CN105787837A - 一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，包括：云计算服务器和学习终端，学习终端通过网络与云计算服务器通信连接；所述云计算服务器包括云采集模块、云存储模块、云资源管理模块和云共享模块；所述云采集模块通过网络与云存储模块连接，云存储模块通过云资源管理模块与云共享模块连接。通过上述方式，本发明能够将校园的教学、科研、管理与校园资源进行整合，实现了智慧教学、信息共享的学习模式，提高了教学资源的利用率，提高了学习终端使用的方便性，能够更好的对教学资源进行管理，通过对教学资源进行分类、分级，提高了教学资源应用的逻辑性和层次性，便于用户根据自己需要方便的针对性需要与运用。
Description
技术领域
本发明涉及智慧教学技术领域，特别是涉及一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统。
背景技术
在中国人口快速增长的同时，教育行业的人才流失，导致了现代化教学的质量难以在根本性上得到很好的保障。在中国的社会环境中，迫切地需要一种新型的教学方式来解决教育质量的问题，而随着智慧教学的出现，智慧教学在近几年成为热门的研究方向。教育智慧校园是指一个高度地融合信息技术，深度地整合信息化应用，构建成终端广泛感知的网络化、智能化和信息化的校园。智慧校园不仅能够为校园内的师生构建一个智能感知和综合信息服务平台，而且将网络信息服务融合到学校的各个应用领域，实现资源和人员的互联和相互协作，同时，智慧校园能够搭建一个校内和校外相互交流的平台。智慧校园具有高效、环保、节能、安全稳定并具有服务性功能的特点。
与此同时，伴随传感技术和网络技术的发展和应用，物联网技术被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。各国政府为了掌握未来网络和信息资源，都非常重视该技术，并试图将其作为振兴经济发展的关键。在中国，物联网技术已受到社会的广泛关注。物联网在诸多领域被普遍应用，它使人类在生产中降低了成本并提高了资源利用率，从而改变了人们传统的生活与工作方式。物联网为人们提供智能化的生活环境，以更加“智慧”的方式管理生产和生活。因此，如何将物联网应用在现代教育领域，利用物联网技术将校园的教学、科研、管理与校园资源进行整合，以实现新型的校园智慧化服务和管理系统，对于提高教学质量具有十分重要的作用。因此，如何运用物联网技术来构建智慧校园是亟待研究和解决的重要技术问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，云计算服务器与学习终端通过无线网络连接，提高了学习终端使用的方便性，同时，能够更好的对教学资源进行管理，通过对教学资源进行分类、分级，提高了教学资源应用的逻辑性和层次性，便于用户根据自己需要方便的针对性需要与运用。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，包括：云计算服务器和学习终端，学习终端通过网络与所述云计算服务器通信连接；所述云计算服务器包括云采集模块、云存储模块、云资源管理模块和云共享模块；所述云采集模块通过网络与所述云存储模块连接，所述云采集模块与所述云存储模块之间设置有数据管理模块，所述云存储模块通过所述云资源管理模块与所述云共享模块连接。
优选的，所述云采集模块为摄像装置，摄像装置拍摄教学视频；所述数据管理模块包括依次连接的数据过滤器、数据筛选器和数据分析器；所述数据过滤器对所述云采集模块采集到的视频数据进行约束检查和去数据冗余化操作；所述数据筛选器对所述数据过滤器过滤后的视频数据根据教学类型进行分类；所述数据分析器对分类后的视频数据根据各自类型采用维度分析和关联规则分析，并以教学效果为目标函数采用聚合算法进行数据挖掘分析来对所述云采集模块所采集的数据按照等级进行分级；所述云存储模块根据所述数据分析器分析的等级对所述云采集模块采集的视频数据进行一一对应的存储；所述学习终端内设置有数据传输与接收器，数据传输与接收器内设置有SIM卡，所述数据传输与接收器通过无线网络与所述云技术服务器数据连接；所述云资源管理模块内设置有数据库服务器、代理服务器和WEB服务器，所述数据库服务器、代理服务器和WEB服务器均与所述云存储模块通过网络连接；所述云共享模块内设置有共享数据存储器、信息互动管理器和共享数据管理器，所述信息互动管理器负责所述学习终端与所述共享数据存储器之间的通信，所述共享数据管理器负责决定是否对共享数据资源库的生成以及是否对共享数据资源库的存储。
优选的，所述摄像装置包括传感器节点、传感器汇聚节点、无线收发射频单元、信号处理单元和上位机；所述传感器节点与传感器汇聚节点之间通过所述无线收发射频单元进行通信连接，所述传感器汇聚节点通过所述信号处理单元与所述上位机通信连接，所述上位机与所述云计算服务器的云存储模块通信连接；所述传感器节点设置在教师身上或者设置在教室内的墙壁上，负责自动跟踪教室录播、以及自动拍摄黑板，每个教室内或者教师身上至少设置有一个传感器节点，所述信号处理单元对所述传感器节点拍摄的音频、视频、图片进行编辑与整合。
优选的，所述学习终端上设置有登陆客户端和视频播放器，所述登陆客户端上设置有身份验证模块、学习类型选择模块、信息等级选择模块和计时模块，所述身份验证模块与所述云计算服务器的云存储模块之间通过无线网络进行指纹识别连接；所述学习类型选择模块和信息等级选择模块负责用户对存储于所述云存储模块内部的教学信息进行学习类型和学习等级选择；所述计时模块对用户的学习课时进行记录与存储；所述学习终端内还设置有在线或离线答题模块和学习笔记模块，所述云存储模块中设置有用于存储所述在线或离线答题模块内容和学习笔记模块内容的存储分区。
优选的，所述学习终端有一个或多个，所述学习终端为PC机、PDA、IPD或智能手机。
优选的，所述云计算服务器内设置有云服务更新模块，云服务更新模块对云计算服务器内的云存储模块内的数据信息进行更新。
优选的，所述云计算服务器内设置有云服务异常处理模块，云服务器异常处理模块对学习终端访问所述云计算服务器时出现的异常状态进行终止访问操作。
优选的，所述云计算服务器内设置有备份虚拟存储器，备份虚拟存储器对所述云存储模块内的数据进行备份存储。
优选的，所述云计算服务器内还设置有数字图书馆资源数据库，学习终端通过访问所述数字图书馆资源数据库实现对书籍的查询与阅读。
优选的，所述云计算服务器内设置有权限管理单元，权限管理单元管理所述云存储模块中的数据是否对学习终端开放。
本发明的有益效果是：本发明将物联网和云计算技术应用到智慧教学系统，将校园的教学、科研、管理与校园资源进行整合，实现了智慧教学、信息共享的学习模式，提高了教学资源的利用率，教学效率更高、效果更好。
附图说明
图1是本发明一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统一较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，包括：云计算服务器、一个或者多个学习终端；所述云计算服务器包括云采集模块、云存储模块、云资源管理模块和云共享模块；每个学习终端采用通信网络与所述云计算服务器通信连接，所述云采集模块采用互联网与所述云存储模块连接，所述云存储模块通过所述云资源管理模块与所述云共享模块连接。
在本实施例中，所述云采集模块为摄像装置，所述摄像装置负责拍摄教学视频，所述云采集模块与所述云存储模块之间设置有数据管理模块，所述数据管理模块包括依次连接的数据过滤器、数据筛选器和数据分析器，其中，所述数据过滤器负责对所述云采集模块采集到的各种类型的数据进行约束检查和去数据冗余化的操作，以确保数据的可用性和真实性，所述数据筛选器对所述数据过滤器过滤后的视频数据根据教学类型进行分类，所述数据分析器对分类后的信息根据各自类型采用维度分析和关联规则分析，并以教学效果为目标函数采用聚合算法进行数据挖掘分析来对所述云采集模块所采集的数据按照等级进行分级，所述云存储模块根据所述数据分析器分析的等级对所述云采集模块采集的信息进行一一对应的存储；所述学习终端内设置有数据传输与接收器、所述数据传输与接收器内设置有SIM卡，所述数据传输与接收器通过GPRS、3G或者4G无线数据网络与所述云技术服务器进行数据连接；所述云资源管理模块内设置有数据库服务器、代理服务器和WEB服务器，所述数据库服务器、代理服务器和WEB服务器均与所述云存储模块网络连接；所述云共享模块内设置有共享数据存储器、信息互动管理器和共享数据管理器，所述信息互动管理器负责所述学习终端与所述共享数据存储器之间的通信，所述共享数据管理器负责决定是否对共享数据资源库的生成以及是否对共享数据资源库的存储。
为了提高学习终端的通用性，所述学习终端为PC机、PDA、IPD或智能手机，这些学习终端不仅能够支持现代发展的技术，而且能够支持浏览器和客户端平台，功能的丰富、操作易用，对于系统的推广具有重要的影响。
为了提高摄像装置的采集性能，所述摄像装置包括传感器节点、传感器汇聚节点、无线收发射频单元、信号处理单元和上位机，其中，多个所述传感器节点与所述传感器汇聚节点之间采用所述无线收发射频单元通信连接，所述传感器汇聚节点通过所述信号处理单元与所述上位机通信连接，所述上位机与所述云技术服务器的云存储模块通信连接，所述传感器节点佩戴设置在教师的身上或者设置在教室内的墙壁上，负责自动跟踪教室录播、以及自动拍摄黑板在擦拭之前的图片，且每个教室内或者教师身上至少设置有一个传感器节点，所述信号处理单元负责对所述传感器节点拍摄的音频、视频、图片进行编辑与整合。
其中，学习终端上设置有登陆客户端和视频播放器，所述登陆客户端上设置有身份验证模块、学习类型选择模块、信息等级选择模块和计时模块，其中，所述身份验证模块与所述云计算服务器的云存储模块之间通过无线数据网络进行指纹识别连接，所述学习类型选择模块和信息等级选择模块负责用户对存储于所述云存储模块内部的教学信息进行学习类型和学习等级选择，所述计时模块对用户的学习课时进行记录与存储；所述学习终端内还设置有在线或离线答题模块和学习笔记模块，所述云存储模块中专门设置有用于对应存储所述在线或离线答题模块的内容和学习笔记模块内容的存储分区，以便将在线或离线答题内容和学习笔记内容实时的存储于所述云服务器内。
云计算服务器内设置有云服务更新模块，负责对云计算服务器内的云存储模块内的数据信息进行更新。所述云计算服务器内设置有云服务异常处理模块，所述云服务器异常处理模块负责对学习终端访问所述云计算服务器时出现的异常状态进行终止访问操作。云计算服务器内还设置有备份虚拟存储器，所述备份虚拟存储器负责对所述云存储模块内的数据进行备份存储。云计算服务器内还设置有数字图书馆资源数据库，所述学习终端通过访问所述数字图书馆资源数据库实现对书籍的查询与阅读。这样利用云计算的计算环境减轻了本地图书馆的使用负荷，使得智慧图书馆在实际应用过程中能够以较小的成本代价得以实现，该数字图书馆资源库主要包括在线课程库、本地图书馆库、自学网库、我的书籍库等。其中，在线课程库能够可以集合本校各个年级的中心所有的在线课程，本地图书馆库可以上传、分享和管理各个教师教学、学生学习所需要的辅助资料.同时提供自学网库接入口，通过自学网库可以获得不断更新的实验课程。所述云计算服务器内还设置有权限管理单元，所述权限管理单元负责管理所述云存储模块中的数据是否对学习终端开放。同时对工作人员的岗位职责和权限进行分配，对系统的用户进行管理，录用户上课的各个班级及学生信息，为用户分配帐号，进行基本的数据设定等。
本发明将物联网和云计算技术应用到智慧教学系统，将校园的教学、科研、管理与校园资源进行整合，实现了智慧教学、信息共享的学习模式，提高了教学资源的利用率，教学效率更高、效果更好，本发明云计算服务器与学习终端通过无线网络连接，提高了学习终端使用的方便性，同时，能够更好的对教学资源进行管理，通过对教学资源进行分类、分级，提高了教学资源应用的逻辑性和层次性，便于用户根据自己需要方便的针对性需要与运用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，其特征在于，包括：云计算服务器和学习终端，学习终端通过网络与所述云计算服务器通信连接；所述云计算服务器包括云采集模块、云存储模块、云资源管理模块和云共享模块；所述云采集模块通过网络与所述云存储模块连接，所述云采集模块与所述云存储模块之间设置有数据管理模块，所述云存储模块通过所述云资源管理模块与所述云共享模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，其特征在于：所述云采集模块为摄像装置，摄像装置拍摄教学视频；所述数据管理模块包括依次连接的数据过滤器、数据筛选器和数据分析器；所述数据过滤器对所述云采集模块采集到的视频数据进行约束检查和去数据冗余化操作；所述数据筛选器对所述数据过滤器过滤后的视频数据根据教学类型进行分类；所述数据分析器对分类后的视频数据根据各自类型采用维度分析和关联规则分析，并以教学效果为目标函数采用聚合算法进行数据挖掘分析来对所述云采集模块所采集的数据按照等级进行分级；所述云存储模块根据所述数据分析器分析的等级对所述云采集模块采集的视频数据进行一一对应的存储；所述学习终端内设置有数据传输与接收器，数据传输与接收器内设置有SIM卡，所述数据传输与接收器通过无线网络与所述云技术服务器数据连接；所述云资源管理模块内设置有数据库服务器、代理服务器和WEB服务器，所述数据库服务器、代理服务器和WEB服务器均与所述云存储模块通过网络连接；所述云共享模块内设置有共享数据存储器、信息互动管理器和共享数据管理器，所述信息互动管理器负责所述学习终端与所述共享数据存储器之间的通信，所述共享数据管理器负责决定是否对共享数据资源库的生成以及是否对共享数据资源库的存储。
3.根据权利要求2所述的一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，其特征在于：所述摄像装置包括传感器节点、传感器汇聚节点、无线收发射频单元、信号处理单元和上位机；所述传感器节点与传感器汇聚节点之间通过所述无线收发射频单元进行通信连接，所述传感器汇聚节点通过所述信号处理单元与所述上位机通信连接，所述上位机与所述云计算服务器的云存储模块通信连接；所述传感器节点设置在教师身上或者设置在教室内的墙壁上，负责自动跟踪教室录播、以及自动拍摄黑板，每个教室内或者教师身上至少设置有一个传感器节点，所述信号处理单元对所述传感器节点拍摄的音频、视频、图片进行编辑与整合。
4.根据权利要求2所述的一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，其特征在于：所述学习终端上设置有登陆客户端和视频播放器，所述登陆客户端上设置有身份验证模块、学习类型选择模块、信息等级选择模块和计时模块，所述身份验证模块与所述云计算服务器的云存储模块之间通过无线网络进行指纹识别连接；所述学习类型选择模块和信息等级选择模块负责用户对存储于所述云存储模块内部的教学信息进行学习类型和学习等级选择；所述计时模块对用户的学习课时进行记录与存储；所述学习终端内还设置有在线或离线答题模块和学习笔记模块，所述云存储模块中设置有用于存储所述在线或离线答题模块内容和学习笔记模块内容的存储分区。
5.根据权利要求1所述的一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，其特征在于：所述学习终端有一个或多个，所述学习终端为PC机、PDA、IPD或智能手机。
6.根据权利要求1所述的一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，其特征在于：所述云计算服务器内设置有云服务更新模块，云服务更新模块对云计算服务器内的云存储模块内的数据信息进行更新。
7.根据权利要求1所述的一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，其特征在于：所述云计算服务器内设置有云服务异常处理模块，云服务器异常处理模块对学习终端访问所述云计算服务器时出现的异常状态进行终止访问操作。
8.根据权利要求1所述的一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，其特征在于：所述云计算服务器内设置有备份虚拟存储器，备份虚拟存储器对所述云存储模块内的数据进行备份存储。
9.根据权利要求1所述的一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，其特征在于：所述云计算服务器内还设置有数字图书馆资源数据库，学习终端通过访问所述数字图书馆资源数据库实现对书籍的查询与阅读。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种基于云计算和物联网技术的智慧教学系统，其特征在于：所述云计算服务器内设置有权限管理单元，权限管理单元管理所述云存储模块中的数据是否对学习终端开放。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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