一种远程实验项目在线重构系统的制作方法

1.本发明涉及教育或演示用具领域，具体涉及一种远程实验项目在线重构系统。

背景技术：

2.在高等教育体系中会通过实验教学来提升学习效果，但在现有的实验教学系统中，通常需要在线下进行实体操作，而在线上能够进行的实验往往比较简单，无法满足自由构建实验项目的需求，所以需要一种能够在远程操作进行实验重构的系统来满足需求。
3.背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。
4.现在已经开发出了很多远程实验系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有的实验系统有如公开号为cn107067907b所公开的系统，这些系统一般包括网络服务终端、联网实验仪器模块以及实验箱模块；所述的网络服务终端用于控制实验箱模块，同时实现与仪器测量模块的信息交互以及提交和存储实验数据；所述的联网实验仪器模块根据网络服务终端的控制命令进行输入数据调节，并且调节示波器至最佳观测状态，对观测点进行数据和波形的测量与回传；所述实验箱模块，用于接收和处理网口通信数据，并通过iic总线的方式进行实验内容选择与实验电路的构成，同时将反馈信息发回网络服务终端。但该系统不能在远程自由地对实验项目进行重构，实验内容缺乏自由度。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种远程实验项目在线重构系统。
6.本发明采用如下技术方案：一种远程实验项目在线重构系统，包括实验设备硬件模块、开关控制模块、物联网管理模块、身份授权模块和口袋射频模块，所述实验设备硬件模块包括至少两个实验设备，所述开关控制模块用于连接两个实验设备并设有可控开关，所述物联网管理模块将所有实验设备和可控开关建立一个局域网，所述身份授权模块用于连接所述局域网和外部网络并对访问者的身份进行验证授权，所述口袋射频模块用于将外部设备连接至所述身份授权模块并提供合法身份信息；所述口袋射频模块包括内容寄存器、数据交换层和操作应用层，所述内容寄存器中保存有身份数据包、重构数据包、转换数据包，所述数据交换层用于与外部设备连接，连接外部设备后，通过解压所述身份数据包、重构数据包、转换数据包分别生成访问单元、重构单元和转换单元，所述操作应用层用于运行访问单元、重构单元和转换单元，所述访问单元用于连接至所述身份授权模块，所述重构单元用于搭建实验模型，所述转换单元用于将所述实验模型转换成指令；所述身份授权模块包括授权寄存器、授权处理器、校验处理器和通信处理器，所述授权寄存器中用于保存授权码信息，所述授权处理器用于对接收的身份信息进行计算处理得到一个验证码，所述校验处理器用于对授权码和验证码进行比较，所述通信处理器用于
负责接收以及发送信息；所述授权处理器对身份信息进行计算处理的公式为：；其中，表示身份信息中的第i位字符对应的值，表示验证码中的第i位字符对应的值，验证码的长度比身份信息的长度少1个字符；外部设备通过授权后，所述物联网管理模块将实验设备的类型发送给所述重构单元，所述重构单元根据类型生成相应的图标，使用者在所述重构单元中通过对图标进行连接构建实验模型，所述转换单元对实验模型进行扫描解析得到令形式为的指令构成的指令集，其中，lay表示连接层级，typ表示连接类型；所述物联网管理模块接收指令集后，根据typ确定实验设备，再结合lay确定需要打开的可控开关编号，所述开关控制模块根据需要打开的可控开关编号打开对应的可控开关进行实验；进一步的，所述访问单元内含有合法身份信息以及目标地址信息，所述目标地址信息为所述身份授权模块在互联网中的地址信息；进一步的，所述物联网管理模块包括id管理单元、通信单元和中央处理单元，所述id管理单元用于记录每个实验设备与可控开关的id信息，所述通信单元安装于实验设备和开关控制模块上，所述通信单元用于与所述中央处理单元之间进行通信，所述中央处理单元用于接收并处理外部网络的信息；进一步的，所述身份授权模块还包括所述随机码生成器，在通过授权后，所述随机码生成器生成一个随机码，所述随机码用于在后续的数据交流中用于识别已经授权的身份；进一步的，所述重构单元包括图标库和重构库，所述图标库用于保存代表各类实验设备的图标，所述重构库用于保存各个设备属性数据包，所述重构单元含有一个操作界面，操作界面分为图标区和重构区，当将图标区中的一个图标拖入重构区后，所述重构库中会生成一个对应的设备属性数据包，所述设备属性数据包包括输入字段、输出字段、类型字段和编号字段，所述输入字段和所述输出字段在所述设备属性数据包生成初期为空白字段，所述类型字段中记录了对应的实验设备的类型，所述编号字段记录了该设备属性数据包的编号。
7.本发明所取得的有益效果是：本系统通过口袋射频模块来提供远程接入实验系统的方式，然后在远程的外部设备上对代表实验设备的图标进行连接操作来重构实验模型，实现对实验项目的自由构建，通过对实验设备之间的可控开关进行控制，能够使实验设备的连接方式与构建的实验模型达成一致，进而实现远程实施实验项目的效果。
8.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
9.图1为本发明整体结构框架示意图；
图2为本发明物联网管理模块构成示意图；图3为本发明身份授权模块构成示意图；图4为本发明重构单元构成示意图；图5为本发明设备属性数据包构成示意图。
具体实施方式
10.以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
11.实施例一。
12.本实施例提供了一种远程实验项目在线重构系统，结合图1，包括实验设备硬件模块、开关控制模块、物联网管理模块、身份授权模块和口袋射频模块，所述实验设备硬件模块包括至少两个实验设备，所述开关控制模块用于连接两个实验设备并设有可控开关，所述物联网管理模块将所有实验设备和可控开关建立一个局域网，所述身份授权模块用于连接所述局域网和外部网络并对访问者的身份进行验证授权，所述口袋射频模块用于将外部设备连接至所述身份授权模块并提供合法身份信息；所述口袋射频模块包括内容寄存器、数据交换层和操作应用层，所述内容寄存器中保存有身份数据包、重构数据包、转换数据包，所述数据交换层用于与外部设备连接，连接外部设备后，通过解压所述身份数据包、重构数据包、转换数据包分别生成访问单元、重构单元和转换单元，所述操作应用层用于运行访问单元、重构单元和转换单元，所述访问单元用于连接至所述身份授权模块，所述重构单元用于搭建实验模型，所述转换单元用于将所述实验模型转换成指令；所述身份授权模块包括授权寄存器、授权处理器、校验处理器和通信处理器，所述授权寄存器中用于保存授权码信息，所述授权处理器用于对接收的身份信息进行计算处理得到一个验证码，所述校验处理器用于对授权码和验证码进行比较，所述通信处理器用于负责接收以及发送信息；所述授权处理器对身份信息进行计算处理的公式为：其中，表示身份信息中的第i位字符对应的值，表示验证码中的第i位字符对应的值，验证码的长度比身份信息的长度少1个字符；外部设备通过授权后，所述物联网管理模块将实验设备的类型发送给所述重构单元，所述重构单元根据类型生成相应的图标，使用者在所述重构单元中通过对图标进行连接构建实验模型，所述转换单元对实验模型进行扫描解析得到令形式为的指令构成的指令集，其中，lay表示连接层级，typ表示连接类型；所述物联网管理模块接收指令集后，根据typ确定实验设备，再结合lay确定需要
打开的可控开关编号，所述开关控制模块根据需要打开的可控开关编号打开对应的可控开关进行实验；所述访问单元内含有合法身份信息以及目标地址信息，所述目标地址信息为所述身份授权模块在互联网中的地址信息；所述物联网管理模块包括id管理单元、通信单元和中央处理单元，所述id管理单元用于记录每个实验设备与可控开关的id信息，所述通信单元安装于实验设备和开关控制模块上，所述通信单元用于与所述中央处理单元之间进行通信，所述中央处理单元用于接收并处理外部网络的信息；所述身份授权模块还包括所述随机码生成器，在通过授权后，所述随机码生成器生成一个随机码，所述随机码用于在后续的数据交流中用于识别已经授权的身份；所述重构单元包括图标库和重构库，所述图标库用于保存代表各类实验设备的图标，所述重构库用于保存各个设备属性数据包，所述重构单元含有一个操作界面，操作界面分为图标区和重构区，当将图标区中的一个图标拖入重构区后，所述重构库中会生成一个对应的设备属性数据包，所述设备属性数据包包括输入字段、输出字段、类型字段和编号字段，所述输入字段和所述输出字段在所述设备属性数据包生成初期为空白字段，所述类型字段中记录了对应的实验设备的类型，所述编号字段记录了该设备属性数据包的编号。
13.实施例二。
14.本实施例包含了实施例一的全部内容，提供了一种远程实验项目在线重构系统，包括实验设备硬件模块、开关控制模块、物联网管理模块、身份授权模块、口袋射频模块，所述实验设备硬件模块包括至少一个实验设备，所述开关控制模块用于连接两个实验设备并设有可控开关，所述物联网管理模块将所有实验设备和可控开关建立一个局域网，所述身份授权模块用于连接所述局域网和外部网络并对访问者的身份进行验证授权，所述口袋射频模块用于将外部设备连接至所述身份授权模块并提供合法身份信息；所述口袋射频模块通过数据线直接连接至外部设备或者通过蓝牙模式、wifi模式与外部设备连接，所述口袋射频模块内设有身份数据包、重构数据包、转换数据包，所述口袋射频模块与外部设备连接后，通过解压所述身份数据包、重构数据包、转换数据包分别生成访问单元、重构单元和转换单元；所述访问单元内含有合法身份信息以及目标地址信息，所述目标地址信息为所述身份授权模块在互联网中的地址信息，所述访问单元将所述合法身份信息发送给所述身份授权模块，通过验证授权后，外部设备与所述身份授权模块正式连接；所述物联网管理模块将每类实验设备的类型发送给所述重构单元，所述重构单元根据类型生成对应的图标，每个图标对应一类实验设备，通过连接图标搭建实验项目的模型；模型搭建完成后，所述转换单元对模型进行解析，并将解析结果转换成指令发送给所述物联网管理模块，所述物联网管理模块将指令解析后再发送给所述开关控制模块，所述开关控制模块控制可控开关的开闭状态使实验设备连接成与模型一致的状态；结合图2，所述物联网管理模块包括id管理单元、通信单元和中央处理单元，所述id管理单元为一个寄存器，所述id管理单元中记录了每个实验设备与可控开关的id信息，所述通信单元安装于实验设备和开关控制模块上，所述通信单元用于与所述中央处理单元
之间进行通信，所述中央处理单元用于接收并处理外部网络的信息，所述中央处理单元根据所述id管理单元中的信息向对应的通信单元发送信息；结合图3，所述身份授权模块包括授权寄存器、授权处理器、随机码生成器、校验处理器和通信处理器，所述授权寄存器中包括两个存储区域，一个存储区域用于保存所有授权码，每个授权码对应一个合法的身份信息，该存储区域称为授权库，另一个存储区域用于保存正在使用的授权码，该存储区域称为使用库，所述授权处理器用于对接收的身份信息进行计算处理得到一个验证码，所述校验处理器用于对两个码进行比较，所述随机码生成器用于生成一个随机码，所述随机码保存在所述使用库中，所述通信处理器用于负责接收以及发送信息；所述身份授权模块对外部设备发送的信息进行授权处理的过程包括如下步骤：s1、所述通信处理器接收外部设备发送的身份信息后将身份信息发送给所述授权处理器；s2、所述授权处理器对所述身份信息进行计算处理得到验证码后将验证码发送给所述校验处理器；s3、所述校验处理器从所述授权库中依次获取授权码与所述验证码进行对比，当存在一致的授权码时，跳转至步骤s4，当所有授权码与验证码均不一致时，跳转至步骤s7；s4、所述校验处理器将一致的授权码发送至所述使用库中，同时向所述随机码生成器发送激活指令；s5、所述随机码生成器生成一个随机码，将该随机码发送至使用库和通信处理器中；s6、所述通信处理器将该随机码反馈给外部设备；s7、所述通信处理器向外部设备发送授权失败信息；在授权后，所述通信处理器接收外部设备带有随机码的信息时，所述校验处理器将使用库中的随机码与接收的随机码进行对比，对比一致则正式接收信息，对比不一致则拒绝接收信息，当另一个终端发送身份信息时，若使用库中存在授权码和随机码，则通信处理器向外部设备发送授权失败信息，当授权的外部设备断开连接后，所述使用库将清空信息；结合图4，所述重构单元包括图标库和重构库，所述图标库用于保存代表各类实验设备的图标，所述重构库用于保存各个设备属性数据包，所述重构单元含有一个操作界面，操作界面分为图标区和重构区，当将图标区中的一个图标拖入重构区后，所述重构库中会生成一个对应的设备属性数据包，结合图5，所述设备属性数据包包括输入字段、输出字段、类型字段和编号字段，所述输入字段和所述输出字段在所述设备属性数据包生成初期为空白字段，所述类型字段中记录了对应的实验设备的类型，所述编号字段记录了该设备属性数据包的编号；重构区中的两个图标能够进行连接，连接方式为单向连接，连接的起始端为输出端，连接的指向端为输入端，两个图标连接后，输出段对应的设备属性数据包的输出字段会自动填入输入端对应的设备属性数据包的编号字段，输入端对应的设备属性数据包的输入字段会自动填入输出端对应的设备属性数据包的编号字段；所述转换单元对重构库中的设备属性数据包进行扫描解析，得到指令集，所述指
令集中的指令形式为，其中，lay表示连接层级，数值为1，2，3，...，typ表示连接类型，与连接的两个实验设备类型相关，所述指令集中指令根据lay的顺序从小到大排序；所述物联网管理模块在接收到指令集后，根据typ确定使用的实验设备，然后再根据lay确定连接在两个实验设备之间的可控开关编号，最终得到一串由0和1构成的指令字符串，1表示对应的可控开关打开，0表示对应的可控开关关闭，所述指令字符串中的字符对应的可控开关根据编号顺序从小到大排序，所述物联网管理模块将所述指令字符串发送给所述开关控制模块，所述开关控制模块根据指令字符串打开对应的可控开关；所述授权处理器对身份信息进行计算处理的公式为：；其中，表示身份信息中的第i位字符对应的值，表示验证码中的第i位字符对应的值，验证码的长度比身份信息的长度少1个字符。
15.以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。

技术特征：

1.一种远程实验项目在线重构系统，其特征在于，包括实验设备硬件模块、开关控制模块、物联网管理模块、身份授权模块和口袋射频模块，所述实验设备硬件模块包括至少两个实验设备，所述开关控制模块用于连接两个实验设备并设有可控开关，所述物联网管理模块将所有实验设备和可控开关建立一个局域网，所述身份授权模块用于连接所述局域网和外部网络并对访问者的身份进行验证授权，所述口袋射频模块用于将外部设备连接至所述身份授权模块并提供合法身份信息；所述口袋射频模块包括内容寄存器、数据交换层和操作应用层，所述内容寄存器中保存有身份数据包、重构数据包、转换数据包，所述数据交换层用于与外部设备连接，连接外部设备后，通过解压所述身份数据包、重构数据包、转换数据包分别生成访问单元、重构单元和转换单元，所述操作应用层用于运行访问单元、重构单元和转换单元，所述访问单元用于连接至所述身份授权模块，所述重构单元用于搭建实验模型，所述转换单元用于将所述实验模型转换成指令；所述身份授权模块包括授权寄存器、授权处理器、校验处理器和通信处理器，所述授权寄存器中用于保存授权码信息，所述授权处理器用于对接收的身份信息进行计算处理得到一个验证码，所述校验处理器用于对授权码和验证码进行比较，所述通信处理器用于负责接收以及发送信息；所述授权处理器对身份信息进行计算处理的公式为：；其中，表示身份信息中的第i位字符对应的值，表示验证码中的第i位字符对应的值，验证码的长度比身份信息的长度少1个字符；外部设备通过授权后，所述物联网管理模块将实验设备的类型发送给所述重构单元，所述重构单元根据类型生成相应的图标，使用者在所述重构单元中通过对图标进行连接构建实验模型，所述转换单元对实验模型进行扫描解析得到令形式为的指令构成的指令集，其中，lay表示连接层级，typ表示连接类型；所述物联网管理模块接收指令集后，根据typ确定实验设备，再结合lay确定需要打开的可控开关编号，所述开关控制模块根据需要打开的可控开关编号打开对应的可控开关进行实验。2.如权利要求1所述的一种远程实验项目在线重构系统，其特征在于，所述访问单元内含有合法身份信息以及目标地址信息，所述目标地址信息为所述身份授权模块在互联网中的地址信息。3.如权利要求2所述的一种远程实验项目在线重构系统，其特征在于，所述物联网管理模块包括id管理单元、通信单元和中央处理单元，所述id管理单元用于记录每个实验设备与可控开关的id信息，所述通信单元安装于实验设备和开关控制模块上，所述通信单元用于与所述中央处理单元之间进行通信，所述中央处理单元用于接收并处理外部网络的信息。4.如权利要求3所述的一种远程实验项目在线重构系统，其特征在于，所述身份授权模块还包括随机码生成器，在通过授权后，所述随机码生成器生成一个随机码，所述随机码用
于在后续的数据交流中用于识别已经授权的身份。5.如权利要求4所述的一种远程实验项目在线重构系统，其特征在于，所述重构单元包括图标库和重构库，所述图标库用于保存代表各类实验设备的图标，所述重构库用于保存各个设备属性数据包，所述重构单元含有一个操作界面，操作界面分为图标区和重构区，当将图标区中的一个图标拖入重构区后，所述重构库中会生成一个对应的设备属性数据包，所述设备属性数据包包括输入字段、输出字段、类型字段和编号字段，所述输入字段和所述输出字段在所述设备属性数据包生成初期为空白字段，所述类型字段中记录了对应的实验设备的类型，所述编号字段记录了该设备属性数据包的编号。

技术总结

本发明提供了一种远程实验项目在线重构系统，包括实验设备硬件模块、开关控制模块、物联网管理模块、身份授权模块、口袋射频模块，所述实验设备硬件模块包括至少一个实验设备，所述开关控制模块用于连接两个实验设备并设有可控开关，所述物联网管理模块将所有实验设备和可控开关建立一个局域网，所述身份授权模块用于连接所述局域网和外部网络并对访问者的身份进行验证授权，所述口袋射频模块用于将外部设备连接至所述身份授权模块并提供合法身份信息；本系统能够在远程对实验项目重构运行，解决实验受地域限制的问题。解决实验受地域限制的问题。解决实验受地域限制的问题。