具有成绩评定功能的智能实验监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种具有成绩评定功能的智能实验监测系统，该系统的服务器从教务系统获取学生选课信息并安排实验时间和实验机位，同时记录各学生信息及其对应的实验时间和实验机位信息；实验过程中，服务器采集实验系统的学生信息及其实验时间信息、机位信息；监测管理系统采集实验系统关键节点的实验信号，通过多路模拟开关传输给主控单元；主控单元对接收的信号进行采样得到实验信息数据并将其传输到存储单元进行缓存；最后缓存的实验信号数据上传至服务器；服务器将缓存实验信号数据与标准信号数据进行比对后给出学生实验操作评分。本发明专利技术可以提高实验系统利用率并有助于提高学生实验操作水平。

【技术实现步骤摘要】
具有成绩评定功能的智能实验监测系统
本专利技术属于智能实验监测
，涉及一种具有成绩评定功能的智能实验监测系统。
技术介绍
现如今对于软件编程实验的评分系统技术已经比较成熟，能够通过对学生做实验所编写的代码进行判断对错并进行打分。但目前的硬件实验系统，都需要老师对学生进行指导，亲自观察实验的结果，并没有一套能够对学生的实验过程监测并评分的系统。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够提高实验系统利用率，并对学生的实验操作进行监测评分，有助于提高学生实验操作水平的具有成绩评定功能的智能实验监测系统。为了解决上述技术问题，本专利技术的具有成绩评定功能的智能实验监测系统包括教务系统，服务器，监测管理系统；所述监测管理系统包括多路模拟开关，主控单元，存储单元；服务器从教务系统获取学生选课信息并安排实验时间和实验机位，同时记录各学生信息及其对应的实验时间和实验机位信息；实验过程中，服务器采集实验系统的学生信息及其实验时间信息、机位信息；监测管理系统采集实验系统关键节点的实验信号，通过多路模拟开关传输给主控单元；多路模拟开关由主控单元进行通路选择；主控单元对接收的信号进行采样得到实验信息数据并将其传输到存储单元进行缓存；最后缓存的实验信号数据上传至服务器；服务器将缓存实验信号数据与标准信号数据进行比对后给出学生实验操作评分。所述主控单元包括控制模块，时钟模块和信号数据处理模块；所述时钟模块为控制模块和信号数据处理模块提供时钟信号，多路模拟开关由主控单元进行通路选择，实验系统输出的实验信号数据经多路模拟开关传输给信号数据处理模块，由信号数据处理模块进行采样后将采样数据传输给存储单元进行缓存。所述的监测管理系统还可以包括调理电路、比较模块和高速A/D转换模块；实验系统的模拟实验信号同时传入到调理电路和比较模块，比较模块将其与A/D转换模块的工作范围进行比较并将计算出的模拟实验信号所需放大或缩小的倍数n传输给调理电路和信号数据处理模块，调理电路将模拟实验信号放大或缩小n倍后，经多路模拟开关传输给高速A/D转换模块，再经高速A/D转换模块模数转换后传输给主控单元。所述主控单元包括控制模块，时钟模块和信号数据处理模块；所述时钟模块为控制模块和信号数据处理模块提供时钟信号，多路模拟开关由主控单元进行通路选择，高速A/D转换模块输出的实验信号数据传输给信号数据处理模块，由信号数据处理模块进行采样并将采样数据放大或缩小n倍后传输给存储单元进行缓存。所述服务器包括下述程序模块；管理模块：从教务系统获取要进行实验课程的学生信息，根据不同的课程时间对各个学生安排不同的实验机位，这样形成了每个学生与实验机位的一一对应，同时记录各学生信息及其安排的实验时间和实验机位信息；认证模块：在学生开始实验后，对学生身份进行登陆认证，使其与存储的学生信息进行一一对应；比较模块：将实验信号数据X1、X2、......Xk......Xn与标准信号数据Y1、Y2、......Yk......Yn进行匹配测试，根据公式(1)计算匹配度Z1、Z2、.....Zk.....Zn；Zk＝Xk/Yk(1)评分模块：根据匹配度给出学生实验操作评分A；存储模块：对实验信号数据以及学生实验操作评分进行存储。所述评分模块还可以根据学生实验时间信息给出学生学时记录评分，再根据实验操作评分、学生学时记录评分B和实验报告评分C综合评定学生实验总成绩M；M＝A+B+C(3)。本专利技术的有益效果：1、实验之前根据教务系统的选课信息对实验课的学生进行安排机位，让学生信息与实验机位对应起来，方便集中管理，使实验课程更加有序，以提高实验系统利用率。2、在学生开始实验后对实验时间进行记录，实验结束后可以获知学生的实验课是否满足学时要求，有没有迟到早退等现象发生。3、通过监测管理系统采集实验系统的关键节点实验信号并对其进行处理，可以尽可能的得到学生对于实验操作的处理过程，满足了老师没办法对学生们的实验操作过程逐一了解的要求。4、通过对采集到的实验信号进行有效的处理与存储，可以在实验室主机内将其与标准实验信号进行对比，得到一个评分，为实验操作过程成绩提供有效的参考。5、实验信号在实验室主机内部可以得到有序的存储，对于想查询自己成绩扣分原由的学生可以进行有效查询，并且对实验的反思改正提供有效的依据。6、可以利用实验室主机的实验监测评分系统减少实验老师在管理上的压力，提高实验室的整体秩序，对学生学习实验课程的反思有了极大程度的提升。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是本专利技术的实验平台总体架构框图。图2是监测管理系统整体架构框图。图3是实验评分流程图。图4是软件平台架构图。具体实施方式如图1所示，本专利技术的具有成绩评定功能的智能实验监测系统包括教务系统，服务器，监测管理系统；服务器分别与实验系统、教务系统及监测管理系统连接，监测管理系统与实验系统连接。如图2所示，所述监测管理系统包括调理电路，比较模块，多路模拟开关，A/D转换模块，主控单元，存储单元；主控单元采用FPGA(Field-ProgrammableGateArray可编程门阵列)，其内部包括控制模块，时钟模块和信号数据处理模块；存储单元采用MCU(MicroControlUnit单片微型计算机)；实验过程中，监测管理系统对16路实验系统的关键节点模拟实验信号进行采集。模拟实验信号同时传入到调理电路和比较模块中，其中比较模块需与所选用的A/D转换模块进行统一，设定比较的标准范围，也就是A/D转换模块的可工作的范围。比较模块计算模拟实验信号需要放大或者缩小的倍数n，并将其传入到调理电路和信号数据处理模块中。调理电路对模拟实验信号放大或缩小n倍并进行一定的缓冲，从而满足A/D转换模块的额定范围。调理电路输出的模拟信号通过多路模拟开关传输给A/D转换模块，A/D转换模块将接收的信号进行A/D转换后传输给信号数据处理模块；信号数据处理模块对接收到的数字信号进行分时采样并且进行倍数还原处理得到实验信号数据，为后续的存储与评分提供良好的基础。多路模拟开关主要是为了降低成本和提高整体电路的工作效率；时钟模块的作用是为整体FPGA内部提供统一的时钟信号，让各模块能够完成同步，是整体的功能实现的前提；控制模块主要是控制多路模拟开关以及A/D转换模块的正常工作的功能，实现多路模拟开关的通路选择以及后续A/D转换模块对于模拟实验信号转换为数字信号的功能。最终信号数据处理模块将处理后的实验信号数据传入到后一级存储单元中。如图4所示，服务器软件包括管理模块，认证模块，存储模块，比较模块，评分模块。服务器管理模块从教务系统获取要进行实验课程的学生信息，根据不同的课程时间对各个学生安排不同的实验机位，这样形成了每个学生与实验机位的一一对应，同时记录各学生信息及其安排的实验时间和实验机位信息，便于管理并与后续信息及监测采集的实验信号数据一一对应。在学生开始实验后，实验系统便将学生信息传给服务器，服务器认证模块根据管理模块存储的学生信息对学生身份进行登陆认证；然后整个系统开始工作。在实验过程中服务器管理模块接收并记录实验系统传输的学生信息、学生实验开始时间和结束时间信息、机位信息，并将接收的信息与存储的信息对应，可以获知学生迟到早本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有成绩评定功能的智能实验监测系统，其特征在于包括教务系统，服务器，监测管理系统；所述监测管理系统包括多路模拟开关，主控单元，存储单元；服务器从教务系统获取学生选课信息并安排实验时间和实验机位，同时记录各学生信息及其对应的实验时间和实验机位信息；实验过程中，服务器采集实验系统的学生信息及其实验时间信息、机位信息；监测管理系统采集实验系统关键节点的实验信号，通过多路模拟开关传输给主控单元；多路模拟开关由主控单元进行通路选择；主控单元对接收的信号进行采样得到实验信息数据并将其传输到存储单元进行缓存；最后缓存的实验信号数据上传至服务器；服务器将缓存实验信号数据与标准信号数据进行比对后给出学生实验操作评分。

【技术特征摘要】
1.一种具有成绩评定功能的智能实验监测系统，其特征在于包括教务系统，服务器，监测管理系统；所述监测管理系统包括多路模拟开关，主控单元，存储单元；服务器从教务系统获取学生选课信息并安排实验时间和实验机位，同时记录各学生信息及其对应的实验时间和实验机位信息；实验过程中，服务器采集实验系统的学生信息及其实验时间信息、机位信息；监测管理系统采集实验系统关键节点的实验信号，通过多路模拟开关传输给主控单元；多路模拟开关由主控单元进行通路选择；主控单元对接收的信号进行采样得到实验信息数据并将其传输到存储单元进行缓存；最后缓存的实验信号数据上传至服务器；服务器将缓存实验信号数据与标准信号数据进行比对后给出学生实验操作评分。2.根据权利要求1所述的具有成绩评定功能的智能实验监测系统，其特征在于所述主控单元包括控制模块，时钟模块和信号数据处理模块；所述时钟模块为控制模块和信号数据处理模块提供时钟信号，多路模拟开关由主控单元进行通路选择，实验系统输出的实验信号数据经多路模拟开关传输给信号数据处理模块，由信号数据处理模块进行采样后将采样数据传输给存储单元进行缓存。3.根据权利要求1所述的具有成绩评定功能的智能实验监测系统，其特征在于所述的监测管理系统还可以包括调理电路、比较模块和高速A/D转换模块；实验系统的模拟实验信号同时传入到调理电路和比较模块，比较模块将其与A/D转换模块的工作范围进行比较并将计算出的模拟实验信号所需放大或缩小的倍数n传输给调理电路和信号数据处理模块，调理电路将模拟实验信号放大或缩小n倍后，经多路模拟开关传输给高速A/D转换模块，再经高速A/D转换模块模数转换后传输给主控单元。...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝宇鸿，苏伟佳，李志军，迟学芬，莫秀玲，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22