共享实验室系统技术方案

共享实验室系统是‘互联网+’的一种应用，主要由用户终端、共享实验室和控制中心组成。需要进行实验的实验人员选择实验项目，并远程参与操作实验。实现实验人员可以跨地域(甚至跨国界)进行所需的各种学科、门类、项目的实验。共享实验室实现了资源的全社会共享，为经济落后的地区提供教育均等的机遇，享受优质学校的实验资源，而优质学校也将享有奇缺的实验资源。共享实验室提供了各国教育的交流机遇，实现各国的基础教育的共同发展。

Shared laboratory system

The sharing of laboratory system is' a Internet plus \, mainly by the laboratory and control center shared user terminal, consisting of. Experimental subjects are required to select experimental items and remotely participate in operational experiments. The experimenters can cross regional (or even transnational) subjects, and carry out experiments in various disciplines, categories, and projects. The sharing of laboratory to realize sharing of the resources of the whole society, provide equal education opportunities for economically backward areas, experimental resources enjoy the high quality of the school, and the school will also enjoy the high quality resources shortage. Shared laboratories provide opportunities for educational exchanges in different countries and achieve common development of basic education in all countries.

【技术实现步骤摘要】
共享实验室系统
本专利技术涉及互联网应用系统，具体地说，是以互联网为基础的远程操作实验的系统。
技术介绍
当前，实验人员需要进行实验时，是要到实验室进行实际操作。在缺乏实验条件的地区，就无法开展实验，实验人员不能获取实验的感性知识和理性知识，缺乏动手机会。例如，在贫困地区的一些中学就缺乏(物理、化学、生物等)实验室，只能从书本或资料上了解实验实验过程和实验结果，不能掌握实验的操作能力。有些实验需要较复杂的设备和实验环境，采用了(实验)模拟器进行实验操作，一般模拟器的价格不菲，维护技术要求高，不能广泛的普及。互联网的普及，互联网+的广泛应用，为远程操作和使用设备提供了数据传输平台。机械手和机器人技术的高速发展，为远程操作提供了方便条件。目前的物理实验方法有：观察法、理想模型法、科学推理法、等效替代法、控制变量法、转换法、类比法、比较法、图像法和放大法等。化学实验方法有观察法、加热法、混合法、电解法、置换法、合成法、燃烧法、分离法等。生物实验方法有：观察法、解剖法、收集法、(物理、化学)反应法等在良好的通信条件下，建立了宽带的网络平台，利用计算机技术，编制应用软件，配置智能仪器和操作装置，采用视频系统实现实验人员的远程操作。将地球真正变为地球村。
技术实现思路
本专利技术的名称为共享实验室系统，其意为实验人员远程参与操作实验室的实验装置，完成实验内容，取得实验结果。共享实验室系统是‘互联网+’的一种应用，基于网络平台建立的共享实验的系统，它主要由广泛分布的用户终端1、众多的各种共享实验室2和共享实验室系统的管理中心3组成。远程实验人员(用户)通过用户终端1，经过网络4访问共享实验室管理中心3，在用户终端1的共享实验室项目界面选择实验项目；共享实验室管理中心3选择对应项目的共享实验室2，通过网络4建立用户终端1和共享实验室2的数据通信链路；远程实验人员通过用户终端1的操作装置(键)，按实验操作步骤进行操作，共享实验室的(一个或多个)摄像头在最佳位置，提供实验装置的观察界面，实验人员远程操作机械手和调整装置对实验装置进行实验，实验装置显示实验结果和采集实验数据，通过网络4向用户终端1传输相关数据和图像；用户终端1的显示屏、显示实验数据和实验画面。共享实验室系统是实验人员通过系统对实验装置的遥控操作开展实验，通过模拟操作取得实验结果。整个实验过程是实验人员和实验装置的互动过程，实验人员对实验过程有着亲身体验，是手、脑、眼、耳甚至包括嘴的共用效果。共享实验室的实验项目有预置的和定置的两种。预置的是指规定的实验项目，如教学的实验内容；定制的是指实验人员提出的特殊实验项目，需要另行设计和安排的。预置的实验项目，还分为演示项目和操作项目，演示项目可以是录制的或编制动画的；而操作项目可以有虚拟的和互动(操作)的。对于定制的实验项目可以是：用户利用共享实验室的实验设备，由实验室的工作人员按实验人员指令代为操作，开展实验；或者根据实验目的另行设计实验流程、组织实验装置、编制项目软件。本专利技术的重点是建立用户和共享实验室之间能够互动操作的实验。用户类似于亲临其境进行实验，共享实验室系统可由各种专业的共享实验室组成，各种专业实验室内包括各种实验项目。例如：物理实验室就包括力学、声学、电学、光学、热学，力学中有计量、运动、平衡、能量变换等专题实验。共享实验室系统的用户终端1分布在具有宽带网络的地区，是实验人员实际操作的场所。用户终端1主要包括服务器11、计算机12、显示器13、话筒和喇叭(或耳机)14、操纵装置15等组成。用户终端1分为大型集中用户和另散用户，例如：学校的用户终端一般为大型集中用户，由多个实验人员同时进行实验，一般要安装网络服务器11。对于比较困难的地区，或一些另散用户，只有一台计算机12，就可以不装服务器11，由计算机12直接连接网络，为网络的一个终端；以可以用无线网络的手机终端连接立即计算机12，通过无线上网。计算机12连接一台或多台显示器13，显示共享实验室的管理界面、实验内容、操作方法、共享实验室的试验装置、选用工具、实验过程和结果等。对于不同的实验项目，有着不同的实验流程和采用不同的实验工具。一般在选择共享实验室系统时，管理中心都会提供相关的介绍、说明和示范，必要时可以提供帮助。计算机12还可以连接话筒和喇叭(或耳机)14，话筒和喇叭(或耳机)14用于和共享实验室的实验员进行语音交流、听取实验中的声音。计算机12还连接各种操纵装置15，实验人员参与互动的实验过程时，需要操作各种机械手23等工具进行实验，操纵装置15种类很多，如：键盘151、鼠标152、按钮153、旋钮154、开关155、滚轮156、操纵杆157、触摸屏158等。共享实验室系统的最简单的用户终端1就是一台通用计算机12。共享实验室2是共享实验室系统的核心部分，其种类多、技术复杂，不同的实验项目采用不同的实验装置、实验方法和有关操作。共享实验室分为虚拟共享实验室、实体共享实验室和混合共享实验室，他们各有优缺点，根据技术实力、经济条件和不同的实验项目选择最合适共享实验室。实体共享实验室需要足够的实验装置、实验场地和实验室工作人员。实验人员具有亲自操作感，手、脑、眼、耳参与实验过程，有很强的感性认识，参与实验效果比较好。实体共享实验室具有实验装置、辅助设备和测试仪器等配套设备。共享实验室系统是用户终端1和共享实验室2的互动操作的远程系统，管理中心3对共享实验室系统进行实时管理，以确保共享实验室系统的正常运转。有关的参考资料：1.高考必刷题实验专题物理主编杨文彬北京：外语教育与研究出版社2016.62.中考必备化学实验主编薛金星王蕾陕西人民教育出版社2016.123.中考必备物理实验主编薛金星王红陕西人民教育出版社2016.12附图说明图1是共享实验室系统的示意图图2是用户终端1的示意图图3是实体共享实验室2的示意图图4是力的平衡实验装置顶视(水平放置)示意图图5是一氧化碳还原氧化铁的示意图图6是管理中心的示意图具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细描述：(一)系统组成和运用：如图1所示：共享实验室系统由广泛分布的用户终端1、大量、分散的共享实验室2和系统运行管理中心3组成；共享实验室系统必须建立在高速数据流的网络平台上运行。各个共享实验室系统的运行商，各自建立自己的管理中心3和所属的共享实验室2。实验人员的用户终端1可以选择共享实验室系统的运行商。共享实验室系统的运用：首先，实验人员在用户终端1的显示器13的界面上，在多个共享实验室系统中选择所需的共享实验室系统；再按图1中的步骤①：用户终端1与共享实验室系统的管理中心3建立数据链路，在显示器13上显示共享实验室系统的界面，其包括实验门类(物理、化学、生物等)、年级(初一、初二至高三等)、实验学科(力学、声学等)、实验项目(力的平衡、奥斯特实验‘一氧化碳还原氧化铁’等)，选定实验项目后；管理中心3(按②步骤)选择对应的共享实验室2的计算机24，发送用户终端1的地址，计算机24控制实验装置21、对应的摄像头22、机械手23等设备，并向管理中心3发送实验项目准备就绪信息；按步骤③用户终端1和共享实验室2建立了数据链路，实验人员通过用户终端1对共享实验室2的计算机24发送操作指令，再按实验流程开展实验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共享实验室系统，其特征在于，所述共享实验室系统包括：用户终端(1)、共享实验室(2)、共享实验室系统的管理中心(3)。

【技术特征摘要】
1.一种共享实验室系统，其特征在于，所述共享实验室系统包括：用户终端(1)、共享实验室(2)、共享实验室系统的管理中心(3)。2.如权利要求1所述的共享实验室系统，其特征在于，所述的用户终端(1)为服务器(11)、计算机(12)、显示器(13)、话筒和耳机(14)、操作装置(15)。3.如权利要求2所述的共享实验室系统，其特征在于，所述的操作装置(15)分别为键盘、鼠标、按钮、旋钮、滚轮、操纵杆、触摸屏等。4.如权利要求1所述的共享实验室系统，其特征在于，所述的共享实验室(2)为虚拟共享...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈湧，
申请(专利权)人：沈湧，
类型：发明
国别省市：北京,11