[实用新型]电气工程学科相关实验室的智能化管控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能够对高等院校学生完成电气工程学科相关实验的过程进行实时管理的多功能智能化管控系统，属于控制技术领域。

背景技术

高等院校电气工程学科的相关实验课程是辅助大学生掌握专业知识的必要环节,能够将学生所学的理论知识与实践紧密结合,提高学生的动手操作能力并培养学生的基本工作技能。

电气工程学科的相关实验课程具有线路复杂、电压较高等特点，是一项危险性高、出错率高的实验项目。实验过程中经常出现学生误接线、不查线上电、不按规定操作等问题。由于教师资源有限，无法及时发现和更正学生错误，容易导致过流、烧实验仪器设备等诸多问题，造成经济损失甚至人身事故。此外，被损毁设备若无法及时更换还会影响后续实验的进行，影响教学进度和学习效果。传统的电气工程相关学科实验的考核方式采取对学生提交的实验报告打分的形式，每一小组的几个学生共用同一组实验数据，分别提交各自的实验报告，容易出现实验报告抄袭问题，教师无法客观地评价一个同学的表现，评分不公平现象普遍存在。此外,这种松散的考核方式导致学生对电气工程学科实验课不够重视，课前不预习课上更容易出现一些接线和操作错误。部分同学对实验积极性不高，完全相信并依靠他人操作，长此以往不利于培养高素质的电气工程领域人才。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种电气工程学科实验室智能化管控系统，保障学生实验能够安全、有序进行，同时通过故障报警、及时断电来保护实验室设备及学生人身安全,在实验过程中根据学生操作情况对其进行打分，保证实验考核的公平性。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种电气工程学科相关实验室的智能化管控系统，构成中包括上位机和分别设置在各个实验台上的多个下位机，每个下位机包括处理器、与处理器的输入端口相连的电压信号采集电路、电流信号采集电路和转速信号采集电路以及与处理器的输出端口相连的断路保护电路、报警电路和录波存储器，所述处理器通过二总线串口与上位机进行数据交换。

上述电气工程学科相关实验室的智能化管控系统，所述上位机外设鼠键、显示器、打印机，每个实验台设置有监控摄像头，各个监控摄像头的输出信号送入上位机的USB通信接口，在上位机与每个实验台之间还设置有双向呼叫语音通信系统。

上述电气工程学科相关实验室的智能化管控系统，所述电压信号采集电路由电压互感器、两个运算放大器和三个电阻组成；所述电压互感器装设在实验台上的电源或其它需过压保护的实验设备上；第一电阻并接在电压互感器的输出端，电压互感器的输出信号依次经由第一运算放大器接成的电压跟随器和由第二运算放大器与第二电阻和第三电阻接成的比例放大器接入下位机处理器有A/D功能的IO端口。

上述电气工程学科相关实验室的智能化管控系统，所述电流信号采集电路由电流互感器、两个运算放大器和三个电阻组成；所述电流互感器装设在实验台上的电源或其它需过流保护的实验设备上，第四电阻并接在电流互感器的输出端，电流互感器的输出信号依次经由第三运算放大器接成的电压跟随器和由第四运算放大器与第五电阻和第六电阻接成的比例放大器接入下位机处理器有A/D功能的IO端口。

上述电气工程学科相关实验室的智能化管控系统，所述转速信号采集电路由霍尔传感器、第五运算放大器、三个电阻和两个电容组成；所述霍尔传感器固定在实验台的同步电机、异步电机或直流电机上并与电机轴上的磁铁相对应，其2号端接地，3号端接电源，1号端接由第五运算放大器构成的比较器的反相输入端并分别经第七电阻和第一电容接电源的正负极，电源电压经第八电阻和第九电阻串接成的分压电路分压后接由第五运算放大器构成的比较器的同相输入端，第五运算放大器的输出端接下位机处理器的IO输入端口；第二电容是第五运算放大器输出端的滤波电容。

上述电气工程学科相关实验室的智能化管控系统，所述断路保护电路包括光电隔离器、继电器和第十电阻，所述继电器的常闭触点控制实验台开关柜的电源接触器，下位机的处理器输出的断路控制信号经光电隔离器控制继电器的控制线圈，第十电阻是光电隔离器内发光二极管的限流电阻。

上述实验室智能管控装置，所述报警电路由蜂鸣器、三极管及两个电阻组成，三极管和第十一电阻、第十二电阻接成基本驱动电路，下位机的处理器输出的报警控制信号经该驱动电路控制蜂鸣器发出警报信号。

上述电气工程学科相关实验室的智能化管控系统，所述录波存储器为一外扩串口型存储器。