CN203397542U - 一种汽车电子多媒体网络教学平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汽车电子多媒体网络教学平台，包括教师机、学生机、投影仪、网络交换机、配套汽车教学设备、设备控制模块和数据采集模块；投影仪与教师机通过数据传输线相连接；教师机和学生机通过网络交换机相连接，可以在指令下互相操作双方的计算机，学生机通过网络交换机、设备控制模块、数据采集模块与配套汽车教学设备相连，在教师机的远程协助下，操作控制汽车教学设备。利用本实用新型的教学平台，教师可通过教师机中的汽车教学设备配套软件对每个已联入网络的汽车设备进行远程控制，同时以教学广播的方式传输到每台学生机上，使得每个学生都能真正参与汽车教学实训，提高教学效果。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车教学设备领域，特别是一种汽车电子多媒体网络教学平台。
背景技术
当前中国汽车工业蓬勃发展，相应的需要培训大量汽车从业人员。现有的汽车人才培养主要采取的是以实物为主、现场教学的模式，教师在现场操作演示，学生在旁边学习观察，具备一定的优点。但随着学生人数的不断增多，加之汽车教学设备的增添，这种教学模式不仅对教师提出了考验，同时教学效果也大打折扣。
目前，在现有汽车教学平台中，部分汽车教学设备虽然融入了多媒体，但在结构上存在一定的缺陷和不合理性，有待进一步加以改进。随着网络技术的发展及推广，网络化教学及基于网络的远程控制***也得到广泛应用，如何利用网络这一资源，对现有的教学设备进行网络化改造，使实物教学与网络教学能更好的结合在一起，提高对设备的远程控制能力，也是一个亟待解决的问题。加之汽车高端维修保养人才稀缺，研制出基于网络的汽车多媒体教学***有助于模拟实车操作，辅助教学。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题在于提供一种汽车电子多媒体网络教学平台。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种汽车电子多媒体网络教学平台，包括教师机、学生机、投影仪、网络交换机、配套汽车教学设备、设备控制模块和数据采集模块，其中教师机、学生机、设备控制模块和数据采集模块均通过网络交换机连接在一起，配套汽车教学设备与对应的设备控制模块、数据采集模块相连；投影仪与教师机通过数据传输线相连接；教师机和学生机通过网络交换机相连接，可以在指令下互相操作双方的计算机，学生机通过网络交换机、设备控制模块、数据采集模块与配套汽车教学设备相连，在教师机的远程协助下，操作控制汽车教学设备。
所述汽车教学设备控制模块采用STM32F107VC作为控制模块的主控芯片，包括以太网通讯单元、晶体管驱动固态继电器阵列I/O通断单元、A/D转换单元、D/A转换单元和电机PWM驱动单元，上述单元均与主控芯片相连；
汽车教学设备通过以太网通讯单元与网络交换机相连接；I/O通断单元与汽车教学设备中的故障设置模块相连接，用于故障设置与检测；A/D转换单元将汽车教学设备中传输来的交流信号转换成直流信号，并送至主控芯片做出响应；D/A转换单元将主控芯片发出的直流信号转换为交流信号，并送达相应的汽车教学设备中使其做出响应；电机PWM驱动单元与汽车教学设备的电机模块相连，用于精确地调节电机转向和转速。
优选的，数据采集模块采用USB2851数据采集卡。
优选的，所述汽车教学设备为纯电动汽车整车动力***实验台或汽车混合动力教学模拟实验台或丰田混合动力发动及实训平台或燃料电池仿真***实训平台或共轨柴油机实验台或汽油TSI直喷控制发动机实训平台或可变气门升程/配气相位***实验台或废气再循环***实训平台或自动巡航控制仿真实验台或电控液压助力转向***实训平台或DSG双离合自动变速器实验台或城市轨道车辆电气牵引/制动综合测试***或城市轨道交通半实物仿真实验台。
优选的，汽车教学设备的数量和学生机的数量根据网络交换机的级联数进行调节，所述平台中网络交换机的最大级联数为3级，汽车教学设备的数量为1～20，学生机的数量为10～100。
优选的，网络交换机的型号为TP-LINK TL-SF1048S。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点为：（1）在教学过程中，教师可通过教师机中的汽车教学设备配套软件对每个已联入网络的汽车设备进行远程控制，同时以教学广播的方式传输到每台学生机上，使得每个学生都能真正参与汽车教学实训，提高教学效果；（2）该平台在满足网络教室的投影广播、语音教学等基本要求的基础上，增加了远程协助的功能，可以让教师机和学生机通过设置口令，互相操作双方电脑，使得学生可以在教师的远程协助下，操作和控制汽车实训设备；（3）网络布局采用星型结构方式，教师机、学生机、汽车教学设备及平台上的其它设备均可根据用户的使用方便性需要连接安放在整个网络上的任何位置，每台设备通过单独的网线与交换机连接，如果某根网线出现连接故障，只影响一台设备的使用而不会导致全网瘫痪；（4）配套汽车教学设备控制模块的晶体管驱动固态继电器阵列I/O通断单元用于模拟汽车故障，故障设置方式多样化，可使用机械、键盘和基于网络的远程控制三种方式设置故障，故障处理结果体现在汽车教学设备中；（5）教师机中的汽车设备配套软件通过网络利用数据采集板卡实时采集汽车教学设备的电压、电流、温度等数据参数，所获取的实验数据可以直接导入EXCEL表格中以方便后续数据处理。
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
附图说明
图1是本实用新型的一种汽车电子多媒体网络教学平台示意图。
图2是汽车电子网络化多媒体教学软件***架构示意图。
图3是教师演示模式示意图。
图4是学生操作模式示意图。
图5是考核模式示意图。
具体实施方式
本实用新型公开了一种汽车电子多媒体网络教学平台，包括教师机、学生机、投影仪、网络交换机、配套汽车教学设备、设备控制模块和数据采集模块，其中教师机、学生机、设备控制模块和数据采集模块均通过网络交换机连接在一起，配套汽车教学设备与对应的设备控制模块、数据采集模块相连；投影仪与教师机通过数据传输线相连接；教师机和学生机通过网络交换机相连接，可以在指令下互相操作双方的计算机，学生机通过网络交换机、设备控制模块、数据采集模块与配套汽车教学设备相连，在教师机的远程协助下，操作控制汽车教学设备。
所述汽车教学设备控制模块采用STM32F107VC作为控制模块的主控芯片，包括以太网通讯单元、晶体管驱动固态继电器阵列I/O通断单元、A/D转换单元、D/A转换单元和电机PWM驱动单元，上述单元均与主控芯片相连；
汽车教学设备通过以太网通讯单元与网络交换机相连接；I/O通断单元与汽车教学设备中的故障设置模块相连接，用于故障设置与检测；A/D转换单元将汽车教学设备中传输来的交流信号转换成直流信号，并送至主控芯片做出响应；D/A转换单元将主控芯片发出的直流信号转换为交流信号，并送达相应的汽车教学设备中使其做出响应；电机PWM驱动单元与汽车教学设备的电机模块相连，用于精确地调节电机转向和转速。
所述数据采集模块采用USB2851数据采集卡。
所述汽车教学设备为纯电动汽车整车动力***实验台或汽车混合动力教学模拟实验台或丰田混合动力发动及实训平台或燃料电池仿真***实训平台或共轨柴油机实验台或汽油TSI直喷控制发动机实训平台或可变气门升程/配气相位***实验台或废气再循环***实训平台或自动巡航控制仿真实验台或电控液压助力转向***实训平台或DSG双离合自动变速器实验台或城市轨道车辆电气牵引/制动综合测试***或城市轨道交通半实物仿真实验台。
汽车教学设备的数量和学生机的数量根据网络交换机的级联数进行调节，所述平台中网络交换机的最大级联数为3级，汽车教学设备的数量为1～20，学生机的数量为10～100。
网络交换机的型号为TP-LINK TL-SF1048S。
下面对本实用新型的实施例进行详细说明。
一种汽车电子多媒体网络教学平台，包括教师机、学生机、投影仪、网络交换机、配套汽车教学设备、设备控制模块和数据采集模块。教师机中安装有汽车电子网络化多媒体教学软件。
在图1中，是汽车电子多媒体网络教学平台示意图。该平台主要包括教师机、学生机、投影仪、网络交换机、配套汽车教学设备、设备控制模块和数据采集模块。其中教师机、学生机、设备控制模块和数据采集模块均通过网络交换机连接在一起，配套汽车教学设备与对应的设备控制模块、数据采集模块相连；投影仪与教师机通过数据传输线相连接；教师机和学生机通过网络交换机相连接，可以在指令下互相操作双方的计算机，学生机通过网络交换机、设备控制模块、数据采集模块与配套汽车教学设备相连，在教师机的远程协助下，操作控制汽车教学设备。平台在软件上，集成了网络化多媒体教学软件、直观形象化的数据采集和仪器控制软件、数据可视化的实验数据分析和处理软件等多种专业的行业软件；在硬件上，配置了高性能的以太网数据采集卡及汽车教学设备控制器；在教学上，将理论讲解与实际操作紧密结合在一起，两者相辅相成，使得理论知识形象化，实际操作规范化，便于学生对汽车电子领域新知识和新技术的理解和掌握。该平台具体实施方式如下：
在图2中，是汽车电子网络化多媒体教学软件***架构示意图。该软件***可分为物理层、数据层和界面层三层。物理层主要是指为设备硬件、设备控制器和数据采集卡等之间的数据通信提供实现透明传输的物理链接，数据层是指教师机和学生机中的所有汽车教学设备的配套软件库数据信息，界面层则主要是指教师机和学生机的显示界面。在软件***的教师终端可以导入所有汽车教学设备的配套软件，并自动同步更新至学生终端的设备软件库。教学软件***具有汽车教学设备使用权限管理功能，用户可在教师终端设置设备使用权限，在默认的情况下，是教师直接操作汽车教学设备，但在启动了远程协助功能的情况下，教师可通过指令更改权限指定某个学生操作设备，同时，学生也可以通过教学软件的举手功能向教师申请操作设备。教师演示模式和学生操作模式分别如图3和图4所示。
本汽车电子多媒体网络教学平台是在一般的汽车多媒体教学平台的基础上，将汽车教学设备实物实训教学与理论教学结合在一起，充分发挥两者的教学优势，从而有效提高教学效率和质量。本平台不仅具有普通多媒体教学平台的基本功能，同时还具有如下的创新性功能：
(1)广播实验车运行状态。实验车具体采用丰田普锐斯油电混合动力汽车整车，平台通过3G监控设备远程监控实验车的车况。平台对室外做动态实验的车辆进行实时监控，通过平台网络广播功能，让学生实时观察实验车辆所在位置、外部环境、行驶工况等因素。实验环境为授课教室周边1平方公里范围，该区域内有房屋群、起伏坡道、坑洼路面等实际路况，实验车辆按照指定道路进行测试，监控***实时拍摄记录行驶过程中的情况，通过无线3G网络和GPS导航将信息传输至平台教师机上，实时显示车辆状态及地理位置，通过视频广播功能向学生端展示车辆行驶状况。
(2)远程协助。汽车教学设备通过以太网与教师机相连，教师远程操作设备，学生通过教师机利用投影仪观察设备运行情况，记录结果并填入实验报告。教师机上安装有汽车电子网络教室软件，具有网络权限选择的功能，教师可以设置操作权限，学生通过教师分配的操作权限观察设备运行情况，记录结果，并填入实验报告。由于学生对实验设备不够熟悉，难免操作有误，远程协助可以让教师在学生机控制设备的情况下，辅助学生操作实验设备软件，并在大屏幕上实时广播。
(3)课堂管理。汽车电子网络教室软件能够帮助教师有效的监控学生听课情况，防止学生进行与课堂无关的电脑操作，如随意使用U盘、浏览无关网页、运行无关程序等。
(4)远程控制汽车教学设备。教师机或某台指定的学生机可通过以太网远程控制汽车教学设备的启动点火和关闭、电磁阀和安全气囊ECU等主要元器件的通断、远程发送控制信号驱动电机并控制电机的加速和减速以及对设备中重要线路进行远程故障设置。
(5)远程课程测试与考核。教师通过汽车教学设备配套软件远程设置故障后，学生在检查故障状况之后，通过下位机键盘回复故障情况，配套软件收到信号后自动显示得分，并把成绩保存到成绩管理数据库。教师通过数据库可以对学生信息、实验成绩进行导入、编辑、打印及导出形成Excel表格。平台的考核模式如图5所示。
(6)远程数据采集。图1中汽车电子多媒体网络教学平台的数据采集模块采用USB2851以太网数据采集卡，采集得来的数据将直接通过网络传输至在LabVIEW软件开发平台上开发的配套汽车教学设备软件中进行数据处理。学生通过屏幕广播的途径，直观的学***台能够让学生方便快捷的获取数据参数，所获取的数据可以直接导入EXCEL表格以方便后续处理。
Claims (6)
1.一种汽车电子多媒体网络教学平台，其特征在于，包括教师机、学生机、投影仪、网络交换机、配套汽车教学设备、设备控制模块和数据采集模块，其中教师机、学生机、设备控制模块和数据采集模块均通过网络交换机连接在一起，配套汽车教学设备与对应的设备控制模块、数据采集模块相连；投影仪与教师机通过数据传输线相连接；教师机和学生机通过网络交换机相连接，可以在指令下互相操作双方的计算机，学生机通过网络交换机、设备控制模块、数据采集模块与配套汽车教学设备相连，在教师机的远程协助下，操作控制汽车教学设备。
2.根据权利要求1所述的汽车电子多媒体网络教学平台，其特征在于，所述汽车教学设备控制模块采用STM32F107VC作为控制模块的主控芯片，包括以太网通讯单元、晶体管驱动固态继电器阵列I/O通断单元、A/D转换单元、D/A转换单元和电机PWM驱动单元，上述单元均与主控芯片相连；
汽车教学设备通过以太网通讯单元与网络交换机相连接；I/O通断单元与汽车教学设备中的故障设置模块相连接，用于故障设置与检测；A/D转换单元将汽车教学设备中传输来的交流信号转换成直流信号，并送至主控芯片做出响应；D/A转换单元将主控芯片发出的直流信号转换为交流信号，并送达相应的汽车教学设备中使其做出响应；电机PWM驱动单元与汽车教学设备的电机模块相连，用于精确地调节电机转向和转速。
3.根据权利要求1所述的汽车电子多媒体网络教学平台，其特征在于，数据采集模块采用USB2851数据采集卡。
4.根据权利要求1、2或3所述的汽车电子多媒体网络教学平台，其特征在于，所述汽车教学设备为纯电动汽车整车动力***实验台或汽车混合动力教学模拟实验台或丰田混合动力发动及实训平台或燃料电池仿真***实训平台或共轨柴油机实验台或汽油TSI直喷控制发动机实训平台或可变气门升程/配气相位***实验台或废气再循环***实训平台或自动巡航控制仿真实验台或电控液压助力转向***实训平台或DSG双离合自动变速器实验台或城市轨道车辆电气牵引/制动综合测试***或城市轨道交通半实物仿真实验台。
5.根据权利要求1或2所述的汽车电子多媒体网络教学平台，其特征在于，汽车教学设备的数量和学生机的数量根据网络交换机的级联数进行调节，所述平台中网络交换机的最大级联数为3级，汽车教学设备的数量为1～20，学生机的数量为10～100。
6.根据权利要求1或2所述的汽车电子多媒体网络教学平台，其特征在于，网络交换机的型号为TP-LINK TL-SF1048S。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NANJING LIGONG AUTOMATION CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: PENG FUMING Effective date: 20140129 |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 210094 NANJING, JIANGSU PROVINCE TO: 211103 NANJING, JIANGSU PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20140129 Address after: Jiangning kylin Technology Park District of Nanjing City, Jiangsu province 211103 (eco technology city) Qi East Road No. 666 Patentee after: NANJING LIGONG AUTOMATION CO., LTD. Address before: 210094 Xiaolingwei, Jiangsu, No. 200, Patentee before: Peng Fuming |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140115 Termination date: 20190809 |