基于节点的建筑智能演示教学系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于节点的建筑智能演示教学系统，包括建筑物结构框架，还包括光电演示系统、节点展示系统和控制系统；光电演示系统包括设置在建筑物结构框架上的多个演示灯和演示灯带；控制系统包括控制主机，控制主机包括光电控制部分和节点控制部分；光电控制部分包括单片机，还包括与光电演示系统各演示灯、灯带对应的多个继电器，所述单片机与所述多个继电器连接，演示灯和演示灯带分别经继电器与外部电源连接；节点控制部分还包括一台与单片机连接的PC机，所述的PC机中设置有节点展示数据库；本发明专利技术以直观方式演示建筑物建筑力学知识点，能提供与实物模型结合的多媒体教学内容；还提供了直观的自学模式。

【技术实现步骤摘要】
基于节点的建筑智能演示教学系统
本专利技术涉及教学实训系统，具体涉及一种基于节点的建筑智能演示教学系统。
技术介绍
高校建筑专业教学中涉及建筑物建筑力学课程，教学内容主要有：建筑物的不同部位基本受力情况，例如建筑物的柱、梁、屋顶、地面等部位受力情况；建筑物受到各种力时，力的传递路径和变形情况；具体而言涉及到：梁的集中荷载、梁的均布荷载、悬挑梁集中荷载、悬挑梁均布荷载、柱的轴心受压、柱的小偏心受压、框架结构体系传力、建筑物水平力应力情况等。另外，高校建筑专业教学还涉及工程施工、建筑设计、造价、监理、验收等内容。现有教学条件下，上述课程或教学内容均通过教师集中讲解，或通过计算机以ppt、音视频资料等方式进行；不管哪种教学方式，都不能将教学内容与建筑实物相结合，因而教学内容抽象，与实际建筑物联系不紧密，教学不够直观，理论与实际脱离，影响学生理解和掌握知识点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于节点的建筑智能演示教学系统，能够以直观方式演示建筑物建筑力学知识点，直观展示基本受力情况、受力变形情况，实现理论与工程实际相结合的教学模式；能提供与实物模型有机结合的高校建筑课程多媒体教学内容；同时，该系统还提供了直观的自学模式。为解决上述技术问题，本专利技术的基于节点的建筑智能演示教学系统，包括建筑物结构框架，所述建筑物结构框架包括设置在地面上的基础骨架、设置在基础骨架之上的至少四根立柱骨架，相邻立柱骨架之上设置有横梁骨架、横梁骨架之上通过立柱骨架设置有屋顶骨架，其特征在于：还包括光电演示系统、节点展示系统和控制系统；所述的光电演示系统包括设置在建筑物结构框架上的多个演示灯和演示灯带；所述控制系统包括控制主机，所述控制主机包括光电控制部分和节点控制部分；所述光电控制部分包括通过电路板连接的单片机，还包括与光电演示系统各演示灯、灯带对应的多个继电器，所述单片机与所述多个继电器连接，所述的多个演示灯和演示灯带分别经继电器与外部电源连接；所述的单片机内设置有多个光电演示程序模块；所述节点控制部分包括与单片机连接的PC机，所述的PC机中设置有节点展示数据库；所述建筑物结构框架被划分为若干和演示灯、演示灯带对应的多个节点，所述节点展示数据库内对应每个节点设置有一条记录，每条记录中包含有音频数据、视频数据、ppt数据、图片数据、考试数据中的至少一种，还包括与PC机连接的数据输出装置；还包括可与控制系统通信的终端，所述终端可与单片机通信并调用单片机内的光电演示程序模块；所述终端内还设置有数据库调用接口，所述终端可通过单片机调用所述PC机内的节点展示数据库内的数据并通过PC机输出装置进行输出。优选的，所述的建筑物结构框架上的演示灯和演示灯带包括：沿基础骨架布置有多个基础荷载演示灯；在立柱骨架内自上而下设置有多组建筑内力荷载演示灯；设置在立柱骨架内的至少一条立柱小偏心受压演示灯带；设置在所述的横梁骨架之上的多个横梁均布荷载演示灯、设置在横梁骨架之上的横梁集中荷载演示灯；所述的横梁骨架内沿其走向设置的横梁一级荷载变形曲线演示灯和至少一条横梁二级荷载变形曲线演示灯；设置在所述立柱骨架与横梁骨架结合部位的弯矩受力演示灯；沿屋顶骨架其走向设置的多个屋顶荷载演示灯；所述建筑物结构框架上设置有悬挑梁骨架，至少一个悬挑梁骨架上方沿其走向设置有多个悬挑梁均布荷载演示灯，悬挑梁骨架上方还设置有悬挑梁集中荷载演示灯，悬挑梁骨架上还设置有悬挑梁一级载荷变形演示灯，悬挑梁一级载荷变形演示灯下方设置有悬挑梁二级载荷变形演示灯；还包括设置在建筑物结构框架一侧的多个水平外力演示灯，在水平外力演示灯对侧的建筑物结构框架内设置有多个水平反力演示灯。优选的，所述的终端为手持式移动终端，所述的终端与控制系统无线通信。优选的，所述的终端采用HT368型手持型终端设备，所述的终端和控制主机内分别设置有UTC-1212RD无线通信模块。优选的，所述的节点包括以下节点中的至少一个：节点一：总述节点；节点二：钢筋材料；节点三：地基基础介绍；节点四：条形基础1；节点五：条形基础2；节点六：独立基础1；节点七：独立基础2；节点八：桩基承台；节点九：梁板式筏基1；节点十：梁板式筏基2；节点十一：基础相关构造；节点十二：主体工程介绍；节点十三：柱平法1；节点十四：柱平法2；节点十五：柱平法3；节点十六：剪力墙平法1；节点十七：剪力墙平法2；节点十八：剪力墙平法3；节点十九：梁平法1；节点二十：梁平法2；节点二十一：梁平法3；节点二十二：梁平法4——悬挑梁板；节点二十三：有梁楼盖平法；节点二十四：楼板相关构造平法；节点二十五：现浇混凝土板式楼梯1；节点二十六：现浇混凝土板式楼梯2；节点二十七：电气及给排水系统；节点二十八：通风空调系统；节点二十九：消防系统；节点三十：工程项目的验收。优选的，所述建筑物结构框架上设置有与所述数据库内每条记录一一对应的二维码标记，还包括至少一个带有摄像头的平板电脑。优选的，所述的平板电脑与控制主机之间移动通信或经终端与控制主机通信。优选的，所述的数据库以副本存储在平板电脑内，还包括数据库的本地调用程序。本专利技术的基于节点的建筑智能演示教学系统，其技术特点有：1、控制系统通过多个继电器控制各演示灯、灯带通电或断电，以光学模式直观展示基础、立柱、横梁、屋顶等部位的基本受力情况，教师可以通过终端对控制系统进行操作，使得单片机按照设定的程序控制不同演示灯的明灭，从而根据各知识点进行直观教学，实现理论与实际相结合的教学模式。2、可直观展示建筑物受载荷（自重、外力等）影响的受力变形情况。3、上述技术方案中，单片机可以实现编程，从而控制若干个演示灯依次明灭，还可控制演示灯工作时间间隔，从而演示某个节点的受力传递情况。4、节点展示系统与按照建筑物结构框架相结合，并根据教学大纲的知识点要求进行节点设置，并在数据库中对应的搜集音频数据、视频数据、ppt数据、图片数据、考试数据等各种教学资源。教学过程中根据需要通过终端内的点播系统进行实时点播，通过与PC机连接的投影仪、音响等数据输出装置输出，教师可以将上述多媒体教学资源与前述的光学演示系统进行有机结合，充分提高教学效果。5、教学过程中，师生可以根据教学点设置走动到建筑结构模型的不同部位，并通过手持式移动设备与控制主机之间移动通信，通过手持式移动设备以实现对与控制主机连接的PC机内数据库的调用，并将音频数据、视频数据、ppt数据、图片数据、考试数据等各种教学资源通过与控制主机连接的PC机数据输出装置输出进行集中教学，通过多媒体实现教学方式的多样化。6、本技术方案中，平板电脑上安装一个数据库调用软件，学生可以通过平板电脑扫描二维码标记，然后选择每一个节点对应的音频数据、视频数据、ppt数据、图片数据、考试数据等教学资源进行自主学习。附图说明图1是本专利技术的基于节点的建筑智能演示教学系统的原理图；图2a是本专利技术的基于节点的建筑智能演示教学系统的控制系统电路板设计图；图2b是电源电路原理图；图2c是MCU烧录及复位电路原理图；图2d是控制主机的MCU接口电路图；图2e是无线通信模块UTC-1212RD的引脚分布图；图2f是无线通信模块UTC-1212RD与MCU的连接示意图；图2g是继电器控制原理图；图2h是继电器控制电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于节点的建筑智能演示教学系统，包括建筑物结构框架，所述建筑物结构框架包括设置在地面上的基础骨架（1）、设置在基础骨架（1）之上的至少四根立柱骨架（2），相邻立柱骨架（2）之上设置有横梁骨架（3）、横梁骨架（3）之上通过立柱骨架（2）设置有屋顶骨架（4），其特征在于：还包括光电演示系统、节点展示系统和控制系统；所述的光电演示系统包括设置在建筑物结构框架上的多个演示灯和演示灯带；所述控制系统包括控制主机（5），所述控制主机（5）包括光电控制部分和节点控制部分；所述光电控制部分包括通过电路板连接的单片机，还包括与光电演示系统各演示灯、灯带对应的多个继电器，所述单片机与所述多个继电器连接，所述的多个演示灯和演示灯带分别经继电器与外部电源连接；所述的单片机内设置有多个光电演示程序模块；所述节点控制部分包括与单片机连接的PC机，所述的PC机中设置有节点展示数据库；所述建筑物结构框架被划分为若干和演示灯、演示灯带对应的多个节点，所述节点展示数据库内对应每个节点设置有一条记录，每条记录中包含有音频数据、视频数据、ppt数据、图片数据、考试数据中的至少一种，还包括与PC机连接的数据输出装置；还包括可与控制系统通信的终端（6），所述终端（6）可与单片机通信并调用单片机内的光电演示程序模块；所述终端（6）内还设置有数据库调用接口，所述终端（6）可通过单片机调用所述PC机内的节点展示数据库内的数据并通过PC机输出装置进行输出。...

【技术特征摘要】
1.一种基于节点的建筑智能演示教学系统，包括建筑物结构框架，所述建筑物结构框架包括设置在地面上的基础骨架（1）、设置在基础骨架（1）之上的至少四根立柱骨架（2），相邻立柱骨架（2）之上设置有横梁骨架（3）、横梁骨架（3）之上通过立柱骨架（2）设置有屋顶骨架（4），其特征在于：还包括光电演示系统、节点展示系统和控制系统；所述的光电演示系统包括设置在建筑物结构框架上的多个演示灯和演示灯带；所述控制系统包括控制主机（5），所述控制主机（5）包括光电控制部分和节点控制部分；所述光电控制部分包括通过电路板连接的单片机，还包括与光电演示系统各演示灯、灯带对应的多个继电器，所述单片机与所述多个继电器连接，所述的多个演示灯和演示灯带分别经继电器与外部电源连接；所述的单片机内设置有多个光电演示程序模块；所述节点控制部分包括与单片机连接的PC机，所述的PC机中设置有节点展示数据库；所述建筑物结构框架被划分为若干附有演示灯、演示灯带的节点，所述节点展示数据库内对应每个节点设置有一条记录，每条记录中包含有音频数据、视频数据、ppt数据、图片数据、考试数据中的至少一种，所述的基于节点的建筑智能演示教学系统还包括与PC机连接的数据输出装置；所述的基于节点的建筑智能演示教学系统还包括可与控制系统通信的终端（6），所述终端（6）可与单片机通信并调用单片机内的光电演示程序模块；所述终端（6）内还设置有数据库调用接口，所述终端（6）可通过单片机调用所述PC机内的节点展示数据库内的数据并通过PC机输出装置进行输出。2.如权利要求1所述的基于节点的建筑智能演示教学系统，其特征在于：所述的建筑物结构框架上的演示灯和演示灯带包括：沿基础骨架（1）布置有多个基础荷载演示灯（10）；在立柱骨架（2）内自上而下设置有多组建筑内力荷载演示灯（20）；设置在立柱骨架（2）内的至少一条立柱小偏心受压演示灯带（21）；设置在所述的横梁骨架（3）之上的多个横梁均布荷载演示灯（30）、设置在横梁骨架（3）之上的横梁集中荷载演示灯（31）；所述的横梁骨架（3）内沿其走向设置的横梁一级荷载变形曲线演示灯（32）和至少一条横梁二级荷载变形曲线演示灯（33）；设置在所述立柱骨架（2）与横梁骨架（3）结合部位的弯矩受力演示灯（230）；沿屋顶骨架（4）其走向设置的多个屋顶荷载演示灯（40）；所述建筑物结构框架上设置有悬挑梁骨架（7），至...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶盛，王东峰，陶顺，
申请(专利权)人：陶顺，
类型：发明
国别省市：安徽;34