CN109035090A - 一种基于物联网技术的智慧教育服务*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网技术的智慧教育服务***，包括教育管理层、数据链路层和教育应用层，以教育机构、校区为单位，基于物联网技术，实行课堂教学实时展示,将教学资料与学生个人健康实况数据进行统一物联管理，构建教学管理***，实现实景互动式的智慧教学，改进传统的教育模式，让教师、学生和家长三者的关联更为密切，***内部涉及有教学服务、消防预警、电气火灾预警、公共安全、校车管理、电梯监控和教学辅助，涵盖安全与教学全领域，运行效率高，能及时反应校区、老师、学生以及家长的相关动态，提高家长对机构和学校的安全感与满意度。
Description
技术领域
本发明涉及一种校园管理及教育***，特别是一种基于物联网技术的智慧教育服务***。
背景技术
当前，我国教育事业蓬勃发展，在经济较发达的城市中，更设立有各类型的教育私立学校、幼儿园、教育培训机构、文体艺术类辅导场所和托管机构，但由于各机构经营理念不同，各地各区政策和地理人文存在差异，造成不同地域的学校和教育机构存在不同现状与性质的教育差异化管理模式，亦因此导致了多个教育层面存在各类的教学问题：
1、各教育机构的安全服务***建设多处于空白或单一化阶段，不能满足国家***要求的标准体系和认证制度，负责人对于安全服务***的建设缺乏了解和必要性的认知；
2、机构管理没有一套完整的安全和智慧教育服务***来满足实际需求，不能第一时间掌握校区、老师、学生以及家长的相关动态，老师及相关负责人需要投入精力防止和应对突发事件，学生缺乏安全管理的同时极其耗费人力资源；
3、辅导老师缺少信息服务工具与家长和学生进行及时的互动交流，双方沟通了解的渠道单一，造成学生的问题点日渐堆积，教学水平难以提高。
4、家长不能便捷地融入到学生的教育中去，学生相关的学习生活信息后知后觉，对机构和学校缺乏安全感和满意度；
5、校区教学缺乏吸引力，学生只能被动接收教学，积极性低，不利于培养学生积极乐观和勤奋好学的良好习惯。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种全景式教学、能实时掌握学生动态的基于物联网技术的智慧教育服务***。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于物联网技术的智慧教育服务***，包括教育管理层、数据链路层和教育应用层。
所述教育应用层包括以教育机构、校区为单位的各分支***。
所述数据链路层包括光纤网络和无线传输网络，所述光纤网络主要用于传输教育应用层的采集数据，所述无线传输网络主要用于教育应用层的数据采集以及各分支***之间和教育管理层、数据链路层与教育应用层三者之间的控制指令传输。
所述教育管理层主要由综合教育服务中心、微信交互平台、安装在校区安保室内的安保中心***、安装在校区监控室内的校园监控***以及用于存储各平台***综合数据的中央服务器组成。
所述综合教育服务中心包括具有接入无线网域和互联网功能的教育管理计算机和安装在所述教育管理计算机内的教育管理平台；所述安保中心***包括消防器械管理客户端、应用管理移动设备和具有接入无线网域和互联网功能的消防安保计算机，所述消防器械管理客户端包括WEB客户端和用于管理公众号的微信客户端，所述WEB客户端和微信客户端安装在所述消防安保计算机内；所述监控中心***包括具有接入无线网域和互联网功能的监控管理计算机以及分别安装在所述监控管理计算机内的安全监测平台和B/S云平台。
所述分支***主要由智慧消防预警子***、校园电气火灾预警子***、校园公共安全子***、智慧校车管理子***、智慧电梯监控子***、智慧教学服务子***和智慧教学辅助子***组成。
所述智慧教学服务子***包括教学服务平台、安装在家长和教师智能手机上的教学应用APP以及安装在教室内的高清摄像头，所述教学服务平台包括教学展示模块和用于存放教学大纲、教案、课件、课本内容、辅导资料、作业和试卷的教学资料模块。
所述智慧教学辅助子***包括智能考勤平台、安装在校区主要出入口的智慧考勤终端、用于承载所述智能考勤平台的考勤通信主机和布置在校区内各个地域的视频通讯终端，所述考勤通信主机的数据端口与所述智慧考勤终端以及视频通讯终端对接，所述智能考勤平台设置有健康档案、考勤档案、教学档案、智能通讯窗口和学生展示记录平台。
所述智慧校车管理子***包括语音广播、监控摄像头、人脸识别传感器和安装在校车内的智慧校车管理主机，所述智慧校车管理主机分别连接所述语音广播、监控摄像头和人脸识别传感器，所述智慧校车管理主机内设置有卫星定位***、监控录像硬盘、无线网卡和语音控制器。
所述智慧电梯监控子***包括安装在所述监控管理计算机上的电梯监控平台、用于监测电梯钢带的TST馈尝传感器和安装在电梯上的监控主机，所述监控主机连接有人体传感器、楼层检测传感器、开关门传感器以及安装在电梯井顶部和底部的极限传感器，所述TST馈尝传感器和监控主机通过光缆接入所述光纤网络，将其数据接口与所述电梯监控平台对接。
所述校园公共安全子***包括在安装在所述监控管理计算机内公共安全预警平台、设置在校园关键卡口的识别***和安装在教室内的各类环境传感器以及紧急报警器。
本发明的有益效果是：本发明包括教育管理层、数据链路层和教育应用层，以教育机构、校区为单位，基于物联网技术，实行课堂教学实时展示,将教学资料与学生个人健康实况数据进行统一物联管理，构建教学管理***，实现实景互动式的智慧教学，改进传统的教育模式，让教师、学生和家长三者的关联更为密切，***内部涉及有教学服务、消防预警、电气火灾预警、公共安全、校车管理、电梯监控和教学辅助，涵盖安全与教学全领域，运行效率高，能及时反应校区、老师、学生以及家长的相关动态，提高家长对机构和学校的安全感与满意度。
具体实施方式
一种基于物联网技术的智慧教育服务***，包括教育管理层、数据链路层和教育应用层；
所述教育应用层包括以教育机构、校区为单位的各分支***。
所述数据链路层包括光纤网络和无线传输网络，所述光纤网络主要用于传输教育应用层的采集数据，所述无线传输网络主要用于教育应用层的数据采集以及各分支***之间和教育管理层、数据链路层与教育应用层三者之间的控制指令传输。
所述教育管理层主要由综合教育服务中心、微信交互平台、安装在校区安保室内的安保中心***、安装在校区监控室内的校园监控***以及用于存储各平台***综合数据的中央服务器组成。
所述综合教育服务中心包括具有接入无线网域和互联网功能的教育管理计算机和安装在所述教育管理计算机内的教育管理平台；所述安保中心***包括消防器械管理客户端、应用管理移动设备和具有接入无线网域和互联网功能的消防安保计算机，所述消防器械管理客户端包括WEB客户端和用于管理公众号的微信客户端，所述WEB客户端和微信客户端安装在所述消防安保计算机内；所述监控中心***包括具有接入无线网域和互联网功能的监控管理计算机以及分别安装在所述监控管理计算机内的安全监测平台和B/S云平台，所述应用管理移动设备包括具有安装应用手机软件功能和无线通信功能的智能手机、平板电脑或定制终端。
在本实施例中，校区服务分支***包括：
一、智慧教学服务子***
所述智慧教学服务子***包括教学服务平台、安装在家长和教师智能手机上的教学应用APP以及安装在教室内的高清摄像头，所述教学服务平台包括教学展示模块和教学资料模块。
智慧教学服务子***主要功能如下：
1、管理方(校方)通过教学服务子***将教学大纲、教案、课件和课本内容、辅导资料、作业和试卷同步发布在教学资料模块内，并以同步、超前、竞赛三大类对发布的教学资料进行分级，老师、家长和学生可以通过智能手机上的教学应用APP登入教学服务平台进行获取，为家长/教师提供更前卫、更科学的教学依据，满足学生不同阶段的教学需求。
2、教学展示模块主要展示教师对学生的实时教学，家长能便捷地了解课堂和学生学***等合作关系。
3、以智慧教学服务子***为载体，利用家长的特长和管理方的优势开设家长课堂教学活动，聘请有相关特长的家长作为班级的助教或邀请家长做班级的客座教师参与活动，以教学展示模块作为展示主体，让其他家长成为新知识的被教育者，加强管理方与学生家长的联系，提高家庭教育水平。
4、教学服务***会不定时发布通知、作业、学校与学生的相关动态，达到信息共享的效果，使得家长可以实时获取相关资讯，并可以在***内留言，与管理方互联互通言，而学生能查找作业或与老师进行课下交流，获取实时在线作业辅导。
二、智慧教学辅助子***
所述智慧教学辅助子***包括智能考勤平台、安装在校区主要出入口的智慧考勤终端、用于承载所述智能考勤平台的考勤通信主机和布置在校区内各个地域的视频通讯终端，所述考勤通信主机的数据端口与所述智慧考勤终端以及视频通讯终端对接，所述智能考勤平台设置有健康档案、考勤档案、教学档案、智能通讯窗口和学生展示记录平台。
智慧教学辅助子***主要功能如下：
A、智能考勤平台摒弃传统的考勤思维方式与操作模式，让成熟的人脸识别技术与智慧教学辅助子***相结合，智慧考勤终端由人脸识别摄像头、体重传感器、智能语音器、体温测量器以及身高测量器等组成，设立在校区的主要出入口，智慧考勤终端会利用智能语音器语音提示上学放学的学生进行考勤登记，快速完成考勤内容的同时还能够测量学生身高、体重以及体温等日常健康信息，另外，智慧考勤终端通过比对健康档案中的历史数据，提示被考勤学生的身高、体重以及体温的变化情况，如有异常，智慧考勤终端以小喇叭形式提示学生注意，并且通过短信的方式进行消息推送，能确保班级老师和家长第一时间获知孩子的活动动态。
B、考勤通信主机分别与后台数据和APP相连接，布置在校区内的各个视频通讯终端直接对接考勤通信主机，面临突发情况，学生能以视频通讯终端与老师实时视频通讯，而在课余时间内，学生亦可通过视频通讯终端与家长进行实时通信，汇报学习与生活情况。
C、健康档案用于存储学生个人身高、体重以及体温等日常健康信息，结合学生所有的课堂、课余实践活动以及考试比赛内容，构建属于学生个人的成长历程，并供学生和家长查阅下载，便于管理方和家长的查询。
D、学生展示记录平台是专门为学生设立的个人天地，学生可以通过视频通讯终端的视频音频以及文字输入将个人才艺、实时灵感进行发布，分享自己的成长感想或将自己的烦恼进行倾诉，视频通讯终端自动记录储存并给予指导建议，帮助孩子健康快乐的成长。
智慧教学辅助子***的智能考勤能减轻私立学校尤其是教育培训类机构的操作难度与控制管理，使得正常班级考勤不再因为环境的多样性和学生的各种不确定性成为班级老师的工作负担，也不会让家长为了解学生实时活动轨迹而耗费时间和心力。
三、智慧校车管理子***
所述智慧校车管理子***包括语音广播、监控摄像头、人脸识别传感器和安装在校车内的智慧校车管理主机，所述智慧校车管理主机分别连接所述语音广播、监控摄像头和人脸识别传感器，所述智慧校车管理主机内设置有卫星定位***、监控录像硬盘、无线网卡和语音控制器；智慧校车管理主机以车载NVR录像主机技术和图像简单分析技术进行车内视频监控，通过车载CAN总线技术关联车辆点火***，在车辆电源打开后，启动车辆驾驶人资格和跟车教师资格认证流程，即驾驶人员和教师需要通过监控摄像头和人脸识别传感器进行身份验证并获得批准后，车辆才能接送学生，保证校车的驾驶安全。
校车的前后左右以及盲区均安装具有人物识别功能的监控摄像头，防止车辆在启停过程中，对位于盲区的幼童造成人身事故，监控摄像头不仅能识别幼童，还能识别狗、猫等超小型生物，并通过声音提醒司机注意，而在车辆进行倒车、转向、停车和启动等行车动作行为时，都能通过语音广播提醒附近人员和车辆注意避让。
校车上的监控摄像头会对校车内外情况进行全程监控录像，并通过4G网络远程发布车内情况，方便后台管理，让家长能远程查看学生的行踪情况；而安装在车门附近的监控摄像头能采集学生头像，智慧校车管理主机通过人脸识别传感器自动识别学生姓名并使用语音提示学生安全乘车，智慧校车管理子***如果发现上下校车的学生个数有误，会通过语音提示随车教师注意，检查是否有学生遗落在校车内，在车辆熄火后，同样会提示司机查看车内是否有遗落学生，从而最大限度的保证学生安全。
智慧校车管理子***主要功能如下：
1、校车全程监控，车内实行全程录像、动态监控、定时查询以及轨迹回放。
2、车辆实时定位，采用GPS/北斗定位技术，通过统一的信息平台，实现了校车的日常监管。
3、人员遗落报警，智慧人脸识别实现无障碍上下车人员管理。
4、盲区探测，提供行车导航和语音广播，实现安全行车。
5、车辆信息后台实时监控管理，家长能方便快速监控学生的上下校车情况。
四、智慧电梯监控子***
所述智慧电梯监控子***包括安装在所述监控管理计算机上的电梯监控平台、用于监测电梯钢带的TST馈尝传感器和安装在电梯上的监控主机，所述监控主机连接有人体传感器、楼层检测传感器、开关门传感器以及安装在电梯井顶部和底部的极限传感器，所述TST馈尝传感器和监控主机通过光缆接入所述光纤网络，将其数据接口与所述电梯监控平台对接。
TST馈尝传感器采用电感磁通变量反馈补偿传感技术、三维全息磁感应桥技术和局部自平衡同步励磁技术实行电梯钢丝绳状态全天候在线监测，其监测数据上传至电梯监控平台，由监控人员跟进监控，智慧电梯监控子***将钢带的损伤量化为数字化损伤结果，能更科学直观地定位电梯钢丝绳损伤位置，随时了解电梯的运行安全状态。
电梯监控平台通过监控主机监控日常电梯的突发状况，若电梯发生梯门打不开、突然下滑、超速运行、突然上升、卡层、困人、冲顶、蹲底等故障，监控主机能够进行语音报警和微信报警，而校区监控室的监控人员能及时获取电梯情况，安排安保人员执行营救行动，保证电梯出现故障后能够快速进行救援；电梯日常使用中，监控主机会准确地获取电梯当前所在的楼层数，有利于监控集中管理，对于出入电梯的人员进行查看，保留录像，以备日后查阅。
五、校园公共安全子***
所述校园公共安全子***包括安装在所述监控管理计算机内的公共安全预警平台、设置在校园关键卡口的识别***和安装在教室内的各类环境传感器以及紧急报警器。
校园公共安全子***主要功能如下：
(1)、对校园外50米范围进行视频监控，24小时高清监控录像，其监控摄像机统一对接公共安全预警平台，延伸校区监控范围，缩短突发事件的反应时间。
(2)、关键卡口设立有人脸识别与车牌识别装置，在人员车辆流动性高的情况下，确保校区的安全防卫性。
(3)、教室环境预警，教室安装有温度、湿度、以及空气质量等环境传感器，能真实地反应室内当前的环境情况，一旦环境指数出现异变，公共安全预警平台拉响警报，通知管理方(校方)采取应对措施。
(4)、校园公共安全预警，在门卫室、教师、教师办公室等设立隐蔽式紧急报警器，直接连接110热线，并执行自动拨号和现场录音功能。
六、智慧消防预警子***
智慧消防预警子***包括消防栓监测模块、消防通道监测模块、防火门监测模块、灭火器监测模块、应急照明灯监测模块、消防水压监测模块、消防水池水量监测模块以及统一收集各监测模块监测数据的消防预警主机。
所述消防栓监测模块包括渗水传感器、开关箱门感应器、玻璃监测器、温度传感器、湿度传感器、RFID巡检标签和遥控扩展接口。
消防通道监测模块包括高清图像摄像仪、语音报警器、发光报警器、RFID巡检标签和遥控扩展接口。
所述防火门监测模块包括开门市场感应器、语音报警器、发光报警器、RFID巡检标签和遥控扩展接口。
所述灭火器监测模块包括声光报警器、RFID巡检标签、遥控扩展接口和安装在灭火器上的位移传感器。
所述应急照明灯监测模块包括声光报警器、RFID巡检标签、遥控扩展接口和安装在照明灯内的故障感应器。
所述消防水压监测模块包括水压传感器、声光报警器、RFID巡检标签、遥控扩展接口和安装在照明灯内的故障感应器。
所述消防水池水量监测模块包括水位传感器、声光报警器、RFID巡检标签、遥控扩展接口和安装在照明灯内的故障感应器。
所述智慧消防预警子***通过以太网/LoRa扩频模块构建无线传输网络，所述消防预警主机通过以太网/LoRa扩频模块统一收集各监测模块的实时数据，并将其上传至消防安保计算机上，智慧消防预警子***采用的无线扩频通信技术实现各个安全监控点的数据监控，从而降低施工的强度，节约施工成本。
七、校园电气火灾预警子***
所述校园电气火灾预警子***由气电管理APP和安装在各配电盒与配电箱内的安全监测器构成；安全监测器主要监测电气线路和用电设备的电压、电流以及温度，24时小时进行不间断的数据跟踪与统计分析，安全监测器将监测数据通过光缆或无线传输网上传至所述安全监测平台上，安全监测平台对监测数据作分析管理，生成历史记录，统一归类为报警记录、故障记录和事件记录三大类，若安全监测器监测到电气线路出现故障，安全监测平台以短信的形式通知相关的安保人员，并将实时情况以紧急消息的形式发送在B/S云平台和气电管理APP上。
校园电气火灾预警子***能实时发现电气线路和用电设备存在的安全隐患(如：线缆温度异常、短路、过载、过压、欠压及漏电等)，有效防止电气火灾的发生，即使校园内电气设备存在电气隐患或电气线缆老旧的情况，均能通过该子***向管理人员发送预警信息，指导用电单位开展治理。
以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。
Claims (8)
1.一种基于物联网技术的智慧教育服务***，其特征在于该***包括教育管理层、数据链路层和教育应用层；
所述教育应用层包括以教育机构、校区为单位的各分支***；
所述数据链路层包括光纤网络和无线传输网络，所述光纤网络主要用于传输教育应用层的采集数据，所述无线传输网络主要用于教育应用层的数据采集以及各分支***之间和教育管理层、数据链路层与教育应用层三者之间的控制指令传输；
所述教育管理层主要由综合教育服务中心、微信交互平台、安装在校区安保室内的安保中心***、安装在校区监控室内的校园监控***以及用于存储各平台***综合数据的中央服务器组成。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的智慧教育服务***，其特征在于所述综合教育服务中心包括具有接入无线网域和互联网功能的教育管理计算机和安装在所述教育管理计算机内的教育管理平台；所述安保中心***包括消防器械管理客户端、应用管理移动设备和具有接入无线网域和互联网功能的消防安保计算机，所述消防器械管理客户端包括WEB客户端和用于管理公众号的微信客户端，所述WEB客户端和微信客户端安装在所述消防安保计算机内；所述监控中心***包括具有接入无线网域和互联网功能的监控管理计算机以及分别安装在所述监控管理计算机内的安全监测平台和B/S云平台。
3.根据权利要求1所述的基于物联网技术的智慧教育服务***，其特征在于所述分支***主要由智慧消防预警子***、校园电气火灾预警子***、校园公共安全子***、智慧校车管理子***、智慧电梯监控子***、智慧教学服务子***和智慧教学辅助子***组成。
4.根据权利要求3所述的基于物联网技术的智慧教育服务***，其特征在于所述智慧教学服务子***包括教学服务平台、安装在家长和教师智能手机上的教学应用APP以及安装在教室内的高清摄像头，所述教学服务平台包括教学展示模块和用于存放教学大纲、教案、课件、课本内容、辅导资料、作业和试卷的教学资料模块。
5.根据权利要求3所述的基于物联网技术的智慧教育服务***，其特征在于所述智慧教学辅助子***包括智能考勤平台、安装在校区主要出入口的智慧考勤终端、用于承载所述智能考勤平台的考勤通信主机和布置在校区内各个地域的视频通讯终端，所述考勤通信主机的数据端口与所述智慧考勤终端以及视频通讯终端对接，所述智能考勤平台设置有健康档案、考勤档案、教学档案、智能通讯窗口和学生展示记录平台。
6.根据权利要求3所述的基于物联网技术的智慧教育服务***，其特征在于所述智慧校车管理子***包括语音广播、监控摄像头、人脸识别传感器和安装在校车内的智慧校车管理主机，所述智慧校车管理主机分别连接所述语音广播、监控摄像头和人脸识别传感器，所述智慧校车管理主机内设置有卫星定位***、监控录像硬盘、无线网卡和语音控制器。
7.根据权利要求2或3所述的基于物联网技术的智慧教育服务***，其特征在于所述智慧电梯监控子***包括安装在所述监控管理计算机内的电梯监控平台、用于监测电梯钢带的TST馈尝传感器和安装在电梯上的监控主机，所述监控主机连接有人体传感器、楼层检测传感器、开关门传感器以及安装在电梯井顶部和底部的极限传感器，所述TST馈尝传感器和监控主机通过光缆接入所述光纤网络，将其数据接口与所述电梯监控平台对接。
8.根据权利要求2或3所述的基于物联网技术的智慧教育服务***，其特征在于所述校园公共安全子***包括在安装在所述监控管理计算机内公共安全预警平台、设置在校园关键卡口的识别***和安装在教室内的各类环境传感器以及紧急报警器。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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