本發(fā)明涉及一種教學實驗裝置，特別涉及一種多功能教學實驗車。

背景技術：

數(shù)字化科學探究實驗教學是一種全新教育模式，通過現(xiàn)場操作數(shù)字化實驗設備，將課堂創(chuàng)建為一種“立體化”的學習、求知、探索、創(chuàng)新的場所，整個教學過程生動、簡單明了，更能使學生親自參與到整個實驗探究學習中，不僅提高了學生的洞察力、動手能力，而且增強了學習的趣味性，能夠使學生更加積極主動地投入到實驗探索過程中，增加學生對科學的求知欲望和探索精神，避免了學生被動接受知識、機械模仿教師的學習狀態(tài)，變被動學習為主動學習，使學生對于教學內容有更加深刻的理解與記憶，從而提高教學質量。

目前，現(xiàn)有的數(shù)字化科學探究實驗教學所需的實驗設備昂貴，建設科學探究實驗室耗資較大，使得許多偏遠貧困地區(qū)的學校無法開展數(shù)字化探究實驗教學?，F(xiàn)有技術中的實驗車都是將實驗室直接安裝在大巴車上，不僅空間狹窄，需要分批次教學，增加了教師的負擔的同時也降低了實驗教學效率；并且實驗車只能夠進行單一的實驗，功能單一，實驗車的適用范圍受局限，同時缺乏實驗教學的便捷性和趣味性。

技術實現(xiàn)要素：

為解決以上技術問題，本發(fā)明提供一種多功能教學實驗車，將自然天氣資源與數(shù)字化實驗相結合，并通過通訊系統(tǒng)與學生自己的智能終端連接，增加實驗教學的便捷性和趣味性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種多功能教學實驗車，包括載體實驗車、實驗設備、智能終端和控制系統(tǒng)，所述智能終端通過通信設備與所述控制系統(tǒng)連接，所述控制系統(tǒng)設置于所述載體實驗車內部，所述實驗設備包括分別與所述控制系統(tǒng)信號連接的氣象監(jiān)測系統(tǒng)、太陽能系統(tǒng)和水凈化循環(huán)裝置，所述氣象監(jiān)測系統(tǒng)和所述太陽能系統(tǒng)分別置于所述載體實驗車的車頂外表面上，所述通信設備設置于所述載體實驗車內；所述氣象監(jiān)測系統(tǒng)包括雨量監(jiān)測裝置，所述水凈化循環(huán)裝置置于所述載體實驗車內，所述水凈化循環(huán)裝置用于凈化實驗廢水和所述雨量監(jiān)測裝置收集的雨水。

可選的，所述實驗設備還包括用水實驗設備，所述水凈化循環(huán)裝置為無機陶瓷膜分離凈化裝置，所述雨量監(jiān)測裝置的出水管與所述水凈化循環(huán)裝置的雨水集水管連通，所述水凈化循環(huán)裝置的出水管與所述用水實驗設備的進水管連通，所述用水實驗設備的出水管與所述水凈化循環(huán)裝置的廢水集水管連通。

可選的，所述氣象監(jiān)測系統(tǒng)包括一安裝底板，所述安裝底板固定在所述載體實驗車的車廂尾部，所述雨量監(jiān)測裝置設置在所述安裝底板的上表面上，所述安裝底板的上表面上還設置有風向風速監(jiān)測裝置、濕度監(jiān)測裝置、空氣質量監(jiān)測裝置以及大氣壓強監(jiān)測裝置。

可選的，所述安裝底板為正八邊形安裝底板，所述風向風速監(jiān)測裝置固定在所述安裝底板的中間，所述雨量監(jiān)測裝置、所述濕度監(jiān)測裝置、所述空氣質量監(jiān)測裝置以及所述大氣壓強監(jiān)測裝置均勻分布在所述風向風速監(jiān)測裝置的周圍。

可選的，所述太陽能系統(tǒng)包括上下順次連接的光照強度監(jiān)測部件、太陽能面板和方位調整機構，所述方位調整機構固定在所述載體實驗車的車廂頭部。

可選的，所述方位調整機構包括底座和三維轉盤，所述底座固定在所述載體實驗車的車頂外表面上，所述三維轉盤設置在所述底座上并與所述底座轉動連接，所述三維轉盤上方固定連接一擴展板，所述擴展板上設有所述太陽能面板，所述控制系統(tǒng)控制所述三維轉盤進行三維方向旋轉以及豎直方向翻轉。

可選的，所述太陽能面板包括中間面板、第一擴展面板和第二擴展面板，所述第一擴展面板和所述第二擴展面板對稱設置在所述中間面板的下方，所述第一擴展面板和所述第二擴展面板與所述中間面板通過滑軌滑塊結構連接，所述滑軌滑塊結構包括滑軌和滑塊，所述中間面板的底面設置所述滑軌，所述第一擴展面板的上表面和所述第二擴展面板的上表面設置與所述滑軌適配的所述滑塊。

可選的，所述擴展板的兩端各設置一螺母，所述第一擴展面板的下表面和所述第二擴展面板的下表面上分別設置一與所述螺母適配的絲桿，所述第一擴展面板和所述第二擴展面板與所述擴展板之間為螺母絲桿傳動。

可選的，所述第一擴展面板和所述第二擴展面板的尺寸大小完全相同，且所述中間面板的尺寸大小是所述第一擴展面板的尺寸大小的2倍，所述光照強度監(jiān)測部件固定在所述中間面板的中間位置。

可選的，所述智能終端通過所述通信設備與所述控制系統(tǒng)無線連接，所述智能終端為手機、平板和電腦中的一種或多種，且所述智能終端通過app軟件與所述通信設備遠程連接，進而通過所述控制系統(tǒng)實現(xiàn)對所述實驗設備的實時控制和監(jiān)測。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術取得了以下技術效果：

本發(fā)明的多功能教學實驗車，通過設置太陽能系統(tǒng)和氣象監(jiān)測系統(tǒng)，在晴天進行太陽能發(fā)電實驗，在雨天進行氣象監(jiān)測實驗，且可同時進行氣象監(jiān)測實驗和生化測試等數(shù)字化實驗，通過將自然天氣資源與數(shù)字化實驗相結合，不僅能夠培養(yǎng)學生基本的數(shù)字化實驗能力，更有助于學生熟悉太陽能發(fā)電原理、初步掌握數(shù)控編程技能；此外，通過將水凈化循環(huán)裝置與雨量監(jiān)測裝置和用水實驗設備連接，不僅實現(xiàn)了雨水和實驗廢水的收集、凈化、循環(huán)再利用，而且還能傳授污水處理知識、提高學生環(huán)保意識、豐富實驗教學內容，從而提高實驗教學的教學效率；最后通過將智能終端與控制系統(tǒng)無線連接，不僅實現(xiàn)了對實驗設備的實時監(jiān)測與控制，而且增加了實驗教學的便捷性和趣味性，提升了實驗教學的教學效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明多功能教學實驗車的主視圖；

圖2為本發(fā)明多功能教學實驗車中氣象監(jiān)測系統(tǒng)的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明多功能教學實驗車中太陽能系統(tǒng)的主視圖；

圖4為本發(fā)明多功能教學實驗車中太陽能系統(tǒng)的立體結構示意圖；

圖5為本發(fā)明多功能教學實驗車中水凈化循環(huán)系統(tǒng)的工作流程圖。

附圖標記說明：1、載體實驗車；2、氣象監(jiān)測系統(tǒng)；21、雨量監(jiān)測裝置；22、濕度監(jiān)測裝置；23、風向風速監(jiān)測裝置；24、空氣質量監(jiān)測裝置；25、大氣壓強監(jiān)測裝置；26、安裝底板；3、太陽能系統(tǒng)；31、光照強度監(jiān)測部件；32、太陽能面板；321、中間面板；322、第一擴展面板；323、第二擴展面板；33、方位調整機構；331、底座；332、三維轉盤；34、絲桿結構；35、螺母結構；36、擴展板；4、水凈化循環(huán)裝置；5、通信設備；6、控制系統(tǒng)；7、智能終端。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種多功能教學實驗車，將自然天氣資源與數(shù)字化實驗相結合，并通過通訊系統(tǒng)與學生自己的智能終端連接，增加實驗教學的便捷性和趣味性。

基于此，本發(fā)明提供一種多功能教學實驗車，包括載體實驗車、實驗設備、智能終端和控制系統(tǒng)，智能終端通過通信設備與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)設置于載體實驗車內部，實驗設備包括分別與控制系統(tǒng)信號連接的氣象監(jiān)測系統(tǒng)、太陽能系統(tǒng)和水凈化循環(huán)裝置，氣象監(jiān)測系統(tǒng)和太陽能系統(tǒng)分別置于載體實驗車的車頂外表面上，通信設備設置于載體實驗車內；氣象監(jiān)測系統(tǒng)包括雨量監(jiān)測裝置，水凈化循環(huán)裝置置于載體實驗車內，水凈化循環(huán)裝置用于凈化實驗廢水和雨量監(jiān)測裝置收集的雨水。

本發(fā)明通過設置太陽能系統(tǒng)和氣象監(jiān)測系統(tǒng)，將自然天氣資源與數(shù)字化實驗相結合，不僅能夠培養(yǎng)學生基本的數(shù)字化實驗能力，更有助于學生熟悉太陽能發(fā)電原理、初步掌握數(shù)控編程技能；并且，通過將水凈化循環(huán)裝置與雨量監(jiān)測裝置和用水實驗設備連接實現(xiàn)了雨水和實驗廢水的收集、凈化、循環(huán)再利用，提高了學生環(huán)保意識，豐富了實驗教學內容；最后通過將智能終端與載體實驗車無線連接，不僅實現(xiàn)了對實驗設備的實時監(jiān)測與控制，而且增加了實驗教學的便捷性和趣味性。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

實施例一：

如圖1所示，本實施例提供一種多功能教學實驗車，包括載體實驗車1、實驗設備、智能終端7和控制系統(tǒng)6，智能終端7通過通信設備5與控制系統(tǒng)6連接，控制系統(tǒng)6設置于載體實驗車1的車廂后壁，實驗設備包括分別與控制系統(tǒng)6信號連接的氣象監(jiān)測系統(tǒng)2、太陽能系統(tǒng)3和水凈化循環(huán)裝置4，氣象監(jiān)測系統(tǒng)2置于載體實驗車1的車頂尾部，太陽能系統(tǒng)3置于載體實驗車1的車頂頭部，通信設備5設置于載體實驗車1的車頂內表面。氣象監(jiān)測系統(tǒng)2包括雨量監(jiān)測裝置21，水凈化循環(huán)裝置4置于載體實驗車1內，并通過雨水集水管與雨量監(jiān)測裝置21的出水管與直接連通，同時水凈化循環(huán)裝置4的出水管與用水實驗設備的進水管連通，用水實驗設備的出水管又與水凈化循環(huán)裝置4的廢水集水管連通，如圖5所示，雨量監(jiān)測裝置21收集的雨水被引入水凈化循環(huán)裝置4凈化處理后，直接為用水實驗設備提供普通實驗用水，而實驗廢水也會被收集到水凈化循環(huán)裝置4進行凈化處理，構成雨水、實驗廢水的收集、凈化、循環(huán)利用系統(tǒng)。

如圖2所示，氣象監(jiān)測系統(tǒng)2包括一正八邊形的安裝底板26，安裝底板26固定在載體實驗車1的車廂尾部，除雨量監(jiān)測裝置21之外，氣象監(jiān)測系統(tǒng)2還包括風向風速監(jiān)測裝置23、濕度監(jiān)測裝置22、空氣質量監(jiān)測裝置24和大氣壓強監(jiān)測裝置25。其中，風向風速監(jiān)測裝置23固定在安裝底板26的中間，雨量監(jiān)測裝置21、濕度監(jiān)測裝置22、空氣質量監(jiān)測裝置24以及大氣壓強監(jiān)測裝置25則均勻分布在風向風速監(jiān)測裝置26的周圍。

如圖3和4所示，太陽能系統(tǒng)3包括上下順次連接的光照強度監(jiān)測部件31、太陽能面板32和方位調整機構33；其中，方位調整機構33包括底座331和三維轉盤332，底座331固定在載體實驗車1的車頂外表面上，三維轉盤332設置在底座331上并與底座332轉動連接，三維轉盤332上方固定連接一擴展板36，擴展板36上固定安裝太陽能面板32。通過控制系統(tǒng)6數(shù)控編程控制三維轉盤332進行三維方向旋轉以及豎直方向翻轉，使得太陽能面板32位于太陽光吸收率最大的角度位置。

如圖3和4所示，太陽能面板32包括中間面板321、第一擴展面板322和第二擴展面板323，第一擴展面板322和第二擴展面板323對稱設置在中間面板321的下方，在中間面板321的底面設置滑軌，在第一擴展面板322的上表面和第二擴展面板323的上表面彼此相隔較近的一端分別固定安裝有與滑軌適配的滑塊，第一擴展面板322和第二擴展面板323與中間面板321通過滑軌滑塊結構連接。同時，擴展板36的兩端各設置一螺母結構35，第一擴展面板的下表面322和第二擴展面板323的下表面上彼此相隔較遠的一端分別固定安裝一與螺母結構35適配的絲桿結構34，第一擴展面板322和第二擴展面板323與擴展板36之間構成螺母絲桿傳動。

于本實施例中，第一擴展面板322和第二擴展面板323的尺寸大小完全相同，且中間面板321的尺寸大小是第一擴展面板322的尺寸大小的2倍，光照強度監(jiān)測部件31固定在中間面板321的中間位置。當不需要擴展中心面板321時，第一擴展面板322和第二擴展面板收縮于中間面板321的下方，整個太陽能面板32的面積只相當于中間面板321的面積；而當需要大面積收集太陽光時，可通過上述滑軌滑塊結構和螺母絲桿傳動實現(xiàn)第一擴展面板322和第二擴展面板323對中間面板321的兩側擴展，使得整個太陽能面板32的板面積達到中間面板321面積的1～2倍，從而提高太陽能面板32的太陽能吸收率。

進一步地，水凈化循環(huán)裝置4采用無機陶瓷膜分離凈化裝置。

進一步地，智能終端7通過通信設備5與控制系統(tǒng)6為無線連接，智能終端7可為手機、平板和電腦中的一種或多種，通過在智能終端7上下載app軟件與通信設備5遠程連接，進而可通過控制系統(tǒng)6實現(xiàn)對各個實驗設備的實時控制和監(jiān)測。

使用時，相關人員首先啟動載體實驗車1，學生進入載體實驗車1內，除了理化生數(shù)字化科學探究實驗，還能進行太陽能發(fā)電實驗、氣象監(jiān)測實驗以及污水處理實驗。晴天時，可開啟太陽能系統(tǒng)，通過在控制系統(tǒng)6上編寫程序控制太陽能面板32的方位，并手動擴展太陽能面板32的面積，使其具有最大的太陽能接收效率，以便于學生更好的理解太陽能發(fā)電原理以及太陽能系統(tǒng)的結構設計；同時還可開啟光照強度監(jiān)測部件31進行光照強度實驗，有助于熟悉光電傳感器原理。陰雨天時，學生可開啟載體實驗車1頂部的氣象監(jiān)測系統(tǒng)2中的相應部件進行相應的氣象監(jiān)測實驗，如：雨量、濕度、風向風速、空氣質量、大氣壓強等氣象檢測項目；尤其是在進行雨量監(jiān)測實驗時，打開水凈化循環(huán)裝置4，將雨量監(jiān)測裝置21收集的雨水和實驗廢水用于進行污水處理實驗，既實現(xiàn)了實驗室水的循環(huán)再利用，又可幫助學生了解污水處理的工藝，提高學生環(huán)保意識。在進行上述實驗時，學生還可以坐在教室里，通過手機、平板等智能終端7下載專用的app軟件，與載體實驗車1上的通信設備5遠程連接，實現(xiàn)對載體實驗車內各個實驗設備的實時監(jiān)測控制以及對實驗結果的實時顯示傳輸。

由此可見，本實施例通過設置太陽能系統(tǒng)和氣象監(jiān)測系統(tǒng)，在晴天進行太陽能發(fā)電實驗，在雨天進行氣象監(jiān)測實驗，且可同時進行氣象監(jiān)測實驗和生化測試等數(shù)字化實驗，通過將自然天氣資源與數(shù)字化實驗相結合，不僅增加了實驗項目，而且能夠培養(yǎng)學生基本的數(shù)字化實驗能力，更有助于學生熟悉太陽能發(fā)電原理、初步掌握數(shù)控編程技能；此外，通過將水凈化循環(huán)裝置與雨量監(jiān)測裝置和用水實驗設備連接，不僅實現(xiàn)了雨水和實驗廢水的收集、凈化、循環(huán)再利用，而且還能傳授污水處理知識、提高學生環(huán)保意識、豐富實驗教學內容，從而提高實驗教學的教學效率；最后通過將智能終端與控制系統(tǒng)無線連接，不僅實現(xiàn)了對實驗設備的實時監(jiān)測與控制，而且增加了實驗教學的便捷性和趣味性，提升了實驗教學的教學效率。

需要說明的是，本發(fā)明中的水凈化循環(huán)裝置并不限于上述實施例中的無機陶瓷膜分離凈化裝置，其他能夠實現(xiàn)相同凈化效果的凈化裝置均可；此外，本發(fā)明中的氣象監(jiān)測系統(tǒng)也并不限于包括雨量監(jiān)測裝置、風向風速監(jiān)測裝置、濕度監(jiān)測裝置、空氣質量監(jiān)測裝置以及大氣壓強監(jiān)測裝置，可根據(jù)實際需求而增設其他的氣象監(jiān)測裝置，以更進一步豐富教學實驗車的實驗內容；同樣，太陽能系統(tǒng)中的方位調整機構也并不限于底座和三維轉盤，其他可以實現(xiàn)控制太陽能面板三維方向旋轉以及豎直方向翻轉的調整裝置均可；此外，太陽能面板并不限于中間面板、第一擴展面板和第二擴展面板三塊，可以根據(jù)需求增加面板塊數(shù)，至于面板之間以及面板與擴展板之間也并不限于滑軌滑塊結構連接和螺母絲桿傳動，其他可以實現(xiàn)面板擴展和收縮的連接方式均可，擴展面板和中間面板之間的大小關系可是可以根據(jù)實際情況而進行的調整的，而并不限于上述實施例中的2倍關系。

本說明書中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。