电工电子实验室智能辅助管理系统设计与研究.pdf
《电工电子实验室智能辅助管理系统设计与研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电工电子实验室智能辅助管理系统设计与研究.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 ISSN1672-4305CN12-1352/N实 验 室 科 学LABORATORY SCIENCE第 26 卷 第 4 期 2023 年 8 月Vol.26 No.4 Aug.2023 电工电子实验室智能辅助管理系统设计与研究隋首钢,乔 镔(山东建筑大学 信息与电气工程学院,山东 济南 250101)摘 要:人工智能技术的发展以及电工电子教育的普及为电工电子实验室的教学和管理环境提出了更高的要求。实验室管理系统提出了将智能化与人工管理相结合的管理模式,利用 python-web 开发技术实现系统软件平台设计,具有学生选课、退课、上传实验数据,教师排课、发布实验课程等功能。利用机器学习算法
2、技术实现了对学生上传实验数据的聚类分析,将实验数据分为正确、操作错误以及机器故障三类数据,从而实现了学生成绩的自动评判以及设备故障辨识。另外,空调设备模块也基于机器学习算法技术,通过自动采集周围环境温度和湿度数据,实现了空调的自动控制,在综合考虑舒适度与节能的基础上,达到自主调节室温的实验室环境控制智能化。关键词:电工电子实验室;机器学习;Python-Web 开发;自动控制中图分类号:TP391 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1672-4305.2023.04.012Design and research of intelligent auxiliary manage
3、ment system for electrical and electronic laboratorySUI Shougang,QIAO Bin(School of Information and Electrical Engineering,Shandong Jianzhu University,Jinan 250101,China)Abstract:The development of artificial intelligence technology and popularization of electrical and e-lectronic education have put
4、 forward higher requirements for the teaching and management environment of electrical and electronic laboratory.A management mode combining intelligence and manual man-agement is proposed for the laboratory management system.Using Python-Web development technolo-gy to realize the design of the syst
5、em software platform,with the functions of students selecting cour-ses,quitting courses,uploading experimental data,teachers arranging courses,releasing experimental courses and so on.At the same time,the machine learning algorithm technology is used to realize the clustering analysis of the experim
6、ental data uploaded by students,and the experimental data is divided into three types:correct data,operation error data and machine fault data,so as to realize the automat-ic evaluation of students performance and equipment fault identification.In addition,the air condi-tioning equipment module is a
7、lso based on machine learning algorithm technology,through the auto-matic collection of ambient temperature and humidity data,the automatic control of the air condition-ing,on the basis of comprehensive consideration of comfort and energy saving,to achieve the inde-pendent regulation of room tempera
8、ture laboratory environment control intelligence.Key words:electrical and electronic laboratory;machine learning;python-web development;auto-matic control 收稿日期:2021-03-21 修改日期:2022-09-26作者简介:隋首钢,硕士,副教授,电工学教研室主任,研究方向为电工电子技术。E-mail:suisg 高校实验室是学校教学科研工作的重要组成部分,实验室建设与管理水平直接关系到人才培养的质量 1。电工电子教学实验室由于其面向对象广
9、、工作量大、上课学生众多,因此其随之产生的实验数据也比较多。传统的手工检测和管理模式已经暴露出众多的缺点,主要包括数据溯源困难、无法共享,管理效率相对低下,另外对数据进行加工、统计和分析的过程也不够准确,不利于学生对其实验过程产隋首钢,等:电工电子实验室智能辅助管理系统设计与研究生的故障等问题进行改正和解决。因此我们需将智能化思维运用到电工电子实验室的管理模式中,来更加合理充分的利用教师资源,充分利用数据挖掘、聚类等算法技术对学生上传的实验数据进行分析和整理,提高教学效率。同时我们也利用算法实现了空调的自动控制,使空调自动的调节室温,为实验室建造一个温度适宜的环境。1 系统功能结构介绍1.1
10、系统架构本系统共分为两大部分,一是软件平台设计模块,二是算法设计模块。其中软件平台设计模块中具有三种用户角色身份,分别为学生、主任(管理员)和教师。主任角色权限最高,教师角色次之,学生角色权限最少。算法设计模块中主要利用机器学习算法对学生上传的实验数据进行分类及辨别,另外还需要利用有监督的机器学习算法对实验室的温、湿度数据进行分类和计算,实现空调的自动控制。1.2 系统功能需求在软件平台设计模块中,学生具有选课、上传实验数据、查看课程详情等权限;教师具有排课、发布课程、对实验数据进行分析和处理等权限。教师端需要对学生上传的实验数据进行聚类和分析,对学生的实验成绩进行评定和打分,并为教学管理提供
11、一定的参考;主任即管理员角色,具有教师和学生二者的所有权限。除此之外主任还具有审核教师的排课并查看学生的选课等权限,对教师的教学管理和学生课程学习起到监督管理的作用。在算法设计模块中,对于学生上传的实验数据,采用基于 K-means 改进的 K-means+算法对其进行分类,然后利用数据可视化技术将学生上传的实验数据以图表的形式展现在教师面前,以此来直观的看出学生所做实验数据的准确性情况。分类完成后再采用 K 近邻算法对已经分类好的数据集和标签进行计算,最终实现对学生上传的实验数据进行分析辨别。对于空调设备模块,首先需要进行人体的舒适度调查,记录空调设备分类所需要的数据集,然后利用机器学习算法
12、来实现对数据集的分类,根据环境的温湿度信息来最终实现空调的自动控制。2 软件平台设计2.1 Web 界面设计实验室管理系统的页面需简洁大方、主次分明、人性化,给人舒适感。基于 Web 技术设计的电工电子实验室智能辅助管理系统的软件页面部分 Web界面是作为用户和计算机进行交互的媒介,是设计中比较重要的内容。本管理系统的界面设计采用了 JavaScript、HT-ML、CSS 等相关前端技术。界面设计使用 HTML 标记语言来建立本系统的 Web 站点,HTML 能够运行在绝大部分主流的浏览器上,兼容性好,解析速度快,而且稳定性高。CSS 多级下拉菜单的使用主要是为了节省页面资源 2。而 CSS
13、 中的动画可以控制多重的网页的样式与布局,可以大大提升网页开发的工作效率。JavaScript 是面向对象、解释型的高级语言 3,常用于 Web 页面客户端脚本语言,为网页增加动态功能和效果 4。在主界面中,设置个人信息或进行相关查询工作,接口规范中需要明确用户类型、用户名。页面中实验室管理包括实验室数据上传、选课、退课等字段。各部分都有权限设置,只有对应权限的管理员才能进行信息的修改与设置。若普通用户想具备申请权限,需向管理员申请修改权限。另外本系统的页面导航利用 CSS 实现,其多级下拉菜单不仅功能齐全,而且代码简洁,能给用户一个舒服的视觉感受。本系统中,设计的所有用户共用一个登录界面,登
14、录成功后,由于用户角色权限的不同,其功能接口界面分别设计。系统的界面运行原理描述如图 1 所示。图 1 界面运行原理图2.2 数据库设计在整个管理系统中,数据库是支撑用户和浏览器之间网络访问和查询的主要部分,数据库位于整个实验室管理系统的底层,所有相关用户角色、权限操作等都是围绕数据库展开的。本系统的数据库采用 SQLite 这种轻量级、零配置、自给自足的软件库 5。数据库作为整个实验室管理系统各种用户数据的最终存储场所,需要其设计完整性强、效率高,另外数据库中的数据表设计也必须要紧密结合系统中各种用户角色的需求,在用户需求分析的基础上继续设计出与实验室的教学任务相关的功能模块和数据结构,以便
15、于管理员角色后期对实验室系统的维护更新和教学业务的拓展。由于本系统是为实验室而设计的,是为学生、主任和教师服务的,因此本系统更需要重视数据维护,尽量使用最少的表格和最弱的关系来实现大量数据的存储。数据库的设计,要通过建立表来存储系统内部各用户产生的数据,其最终建立好的数据库模型如图 2 所示。94图 2 数据库模型原理图2.3 管理模块设计本系统中主任角色即是管理员角色,该角色登录成功后,进入后台管理界面,可以对数据库进行维护,其中包括对系统中已登录用户的数据的增、删、改、查等,还可用于审核教师提交的课程。另外管理员权限还有编辑、添加、删除用户权限,还可以通过编辑用户功能改变学生和教师的权限。
16、除此之外该角色还可以修改公告表,通过对数据库的操作直接编辑完成教师课程的审核,该角色权限具有教师和学生这二者角色的所有权限,管理员角色还可以对教师和学生操作及管理系统的运行管理起到监督的作用。管理员的权限如图 3 所示。图 3 管理员权限2.4 教师模块设计教师权限登录成功后,进入相应的教师用户界面,该角色可以根据实验室的实际教学任务发布实验课程,并实现学生实验课的排课管理等功能,教师还可以发布与实验课程相关的公告表,并对学生上传的实验数据进行审核分类。另外,教师模块具有对学生选课审核功能。教师身份具有课程管理、课程详情、课程学生管理、课程实验管理、课程公告管理、课程实验批改这六个操作权限。教
17、师权限如图 4 所示。2.5 学生模块设计学生可以对实验室的实验课时安排进行查询,也可以根据实验室的教学需求进行选课并提交实验数据和成绩。学生在进行实验时首先要登录实验室图 4 教师权限管理系统,以验证学号和密码的方式来识别用户身份,也可以通过默认的密码成功登录系统后来修改之前自己的账户密码。学生登录系统后就授予相应的权限,系统的默认角色就是学生,权限最低。学生成功登录系统后要进行信息录入,包括实验的时间、地点、实验内容。身份确认完之后,学生就可以对教师端发布的实验课程进行选课和退课,学生还可以查看教师发布的公告表,及时了解实验室的各种安排和其它公告信息。当学生做完实验时,对于学校统一安排的实
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电工 电子 实验室 智能 辅助 管理 系统 设计 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。