CN213070283U - 一种可远程共享的自循环流谱流线演示实验*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可远程共享的自循环流谱流线演示实验***。包括可电脑操控的自循环流谱流线演示实验装置、服务管理器以及用户终端；可电脑操控的自循环流谱流线演示实验装置与服务管理器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。可电脑操控的自循环流谱流线演示实验装置包括：显示盘、机翼、孔道、圆柱、孔板、闸板、文丘里管、突扩和突缩、侧板、水泵开关、对比度、电源开关、电极电压测点、流速调节阀、放空阀、摄像头、电压调节器、触摸屏电脑、PLC控制***和离心泵。本实用新型解决了高校开设水力学实验存在因特殊情况不能开展现场实验的问题；通过共享远程实验，达到教学目的，实现共享教育理念。

Description

一种可远程共享的自循环流谱流线演示实验***

技术领域

本实用新型涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种可远程共享的自循环流谱流线演示实验***。

背景技术

目前国内各高校给排水科学与工程专业及相关专业为了能及时掌握相关理论知识，一般需开设相关随堂实验和专业实验，比如自循环流谱流线演示实验。现阶段自循环流谱流线演示实验设备一般包括水泵、显示盘、机翼、孔道、圆柱、孔板、闸板、文丘里管、突扩和突缩、侧板、泵开关、对比度、电源开关、流速调节、阀放空阀等。

现阶段国内自循环流谱流线演示实验可归为两种：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***误差，为得到准确的实验现象需进行多次实验，但在实际操作中，很难进行多次实验以得到准确的实验现象。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、难以得到准确实验现象等缺点，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现象。尤其在一些特殊情况下，学生无法在实验室完成相关实验，导致学生对理论知识上理解的不足；此外，非专业人员很难接触到实验室试验装置来了解相关的水实验知识，这在一定程度上阻碍了更多的人被吸引加入到水务行业，同时也对水实验知识的科普造成一定的阻碍。

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自循环流谱流线演示实验装置、互联网与用户终端等相关设备，将自循环流谱流线演示实验平台结合成一个的共享***，用户在真实实验环境和条件下开展自循环流谱流线演示实验。

一种可远程共享的自循环流谱流线演示实验***，包括：1个或多个可电脑操控的自循环流谱流线演示实验装置、服务管理器以及1个或多个用户终端。

所述可电脑操控的自循环流谱流线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。

所述可电脑操控的自循环流谱流线演示实验装置包括：显示盘、机翼、孔道、圆柱、孔板、闸板、文丘里管、突扩和突缩、侧板、水泵开关、对比度、电源开关、电极电压测点、流速调节阀、放空阀、摄像头、电压调节器、触摸屏电脑、PLC控制***和离心泵。

所述PLC控制***控制触摸屏电脑的信号输入与输出、离心泵和摄像头的启闭以及调节电压调节器。

所述显示盘共有三个，每个显示盘上均侧板、水泵开关、对比度、电源开关、电极电压测点、流速调节阀和放空阀；每个显示盘一侧连接电压调节器；所述离心泵位于水泵开关后面，流速调节阀和放空阀安装在侧板内，电压调节器安装在电极电压测点上；在三个显示盘上有不同的构造，其中机翼位于左边第一显示盘上，孔道位于机翼的腰部；圆柱位于中间的第二显示盘上；孔板、闸板、文丘里管、突扩和突缩位于右边第三显示盘上；摄像头通过信号线(采集)与PLC控制***相连；可电脑控制的水泵开关、电极电压测点、流速调节阀、放空阀通过信号线(控制)与PLC控制***相连。

打开水泵开关和仪器电源开关后，调节流速调节阀将流速调节到合适位置，再调节对比度，最后调节电压调节器，将极间电压调至合适位置，随后即可在三个不同的装置中分别看到机翼绕流、圆柱绕流和管道过流三种不同的实验现象。

进一步，如上所述的可远程共享的自循流谱流线演示实验***，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自循环流谱流线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自循环流谱流线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自循环流谱流线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。

进一步，如上所述的可远程共享的自循环流谱流线演示实验***，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自循环流谱流线演示实验装置，完成自循环流谱流线演示实验。

有益效果：

本实用新型提供的可远程共享的自循环流谱流线演示实验***，依托于互联网与用户终端等相关设备，将可电脑操控的自循环流谱流线演示实验装置结合成一个共享***，在真实实验环境和条件下进行自循环流谱流线演示实验，在用户端实时显示流谱流线实验现象。在保证实验真实性以及可操作性的前提下，各传感器及其摄像头可将实验过程及现象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数据，并实时观察实验过程及现象。

本实用新型在一定程度上解决了在特殊情况下高校开设水力学实验存在的相关问题；图片、录像及虚拟仿真实验等真实体验性差，也不能模拟现场实验时其他因素的影响；传统现场分组实验理论知识理解滞后及每个装置受益人数少(远程课堂实验可让学生即时理解相关理论知识及受益人数多)，还可为国内及世界其他国家和地区缺乏相关实验条件的学校的给排水科学与工程专业及相关专业的学生服务；还可应用于从事给排水工程、环境工程、水利工程、农业工程等相关的企业人员的职业培训；还可作为科普实验共享给中小学生及非专业人士，通过共享远程实验，达到教学目的，实现共享教育理念，达成资源合理利用、节约建设资金、占地等可持续发展理念。

附图说明

图1为本实用新型可远程共享的自循环流谱流线演示实验***的的原理图。

图2为本实用新型可电脑操控的自循环流谱流线演示实验装置结构示意图。

图中标记：1-1-第一显示盘；1-2-第一显示盘；1-3-第一显示盘；2-机翼； 3-孔道；4-圆柱；5-孔板；6-闸板；7-文丘里管；8-突扩和突缩；9-侧板；10- 水泵开关；11-对比度；12-电源开关；13-电极电压测点；14-流速调节阀；15- 放空阀；16-摄像头；17-电压调节器；18-触摸屏电脑；19-PLC控制***；20- 离心泵。

图3为本实用新型可电脑操控的自循环流谱流线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自循环流谱流线演示实验***的原理图；本实施例的可远程共享的自循环流谱流线演示实验平台，包括：3个可远程操控的自循环流谱流线演示实验装置、服务管理器以及30个用户终端；

所述可电脑操控的自循环流谱流线演示实验装置与服务管理器之间通过互联网无线连接；所述服务管理器与用户终端之间通过互联网无线连接。

本实用新型提供的可电脑操控的自循环流谱流线演示实验装置，用户终端的形式为电脑客户端或移动终端等，管理服务器可连接至少一个用户终端。

本实用新型提供的可远程共享的自循环流谱流线演示实验***，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自循环流谱流线演示实验装置，完成远程实验操作，获取实时实验影像，通过管理服务器传至用户终端，完成一个自循环流谱流线演示实验。

所述可远程共享的自循环流谱流线演示实验***可同时开展自循环流谱流线演示实验平台教学实验。实际应用中，该远程实验***中可以有多台可电脑操控自循环流谱流线演示实验装置，由管理服务器统一管理。

图2为本实用新型可电脑操控的自循环流谱流线演示实验装置结构示意图；如图2所示，所述可远程操控的自循环流谱流线演示实验装置包括：第一显示盘1-1、第二显示盘1-2、第三个显示盘1-3、机翼2、孔道3、圆柱4、孔板5、闸板6、文丘里管7、突扩和突缩8、侧板9、水泵开关10、对比度11、电源开关12、电极电压测点13、流速调节阀14、放空阀15、摄像头16、电压调节器 17、触摸屏电脑18、PLC控制***19和离心泵20。

所述PLC控制***19控制触摸屏电脑18的信号输入与输出、离心泵20 和摄像头16的启闭以及调节电压调节器17。

所述显示盘共有三个，每个显示盘上均有侧板9、水泵开关10、对比度11、电源开关12、电极电压测点13、流速调节阀14和放空阀15；每个显示盘一侧连接电压调节器17；所述离心泵20位于水泵开关10后面，流速调节阀14和放空阀16安装在侧板9内，电压调节器17安装在电极电压测点13上；在三个显示盘上有不同的构造，其中机翼2位于左边第一显示盘1-1上，孔道位于机翼2 的腰部；圆柱4位于中间的第二显示盘1-2上；孔板5、闸板6、文丘里管7、突扩和突缩8位于右边第三显示盘1-3上；摄像头16通过信号线(采集)与PLC 控制***19相连；可电脑控制的水泵开关10、电极电压测点13、流速调节阀 14、放空阀16通过信号线(控制)与PLC控制***19相连。

打开水泵开关10和仪器电源开关12后，调节流速调节阀14将流速调节到合适位置，再调节对比度11，最后调节电压调节器17，将极间电压调至合适位置，随后即可在三个不同的装置中分别看到机翼2绕流、圆柱4绕流和管道过流三种不同的实验现象。

本实用新型提供的可远程共享的自循环流谱流线演示实验***，依托于互联网与用户终端等相关设备，将多台可电脑操控的自循环流谱流线演示实验装置结合成一个共享***，在真实实验环境和条件下进行水泵相关实验，在用户端实时显示实验装置所呈现的实验现象。在保证实验真实性以及可操作性的前提下，各传感器及其摄像头16可将实验过程及现象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数据，并实时观察实验过程及现象。

该远程实验***中可以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。

所述电压调节器17安装在电极电压点上，三个不同的装置各安装一个，用于调节极间电压至预设值。

图3为本实用新型可电脑操控的自循环流谱流线演示实验装置的原理图。

所述服务管理器包括：工控机、图像采集设备、处理模块、存储模块。

进一步，如上所述的可远程共享的自循环流谱流线演示实验***，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自循环流谱流线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自循环流谱流线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自循环流谱流线演示实验装置之间通过互联网无线连接；服务管理器与用户终端通过互联网或无线连接。

进一步，如上所述的可远程操控的自循环流谱流线演示实验***，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自循环流谱流线演示实验装置，完成自循环流谱流线演示实验。所述图像采集设备包括但不限于摄像头16，所述摄像头16固定于远程控制自循环流谱流线演示实验平台操作平台支架上，通过自循环流谱流线实验装置支架与所述工控机连接。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16来观察需要观察的设备。

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自循环流谱流线实验装置，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，实验中产生的实验现象为远程实验装置产生的真实现象，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 (3)

1.一种可远程共享的自循环流谱流线演示实验***，其特征在于可远程共享的自循环流谱流线演示实验平台包括：1个或多个可电脑操控的自循环流谱流线演示实验平台、服务管理器以及1个或多个用户终端；

所述可电脑操控的自循环流谱流线演示实验装置包括：显示盘(1)、机翼(2)、孔道(3)、圆柱(4)、孔板(5)、闸板(6)、文丘里管(7)、突扩和突缩(8)、侧板(9)、水泵开关(10)、对比度(11)、电源开关(12)、电极电压测点(13)、流速调节阀(14)、放空阀(15)、摄像头(16)、电压调节器(17)、触摸屏电脑(18)、PLC控制***(19)和离心泵(20)；

所述PLC控制***（19）控制触摸屏电脑（18）的信号输入与输出、显示盘(1)和摄像头（16）的启闭以及调节电压调节器（17）；

所述显示盘共有三个，每个显示盘上均有侧板（9）、水泵开关（10）、对比度（11）、电源开关（12）、电极电压测点（13）、流速调节阀（14）和放空阀（15）；每个显示盘一侧连接电压调节器（17）；所述离心泵（20）位于水泵开关（10）后，流速调节阀（14）和放空阀（15）安装在侧板（9）内，电压调节器（17）安装在电极电压测点上；所述显示盘（1）共有三个，在三个显示盘（1）上有不同的构造，其中机翼（2）位于左边第一显示盘（1-1）上，孔道位于机翼（2）的腰部；圆柱（4）位于中间的第二显示盘（1-2）上；孔板（5）、闸板（6）、文丘里管（7）、突扩和突缩（8）位于右边第三显示盘（1-3）上；摄像头(16)通过采集信号线与PLC控制***（19）相连；可电脑控制的水泵开关(10)、电极电压测点(13)、流速调节阀(14)、放空阀(15)通过控制信号线与PLC控制***(19)相连；

打开水泵开关(10)和仪器电源开关(12)后，调节流速调节阀(14)将流速调节到合适位置，再调节对比度（11），最后调节电压调节器（17），将极间电压调至合适位置，随后即可在三个不同的装置中分别看到机翼（2）绕流、圆柱（4）绕流和管道过流三种不同的实验现象。

2.根据权利要求1所述的可远程共享的自循环流谱流线演示实验***，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自循环流谱流线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自循环流谱流线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自循环流谱流线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自循环流谱流线演示实验***，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自循环流谱流线演示实验装置，完成自循环流谱流线演示实验。

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