阅读说明：本技术 智能实验桌及其控制系统 (Intelligent experiment table and control system thereof ) 是由 毕才术 于 2019-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种智能实验桌及其控制系统,智能实验桌包括桌面及桌柜,桌面上设有一开口,该开口与桌柜的内部空间相连通,在开口与内部空间内设有智能翻转实验器,该智能翻转实验器包括贯穿在开口上的转轴及固定在转轴上的至少两块实验电路面板。本发明智能实验桌,通过控制系统控制,该控制系统包括能够完成预约、考勤、直接控制智能实验桌上所有设备开关及取电的上位机；与上位机无线连接,能够接收上位机的操作和授权指令、直接控制智能实验桌各模块执行相关操作的主控模块；与主控模块连接,为智能实验桌各模块供电的电源模块。本发明的智能实验桌,充分利用有限的空间,完成了不同类型的实验；本发明的控制系统,实现了教学仪器的智能化控制。(The invention relates to an intelligent experiment table and a control system thereof, wherein the intelligent experiment table comprises a table top and a table cabinet, an opening is arranged on the table top, the opening is communicated with the inner space of the table cabinet, an intelligent overturning experiment device is arranged in the opening and the inner space, and the intelligent overturning experiment device comprises a rotating shaft penetrating through the opening and at least two experiment circuit panels fixed on the rotating shaft. The intelligent experiment table is controlled by a control system, and the control system comprises an upper computer which can complete reservation and attendance checking, directly control the switching of all equipment on the intelligent experiment table and obtain electricity; the main control module is in wireless connection with the upper computer, can receive operation and authorization instructions of the upper computer and directly controls each module of the intelligent experiment table to execute related operations; and the power supply module is connected with the main control module and supplies power to each module of the intelligent experiment table. The intelligent experiment table disclosed by the invention fully utilizes the limited space, and different types of experiments are completed; the control system of the invention realizes the intelligent control of the teaching instrument.)

智能实验桌及其控制系统

技术领域

本发明属于教学仪器领域，具体涉及一种智能实验桌及其控制系统。

背景技术

实验室教学仪器设备是高校开展实验室教学的载体，是进行教学、科研的重要物质基础，也是现阶段实现创新人才和素质教育的有力保障，其使用效率影响着高校的教学质量和科研能力的提高。近年来，随着我国经济的高速发展，国家加大对高校经费的投入，使高校仪器设备的种类、数量迅速增加，新的仪器设备科技含量高、种类多。但是传统实验室仍然存在单一性、效率低、管理及控制系统落后的现象，这就给实验室仪器设备的合理使用提出了更高的要求。因此，如何依据高校现有的实验室环境资源，充分利用实验设备，提高实验室、实验设备的使用效率，降低人工成本，使其能极大限度地满足现有教学、科研和人才培养的要求，成为我们产品的唯一设计理念。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种智能实验桌及其控制系统，集联网、智能控制、预约、多功能实验、考勤、桌面仪器管理、工具管理于一体，充分利用有限的空间，提高使用效率，满足现代化教学要求。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种智能实验桌，包括桌面及设置在桌面下面的桌柜，所述桌面上设有一开口，该开口与桌柜的内部空间相连通，在开口与桌柜内部空间内设有智能翻转实验器，该智能翻转实验器包括贯穿在开口上并且能够转动的转轴及固定在转轴上并能够随转轴翻转的至少两块实验电路面板。

进一步，如上述所述的智能实验桌，至少两块实验电路面板通过固定架固定在转轴上，每块实验电路面板的背面设有用于显示下一个实验电路面板操作内容的液晶显示屏。

进一步，如上述所述的智能实验桌，相邻两块实验电路面板之间采用90°、120°或180°设置。

进一步，如上述所述的智能实验桌，所述桌面上设有检测区，该检测区上面放置贴有RFID标签的辅助实验仪器，检测区下面设有桌面感应器，桌面感应器与RFID配合，用于限制非预约用户使用辅助实验仪器。

进一步，如上述所述的智能实验桌，所述桌柜的下部设有能够自动开关、用于存储实验工具的智能工具管理柜。

进一步，如上述所述的智能实验桌，所述智能翻转实验器的上方设有能够自动抓拍用户面部图像的摄像装置。

本发明还提供一种控制系统，用于控制上述所述的智能实验桌，该控制系统包括电机翻转模块、桌面仪器管理模块及工具存储模块；

电机翻转模块用于控制智能翻转实验器中实验电路面板翻转，使其转至水平位置，以供实验；

桌面仪器管理模块用于控制检测区内贴有RFID标签的辅助实验仪器，预约用户，可正常移动检测区内的辅助实验仪器，进行使用；无预约用户，移动检测区内的辅助实验仪器后会发出报警警示，限制使用；

工具存储模块用于控制智能工具管理柜的开关，预约用户，柜门可以打开，拿取智能工具管理柜的工具；无预约用户，无法开启智能工具管理柜的柜门。

进一步，如上述所述的控制系统，还包括图像采集模块，用于采集摄像装置抓拍的面部图像数据，直接上传给管理者，完成相应的考勤。

进一步，如上述所述的控制系统，还包括主控模块，该主控模块包括设置在桌面的主控电子触摸显示屏及设置在桌柜内的控制单元；主控电子触摸显示屏能够存储预约用户信息并自动识别，用于选择执行哪方面操作；控制单元能够直接控制电机翻转模块、桌面仪器管理模块及工具存储模块执行相关操作，直接控制桌面电源的取电断电。

进一步，如上述所述的控制系统，还包括上位机，用于预约、授权、直接控制智能实验桌上各设备的开关取电、向主控模块发送指令；选取智能翻转实验器相应实验电路面板；接收图像采集模块采集数据。

本发明的有益技术效果在于：

(1)本发明的智能实验桌，通过设置智能翻转实验器，该智能翻转实验器包括至少两块能够翻转的实验电路面板，实现了利用有限空间完成多种类型实验，打破了传统实验桌的单一设置特性，提高了使用效率；

(2)本发明的智能实验桌，通过设置检测区，预约用户，能够移动检测区域内的辅助实验设备，进行使用；无授权用户，移动检测区内的设备后桌面将发出报警警示，无法使用，真正实现了桌面辅助实验仪器的智能化管理；

(3)本发明的智能实验桌，通过设置智能工具管理柜，并通过控制系统控制智能工具管理柜开关，实现了工具的智能化管理。

(4)本发明的控制系统，集联网、智能控制、预约、多功能试验、考勤、桌面仪器管理、工具管理于一体，充分利用有限的空间，提高使用效率，满足现代化教学要求。

附图说明

图1是本发明智能实验桌的整体结构示意图；

图2是智能翻转实验器的装配图；

图3是智能翻转实验器的结构示意图；

图4是智能工具管理柜的结构示意图；

图5是主控电子触摸显示屏的结构示意图；

图6是智能实验桌的控制系统图。

图中：

1-桌面 2-桌柜 3-开口 4-智能翻转实验器 5-转轴 6-实验电路面板 7-电机 8-固定架 9-液晶显示屏 10-检测区 11-主控电子触摸显示屏 12-控制单元 13-智能工具管理柜 14-翻转器盖 15-电源插座 16-托盘架 17-法兰联轴器 18-电机架 19-联轴器 20-旋转导电滑环

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，是本发明提供的智能实验桌，该实验桌应用于各高校实验室，做电科实验。其包括桌面1及设置在桌面1下面用于支撑桌面的桌柜2，桌面1上设有一开口3，该开1口3与桌柜2的内部空间相连通，在开口3与桌柜2内部空间内设有智能翻转实验器4，该智能翻转实验器4包括贯穿在开口3上的转轴5及固定在转轴5上并能够随转轴5翻转的至少两块实验电路面板6。

桌面1为板状结构，其尺寸根据需要确定。

桌柜2为箱形结构，可设置两个，左右两侧各设置一个。

如图2、3所示，转轴5水平穿设在开口3上，其一端通过法兰联轴器17与桌柜2连接，另一端通过联轴器19与电机7相连接，由电机7驱动其转动，电机7通过电机架18固定在桌柜2上。为防止电机7旋转过程中电源线卷入，电机7和转轴5之间设置了旋转导电滑环20。

实验电路面板6通过固定架8和托盘架16固定在转轴5上，固定架8可采用十字架，方便实用；托盘架16为板状结构，便于托住实验电路面板。实验电路面板可设置两块、三块或四块，用以满足2种以上不同种类实验的需要，充分节约实验室有限空间，提高使用效率。相邻两块实验电路面板6之间可呈90°、120°或180°设置，不限于此，可根据实际需要确定设置的角度。另外，每块实验电路面板6背面设有液晶显示屏9，用于显示下一个实验电路面板实验内容，便于用户完成实验操作，提高效率，如图3所示。需要说明一下，液晶显示屏9的数量应与实验电路面板6数量相同。实验电路面板可通过控制系统直接控制其转动，实现智能化控制。

如图1所示，桌面1上设有检测区10，该检测区10内放置贴有RFID标签的辅助实验仪器，该检测区下面设有桌面感应器，该桌面感应器与RFID标签配合，用于感应辅助实验仪器是否发生位移。对于预约用户，主控模块下发使用权限，可移动辅助实验仪器，进行使用；没有预约用户，移动辅助实验仪器会发出报警警示。

桌柜2的下部设有智能工具管理柜13，用于存储实验工具。智能工具管理柜13通过控制系统控制其开关，如图4所示。预约用户，主控模块直接控制柜门打开，使用实验工具；没有预约用户或不在预约时间用户，则无法打开柜门，不能使用实验工具。

智能翻转实验器4的上方设有翻转器盖14，该翻转器盖14上设有自动抓拍用户面部图像的摄像装置，该摄像装置为网络摄像头，网络摄像头能够前后两次抓拍用户的面部图像，并上传服务器备份，从而完成智能化考勤。需要说明一下，两次抓拍的时间分别是：用户选择智能翻转实验器的具体实验电路板后，摄像装置会第一次自动抓拍用户面部图像；实验结束后，用户退出系统，摄像装置会第二次抓拍用户面部图像。

桌面1上还设有智能电源插座15，用于向桌面辅助实验仪器供电，该智能电源插座15可通过控制系统控制其取、断电。

如图6所示，本发明的控制系统，用于控制上述智能实验桌，该控制系统包括上位机、主控模块、电机翻转模块、桌面仪器管理模块、电源模块、工具存储模块、图像采集模块及实验仪器。上位机分别与主控模块和图像采集模块无线连接；主控模块分别与电机翻转模块、桌面仪器管理模块、工具存储模块、电源模块有线或无线连接。实验仪器包括至少两块实验电路面板、辅助实验仪器及智能工具管理柜内工具；至少两块实验电路面板与电机翻转模块建立连接；辅助实验仪器与桌面仪器管理模块建立连接；智能工具管理柜内工具与工具存储模块建立连接。

上位机，为PC机或移动终端，其采用TCP/TP协议与实验室每个智能实验桌建立网络联系，每个智能实验桌上都有自己的IP地址，整个实验室所有智能实验桌均由一台上位机服务器控制，实现了智能化管理。网络包括局域网、广域网、互联网或其它网络。

上位机上设有一控制界面，该控制界面包括登录界面、实验选择界面、实验预约界面、电源控制界面。其中，登录界面用于管理者登录，完成考勤和控制参数的设定；实验选择界面用于选取翻转实验器中相应的实验电路面板；实验预约界面用于用户预约实验时间，发放预约卡；电源控制界面用远程控制智能实验桌各设备开关及取断电。

上位机与主控模块通信，向主控模块发送用户身份信息、各模块操作指令及授权主控模块控制智能实验桌上所有设备的取断电。

上位机接收图像采集模块传输的数据，并对数据进行记录，完成考勤管理。

主控模块，包括设置在桌面的主控电子触摸显示屏11及设置在桌柜内的控制单元12。主控电子触摸显示屏11能够存储预约用户信息并自动识别，用于选择执行哪方面操作；控制单元能够直接控制电机翻转模块、桌面仪器管理模块及工具存储模块执行相关操作，直接控制桌面电源的取电断电。

主控模块接收上位机传输用户身份信息并进行保存识别，如果确认是预约的用户，可直接进入实验系统，实验系统的相关内容会在主控电子触摸显示屏11上显示，用户按照自己的实验课程，做出相应的选择，完成实验。非预约用户或非预约时间，刷卡后无法进入实验系统。说明一下，主控电子触摸显示屏11使用方法，如图5所示，用户通过刷卡区确认身份，身份确认后，进入实验系统。通过主控电子触摸显示屏上的数字按键选择所要选取的实验电路面板，如，数字1按键，对应的是A类型的实验电路面板；数字2按键，对应的是B类型的实验电路面板。通过主控电子触摸显示屏上的数字按键选择是否打开智能工具管理柜的柜门，按键方法与上述相同。同时用户刷卡，可选择暂停实验或继续实验或退出系统，退出后将自动为智能翻转实验器、电源插座、智能工具管理柜、图像采集装置断电。

电子触摸显示屏安装于桌面右下方，采用内嵌式安装技术，完美的贴合桌面，即节省桌面空间，又迎合了年轻化使用群体的审美。

主控模块通过串口连接方式与智能工具管理柜建立通讯，并间接与其他设备模块建立通讯。

电机翻转模块，用于控制实验电路面板的翻转，并将实验电路面板翻转至水平位置，以供实验。具体操作方法是，电机翻转模块接收主控模块的指令后，驱动电机旋转，带动转轴转动，转轴带动实验电路面板转动，将所选择的实验电路面板转动到水平位置后，停止转动，并向主控模块反馈执行成功信号。同时对应的液晶显示屏，显示该实验课程指导说明，根据说明，进行实验操作，高效便捷。

桌面仪器管理模块，包括桌面感应器，用于感应放置在桌面检测区内贴有RFID的辅助实验仪器是否发生位移。预约用户，可通过主控模块授权，移动检测区内的辅助实验仪器，正常使用；非预约用户，未通过主控模块授权，不能移动检测区内的辅助实验仪器，移动桌面会报警警示。

工具存储模块，用于控制智能工具管理柜柜锁的开关，其与主控模块通过串口直接控制，主控模块直接下发开门指令，相应柜门打开后，并向主控模块反馈执行成功信号。

图像采集模块，用于采集实验开始及结束时的人脸图像数据，用于考勤管理。即已授权用户刷卡进入实验系统后，摄像装置自动抓拍用户面部图像，并直接将图像数据上传上位机，完成第一步考勤，实验完毕后刷卡退出系统，摄像装置再次抓拍用户面部图像，再次将图像数据上传上位机，完成第二部考勤，教师可在上位机上直接查看考勤数据，方便管理。图像采集模块可通过RJ45接口直接接入网络与上位机进行数据交互，只要可以达到相应的抓拍效果，可选取其他摄像设备。

电源模块，包括电源插座15，可由上位机智能控制开关取电，可由主控模块智能控制开关取电，也可由预约用户刷卡直接取电。

桌柜2内设有2路开关电源，一路是常开状态，直接为主控模块供电，另一路是控制状态，为智能翻转实验器、电源插座、网络摄像头供电、并转换为12V输出为智能工具管理柜供电。

本发明的工作流程是：

1、用户在上位机上预约实验时间，选取特定智能实验桌；

2、预约成功后下发预约卡，并将预约信息传输给主控模块；

3、用户拿预约卡刷卡进入实验室，并在电子触摸显示屏上扫码确认身份；

4、主控模块进行身份认证，认证成功后，直接进入实验系统，通过主控电子触摸显示屏上的按键选择相应的实验电路面板，使之旋转至水平位置，根据对应液晶显示屏上会显示对应的实验指导内容，开始实验；在该步骤中，网络摄像头会抓拍人脸面部图像，传给上位机；

5、实验时，可选取检测区内的辅助实验仪器使用，也可以选择智能工具管理柜工具使用；

6、实验结束后，刷卡退出实验系统，网络摄像头会第二次抓拍人脸面部图像。

本发明的智能实验桌及控制系统并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。