CN105676705A - 一种智能教室控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种智能教室控制系统及方法，所述智能教室控制系统包括，中控服务器，其用于运行中央控制系统服务端；至少一个控制终端，所述至少一个控制终端和所述中控服务器连接，所述至少一个控制终端用于发送控制指令至所述中控服务器；以及至少一个教室实施设备，所述至少一个教室实施设备和所述中控服务器连接，所述至少一个教室实施设备用于接收由所述中控服务器发送的所述控制指令。本发明公开的智能教室控制系统，从教学创新的角度出发，建设中央控制系统，通过平板电脑、教师机、控制机等各类终端，对教室内的设施设备进行智能、高效的管理，进一步增强了教室功能的智能性，从而促进学校信息化教学改革，提升教学效果。

Description

一种智能教室控制系统及方法

技术领域

本发明属于通信领域，特别涉及一种智能教室控制系统及方法。

背景技术

在学校，教室中课堂教学环节是学生接受系统教育最重要的一环。随着科技的发展，我们已经进入了一个高速发展的信息时代，以计算机技术为核心的多媒体以及通信技术被广泛的应用于各种领域。在教育领域也是一样，随着技术的更新和设备价格的下调，信息化教室已在全国各地普及开来。教室内多媒体设备的增多，带来的是管理上的问题。信息化教室中的设备维护与管理，缺乏智能化功能，不仅维护困难，且能耗高，软件升级非常不方便。智慧教室作为一种新型的教育形式和现代化教学手段，给教育行业带来了新的机遇。

为了解决上述问题，本发明在智慧教室中将智能中央控制系统与设备结合，采用了实现了所见即所得的管理，图形化的管理平台一目了然/实时监控，将教室众多设备的运行状态、远程控制、温度湿度、各种设备的使用权、控制权等通过网络进行集中管理，推向一个崭新的高度，不仅可提供高效、灵活的管理方式，同时可以更好的让硬件与环境服务于教学，本发明系统实用、经济、方便、先进、操作方便、稳定，并具有良好的扩展性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能教室控制系统，能够从教学创新的角度出发，建设中央控制系统，通过平板电脑、教师机、控制机等各类终端，对教室内的屏幕、音响、照明、环境等设施设备进行智能、高效的管理，进一步增强了教室功能的智能性，从而促进学校信息化教学改革，探索实践新型教学方法，提升教学效果。

为了达到上述目的，本发明提供了一种智能教室控制系统，所述智能教室控制系统包括：

中控服务器，其用于运行中央控制系统服务端；

至少一个控制终端，所述至少一个控制终端和所述中控服务器连接，所述至少一个控制终端用于发送控制指令至所述中控服务器；以及

至少一个教室实施设备，所述至少一个教室实施设备和所述中控服务器连接，所述至少一个教室实施设备用于接收由所述中控服务器发送的所述控制指令。

优选地，所述至少一个控制终端包括手机、平板、便携式计算机或台式机。

优选地，所述至少一个教室实施设备包括高清视频矩阵、继电器、温度传感器、触控屏或拼接大屏。

优选地，所述至少一个控制终端通过有线或无线网络和所述中控服务器连接。

优选地，所述至少一个教室实验设备通过RS232接口和所述中控服务器连接。

优选地，所述高清视频矩阵用于通过阵列切换的方法将16路视频信号任意输出至8路显示设备或录播设备。

优选地，所述温度传感器用于实时感知教室内的温度，并将所述教室内的温度实时传回至所述中控服务器。

优选地，所述继电器用于接收所述中控服务器的照明控制指令，并按照所述照明指令控制教室照明系统。

优选地，所述触控屏用于承担计算机、电子白板、投影仪应用功能。

优选地，所述拼接大屏用作为教室主显示设备。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种智能教室控制方法，所述智能教室控制方法包括以下步骤：

至少一个控制终端将控制指令发送至中控服务器，所述中控服务器用于运行中央控制系统服务端；

至少一个教室实施设备接收由所述中控服务器发送的所述控制指令。

优选地，所述至少一个控制终端包括手机、平板、便携式计算机或台式机。

优选地，所述至少一个教室实施设备包括高清视频矩阵、继电器、温度传感器、触控屏或拼接大屏。

优选地，所述至少一个控制终端将控制指令发送至中控服务器包括：

打开或关闭所述触控屏和/或所述拼接大屏，所述触控屏能够用作计算机、电子白板或投影仪，所述至少一个控制终端能够远程控制所述触控屏，并且对录制的屏幕信号进行选择。

优选地，所述至少一个控制终端将控制指令发送至中控服务器包括：

打开或关闭教室内的中央空调，对教室内的温度实时监控并在所述至少一个控制终端界面显示温度数据，并且能够开启智能模式设定中央空调开启温度和关闭温度。

优选地，所述至少一个控制终端将控制指令发送至中控服务器包括：

打开或关闭教室内的所有灯光，能够对每个区域的灯光单独控制，并且能够预设常用的灯光模式。

优选地，所述至少一个控制终端将控制指令发送至中控服务器包括：

所述高清视频矩阵能够将16路视频信号任意输出至8路显示设备或录播设备。

优选地，所述至少一个控制终端将控制指令发送至中控服务器包括：

能够设置多种情景模式，所述多种情景模式包括离场模式、全投影模式、全电脑模式、白板及投影模式、白板及研讨模式、投影研讨模式、互动讲评模式、资源引入模式、手术直播模式、远程会议模式、跨校授课模式和跨校听课模式。

所述智能教室控制系统包括：中控服务器，其用于运行中央控制系统服务端；至少一个控制终端，所述至少一个控制终端和所述中控服务器连接，所述至少一个控制终端用于发送控制指令至所述中控服务器；以及至少一个教室实施设备，所述至少一个教室实施设备和所述中控服务器连接，所述至少一个教室实施设备用于接收由所述中控服务器发送的所述控制指令，因此能够从教学创新的角度出发，建设中央控制系统，通过平板电脑、教师机、控制机等各类终端，对教室内的屏幕、音响、照明、环境等设施设备进行智能、高效的管理，进一步增强了教室功能的智能性，从而促进学校信息化教学改革，探索实践新型教学方法，提升教学效果。

附图说明

图1是本发明的智能教室控制系统结构模块图；

图2是本发明的智能教室控制系统软件设计结构图；

图3是本发明的智能教室控制系统的屏幕控制示意图；

图4是本发明的智能教室控制系统的高清视频矩阵示意图；

图5是本发明的智能教室控制系统的温度控制示意图；

图6是本发明的智能教室控制系统的照明控制示意图；

图7是本发明的智能教室控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明，其中所有附图中相同的标号代表相同或类似的部件。此外需要注意的是，这些附图为简化的型式，仅仅从理解方便的角度示出本发明的具体实施结构。

图1是本发明的智能教室控制系统结构模块图，现在参看图1，中控服务器111：用于运行中央控制系统服务端，负责接收控制终端指令，并将指令发送至高清视频矩阵131、继电器132、温度传感器133、Windows平板121、1-5号大屏134、教师机122、控制机123等教室设施设备，同时负责实时接收温度传感器133的信息，并依据温度信息对中央空调实施智能管控。

其中，控制机123：用于运行中央控制系统客户端，负责以图形化、触控操作界面接收管理员指令。教室内联网的所有运行windows系统的手机、平板、便携式计算机、台式机等各种智能终端均可作为控制终端使用。

其中，高清视频矩阵131：负责通过阵列切换的方法将16路视频信号任意输出至8路显示设备或录播设备。

其中，温度传感器133：负责实时感知教室内的温度，并将数据实时传回至中控服务器。

其中，继电器132：负责接收中控服务器111的照明控制指令，并按照指令控制教室照明系统。

其中，中央空调(未示出)：负责调控教室内温度。

其中，Windows平板121：负责承担计算机、电子白板、投影仪三种应用功能，具备投影(允许HDMI、VGA等视频信号输入)、计算机等工作状态。

其中，1-5号拼接大屏134：教室主显示设备。

其中，教师机122：供教师授课、控制教室内设备用。

其中，控制机123：供助教控制教室内设备用。

在一个实施例中，Windows平板121，教师机122和控制机123通过有线或无线网络和所述中控服务器111连接。

在一个实施例中，高清视频矩阵131、继电器132、温度传感器133、Windows平板121和1-5号大屏134通过RS232接口和所述中控服务器111连接。

图2是本发明的智能教室控制系统软件设计结构图，现在参看图2，通过中间层211分别调用灯光控制函数库231、矩阵控制函数库232、空调控制函数库233、温度采集函数库234、屏幕控制函数库235以及远程桌面函数库236实现进场功能221、屏幕控制界面222、照明控制界面223、矩阵控制界面224、离场功能225、场景控制界面226、环境控制界面227以及系统设置界面228。

图3是本发明的智能教室控制系统的屏幕控制示意图，现在参看图3，控制端平板或PC312向中控服务器311输入开关操作或模式操作的指令，中控服务器311可以向1-4号触控屏314输出开关及视频模式指令，并且中控服务器311还可以向5号拼接屏313输出开关指令，控制端平板或PC312还可以远程桌面登录1-4号触控屏314。

图4是本发明的智能教室控制系统的高清视频矩阵示意图，现在参看图4，控制端平板或PC421向中控服务器411输入矩阵操作指令，中控服务器411向高清视频矩阵431输出矩阵指令，高清视频矩阵431可以控制1-4号触控屏视频输入441、教师机视频信号442、手机同屏器视频信号443、手术示教视频输入444、有线电视视频信号445、课程直播录播系统446，高清视频矩阵431还可以控制1-5号触控屏视频输出451、课程直播服务器452、课程录播服务器453、远程会议视频输出454。

图5是本发明的智能教室控制系统的温度控制示意图，现在参看图5，温度传感器512向中控服务器511输入定时数据采集指令，控制端平板或PC513向中控服务器511输入开关控制指令、制冷或制热模式设定指令、温度设定指令等，中控服务器511向控制端平板或PC513输出开关状态反馈或当前温度反馈，中控服务器511还可以向中央空调(1号，2号)514输出开关指令。

图6是本发明的智能教室控制系统的照明控制示意图，现在参看图6，控制端平板或PC612向中控服务器611输入开关操作指令，中控服务器611向继电器613输出开关指令，继电器613通过控制回路控制后筒灯、中央灯、北筒灯、北日光灯、内环筒灯、中环筒灯、舞台筒灯、南日光灯、南筒灯、中日光灯、台前筒灯、栅格灯的开关。

图7是本发明的智能教室控制方法的流程图，所述智能教室控制方法包括以下步骤：

步骤701：至少一个控制终端将控制指令发送至中控服务器，所述中控服务器用于运行中央控制系统服务端；

步骤702：至少一个教室实施设备接收由所述中控服务器发送的所述控制指令。

在具体实施中，所述至少一个控制终端包括手机、平板、便携式计算机或台式机。所述至少一个教室实施设备包括高清视频矩阵、继电器、温度传感器、触控屏或拼接大屏。

以下具体举例以更好的说明本发明，当用户进入教室后，进入智能中央控制系统客户端后，通过点击“进场模式”可以一键开启教室内所有灯光、屏幕和中央空调。

点击“离场模式”可以一键关闭教室内所有灯光、屏幕和中央空调。

点击“屏幕控制”可以一键开、关教室内所有屏幕，也可以对单个屏幕实施开关操作，在屏幕控制功能中，还可以对每个触控屏的计算机、电子白板、投影仪三种应用功能自由切换，同时可以利用教师机远程桌面控制其他触控屏和控制机，并可以对录制的屏幕信号进行选择。

点击“矩阵控制”可以将16路视频信号任意输出至8路显示设备或录播设备，16路视频信号分别是：教师机、自带笔记本、1号触控屏、2号触控屏、3号触控屏、4号触控屏、GGMM1路信号、GGMM2路信号、GGMM3路信号、GGMM4路信号、手术示教主屏、有线电视信号、课程直播场景、课程直播ppt、远程会议场景、远程会议ppt；8路矩阵输出信号分别是：拼接大屏、1号触控屏、2号触控屏、3号触控屏、4号触控屏、课程录播ppt、课程直播ppt、视频会议ppt。

点击“环境控制”可以一键开关机教室内的中央空调，对教室内的温度实时监控并在界面显示温度数据，同时可以开启智能模式设定中央空调开启温度和关闭温度。

点击“照明控制”可以一键开关机教室内的所有灯光，也可以对每个区域的灯光单独控制，分别可以控制后筒灯、北日光灯、舞台筒灯、中日光灯、中央灯、内环筒灯、南日光灯、台前筒灯、北筒灯、中环筒灯、南筒灯、栅格灯的开关，同时系统已预设好三种常用的灯光模式，分别是“远程会议”模式、“手术示教”模式和“影音观摩”模式，可设置成不同的灯光场景。

点击“场景模式”，即可实现对预设好的11种场景模式的一键切换，分别是：全投影、全电脑、白板+投影、白板+研讨、投影研讨、互动讲评、资源引入、手术直播、远程会议、跨校授课、跨校听课模式。用户只需要点击所需要的11中教学模式中的一种，即可快捷的进行诸如1-5号屏幕的工作模式、矩阵视频切换及可能用到的远程桌面功能。11种教学模式详细功能如下：

全投影：这是一种最常用的场景模式。用户通过UI操作，可将教师机信号、1-4号触控屏、有线电视信号一键式投影到智慧教室内1-5号屏幕，让听课人员从教师的各个角度都能看到教学资料及会议资料。其中，教师机信号、1-4号触控屏、有线电视信号可从操作界面上进行选择。

全电脑：这也是一种很常用的场景模式。用户通过UI操作，可将教师机信号、1-4号触控屏一键式投影到智慧教室内5号拼接屏幕上，让听课人员更清楚的看到上课内容。同时，一次性将1-4号触控屏的工作模式切换到电脑模式。听课人员不仅可以看到5号拼接屏幕上的内容，又可以充分发挥1-4号触控屏的电脑优势，提高上课效果和学生参与性。

白板+投影：这种模式是对全投影模式及全电脑模式的一种补充。用户通过控制软件的选择，可将教师机信号(左右信号源)投影到1号屏、2号屏、5号拼接大屏上。同时，将3号屏切换到电脑模式，教室人员可通过3号屏进行白板板书等功能，并把3号屏投影到4号屏幕上，使学生能更清楚的看到板书内容。

白板+研讨：用户通过控制软件的选择，可将教师机信号(左右信号源)投影到5号拼接大屏上。同时，将3号屏切换到电脑模式，教室人员可通过3号屏进行白板板书等功能，并把3号屏投影到4号屏幕上，使学生能更清楚的看到板书内容；1号屏、2号屏切换到电脑模式，可发挥1、2号屏的电脑优势，在1、2号屏上打开更加丰富的研讨资料，加强课堂的教学效果。

投影研讨：用户通过控制软件的选择，可将教师机信号(左右信号源)投影到5号拼接大屏上。将1-4号屏切换到投影模式，并将教室内4台移动终端投屏器投影到1-4号屏幕上。在这种模式中，与课人员可拿出自己的移动终端(手机、平板)，通过投屏器软件，将移动终端上的桌面、图片、音乐、视频等内容投影到1-4号任何一块屏幕上，大大提高了课堂的互动性和趣味性。

互动讲评：在此种模式下，控制软件可通过记忆下来的当前1-4号屏幕的工作模式。在用户选择1-4号当中的屏幕后，如果该屏幕处于电脑模式，就将该屏幕视频信号投影到5号拼接大屏上，并且通过控制软件内置的远程桌面软件，直接远程登录到该屏幕桌面上，这样就可以通过控制软件(该控制软件可能安装于教室内专用的平板电脑上)远程操控这块屏幕；如果该屏幕处于投影模式，可通过软件记忆功能，查询出当前所选择屏幕的实际显示的信号源，并将该信号源投影到5号拼接大屏上。

资源引入：在这种模式下有两种功能。一种是选择要进行远程控制的屏幕号，在进行选择后，控制软件自动先将该屏幕切换到电脑模式，并启用远程桌面进行远程控制；一种是选择要投影到5号拼接屏上的屏幕信号，在用户选择相应的屏幕后，将该屏幕自动切换到电脑模式，并将该屏幕信号投影到5号拼接大屏上。

手术直播：这是在进行手术示教时使用的一个快捷模式。通过选择这个场景模式，可快速的将5号拼接大屏显示手术直播信号的主视图，而1-4号屏幕分别显示手术直播信号的4路分视图，给观看手术直播的人员能够全景式的观摩整个手术过程，大大提高手术示教的效果。

远程会议：在进行远程会议时，通过该场景模式，快捷的使5号拼接大屏显示远程会议视频信号，而1-4号屏幕显示远程会议的PPT信号。

跨校授课：跨校授课也就是将智慧教室的课堂内容能够远程传输到异地课堂，并支持异地课堂的学生进行互动教学。在选择跨校授课场景模式后，首先选择本地教学的一种快捷场景模式，在完成教室内各种视频信号的切换后，将课堂内容自动传输到异地课堂。当选择远程提问时，将5号拼接大屏上显示远程异地课堂的实时视频信号，可看到提问的学生并与异地课堂学生进行“面对面”的交互；当选择远程提问+PPT时，除了5号拼接大屏上显示远程课堂的视频信号外，1-4号屏幕也将显示远程课堂的PPT信号，这是对上一种交互方式的一种有效补充，让本地课堂能更清楚的了解到远程课堂学生想要交互的内容。

跨校听课：跨校听课有三种功能。纯听课模式就是5号拼接大屏显示远程课堂视频信号，1-4号屏显示远程课堂PPT信号。投屏互动模式是将1号屏变为投影模式，并将教室中的移动终端投屏器投影到1号屏幕上，这样本地课堂人员可将移动终端的视频信号通过1号屏远程传输到远程课堂中，让远程课堂人员看到本地互动人员的展示内容。白板互动模式是将2号屏变为电脑模式，通过2号屏上的白板软件，将白板内容远程展示到异地课堂中，与跨校课堂进行交互交流。

点击“系统设置”，即可对中控主机、4台触控屏、教师机、控制机的IP进行设置，同时可以设置开机是否启动，并可以对客户端的身份进行选择，是平板电脑还是教师机或控制机，并能对客户端中英文显示进行切换。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以做出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (18)

1.一种智能教室控制系统，其特征在于，所述智能教室控制系统包括：

中控服务器，其用于运行中央控制系统服务端；

至少一个控制终端，所述至少一个控制终端和所述中控服务器连接，所述至少一个控制终端用于发送控制指令至所述中控服务器；以及

至少一个教室实施设备，所述至少一个教室实施设备和所述中控服务器连接，所述至少一个教室实施设备用于接收由所述中控服务器发送的所述控制指令。

2.根据权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于，所述至少一个控制终端包括手机、平板、便携式计算机或台式机。

3.根据权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于，所述至少一个教室实施设备包括高清视频矩阵、继电器、温度传感器、触控屏或拼接大屏。

4.根据权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于，所述至少一个控制终端通过有线或无线网络和所述中控服务器连接。

5.根据权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于，所述至少一个教室实验设备通过RS232接口和所述中控服务器连接。

6.根据权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于，所述高清视频矩阵用于通过阵列切换的方法将16路视频信号任意输出至8路显示设备或录播设备。

7.根据权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于，所述温度传感器用于实时感知教室内的温度，并将所述教室内的温度实时传回至所述中控服务器。

8.根据权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于，所述继电器用于接收所述中控服务器的照明控制指令，并按照所述照明指令控制教室照明系统。

9.根据权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于，所述触控屏用于承担计算机、电子白板、投影仪应用功能。

10.根据权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于，所述拼接大屏用作为教室主显示设备。

11.一种智能教室控制方法，其特征在于，所述智能教室控制方法包括以下步骤：

至少一个控制终端将控制指令发送至中控服务器，所述中控服务器用于运行中央控制系统服务端；

至少一个教室实施设备接收由所述中控服务器发送的所述控制指令。

12.根据权利要求11所述的智能教室控制方法，其特征在于，所述至少一个控制终端包括手机、平板、便携式计算机或台式机。

13.根据权利要求11所述的智能教室控制方法，其特征在于，所述至少一个教室实施设备包括高清视频矩阵、继电器、温度传感器、触控屏或拼接大屏。

14.根据权利要求13所述的智能教室控制方法，其特征在于，所述至少一个控制终端将控制指令发送至中控服务器包括：

打开或关闭所述触控屏和/或所述拼接大屏，所述触控屏能够用作计算机、电子白板或投影仪，所述至少一个控制终端能够远程控制所述触控屏，并且对录制的屏幕信号进行选择。

15.根据权利要求13所述的智能教室控制方法，其特征在于，所述至少一个控制终端将控制指令发送至中控服务器包括：

打开或关闭教室内的中央空调，对教室内的温度实时监控并在所述至少一个控制终端界面显示温度数据，并且能够开启智能模式设定中央空调开启温度和关闭温度。

16.根据权利要求13所述的智能教室控制方法，其特征在于，所述至少一个控制终端将控制指令发送至中控服务器包括：

打开或关闭教室内的所有灯光，能够对每个区域的灯光单独控制，并且能够预设常用的灯光模式。

17.根据权利要求13所述的智能教室控制方法，其特征在于，所述至少一个控制终端将控制指令发送至中控服务器包括：

所述高清视频矩阵能够将16路视频信号任意输出至8路显示设备或录播设备。

18.根据权利要求13所述的智能教室控制方法，其特征在于，所述至少一个控制终端将控制指令发送至中控服务器包括：

能够设置多种情景模式，所述多种情景模式包括离场模式、全投影模式、全电脑模式、白板及投影模式、白板及研讨模式、投影研讨模式、互动讲评模式、资源引入模式、手术直播模式、远程会议模式、跨校授课模式和跨校听课模式。