邵光俭
摘 要：本文针对高职高专汽车检测专业基础电路课程，设计了一种基于无线网络集群的故障诊断系统。该系统由教师PC机和实验箱组成，教师PC机上具备服务器功能，实验箱内部配置带有10寸触摸屏的嵌入式设备。学生可以通过实验箱内部触摸屏进行独立、自由的故障排查练习；教师可以在教师PC机上设置各种故障类型、排布故障点，再由无线网络发送到各个实验箱实现统一故障设置，指导学生统一练习；教师可以通过教师PC机统一发出实操考试试卷，学生在实验箱上进行操作，同时在10寸触摸屏上进行过程记录，操作结束前提交记录；教师PC机可以对每一场考试学生提交结果进行自动阅卷，并自动生成考试成绩。该系统可以替代传统单个实验箱故障设置模式，既方便学生自主学习的操作，提高学生学习的积极性，提升学习效率；更提升了教师上课以及考核的工作效率。
关键词：无线网络 实验箱 故障诊断系统
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）09（a）-0067-03
通过对汽车维修企业职业岗位能力深入调查分析，并结合行业、学校等汽车维修技术大赛技术要求、职业技能鉴定标准、汽车技术发展趋势、以及高职毕业生所从事的岗位能力分析[2]，可以总结出汽車检修与维修技术专业学生在以后职业生涯中的各个成长阶段的两个核心能力是：汽车拆装调整操作技能和汽车电路故障诊断分析技能。其中汽车电路故障诊断分析能力是这两大核心能力中的关键。以往汽车电路方面的基本能力训练侧重于：汽车电路分析（认识）和万用表使用等基本技能训练，而缺少汽车故障诊断思维方法训练。其实验（实训）配套的实验箱仅具备连线检测功能，缺少汽车电路故障诊断思维方法培养；缺少高效的训练手段，导致汽车故障诊断能力培养缺少最基础的环节，不但使学生对于汽车电类故障缺乏深入全面的思考和分析，而且使学生在后续汽车电类故障诊断学习过程中有较大的困难和障碍。
针对目前高职学生对汽车电类课程基础薄弱的问题，围绕汽车电类故障诊断能[3]力的特点，将传统的汽车电路一目了然的故障接线教学训练方式与现代高速发展的无线网络[4]集群技术相结合，实现基于无线网络集群的故障诊断系统方案具有非常重大的意义[5]。
1 无线网络集群实验箱故障诊断系统的总体设计
系统由教师PC机和实验箱组成，利用无线网络通讯技术，教师在教师PC机上进行各类故障设置，再通过无线网络发送到实验箱，再由实验箱设置对应故障点；学生通过观察实验箱的故障现象，根据实验箱各测量点实际测量值，在嵌入式触摸屏上进行填写工单，判断故障点后提交；教师PC机会根据工单信息对当前维修工单进行智能阅卷打分，同时在教师PC机可以查询、输出学生考试相关信息。
图1是本系统的总体设计物理布局示意图。
系统中，引入了自主设计的实验箱。该实验箱配备10寸触摸屏，提供友好的人机交互界面，实验箱面板上提供正常连线功能、故障设置功能、短路保护功能、WiFi无线网络功能。实现学生电路连线实验练习的同时，也可以实现学生故障诊断练习，试验箱同时具备保护测量过程中电路短路。
2 无线网络集群实验箱故障诊断系统主要功能设计
为提高用户使用便捷性及减少系统维护成本，本系统在教师PC机上部署服务器，教师主要是通过Web页面进入到教师平台。当教师使用系统时，系统首先会提醒用户登录，根据用户账户信息，与服务器进行用户鉴权，鉴权通过后，系统赋予该用户对应的可操作权限列表。
2.1 教师PC机服务器功能
本系统在教师机上部署了服务器，本系统所有数据最后都在服务器里进行保存，包括各个学生的试卷信息、成绩信息、学生成员信息等；该服务器与现在主流阿里云的服务器类同，如果在后续的实际应用中，需要升级为全网络版的功能，只需要把服务器部署在阿里云服务器上就可以实现学生在教室、寝室、家里，完成整个实验箱相关的练习与考试。
2.2 教师PC机Web功能
由图2所示，教师通过自己的账号进入系统后，有以下几个功能。
2.2.1 用户管理
教师可以在用户管理界面增加要需要使用本系统的班级名称，再在班级名称下输入班级学生成员姓名、学号、密码。也可以在这个功能里修改、删除学生的各种信息，真正实现用户管理的功能。
2.2.2 教学功能
教师可在教学功能的管理界面进行自由故障点设置。可以实现对当前所有的实验箱进行故障设置，也可以有选择地对指定实验箱进行故障设置，还可以对不同的实验箱设置不同的故障，可以实现在正常上课时，教师对当前的学生进行各类故障案例讲解，方便课堂教学，做到做中学、学中做，提高学生的学习效果。
2.2.3 考试管理
教师可以在考试管理界面对考试的题库、考卷进行管理。教师可以针对不同模块的知识点建立不同的考卷，同时针对考卷教师提供参考答案以及对应配分表，完成正常出卷工作。教师还可以对试卷进行统一的题库管理，方便试卷操作。
2.2.4 在线考试
该故障诊断系统与实际纸质考试具备同样的功能，当教师想对学生进行故障诊断考试时，只需要操作在线考试。
在线考试可以实现开设一个考试，选择该场考试所有的班级或学生，设置每一场考试的人数、考试时长、学号排序、考试规则等，同时可以填写监考老师等相关信息。
在线考试考场配置完成后，可以人工点击开始考试，也可以设定时间点自动开始考试。在考试过程中，监考教师可以查看到哪些学生没有正常登陆进入考试，也可以人工结束任何一个考生的考试，还可以给某个学生加时来防止考试过程中由于出现突发情况而造成误时的情况。
在考试设定的时间到达后，自动把实验箱的电源切断，结束当场考试，教师PC机自动对所有的当场考生进行打分，并保存在教师PC机的服务器上，以备成绩与试卷查询。
2.2.5 成绩查询
教师在全部考试结束后，可以在成绩查询界面查询对应考试的各类信息。包括各个题目的正确率、班级平均成绩、场次平均成绩、每个学生成绩、每个学生对应真实考卷内容、成绩批量导出等。
2.3 实验箱功能
实验箱主要由带有10寸触摸屏的嵌入式故障设置控制系统和操作面板组成。在教师PC机开始考试时，学生在10寸触摸屏输入学号和密码，进行登陆，如图3所示。
学生正常进入考试系统后，实验箱嵌入式故障设置系统自动根据教师PC机的指令进行故障点设置。学生根据实验箱的实际故障现象，对实验箱进行各种有效测量，同时在10寸触摸屏的考试工单上进行填写。如果完成当场考试，学生可以在触摸屏上点“交卷”，完成当场考试，嵌入式故障设置系统自动跳转到登陆界面。
2.4 报警处理
当学生由于操作不当，造成实验箱短路情况发生时，实验箱嵌入式系统自动保护功能生效，同时实验箱提示响起，在教师PC机WEB端也有对应报警提示界面弹出，以提示在场监考教师需要提醒学生已经发生短路现象。
3 结语
通过整个系统的调试，基于无线网络集群的实验箱故障诊断系统实现了以上的各项功能，达到了预期的教学效果。对于这种方式的故障诊断系统，可以延伸到各类的故障诊断系统中。
在接下来的該系统升级过程中，如何引入云服务，如何把该故障诊断系统更好地导入到线上线下的课程中，如何进一步提升教师的教学效率，提升学生学习的积极性，这将是技术重点。基于无线网络集群的实验箱故障诊断系统将日趋完善。
参考文献
[1]冯国胜，冯丽沙，贾素梅，等，基于无线网络的车载诊断系统开发[J].车用发动机，2013（1）：80-84.
[2]郑尧军，陈开考，骆美富，等，虚实结合的汽检专业共享资源库建设研究[J].科技创新导报，2014（13）：39-40.
[3]孙涌.关于高职《汽车电工电子技术》教学改革与创新的思考[J].科技资讯，2011（30）：205.
[4]贾里.无线网络区域覆盖技术的应用分析[J].硅谷，2013（11）.
[5]朱涛，周天沛，姜涛，等，基于无线网络的电路故障管理与诊断系统设计[J].实验室研究与探索，2014，33（11）：107-112.
