述实验器具识别装置包含重力传感器时，所述实验箱内的底板上设置有与每一件所述实验器具相对应匹配的实验器具底座，每一个所述实验器具底座都设置有重力传感器；

当所述实验器具识别装置包含视频摄像头时，所述的视频摄像头实时采集所述实验箱内的图像，传送至所述中央控制器，由所述中央控制器识别判断所述实验箱内有无相应的实验器具。

进一步地，该实验装置还包括实验台，以提供实验者进行实验操作的平台。

进一步地，所述的实验台设置有显示输入装置。

所述的显示输入装置为：

显示屏、键盘和鼠标，和/或触摸显示屏；

所述的显示屏、键盘和鼠标分别与所述中央控制器连接，所述触摸显示屏与所述中央控制器连接。

进一步地，所述的实验台配置有若干电源及数据接口。

所述的电源及数据接口包括电源接口、网口、USB接口和HDMI接口中的一种或者多种；所述USB接口和HDMI接口与所述中央控制器连接，所述的电源接口能连接供电电源，所述网口能与互联网连接。

进一步地，还设置有身份识别器，所述的身份识别器与所述的中央控制器连接，识别所述实验者的身份信息，从而实现所述实验者的权限管理和信息关联；

所述权限管理为所述中央控制器根据识别的所述实验者的身份信息判断所述实验者使用实验箱的权限，获得通过后开启相应的实验箱；

所述信息关联为将所述实验者的身份信息与实验操作信息相关联，所述实验操作信息至少包含通过某个所述实验箱的实验器具识别装置获取的关于取出或归还对应实验箱内各个实验器具的信息和/或实验结果信息。

所述实验结果信息为所述实验者通过所述显示输入装置输入的结果信息和/或通过传感装置采集到的实验结果信息；所述通过传感装置采集到的实验结果信息通过数据接口传送至所述中央控制器。

进一步地，还设置有监控装置，所述的监控装置与所述的中央控制器连接，所述监控装置为视频和/或音频监控装置，实时采集所述实验者的实验操作的视频和/或音频信息、并传送至所述中央控制器。当智能实验装置设置有身份识别器时，所述中央控制器将所述实验者的身份信息与实验操作信息相关联时，所述实验操作信息还包括所述实验者的实验操作的视频和/或音频信息。

本实用新型的独特巧妙地利用了中央控制器和匹配设置与每个实验箱内的识别装置，实时识别储存于实验箱内的每一件实验器具，通过每一个实验者的取出和归还的信息识别智能地记录、管控所有实验器具的实时使用状况，省时省力、管控智能，实现了实验器材管理的数字化与智能化。

其中，实验器具识别装置最多的是利用射频识别装置时，同时每一件实验器具上都设置射频标签，射频识别精准、快捷、高效。

实验器具识别装置也可以采用重力传感识别、视频摄像识别，相应地在实验箱内可以配置相应的实验器具底座，以及实验箱内设置摄像头和中央控制器内预置识别程序。

这些识别装置可以单独使用，也可以组合使用以期获得更为精确的识别判断。

为了更便于实验者的实验操作，本实验装置还设置有实验台，配置有若干电源及数据接口，提供供电、数据接口、上网接口的功能，以便于各类实验的顺利进行；同时实验台可以配置显示输入装置，以便于显示引导实验者完成各类实验的操作步骤，并且便于输入各种实验参数以及输入实验结果。

为了便于对实验者进行权限管理、以及对实验器具的使用实现可控可追溯的管理、以及对实验数据进行数字化管理，我们在实验装置中配置了身份识别器，能够识别述实验者的身份信息，既能够实现权限管理，同时能够将实验器具的管理关联到实验者，实现实验器具管理的可追溯性，并且能够将实验者的实验箱使用情况以及实验结果集合记录、管理，实现了实验教学的数字化管理。

更优地，我们还设置了视音频的监控装置，通过实时采集、记录可以更好地实现实验管理的可追溯性，并且可以将实验者实验操作的视频音频信息通过身份识别关联到该实验者的历史实验数据库中，甚至可以进行进一步的数据再处理与分析，获得进一步的关于该实验者的加工数据。

附图说明

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明，其中：

图1本实用新型智能实验装置的结构示意图。

图中：

1、实验箱 2、中央控制器

3、实验台 4、显示输入装置

5、电源及数据接口 6、监控装置

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明：

图1一种智能实验装置，包括：

若干个实验箱1，每个所述的实验箱1内可储存一套实验器具，每个所述实验箱1内设置有实验器具识别装置、能够识别对应储存于该实验箱1内的每一件所述实验器具；

中央控制器2，与每个所述实验箱1的实验器具识别装置连接，获取每一个所述实验器具识别装置的实时识别信息。

其中，所述的实验器具识别装置可以为射频识别装置和/或重力传感器和/或视频摄像头，或者是其它常规形式的识别装置；这些识别装置可以单独使用，也可以组合使用以期获得更为精确的识别判断。

当所述实验器具识别装置包含有射频识别装置时，所述实验箱内每一件所述实验器具上都设置有射频标签；

当所述实验器具识别装置包含重力传感器时，所述实验箱1内的底板上设置有与每一件所述实验器具相对应匹配的实验器具底座，每一个所述实验器具底座都设置有重力传感器；中央处理器能够根据重力传感器实时采集的承载物的重量数据来判断实验器具底座上是否放置有实验器具以及放置的实验器具的重量是不是与预设重量相匹配，来识别判断实验器具的取出和归还与否。

当所述实验器具识别装置包含视频摄像头时，所述的视频摄像头实时采集所述实验箱1内的图像，传送至所述中央控制器，由所述中央控制器识别判断所述实验箱内有无相应的实验器具。

该实验装置还包括实验台3，以提供实验者进行实验操作的平台。

当然出于结构设置或者成本的考虑，也可以不设置实验台3。

所述的实验台3设置有显示输入装置4。

所述的显示输入装置4为：显示屏、键盘和鼠标，和/或触摸显示屏，或者是其它常规的显示输入装置。

所述的显示屏、键盘和鼠标分别与所述中央控制器2连接，所述触摸显示屏与所述中央控制器2连接。

利用显示输入装置4我们可以播放实验步骤以便于引导实验者完成各类实验的操作步骤；并且便于输入各种实验参数以及输入实验结果。

为了更好地、更高效地配合各项实验的顺利进行，所述的实验台3配置有若干电源及数据接口5，以提供实验操作中的供电、联网以及各类数据交换。

所述的电源及数据接口5包括电源接口、网口、USB接口和HDMI接口等各类接口中的一种或者多种，所述USB接口和HDMI接口与所述中央控制器连接，所述的电源接口能连接供电电源，所述网口能与互联网连接。

当然出于产品设计要求以及成本等原因，所述的实验台3也可以只提供简单的操作平台而不提供电源及数据接口5，由于某些实验设计可能不需要使用接口，或者可以借用周围环境提供的接口等情况下本实用新型的只能实验装置也可以只提供简单的操作平台作为实验台3。

为了便于对实验者进行权限管理、以及对实验器具的使用实现可控可追溯的管理、以及对实验数据进行数字化管理，我们在实验装置中配置了身份识别器，所述的身份识别器与所述的中央控制器连接，能够识别述实验者的身份信息，实现所述实验者的权限管理和信息关联；这样既能够实现权限管理，同时能够将实验器具的管理关联到实验者，实现实验器具管理的可追溯性，并且能够将实验者的实验箱使用情况以及实验结果集合记录、管理，实现了实验教学的数字化管理。

所述的身份识别器可以是刷卡识别、人脸识别、语音识别、密码识别、眼角膜识别、指纹识别等多种形式。所述权限管理为所述中央控制器根据识别的所述实验者的身份信息判断所述实验者使用实验箱的权限，获得通过后开启相应的实验箱。

所述信息关联为将所述实验者的身份信息与实验操作信息相关联，所述实验操作信息至少包含通过某个所述实验箱1的实验器具识别装置获取的关于取出或归还对应实验箱内各个实验器具的信息和/或实验结果信息。

所述实验结果信息为所述实验者通过所述显示输入装置4输入的结果信息和/或通过传感装置采集到的实验结果信息；所述通过传感装置采集到的实验结果信息通过所述的USB接口等数据接口传送至所述中央控制器2。

当然出于产品设计的需要，本实用新型的智能实验装置也可以不设置身份识别器，使用时通过人为管理的方式使用管理。

为了进一步加强实验装置实验课程的管理，本实用新型智能实验装置还设置有监控装置6，所述的监控装置6与所述的中央控制器2连接，所述监控装置6为视频和/或音频监控装置，实时采集所述实验者的实验操作的视频和/或音频信息、并传送至所述中央控制器2。

当智能实验装置同时设置有身份识别器和监控装置6时，所述中央控制器2将所述实验者的身份信息与实验操作信息相关联时，所述实验操作信息还包括所述实验者的实验操作的视频和/或音频信息。

通过实时采集、记录可以更好地实现实验管理的可追溯性，并且可以将实验者实验操作的视频音频信息通过身份识别关联到该实验者的历史实验数据库中，甚至还可以进行进一步的数据再处理与分析，获得进一步的关于该实验者的加工数据、以更好地记录、统计该实验者的实验数据、甚至进行打分管理。

当然，出于产品设计和成本考虑，本实用新型的智能实验装置也可以不设置监控装置6，而是通过人为监控、管理。

实验者的使用流程可以是：(1)刷卡；(2)获得使用权限；(3)选择课程(4)打开对应此课程的实验箱1取出相应的实验器具；(5)实验操作；(6)实验结束，通过显示输入装置4输入实验结果数据，将实验器具放回实验箱内，关上箱门。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。