一种基于物联网的高校实验器材共享系统

本发明涉及物联网，特别是涉及一种基于物联网的高校实验器材共享系统。

背景技术：

1、在高校中，为了便于学科发展和培养更多的具备高级知识和技能的学生，往往会引进或购入大量的教学用实验器材供高校的师生学习和使用。对于高校中的不常用器材，此类器材在多数科系也会经常使用，此类器材就有了可共享的可能。但是在当下的高效实验器材的管理中，存在以下使用方式：

2、1.预约制度：高校会建立实验器材的预约制度，以确保设备的合理分配和使用。学生、教职工或研究人员需要提前预约设备，并按照预约时间段进行使用。这可以避免设备过度占用或冲突使用的情况，确保每个人都有平等的机会使用高校实验器材。

3、2.授权访问：部分价值较高的实验器材通常会限制访问权限，只有经过培训或授权的人员才能使用。学生、教职工或研究人员需要接受相关培训，了解设备的正确操作和安全注意事项，以确保设备的正确使用和保护。

4、3.实验室管理：高校会建立专门的实验室管理团队或部门，负责设备的维护、安全和监管。他们会定期检查设备的状态和性能，进行维修和保养工作，以确保设备的正常运行和安全性。

5、4.研究项目优先：在高校中，进行科研项目的实验通常会优先获得高校实验器材的使用权。这是因为科研项目对于设备的需求更为迫切，而且可以产生对学术研究有意义的结果。

6、5.合作与共享：为了提高设备的利用率，高校可能会鼓励合作与共享。不同学院、研究组或项目之间可以协商共享设备，以减少重复购买和提高资源利用效率。这种合作形式可以促进跨学科研究和创新。

7、6.技术支持和培训：高校会提供设备的技术支持和培训服务，以帮助用户正确操作和使用设备。他们可以提供使用指南、培训课程和技术支持，确保用户能够充分利用设备的功能和性能。

8、在高校中，部分实验器材可进行共享使用，往往采用如下的方式完成共享使用过程：

9、预约系统：高校建立一个在线预约系统，学生、教职工或研究人员可以通过该系统预约使用高校实验器材。预约系统可以提前规划和安排设备的使用时间，避免冲突和混乱。

10、共享时间段：设立共享时间段，将高校实验器材的使用时间分配给不同的用户。例如，设定每天或每周的特定时间段，供不同用户进行实验或研究。这样可以确保每个人都有机会使用设备，避免设备闲置或过度占用的情况。

11、合作项目：鼓励学生、教职工或研究人员在相关项目中合作使用高校实验器材。合作项目可以通过合作研究、共同实验或共享数据等形式展开，从而最大限度地利用设备资源，并促进学术合作和创新。

12、提供培训和资格认证：为确保高校实验器材的正确和安全使用，高校可以提供培训和资格认证。用户需要通过培训课程，了解设备的正确操作和安全注意事项，并获得相应的认证资格，方可使用高校实验器材。

13、目前高校的设备管理较为严苛，且实验器材的管理较为分散，不利于实验器材的统一管理和共享，而且在高校中，部分实验器材的共享方式较为繁琐和不便，因此，需要一种基于物联网的高校实验器材共享系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于物联网的高校实验器材共享系统，提高高校实验器材共享方案的安全性和高效性。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于物联网的高校实验器材共享系统包括：机柜主体，所述机柜主体上设置有若干舱室，用于存放高校实验器材；

3、自动装载与卸载装置，用于根据高校实验器材的体积数据将高校实验器材自动放置到目标舱室；

4、仪器外观检测装置，用于对归还后的高校实验器材进行外观检查，确定高校实验器材是否损坏；

5、环境管控模块，用于控制所述舱室内的环境；

6、交互模块，用于用户与系统进行交互；

7、嵌入式计算模块，用于控制所述自动装载与卸载装置、所述仪器外观检测装置和所述环境管控模块，并与所述交互模块进行信息交互。

8、可选的，所述自动装载与卸载装置设置在所述机柜主体后方，包括体积测量单元和传输单元；

9、所述体积测量单元，用于通过前段传送带与旋转式激光雷达相互配合对高校实验器材进行三维扫描，获取高校实验器材的体积数据，根据所述体积数据选取所述目标舱室，其中所述旋转式激光雷达包括第一旋转式激光雷达和第二旋转式激光雷达，所述第一旋转式激光雷达安装于所述前段传送带中间位置的外侧，所述第二旋转式激光雷达通过支架安装于所述前段传送带外最大限高的中间位置外侧；

10、所述传输单元，用于将高校实验器材自动放置到所述目标舱室。

11、可选的，获取高校实验器材的体积数据包括：将高校实验器材放置在所述前段传送带，所述前段传送带对高校实验器材进行传送；

12、当所述第一旋转式激光雷达扫描到高校实验器材，所述第一旋转式激光雷达发送脉冲信号至所述嵌入式计算模块；

13、所述嵌入式计算模块接收所述脉冲信号并控制所述前段传送带反向慢速移动和正向慢速移动，同时所述第一旋转式激光雷达和所述第二旋转式激光雷达对高校实验器材进行扫描获取高校实验器材的所述三维尺寸数据；

14、将所述三维尺寸数据传输到所述嵌入式计算模块，获取高校实验器材的体积数据。

15、可选的，所述传输单元包括所述舱室后方固定在所述机柜主体内壁的左右两侧的纵向滑轨，所述纵向滑轨均设置有一滑块并通过横向滑轨连接，所述横向滑轨与所述纵向滑导轨垂直；垂直于所述横向滑轨且水平设置有后段传送带，其中所述纵向滑轨、所述后段传送带和所述横向滑轨构成三维坐标系统；

16、所述后段传送带在所述纵向滑轨和所述横向滑轨的驱动下达到所述目标舱室，并通过所述嵌入式计算模块驱动所述后段传送带转动将高校实验器材自动放置到所述目标舱室。

17、可选的，所述仪器外观检测装置包括图像获取单元和识别单元；

18、所述图像获取单元，用于获取高校实验器材借出前的全景图与归还后的全景图；

19、所述识别单元，用于基于cnn卷积神经网络从预设角度将所述借出前的全景图与所述归还后的全景图进行对比，识别高校实验器材是否损坏。

20、可选的，所述图像获取单元包括网络摄像机和旋转盘；

21、所述网络摄像机通过可移动支架与所述舱室内壁活动连接，用于对高校实验器材的上部和下部以及死角区域进行拍照；

22、所述旋转盘与所述舱室底部旋转连接，用于驱动高校实验器材进行旋转，使得所述网络摄像机对高校实验器材进行全角度拍照。

23、可选的，所述环境管控模块包括温湿度检测单元、温湿度调控单元、微生物检测单元和微生物调控单元；

24、所述温湿度检测单元，用于通过温湿度传感器监测所述舱室内空气温度和湿度；

25、所述温湿度调控单元，用于通过所述嵌入式计算模块控制温湿度调控设备对所述舱室内的空气温度或湿度进行调控；

26、所述微生物检测单元，用于通过微生物检测装置检测所述舱室内的微生物含量；

27、所述微生物调控单元，用于当所述微生物含量不满足目标高校实验器材的存储条件时，对舱段内壁进行紫外线照射灭除微生物。

28、可选的，还包括云端用户操作平台，用于用户通过校园卡账号和密码登录所述云端用户操作平台，并根据实际业务需要从用户校园卡付费，其中所述云端用户操作平台与校园卡身份验证网络和校园卡付费网络连接。

29、可选的，所述嵌入式计算模块还与esim网络模块和wifi6网络模块进行网络连接。

30、本发明的有益效果为：本发明能够利用旋转式激光雷达探测实验设备的体积数据，利用传送带和空间三维坐标系统并在嵌入式计算机的控制操作下实现实验器材的自动装载与卸载。利用深度学习算法对归还后和出舱柜前的仪器外观进行对比，相较于其他方式方法，其能够通过学习大量数据来自适应地学习特征和模式。相比于手工设计的特征提取方法，深度学习算法能够自动学习适合任务的特征表示，无需人工干预；并且深度学习算法具备强大的表征能力，可以学习和表示复杂的非线性关系；此外，深度学习算法能够从海量数据中学习并发现数据中的模式和规律，提高模型的预测性能和泛化能力。

31、本发明集成舱段环境管控能力，在嵌入式计算机的控制下，能够利用传感器对舱段中的空气进行温湿度检测和微生物检测，对具备存放生物材料或仪器的舱段，能具备有效滤除细菌和真菌的能力，能够提供存储器材的适宜环境，防止仪器因此存储不当而产生损坏。本发明也集成触摸显示屏和esim网络模块和wifi6网络模块。其中，触摸显示屏能够向用户显示人机交互界面，触摸屏能够将来自用户的触摸操作指令输入到嵌入式计算机中，从而辅助用户完成人机交互过程。esim和wifi6模块能够为嵌入式计算机提供接入移动蜂窝网络能力和连接本地高速wifi网络能力。