基于虚实结合实验模式的实验数据采集

技术领域

本发明涉及数据采集方法领域，具体是基于虚实结合实验模式的实验数据采集技术领域。

背景技术

随着前沿技术的成熟和普及，以及教育理念的进步，实验教学为学生动手能力和认知程度的提升所提供的助力将愈加突出，但是实验室数量和可复用性较差，将出现供需严重失衡；同时，当前实验课程、实验过程、实验器材设备的管理以及实验数据的分析能力，也无法再满足智慧教学发展的需求。

发明内容

为解决上述问题，即解决上述背景技术提出的问题，本发明提出了基于虚实结合实验模式的实验数据采集,包括实验教学管理模块、实验室开放管理模块、资产耗材管理模块、实验数据管理模块、实验室安全管理模块和可视化展示模块；所述实验教学管理模块包括实验模式管理模块、实验计划管理模块、实验资源管理模块、实验课前预习、实验课程录播、实验报告管理和实验成绩管理模块；所述实验模式管理模块用于针对不同的实验场景，启用相匹配的管理流程，以适配新的实验设施、实验课程、实验过程、实验数据管理需求。

所述实验室开放管理模块用于实现以实验室最小划分单位为基数，提供课程外实验室开放使用；所述资产耗材管理模块通过RFID、BIM、AR技术实现实验室资产、耗材的快速取用调度，用于实现库存使用的智能预警提示，汇总实验室资产、耗材的采购、价格、变更、维修、报废信息，通过二维码实现快速查询；

所述实验数据管理模块用于自动采集实验过程数据和实验成绩数据，为实验室数据统计提供基础数据来源；

所述实验室安全管理模块包括环境监测与控制模块、电子班牌、防盗报警模块和智能电控管理模块；

所述可视化展示模块通过可视化展示窗口用于展示实验教学管理模块、实验室开放管理模块、资产耗材管理模块、实验数据管理模块、实验室安全管理模块的信息。

本发明的进一步设置为：所述环境监测与控制模块主要包括实验室温湿度、空气质量、光照度等环境指标的记录与控制，通过温湿度传感器、空气质量监测设备和光照度传感器实时采集数据，并传输给系统，系统将采集到的数据与系统中设置的阈值范围进行比对，当超出系统中设定的阈值范围时，系统自动调节进行控制，或报警提醒实验室工作人员进行人工干预。

本发明的进一步设置为：所述所述防盗报警模块利用探测器对实验室内以及楼道区域进行布防，建立实验室非使用时段的入侵报警功能，及时探测非法入侵，并且在探测到有非法入侵时及时向实验室管理平台推送消息以及向实验室相关人员进行告警。

本发明的进一步设置为：所述实验过程数据从实验设备或实验操作台中采集而来，包括开始实验时间、实验结束时间、实验用时、实验关键步骤截图。

本发明的进一步设置为：所述可视化展示模块的展示内容包括老师工作、学生训练、开放实验、学生考勤、装备/耗材使用、实验室使用信息。

本发明的进一步设置为：所述智能电控管理模块通过网络远程控制技术实现对实验室仪器设备的电源开启和关闭控制，系统自动对被安排或被预约的仪器设备供电或断电。

本发明具备以下有益效果：本发明主要通过分析实验室使用及管理存在的问题和智慧实验室新业务特性等方面，对智慧实验室技术应用演进方向进行研究，梳理出智慧实验室新技术应用发展方向和创新实验模式，并描述对与之匹配的智慧实验室管理平台应具备的功能要点。项目研究成果旨在减少重复建设、提升投资成效和教学成效，提高实验室管理、实验资源管理模块、实验过程管理水平和相关大数据分析能力，研究成果可进行广泛推广。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明的实验教学管理模块示意图；

图3为本发明的温湿度控制流程图；

图4为本发明的虚实结合实验室布局示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明提出了基于虚实结合实验模式的实验数据采集：包括

一、实验教学管理模块是实验室平台的核心功能，主要实现对实验课程本身及教学相关流程、实验过程等方面的管理功能，包括实验模式管理模块、实验计划管理模块、实验资源管理模块、实验课前预习、实验课程录播、实验报告管理和实验成绩管理等主要模块。其中新增的实验模式管理模块将引入对翻转课堂等新教学理念的支持，以及对虚实结合实验课程的支持，其他功能模块也需支撑对虚实结合的创新实验教学模式下的各个环节、各类资源、各种行为的业务和数据进行管理、分析、优化。

实验模式管理模块是指针对不同的实验场景，将启用不同的管理流程，以完全适配新模式变化后所带来的新的实验设施、实验课程、实验过程、实验数据管理需求。

(1)场景划分

现有学校实验室按照虚实划分为虚拟实验室和真实实验室。

虚拟实验室又可细分为无固定场地的线上模拟实验平台与有固定场地的VR/AR实验室，前者仅需通过终端浏览器或安装在通用终端上的应用即可参与实验，后者需在固定的真实教学空间部署VR/AR的服务端与客户端，用户必须借助XR显示终端和配套的传感终端，才能完成实验，这种模式沉浸感更佳，但比起前者需要额外的空间环境和定制的终端支持。

真实实验室包括义务教育及高等教育阶段的各类学科实验室，一般是在多媒体教室或智慧教室的基础上，为讲台和每个学生实验操作台布置对应学科的实验器材，并且一旦布置完成后，基本不会随意变更，每个学科甚至每一类实验科目都至少占用1个及以上教室，对教学物理空间产生极大浪费。

当前实验室建设一般都是虚实分开的，随着智慧校园建设发展和VR/AR技术技传感终端的发展，虚拟仿真实验室所占比重将持续增加，但又无法完全取代真实实验室，因此虚实结合将会是一条必由之路。

因此在一段时期内，学校实验室教学将同时存在传统的真实实验室、虚拟实验室(含纯线上和纯虚拟线下)、虚实结合实验室，与之相对应的实验教学模式也划分为：传统模式、虚拟模式、虚实结合模式。

(2)新模式的设计

传统模式与虚拟模式目前行业市场都已经相对成熟，传统模式建设和管理方案也比较成熟；虚拟实验室的建设和管理随有不足，但是也正在快速发展；虚实结合模式目前还处于探索阶段，已有不少学者发表过相关研究论文，但是实际应用还处于初期阶段。因此本节主要阐述本项目中对虚实结合实验室的设计，为下文相关管理功能设计提供基础假设。

虚实结合实验室对环境的设计

虚实结合实验室首先是一个有物理实际空间的实验教室，在教室中划分为四大区域，分别为：教师讲解演示区、学生实操区、学生虚拟试验区、实操标准实验台储藏区，布局示意图如附图4。

实验计划管理模块

实验计划管理模块主要是完成实验课开课前的准备工作，包括实验课程信息、实验项目信息的录入、导入，以及确定任课教员和授课对象，并对课表编排规则进行设置等。实验计划管理模块包括：实验项目管理、课表编排规则设置、课表编排及生成、学员分组等4项功能。

实验资源管理模块

该模块主要是为实验教员提供实验课程资源的管理功能，包括学习资源管理、实验指导管理和自主考核试题库管理。

自主考核也包括实操测验，有线下和线上两种模式，分别通过实操软件自身测评和线下实验台的台位监控进行实验过程关键步骤和结果识别来完成。

实验课前预习

该模块主要为学员提供实验课前的预习学习和自主考核功能，帮助学员较好的完成和掌握实验课的相关内容。该模块包括在线预习和自主考核2项功能。

实验课程录播

实验课程录播可将教员、学员实验的实景录制并存储下来，配合全校统一的智慧教学管理系统实现学校内(或教育集团内)资源建设、资源共享。

集体授课时，由教员一键式开启录播，实验课程结束后，由教员一键关闭录播。自主实验时，由学员刷卡开启录播，当学员刷卡离开时，检测是否还有其他学员正在做实验，如果有，则继续录播，如果没有，则停止录播。

真实实验课程录播主要依托录播主机、摄像机、吊麦等，在实验室前部、后部、实验台位部署摄像机和吊麦，将教学过程全场景+细节记录下来，供教员和管理人员实验巡视、远程监控，录播的视频最终上传至资源平台供教员/学员点播复习。虚拟实验课程则一开始就内置了标准化的沉浸式操作演示模块，并支持对每个用户实验模拟操作的过程和结果进行记录，记录方式包括视频式、关键截图式、结构化数据式，或者不同方式的组合，记录内容更加全面和准确。

实验报告管理

该模块的主要功能是进行实验报告模板管理、学员撰写提交实验报告以及查看教员已批阅的实验报告。该模块包括：实验报告模板管理、实验报告评分细则管理、实验报告提交、实验报告评阅、实验报告存档、实验报告抽查和查看等6项功能。

实验成绩管理

该模块主要实现实验成绩的统计分析功能，包括成绩统计、成绩分析、提升建议3项功能。

二、实验室开放管理，基于AI技术，联动教学课表和实验室课表，实现以实验室最小划分单位为基数，提供课程外实验室开放使用，可以根据实验室预约情况，自动更新实验课表，方便师生查询，并以提高实验的使用率，为师生提供更多的实验实训机会。

不断加大实验室开放力度，最大化发挥实验室的建设效益，是进行实验教学改革的重要途径。该功能主要是进一步提高实验室开放管理的信息化和智能化。

实验室开放管理流程：系统依据实验室开放管理基本事务，按照学校实验室日常开放管理的模式，进行核心管理流程划分，实验室开放管理功能如下

实验室开放安排以及实验室的开放预约管理，由实验室管理人员制定，也可以由任课老师、同学申请，管理员审核。可灵活管理开放实验、自主实验、自拟实验、指定单个/多个实验、指定可选实验等多种开放模式。

主要包括：开放设置、预约管理、成绩及考勤课表、查询统计等。

1)实验室开放设置

实验室开放设置包括：开放用房设置、开放课程项目、座位项目关联、实验设备设置、座位分布图、工位电源控制设置等，设置需要开放的实验室以及开放实验课程、实验项目的基本数据，还需设置实验座位和实验项目之间的关系等实验室开放的基本参数。

2)开放预约管理

可灵活安排开放的实验室地点、人员对象(院系、班级或个人或自定义团体)、指导教师、单元开放时间以及开放项目(指定多个可选项目、自拟项目、指定必做项目、自定义项目等)，可安排指定多个项目同时开放(学生在同一实验时间可分别选择不同的项目进行预约，比如学生甲选择项目A，学生乙选择项目B)，可以安排单个项目开放，也可以同时指定多个必做项目同时开放，极大的方便管理人员进行开放实验发布和管理。同时对实验室开放预约情况进行管理，并可在线查看实验过程、实验报告，同时评定开放实验项目的成绩。

系统可对实验室占用及预约占用进行实时统计，以课表图文排列方式进行展示，方便查询。对于空闲段，预约使用人可以发起实验室预约使用审批，系统在AI判断不发生使用冲突后，交由实验室管理员审核；确认后，联动门禁、视频监控、电控管理等系统，允许预约使用人使用校园一卡通在预约允许时间段刷卡进入实验室；同时，将实验所需的实验设备、耗材等通知实验设备耗材管理人员，提前进行准备，以便实验人员可以按时进行实验。

实验室预约管理应具备以下详细功能：

查询功能：包括实验室空闲、课程占用、预约占用、占用人员、占用时间、实验项目等信息查询功能。

预约功能：包括实验室预约、变更、取消、审批等功能。

统计功能：以时间、空间、人员、实验项目等多个维度统计实验室使用数据。

3)成绩及考勤课表

系统通过对基础数据的AI分析，可实时生成包括：实验课程成绩表、实验签到表、教师课表、用房课表、我的课表等在内各项统计表格。

4)查询统计

系统可与智能门禁、视频监控、智能电控等系统结合，进行联动管理，对包括：实验室开放情况、考勤签到、刷卡进出等各种实验室开放数据，进行查询统计。

三、资产耗材管理：系统通过对实验室资产及耗材状态数据的AI分析，将实验室资产、耗材的采购、价格、变更、维修、报废等信息汇总，结合二维码实现实验室资产、耗材的状态信息的快速查询，通过RFID、BIM、AR技术实现实验室资产、耗材的快速取用调度，实现库存使用的智能预警提示，降低实验管理人员的工作强度，提高实验室资产、耗材的管理智能化水平。

1、资产管理功能：

学校实验室资产管理主要是设备仪器的建帐入库、资产管理、资产查询、数据报表。把实验室设备仪器采购、价格、变更、维修、报废等信息汇总，可结合二维码每台设备生成唯一二维码进行扫码管理。通过提供详实准确的数据实现实验室资产更科学调度，提高资产使用效率，提升资产管理水平。其主要功能如下所示：业务流程包括：申请采购→采购审批→申请入库→入库审批

(1)实验管理员填写采购单申请采购，采购单内容包括资产名称、价格、规格、资产来源等基本信息，自动生成设备二维码。填写保存实时提交采购申请，在未审核之前可更改资产相关信息。

(2)采购单资产信息：包括资产名称、分类号、国别号、经费科目、使用方向、资产来源、资产单价、所属单位、出厂日期、购置日期、资产规格、资产型号、保修期限等。

(3)实验室资产主管部门负责人根据提交的采购单，核对资产采购数据，对符合采购规定的予以审核通过，不符合采购规定驳回重新填写或更正采购单。

(4)在我的采购设备中本单位管理员可随时查看资产提交的详细信息，未审核或审核驳回的可返回申请采购对采购单信息进行更改。方便实验室资产管理员了解采购申请审核状态，及时更改完善采购要求。

(5)当采购申请审批通过后，需要将采购设备放入仓库，采购管理员提交申请设备入库，审核通过后完成资产入库，未审核通过的被驳回重新核对再次提交。

2、耗材管理功能

实验室耗材管理主要管理耗材的日常业务流程数据，包括入库管理、耗材管理、耗材查询、数据报表等，各项申请审批在整个平台的网络互动管理中就可以完成，减少了人为之间来往造成的时间精力上的损耗，提高了实验室耗材使用效率。

对实验室的耗材进行管理，耗材的采购申报、审批，采购入库以及耗材的申请领用、审批、报废、挂失等管理，同时对库存耗材使用预警提示，可灵活的统计查询耗材并统计汇总报表。

四、实验数据管理：实验数据管理主要实现对实验数据采集、实验数据统计、实验数据分析的管理功能。

1、实验数据采集：实验数据采集是系统后台运行的模块，能够自动采集实验过程数据和实验成绩数据，为实验室数据统计提供基础数据来源。

实验过程数据从实验设备或实验操作台中采集而来，包括开始实验时间、实验结束时间、实验用时、实验关键步骤截图等。

实验成绩数据可以直接从实验报告中提取，包括实验评分、实验完成度等。

实验数据采集、汇聚需遵循统一标准，为此学校应结合教育信息化相关考评数据标准和行业规范，对校内教学应用系统和教学管理相关数据分类制定标准，包括数据存储、数据采集、数据共享交换、数据治理、数据展示、数据接口等标准。

2、实验数据统计：系统具备实验数据统计功能，实验数据统计包括总体数据统计和个人数据统计。实验数据统计后的数据可以由实验室管理人员直接查看，或者用于可视化展示中使用。

总体数据统计可以按照实验项目、教学班、实验组别来进行分类统计，统计的主要内容包括实验用时、实验结果等。按照实验项目统计时，可以统计出实验项目的平均用时、学员实验结果的总体评分等信息；按照教学班统计时，可以统计出教学班学员的实验平均用时、实验评分等；按照组别统计时，可以分别统计出各个组别的实验平均用时、实验评分以及各组的对比情况。

个人数据统计可以针对学员个人对实验用时、实验结果、实验评分等进行统计。

3、实验数据分析：实验数据分析是在实验数据统计的基础上，加入指定的算法模型，形成固定专题的分析结果数据，并对未来某些状态进行预测，最终展示给相关人员。对于实验室管理人员而言，主要关注的分析数据包括空间利用提升途径和实验耗材库存最小化途径等。对于教师而言，主要关注的分析数据包括差生成绩提升途径、实验模式选择策略、实验课程教案优化建议等。对于学生而言，主要关注的分析数据为个人成绩提升路径、个人素质画像等。

五、实验室安全管理：通过实验安全管理可以为实验人员创造一个安全可靠且适宜的学习和实践空间。实验室安全管理包括环境监测与控制、电子班牌、防盗报警和智能电控管理等。

1、环境监测与控制

实验室的环境监测与控制主要包括实验室温湿度、空气质量、光照度等环境指标的记录与控制，确保实验室环境质量。

(1)温湿度检测与控制

温湿度传感器实时采集实验室的温度、湿度数据，并传输给系统，系统将采集到的数据与设定的温湿度阈值范围进行比对，当实时温湿度超过系统设定的温湿度阈值范围时，系统自动打开(关闭)空调进行温湿度调控，或报警提醒实验室管理人员进行人工干预。

(2)空气质量检测

空气质量监测设备实时采集实验室空气质量数据，并传输给系统，系统将采集到的数据与系统中设置的空气质量阈值范围进行比对，当超出系统中设定的阈值范围时，系统自动打开新风系统进行通风，或报警提醒实验室管理人员进行人工干预。

对于某些危险气体(如氯气)，建立实时监测机制，一旦发现有泄露发生，及时进行报警、联动排风设备，并利用短信、电话等通知相关管理人员。

(3)光照度控制

光照度传感器实时采集实验室内的光照强度数据，并传输给系统，系统将采集到的数据与系统中设置的光线强度阈值范围进行比对，当超出系统中设定的阈值范围时，系统自动调节窗帘、灯光强度进行光照度控制，或报警提醒实验室工作人员进行人工干预。

2、智慧电子班牌

电子班牌应自带读卡功能，能够与校园“一卡通”系统对接。电子班牌用于显示实验室状态、课表安排、校园新闻及通知，并具备门禁管理及实验人员信息采集功能。电子班牌具备课堂模式、实验模式、参观模式3种模式。

课堂模式用于实验室日常授课使用。根据实验室的课程安排，当系统检测到实验室有教学任务时，自动将电子班牌调整为课堂模式。课堂模式下老师刷卡自动完成实验分室使用登统计，学生可以通过刷卡完成上课签到，并由系统记录下所有上课学生信息，同时在电子班牌上显示课程名称、任课老师姓名、任课老师职称、任课老师单位、授课内容、学生专业、学生队别等信息。

预约实验模式用于学生自主实验时使用。当实验室处于无课状态，系统自动将电子班牌调整为预约实验模式，代表学生可以进行实验预约。当学生在电子班牌上刷卡时，系统根据实验室预约信息判断该学生是否有权限开启门禁，并记录下刷卡人员信息。学生刷卡进入实验室后，系统联动智能电控管理启动设备电源，同时在电子班牌上显示实验的学生姓名、实验项目等信息。

参观模式在实验室承担参观任务时使用，由实验管理员通过系统手动设置。参观模式下电子班牌显示实验室名称、主要设备、实验室支撑的主要学科、专业、课程、实验室取得的主要成绩等信息。

通过智慧电子门牌系统可显示实验室的介绍、实验室的仪器设备、当天实验课表、实验预约、通知公告等信息。

(1)实验室信息展示：智慧电子门牌可以动态的显示实验室的相关介绍信息，包括实验室的照片，实验室简介信息等；

(2)仪器信息介绍，可与管理平台联动、动态的显示实验室内的仪器设备的信息，包括仪器名称、规格型号、仪器图片、仪器介绍等相关信息；

(3)实验课表展示，智慧门牌可以显示当日该实验室的教学排课课表情况，可显示课程名称、上课班级、上课时间、任课教师等相关信息；

(4)实验室开放预约情况展示，智慧门牌可显示当日该实验室的开放预约情况；

(5)实验室通知公告信息，智慧门牌可以动态的显示实验室的通知公告信息。

(6)可拓展门禁实现校园卡、密码等多种认证管理。

3、防盗报警

(1)防盗报警

随着实验室的开放，实验室设备安全管控越来越重要，需建立防盗报警机制。利用探测器对实验室内以及楼道区域进行布防，建立实验室非使用时段的入侵报警功能，及时探测非法入侵，并且在探测到有非法入侵时及时向实验室管理平台推送消息以及向实验室相关人员进行告警，保护实验室重要资产安全。

(2)智能门禁管理

管理教师和学生身份的认证及刷卡进入实验室，门禁设置采用“进门刷卡，出门按钮开门”的方式，整个门禁系统由控制室统一监控，对各出入口的位置状态、出入对象及出入时间等进行实时控制或设定程序进行控制。门禁管理根据实际情况实现“集中管理、分散控制”的方式，各个操作员由系统管理员授权，操作员可实现多级管理。

智能门禁终端读卡并验证身份,同时控制实现门的开关；服务器门禁管理软件在后台处理并存储记录；系统采用TCP/IP通讯协议，实现对所有门状态的管理。同时结合电源控制、网络摄像设备实现实时对实验设备电源开启和关闭以及实验室的视频监视，验证并保存记录实验室人员进出情况、实验室内部设备操作过程等。可根据实际需求实现人脸、指纹、二维码、卡+密码等多种方式门禁考勤管理。

实时身份认证，网络身份认证采用实时认证模式，能自动识别每天24小时不同时段的被安排了实验教学、预约开放实验、实验设备或创新实验基地的用户身份且该用户只能在该被安排的实验教学时段或预约开放实验并通过审核的时间段内出入实验场馆，区别于传统的黑白名单脱机模式；

将教学实验安排、开放实验预约等多种实践教学业务融于一体，与智能门禁终端实时结合，自动识别，区别于同类软件只能对预约仪器时段进行管理，而不能对最复杂的教学实验安排时段进行有效管理；

提供多种身份认证模式：网络通畅时实时认证、断网情况下脱机认证、超级用户认证、卡+密码、密码等多种方式认证，安全可靠；

智能数据刷卡终端集成CPU、IO、存储、网络模块、内建操作系统，无需连接计算机进行通讯控制；

(3)在智能识别实践教学(教学实验安排、开放实验预约、实验室开放、仪器预约、创新基地预约)产生的人员识别权限外，同时可针对不同实验室分配不同人员的开门权限，并支持脱机密码开门；

(4)系统定时自动下载更新实践教学、开放预约产生的不同时段人员授权名单列表到数据门禁终端，同时门禁终端数据可主动发送到后台，且不受门禁终端数量的影响。

(5)可设置定义门禁类型：通道和房间；

(6)自动在线检测门的实际开/关状态，管理人员一目了然。

4、实验室视频监控管理

通过摄像机实时监视实验室情况，可在办公室、家中等通过登录实验室系统平台，通过网络，可远程控制摄像设备并随时查看实验室状况。

实时视频监控，可实时网络监视实验室内部情况，随时查看实验室动态信息；

实验视频回放，实验室视频信息可存储、回放，根据存储空间大小定时保存最近时间段视频信息。

实验室安全监控，监视实验室安全状态，24小时日夜监控，及时发现安全隐患。

5、智能电控管理

通过网络远程控制技术实现对实验室仪器设备的电源开启和关闭控制，系统自动对被安排或被预约的仪器设备供电或断电。它针对需要电源的实验设备(大型、贵重仪器设备)设计开发的远程电源集中管理解决方案，在学生完成实验预约，刷卡后实验设备才能供电，实验完成后可系统定时、管理员远程断电。对实验设备进行精细化管理，自动记录使用时间并实验自动门禁系统、视频监控构成实时联动平台，提升实验室的智能化无人管理，减少工作量。

系统提供对设备的实时电压、电流等数据的采集功能，可实时监控设备用电状态，并形成记录，在设备用电出现异常时，系统自动侦测并发出报警。系统还实现以下功能：

分布式远程电源控制器，内建操作系统，通过网络远程开关电源；

可对学生预约使用时间段的设备在学生刷卡通过身份认证后供电；

可添加、修改、删除分布式远程电源控制器信息和相关参数并对状态进行设置；

与智能数据采集子系统联动，通过预约刷卡自动控制电源；

可视化工位图，可根据实验室工位自定义工位图，进行远程可视化操作；

六、可视化展示模块：建立集中式的实验室信息可视化展示窗口，可在客户端网页以及终端大屏上，以多种图表形式实时展示实验室实验情况及各项重要指标数据，方便实验管理员及机关领导快速掌握实验室运行情况，支撑科学决策，提高管理工作效率。可视化展示窗口使用数据平台提供的数据可视化工具设计而成。

1、数图展示功能

系统的数图展示主要通过可视化展示窗口采用文字介绍、饼图、柱状图、滚动列表等多种展示方式，展示内容包括老师工作、学生训练、开放实验、学生考勤、装备/耗材使用、实验室使用等模块。老师工作模块展示各老师每月累计工作量、各月工作量变化情况等。学生训练模块展示学生训练工作开展情况，包括每月训练课程开展数量、各类型课程占比情况、每月参训学生数量、学生实验报告得分分布情况、学生实验报告得分历史变化情况等。开放实验模块展示学生预约实验室的情况，包括实验室每月预约次数、实验室自主实验占用时间比例、网上预约通过及未通过占比情况、预约未通过原因占比情况等。学生考勤模块展示每月学生按时签到/请假/迟到/缺勤数量及占比、历史迟到/缺勤学生占比变化情况、最近迟到/缺勤学生列表等。装备/耗材使用模块展示各设备每月累计使用时间、每月设备报修数量、报备完好率、各耗材历史库存数量变化情况、各耗材每月出入库数量等。实验室使用模块展示实验室实时使用情况、课程情况以及每月实验室使用率等。动态输出显示实验室安全检查统计、危险品采购、安全考试通过情况以及物联网状态等情况。可实时进行交互输出，支持LED、电视等外部设备实时显示每个实验室的教学实验安排、开放实验预约情况；通过外接设备时时了解当天各个实验室具体实验地点、班级、人数、时间(可自定义显示输出字段)等等信息。

2、可视化交互终端

展示平台以B/S模式为主，使用H5、Python、OpenGL等前端展示开发语言，支持嵌入网页、小程序、客户端等架构显示区，支持二维和三维的展示和操作效果，可高分辨率展示在个人电脑、移动端以及指挥大厅的拼接大屏、电子沙盘，还支持在XR设备的虚拟空间进行超大屏展示和互动。

七、实验室平台终端设计：

智慧实验室终端，这里特指可交互类终端，监控传感终端不在此列。主要包括以下几种类型：

(1)传统教学互动类

包括教师PC、智慧黑板、小组互动终端(互动小屏)、学生平板等，适用于与智慧教室教学场景类似的实验教学场景。其中的教师PC、智慧黑板的OPS应支持云桌面，教师PC根据实验室的教学需求，可以申请为云桌面的胖终端，其余以瘦终端为主。

(2)虚拟模拟教学实验类

包括XR终端和模拟设施。XR终端以VR终端为主，主要用于实验教学和实验模拟，AR终端为辅，主要用于难度或危险程度较高实验的辅助指导，MR将在未来成为VR应用的补充。模拟设施是指有实物设备形成仿真舱体的终端，结合其显示屏模拟外部环境，一般用于特殊职业行业。

(3)智能化仪器类

包括物理、化学、生物、地理等各学科的复杂实验器材，这类器材自带系统和通信接口，可以将操作数据直接同步给实验管理平台，并可以接受远程的控制和监控。

(4)智能化柜体

包括储藏危化品、冷冻品、贵重物品和其他耗材的智能储藏柜，柜体带系统和显示屏，支持本地交互和远程交互，与实验室管理平台对接后可实现预约授权和数据同步。

(5)智能客服等

包括引导机器人、配送机器人等，与实验室平台对接后承担自动引导、自动配送等工作。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。