CN106373212B - 一种智能教室预约控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能教室预约控制装置，其特征在于该装置包括震动传感器、校园卡射频模块、电机、蜂鸣器、触摸屏、无线通讯模块、摄像头、单片机控制模块、供电模块和键盘开关；所述震动传感器安装在教室的门口一侧，震动传感器的一端连接有蜂鸣器，另一端接在单片机控制模块上；所述无线通讯模块安装在教室墙壁内侧，无线通讯模块一方面与单片机控制模块连接，另一方面与远程客户端连接；触摸屏安装在教室外的外侧墙壁上，无线通讯模块和触摸屏均与单片机控制模块进行双向通信；所述单片机控制模块还分别与校园卡射频模块、电机的一端、教室内的灯管和讲台上的终端电脑连接；所述校园卡射频模块安装在教室外的外侧的墙壁上。

Description

一种智能教室预约控制装置

技术领域

本发明涉及智能教室控制领域，特别是涉及一种计算机、触摸屏与无线通讯技术相结合的智能教室预约控制装置。

背景技术

由于大学课程不是固定座位，存在很多问题：1.占座现象。这种现象在大学中较为明显，由于上课的人数较多，为了得到一个好的位置，学生会提前用书包或纸条进行占座。该行为不仅使教室的教学环境变得越来越差，而且有可能会因为座位的占用而产生矛盾。2.考勤问题。考勤工作可以使得教师了解实际来的学生人数，便于教师对教学进度的控制。当今的教育模式下，查考勤的普遍方法是口头点名方式，该方式不仅会占用教师大量的教学时间，而且会出现代签或代点名的现象。3.纪律问题。教师在讲课过程中，一部分学生会不遵守纪律，比如玩手机、睡觉或聊天，不仅严重影响自己的学习，而且对其他学生和教师的教学工作都产生了负面的影响。由于教室的学生较多，教师不能在第一时间了解到违反纪律学生的具体名字，从而影响教学效果。其他问题诸如室内灯光亮度不可调节，不仅影响着师生的教学环境，而且造成大量的电力能源浪费；师生课上的交互教学活动并不多，使得教师往往不能第一时间了解到学生的知识掌握情况，影响了教学进度。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种以计算机、触摸屏和无线通讯技术来解决教学工作中占座现象、考勤、纪律、能源问题的技术方案。当今的智能教室采用的是触摸屏在线选座，但未对选座的学生的考勤情况进行严格管理。本发明装置采用摄像头对学生进行自动拍照与数据库数据进行对比，从而通过图像识别***来进行考勤管理；同时采用无线通讯技术，实现在手机APP上进行网上选座，使用更加方便。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：一种智能教室预约控制装置，其特征在于该装置包括震动传感器、校园卡射频模块、电机、蜂鸣器、触摸屏、无线通讯模块、摄像头、单片机控制模块、供电模块和键盘开关；

所述震动传感器安装在教室的门口一侧，震动传感器的一端连接有蜂鸣器，另一端接在单片机控制模块上；所述无线通讯模块安装在教室墙壁内侧，无线通讯模块一方面与单片机控制模块连接，另一方面与远程客户端连接；触摸屏安装在教室外的外侧墙壁上，无线通讯模块和触摸屏均与单片机控制模块进行双向通信；所述单片机控制模块还分别与校园卡射频模块、电机的一端、教室内的灯管和讲台上的终端电脑连接；所述校园卡射频模块安装在教室外的外侧的墙壁上；所述电机安装在教室内地面上，电机的另一端接在教室内的窗帘上；所述讲台上的终端电脑同时与学校数据库连接；所述摄像头安装在教室的顶端，摄像头的端口与终端电脑连接；键盘开关安装在教室内学生的课堂座位的椅子上，其端口与单片机控制模块连接；所述供电模块为整个装置供电；

所述单片机控制模块能控制电机的开关状态，会根据每节课的课程对位置以及灯光的需要对教室开放最佳预约区域，并根据教室开放的最佳预约区域控制教室内灯管的亮灭，单片机控制模块与触摸屏结合，实现学生在线预约教室座位与查询课表；同时单片机控制模块会将每个座位所对应的校园卡信息传到终端电脑上，供教师查考勤及课堂交互活动的开展。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：使得教室更加智能化。具体表现为实用性、经济性、可靠性、先进性和人性化上。无线技术的引用，使得学生可以在手机APP上进行网上选座，节约了学生选座的时间，方便了学生；单片机、摄像头与终端电脑组成的图像自动识别***与校园卡射频模块的引用可以实现自动考勤管理，***采用摄像头与终端电脑数据库进行对比观测座位上是否为本人，从而使考勤管理更加准确方便；单片机控制电机进而控制窗帘，同时单片机控制室内灯管，两者的共同作用使得室内亮度自动变化以适应教室讲课模式的变化(比如PPT课到板书课)，同时节约了电力资源；震动传感器与蜂鸣器的引入使得教室内的公共设备得到安全保障。

附图说明

图1为本发明智能教室预约控制装置的安装结构示意图；

图2为本发明智能教室预约控制装置的结构框图。

图中，1为震动传感器、2为校园卡射频模块、3为电机、4为灯管、5为蜂鸣器、6为触摸屏、7为无线通讯模块、8为窗帘、9为终端电脑、10为摄像头、11为单片机控制模块、12为供电模块、13为键盘开关。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明智能教室预约控制装置(简称装置，参见图1-2)包括震动传感器1、校园卡射频模块2、电机3、蜂鸣器5、触摸屏6、无线通讯模块7、摄像头10、单片机控制模块11、供电模块12和键盘开关13；

所述震动传感器1安装在教室的门口一侧，震动传感器1的一端连接有蜂鸣器5，另一端接在单片机控制模块11上；所述无线通讯模块7安装在教室墙壁内侧，无线通讯模块7一方面与单片机控制模块11连接，另一方面与远程客户端连接；触摸屏6安装在教室外的外侧墙壁上，无线通讯模块7和触摸屏6均与单片机控制模块11进行双向通信；所述单片机控制模块11还分别与校园卡射频模块2、电机3的一端、教室内的灯管4和讲台上的终端电脑9连接；所述校园卡射频模块2安装在教室外的外侧的墙壁上；所述电机3安装在教室内地面上，电机3的另一端接在教室内的窗帘8上；所述讲台上的终端电脑9同时与学校数据库连接；所述摄像头10安装在教室的顶端，摄像头10的端口与终端电脑9连接；键盘开关13安装在教室内学生的课堂座位的椅子上，其端口与单片机控制模块11连接；所述供电模块12为整个装置供电。

所述单片机控制模块11中的单片机为多口的51型单片机，其单片机型号为C8051F020；所述震动传感器1为一种电测法震动传感器，连接在单片机的输入口，安装在教室门旁；所述校园卡射频模块2连接在单片机控制模块11的输入口，安装在教室外的外侧墙壁上；所述的控制窗帘8闭合的电机3连接在单片机控制模块11的输出口，安装在窗帘8端；所述灯管4与单片机控制模块11的输出口相连接，安装在教室的屋顶上；所述蜂鸣器5与单片机控制模块11的输出口连接，安装在教室内墙壁；所述触摸屏6安装在教室外的外侧墙壁，供学生预约座位；所述摄像头10安装在教室屋顶，用来采集座位上学生图像；所述无线通讯模块7安装在单片机控制模块11旁，供其无线通讯。

校园卡射频模块2采集学生校园卡的个人信息，并将数据传送到单片机控制模块11中。单片机控制模块11来控制电机3的开关状态。单片机控制模块11会根据每节课的课程是板书课、ppt课或自习课，通过其对位置以及灯光的需要来开放最佳预约区域，同时，单片机控制模块11根据教室开放的最佳预约区域控制室内灯管4的亮灭。单片机控制模块11与触摸屏6结合，实现学生在线预约教室座位与查询课表的功能。单片机控制模块11与无线通讯模块7结合，实现远程控制本发明装置进行预约座位的目的。摄像头10采集到的座位学生信息与预存在终端电脑9中的预约人员图像进行对比，进行图像识别与考勤管理。

通过单片机控制模块11与触摸屏6进行连接，学生可通过校园卡在校园卡射频模块2进行射频识别，随后在触摸屏6会显示出课表，本发明装置会根据所上课程开放最佳预约座位区域。此时，学生可从最佳预约座位区域在线预约教室座位，相应的座位被预定后，教室座位会从封闭状态转变为开放状态供学生使用。同时单片机控制模块11会将每个座位所对应的校园卡信息传到终端电脑上，供教师查考勤及课堂交互活动的开展。学生可以在宿舍等通过手机进行微信或其他app预约座位，方便了学习生活。教室内安装有8只均匀分布在教室屋顶的灯管4，以及受电机3控制的窗帘8。在上课期间，装置会根据预约座位的情况控制相应灯管的闭合，给学生提供一个良好的学习环境的的同时节约了电力资源。同时考虑到有些课程需要用到PPT，在进行PPT课程时，单片机控制模块11会根据需要自动控制电机3进而控制窗帘8的闭合。

当学生需要在线预约座位时，单片机控制模块11需采集其个人信息。校园卡射频模块2与单片机控制模块11连接，校园卡射频模块2采集到校园卡的信号，将数据送到单片机控制模块11中，单片机控制模块11将采集到的数据存储并显示在触摸屏6上。此时，单片机控制模块11采集到个人信息后，将控制触摸屏6使其显示学生所对应的课表，单片机控制模块11会根据课表上显示的课程情况(比如课程是板书模式、PPT模式还是自习模式)开放最佳预约座位区域。教室屋顶上方均匀的安装有8只灯管4，由于每一节课程***会根据课程情况开放最佳预约座位区域，装置会在上课期间根据所开放的最佳预约座位区域进行室内灯光的调节。使所开放的区域的灯管亮起来，未开放的区域灯管熄灭，不仅给学生提供一个良好的学习环境而且节约了电力资源。当所上课程为PPT课程时，***会控制电机3，使其闭合进而使窗帘8关闭，调整教室内的光线。当校园卡射频模块2采集到个人信息后，终端电脑9会根据个人信息找到预存到网络中的个人图像信息。教室内安装有摄像头10，会对每位学生进行图像采集，利用教室的摄像头10对座位上的人员和预约人员进行图像对比来检查所到学生是否为本人，终端电脑9上会显示所到学生信息与代替学生名单，从而提高了考勤质量、节省了考勤时间。每个座位上有一个键盘开关13供课堂师生交互教学情况，教师课上询问问题，学生通过键盘开关13输入，由于每个座位的个人信息已经传送到教师终端电脑9上，教师可据此让学生进行答题，以便教师对学生学习进度掌握情况。教室门旁侧安装震动传感器1，当在教室不开放时间有盗贼进入教室时，震动传感器1将其采集到的盗贼发出的震动信号经相应的检测放大转化电路将采集到的模拟信号转化为可供单片机控制模块11处理的数字电压信号。当震动信号经转化后的电压范围超过某一阈值时，单片机控制模块11会控制蜂鸣器5会产生声音信号来进行报警，直至有管理人员处理完现场后将复位开关复位，此时报警解除，蜂鸣器不再发出声音信号。单片机控制模块11与无线通讯模块7相结合，远程客户端通过手机app或微信进行座位的远程预约，手机发送一个信号，通过无线传输，单片机控制模块11接收到信号后进行相应的处理。供电模块12进行整个***的供电。

单片机控制模块11含有事先编好的程序来控制本发明装置。震动传感器1采集到的信号后，将该信号输入到单片机控制模块11中，单片机控制模块11再对其进行判断，当单片机控制模块11检测到此信号大于所设阈值，通过改变控制蜂鸣器5的输出口电平的变化来控制报警电路的开关来进行报警的实现。当校园卡射频模块2采集到学生校园卡的信息后，单片机控制模块11会通过串行通信的方式控制触摸屏6。当单片机控制模块11采集到校园卡信息后会根据所上课程分配最佳预约区域，其最佳区域的设定是在单片机控制模块11事先编写相应的选择程序所决定的。同时，单片机控制模块11会根据相应的最佳预约区域来决定窗帘8的闭合和灯管4亮的数目，主要是单片机控制模块11控制电机3和灯管4的电平实现的。摄像头10采集到学生图像信息后，终端电脑9会将该图像信息与学校数据库的信息进行对比，进而判断所到学生是否为学生本人，然后终端电脑将判断结果传递给单片机控制模块11，进而将判断结果反映到触摸屏6上。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (2)

1.一种智能教室预约控制装置，其特征在于该装置包括震动传感器、校园卡射频模块、电机、蜂鸣器、触摸屏、无线通讯模块、摄像头、单片机控制模块、供电模块和键盘开关；

所述震动传感器安装在教室的门口一侧，震动传感器的一端连接有蜂鸣器，另一端接在单片机控制模块上；所述无线通讯模块安装在教室墙壁内侧，无线通讯模块一方面与单片机控制模块连接，另一方面与远程客户端连接；触摸屏安装在教室外的外侧墙壁上，无线通讯模块和触摸屏均与单片机控制模块进行双向通信；所述单片机控制模块还分别与校园卡射频模块、电机的一端、教室内的灯管和讲台上的终端电脑连接；所述校园卡射频模块安装在教室外的外侧的墙壁上；所述电机安装在教室内地面上，电机的另一端接在教室内的窗帘上；所述讲台上的终端电脑同时与学校数据库连接；所述摄像头安装在教室的顶端，摄像头的端口与终端电脑连接；键盘开关安装在教室内学生的课堂座位的椅子上，其端口与单片机控制模块连接；所述供电模块为整个装置供电；

所述单片机控制模块能控制电机的开关状态，会根据每节课的课程对位置以及灯光的需要对教室开放最佳预约区域，并根据教室开放的最佳预约区域控制教室内灯管的亮灭，单片机控制模块与触摸屏结合，实现学生在线预约教室座位与查询课表；同时单片机控制模块会将每个座位所对应的校园卡信息传到终端电脑上，供教师查考勤及课堂交互活动的开展。

2.根据权利要求1所述的智能教室预约控制装置，其特征在于所述单片机控制模块中的单片机为多口的51型单片机，单片机型号为C8051F020。