CN105913710B - 智能学习辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能学习辅助系统，包括：智能座椅、智能课桌、智能书架以及智能终端；智能座椅、智能课桌、智能书架均能够与终端设备通信交互；智能座椅采集环境的温度、湿度、空气质量、环境光照度数据，以及人体坐姿情况，并把采集的相关数据发送给智能终端；智能课桌采集桌面光照度、环境的空气质量数据，并具有照明、空气净化、文字识别、图像识别、语音采集、语音识别和语音播放功能；把采集的相关数据发送给智能终端，并受控于智能终端而工作；智能书架用于扫描书籍上的条形码或无线标签，并把采集的相关数据发送给智能终端，从而配合智能终端对智能书架上书籍的取放进行智能管理；本发明对孩子学习起到积极辅助作用，无需家长全程陪同子女学习。

Description

智能学习辅助系统

技术领域

本发明涉及一种学习辅助系统，尤其是一种具有多种功能的智能学习辅助系统。

背景技术

子女教育是大多数家庭都要面临的问题，如何及时正确地帮助子女学习是一个复杂的课题。对于刚步入学习阶段的孩子而言，在刚开始学习时往往会遇到一些问题，这些问题有些是因为自身学习习惯导致，有些是环境因素导致；比如：

1）孩子在默写课文、单词时，需要家长陪同协助，并且由家长修改或评分；

2）孩子背诵课文和单词时往往需要家长陪同协助，并且由家长判断背诵是否 正确；

3）孩子在学习时的环境照度，家长往往不了解是否合适，台灯也不能根据周围环境照度的变化自动调节照明亮度；

4）家长很多时候无法时时刻刻陪孩子学习，对于孩子学习时的坐姿不能及时提醒；孩子坐姿不正确会导致近视或脊椎弯曲；

5）孩子学习环境空气质量变差时，无法及时得到净化；

6）不能根据子女的学习情况，及时的定制复习以及预习计划，不能定时的自动的给子女进行单词，课文背诵及默写的复习；

7）把子女的学习情况，例如单词量的掌握情况，与同学龄的其他人的学习情况进行横向比较。

发明内容

本发明的目的克服现有技术中存在的不足，提供一种智能学习辅助系统，能够对孩子的学习起到积极作用，可以纠正坐姿，协助孩子完成背诵、默写等学习任务，也可以起到空气净化和自动调节照明的作用。本发明采用的技术方案是：

一种智能学习辅助系统，包括：智能座椅、智能课桌、智能书架以及智能终端；

所述智能座椅、智能课桌、智能书架均能够与智能终端通信交互；

所述智能座椅采集环境的温度、湿度、空气质量、环境光照度数据，以及人体坐姿情况，并把采集的相关数据发送给智能终端；

所述智能课桌采集桌面光照度、环境的空气质量数据，并具有照明、空气净化、文字识别、图像识别、语音采集、语音识别和语音播放功能；把采集的相关数据发送给智能终端，并受控于智能终端而工作；

所述智能书架用于扫描书籍上的条形码或无线标签，并把采集的相关数据发送给智能终端，从而配合智能终端对智能书架上书籍的取放进行智能管理；

所述智能终端用于参数设置和显示数据，接收所述智能座椅、智能课桌、智能书架发送来的数据，并发送相关控制命令或数据至智能座椅、智能课桌、智能书架。

具体地，

智能座椅包括座椅本体以及椅背；智能座椅上设有第一数据通信及控制模块、第一环境光监测传感器、温度传感器、湿度传感器、第一空气质量检测传感器、距离传感器、多个压力传感器、第一供电模块；

第一供电模块用于为智能座椅供电；

第一环境光监测传感器设置在椅背的顶端，用于检测环境光照度，并把环境光照度数据发送给第一数据通信及控制模块；

温度传感器和湿度传感器设置在椅背外侧，用于采集环境温度和湿度数据并发送给第一数据通信及控制模块；

第一空气质量检测传感器，用于检测环境空气质量数据并把环境空气质量数据发送给第一数据通信及控制模块；

距离传感器设置在椅背内侧，用于检测椅背和人体后背的距离，并把椅背和人体后背的距离数据发送给第一数据通信及控制模块；

多个压力传感器均匀分布在座椅本体的椅面内部，用于采集椅面上多个方位的压力数据，并把这些采集的压力数据发送给第一数据通信及控制模块；第一数据通信及控制模块负责把接收到的传感器数据传输给智能终端；同时接收智能终端发来的控制信息，根据相关控制信息来控制智能座椅上传感器的工作状态。

进一步地，

通过均匀分布的多个压力传感器的压力数据能够判断出人体是否坐在智能座椅上；然后通过距离传感器测量椅背与人体后背的距离；通过各压力传感器所在点的压力数据，以及椅背与人体后背的距离，综合判断人体坐姿情况；判断的规则包括：

通过各压力数据的相互差异超过设定压力差异上限阈值判断各压力传感器的压力数据极不均衡，判定人体坐姿偏向于一侧；

通过各压力数据的相互差异小于设定压力差异下限阈值判断各压力传感器的压力数据较均衡；进一步当椅背与人体后背的距离超过设定距离最大阈值，则说明人体坐姿过于俯向桌面，或进一步当椅背与人体后背的距离小于设定距离最小阈值，则说明人体坐姿过于远离桌面；

压力差异上限阈值大于压力差异下限阈值，设定距离最大阈值大于设定距离最小阈值；当各压力数据的相互差异小于设定压力差异下限阈值，且椅背与人体后背的距离处于设定距离最小阈值和设定距离最大阈值之间时判断人体坐姿正确；

当智能终端判断出人体坐姿不正确时，通过智能课桌发出提示。

更进一步地，压力传感器设有四个，分布在一个正方形的四个顶点，该正方形位于智能座椅的椅面中间。

具体地，

智能课桌包括课桌本体；课桌本体上设有第二数据通信及控制模块、第二环境光监测传感器、照明模块、第二空气质量检测传感器、空气净化模块、文字识别模块、图像识别模块、语音通话模块、第二供电模块；

第二供电模块用于为智能课桌供电；

第二环境光监测传感器设置在照明模块下方课桌本体的桌面上，用于检测智能课桌上的桌面光照度并发送给第二数据通信及控制模块；

照明模块通过支架设置在课桌本体的桌面上方，提供照明功能，并接受第二数据通信及控制模块的控制；

第二空气质量检测传感器设置在课桌本体上，用于检测周围环境空气质量数据并把环境空气质量数据发送给第二数据通信及控制模块；

空气净化模块设置在课桌本体上，提供空气净化功能，受第二数据通信及控制模块的控制；

文字识别模块设置在课桌本体的桌面上，接受第二数据通信及控制模块的控制；通过文字识别模块把识别出的文字发送给第二数据通信及控制模块；

图像识别模块设置在课桌本体桌面上方，受第二数据通信及控制模块的控制；通过图像识别模块把采集的图像信息回传给第二数据通信及控制模块；

语音通话模块包括设置在桌面本体上的麦克风和扬声器；麦克风用于接收现场声音，并把现场声音数据回传给第二数据通信及控制模块；扬声器用于将第二数据通信及控制模块从智能终端收到的声音数据播放出来；

第二数据通信及控制模块负责接收智能课桌上第二环境光监测传感器、第二空气质量检测传感器、文字识别模块、图像识别模块、语音通话模块回传的数据并把这些数据发送给智能终端，接收智能终端的控制命令来控制相应模块和/或传感器工作。

进一步地，

智能终端通过环境光照度和智能课桌上的桌面光照度，自动控制智能课桌上照明模块的照明亮度，具体包括：

环境光照度通过设置在智能座椅上的第一环境光监测传感器104采集并发送至智能终端；桌面光照度通过设置在智能课桌上的第二环境光监测传感器203采集并发送到智能终端；

照明模块具有连续调光能力；

设定四个光照度阈值，第一光照度阈值<第二光照度阈值<第三光照度阈值<第四光照度阈值；

第一光照度阈值对应于正确坐姿时人眼能够辨识桌面上阅读材料中最小文字时的最低光照度；

第二光照度阈值是第一光照度阈值的110%-120%；

第四光照度阈值对应于人眼感觉光照刺眼与不刺眼的临界光照度；

第三光照度阈值是第四光照度阈值的80%-90%；

当智能终端判断环境光照度小于第一光照度阈值时，发送控制命令通过第二数据通信及控制模块控制照明模块通电，并逐渐提高光照度，然后通过桌面光照度的反馈值，反馈调节控制照明模块，使得桌面光照度处于第二光照度阈值和第三光照度阈值之间；

当智能终端判断桌面光照度大于等于第一光照度阈值且小于第二光照度阈值时，发送控制命令通过第二数据通信及控制模块控制照明模块逐渐提高光照度，然后通过桌面光照度的反馈值，反馈调节控制照明模块，使得桌面光照度处于第二光照度阈值和第三光照度阈值之间；

当智能终端判断桌面光照度大于第三光照度阈值，且小于等于第四光照度阈值时，发送控制命令通过第二数据通信及控制模块控制照明模块逐渐降低光照度，然后通过桌面光照度的反馈值，反馈调节控制照明模块，使得桌面光照度处于第二光照度阈值和第三光照度阈值之间；

当智能终端判断桌面光照度大于第四光照度时，发送控制命令通过第二数据通信及控制模块控制照明模块立刻降低光照度，通过桌面光照度的反馈值，反馈调节控制照明模块，使得桌面光照度处于第二光照度阈值和第三光照度阈值之间。

具体地，

智能书架包括书架本体，书架本体上设有第三数据通信及控制模块、条形码扫描设备和/或无线标签识别设备，以及第三供电模块；

所述第三供电模块用于为智能书架供电；

所述条形码扫描设备或无线标签识别设备用于扫描放入智能书架或从智能书架取出的书籍，并把书籍的取放情况发送给第三数据通信及控制模块；

所述第三数据通信及控制模块接收条形码扫描设备或无线标签识别设备的数据并发送给智能终端。

进一步地，

智能终端与智能书架相配合，实现根据使用者最近所读的书籍推送读书笔记或书评；使用者把书籍放入书架本体或从书架本体取出时，通过条形码扫描设备或无线标签识别设备扫描书籍，并把扫描数据发送给智能终端，智能终端从书籍的条形码信息或无线标签信息确认书籍的相关信息，根据书籍的相关信息，来推送关于此书籍的读书笔记或书评；

智能终端还每隔一段时间分析通过智能书架获得的使用者阅读的书籍信息或者是使用者所拥有的书籍信息；根据这些数据信息，智能终端分析出使用者的读书偏好，并根据偏好信息，推送相关偏好的读物。

本发明的优点在于：本发明能够对使用者的学习起到积极辅助作用，无需家长全程陪同子女学习；当家长不在子女身边，该系统也可以辅导孩子完成读单词、背诵课文，默写词语等学习任务；还可以提醒和纠正孩子的错误坐姿，调节灯光，避免孩子视力下降；并且能够根据使用者的阅读习惯，自动推送相关读书笔记或相关偏好的读物。此系统可以辅助家长帮助子女及时复习，调整学习习惯。

附图说明

图1为本发明的结构组成示意图。

图2为本发明的智能座椅原理框图。

图3为本发明的智能座椅结构图。

图4为本发明的智能课桌原理框图。

图5为本发明的智能课桌的俯视图。

图6为本发明的智能课桌的主视图。

图7为本发明的智能书架原理框图。

图8为本发明的智能书架的主视图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明提供的智能学习辅助系统，如图1所示，包括智能座椅、智能课桌、智能书架以及智能终端；智能座椅、智能课桌、智能书架通过无线传输或有线传输方式与终端设备通信交互；智能座椅、智能课桌和智能书架中包含了多种数据采集的传感器，能够采集包括：课文朗诵情况，单词读写情况，阅读书籍情况，人体坐姿情况，学习环境数据（包括温度，湿度，空气质量）等；

（一），智能座椅的结构如图2、3所示，智能座椅采集环境的温度、湿度、空气质量、环境光照度数据，以及人体坐姿情况，并把采集的相关数据发送给智能终端；

智能座椅包括座椅本体101以及椅背102；智能座椅上设有第一数据通信及控制模块103、第一环境光监测传感器104、温度传感器105、湿度传感器106、第一空气质量检测传感器107、距离传感器108、多个压力传感器109、第一供电模块110；

第一供电模块110用于为智能座椅供电，比如给各传感器和其它模块供电；

第一环境光监测传感器104设置在椅背102的顶端，用于检测环境光照度，并把环境光照度数据发送给第一数据通信及控制模块103；

温度传感器105和湿度传感器106设置在椅背102外侧，用于采集环境温度和湿度数据并发送给第一数据通信及控制模块103；

第一空气质量检测传感器107，可以设置在椅背102外侧（如图3）或设置在座椅本体101的底部；用于检测环境空气质量数据并把环境空气质量数据发送给第一数据通信及控制模块103；

距离传感器108设置在椅背102内侧，用于检测椅背和人体后背的距离，并把椅背和人体后背的距离数据发送给第一数据通信及控制模块103；

多个压力传感器109均匀分布在座椅本体101的椅面内部，用于采集椅面上多个方位的压力数据，并把这些采集的压力数据发送给第一数据通信及控制模块103；优选地，压力传感器109设有四个，分布在一个正方形的四个顶点，该四方形位于椅面中间；

第一数据通信及控制模块103负责把接收到的传感器数据通过有线或者无线的方式传输给智能终端；同时接收智能终端发来的控制信息，根据相关控制信息来控制智能座椅上传感器的工作状态；

人体坐姿的检测原理为：通过均匀分布的四个压力传感器109的压力数据能够判断出人体是否坐在智能座椅上；然后通过距离传感器108测量椅背与人体后背的距离；通过各压力传感器109所在点的压力数据，以及椅背与人体后背的距离，综合判断人体坐姿情况；比如，各压力传感器109的压力数据极不均衡时（各压力数据的相互差异超过设定压力差异上限阈值），可以判定人体坐姿偏向于一侧；或，虽然各压力传感器109的压力数据较均衡（可通过各压力数据的相互差异小于设定压力差异下限阈值判断），但是椅背与人体后背的距离超过设定距离最大阈值，则说明人体坐姿过于俯向桌面；或，虽然各压力传感器109的压力数据较均衡（可通过各压力数据的相互差异小于设定压力差异下限阈值判断），但是椅背与人体后背的距离小于设定距离最小阈值，则说明人体坐姿过于远离桌面；压力差异上限阈值大于压力差异下限阈值，设定距离最大阈值大于设定距离最小阈值；当各压力数据的相互差异小于设定压力差异下限阈值，且椅背与人体后背的距离处于设定距离最小阈值和设定距离最大阈值之间时判断人体坐姿正确；当智能终端判断出人体坐姿不正确时，通过智能课桌发出声音提示；

第一空气质量检测传感器107每隔一段时间就会进行一定时间的空气质量检测，并把检测到的数据发送到第一数据通信及控制模块103；然后通过第一数据通信及控制模块103发送给智能终端；智能终端通过分析智能座椅上的空气质量检测传感器采集的空气质量数据结合智能桌面的空气质量检测传感器采集的空气质量数据，综合判断空气质量；

第一环境光监测传感器104实时监测当前环境的环境光照度，并把检测到的环境光照度发送给第一数据通信及控制模块103；然后通过第一数据通信及控制模块103发送给智能终端；智能终端通过环境光照度和智能课桌上的桌面光照度，自动控制智能课桌上照明模块的照明亮度；

（二），智能课桌采集桌面光照度、环境的空气质量数据，并具有照明、空气净化、文字识别、图像识别、语音采集、语音识别和语音播放功能；把采集的相关数据发送给智能终端，并受控于智能终端；

智能课桌的结构如图4、图5、图6所示，包括课桌本体201；课桌本体201上设有第二数据通信及控制模块202、第二环境光监测传感器203、照明模块204、第二空气质量检测传感器205、空气净化模块206、文字识别模块207、图像识别模块208、语音通话模块209、210、第二供电模块211；

第二供电模块211用于为智能课桌供电，比如给其它传感器和各模块供电；

第二环境光监测传感器203设置在照明模块204下方课桌本体201的桌面上，用于检测智能课桌上的桌面光照度并发送给第二数据通信及控制模块202；

照明模块204通过支架设置在课桌本体201的桌面上方，提供照明功能，并接受第二数据通信及控制模块202的控制；

第二空气质量检测传感器205设置在课桌本体201上，比如可设置在课桌本体201的一个侧面；用于检测周围环境空气质量数据并把环境空气质量数据发送给第二数据通信及控制模块202；

空气净化模块206设置在课桌本体201上，提供空气净化功能，受第二数据通信及控制模块202的控制；

文字识别模块207设置在课桌本体201的桌面上，接受第二数据通信及控制模块202的控制；文字识别模块207是一个手写板，配合相应的手写笔，在其上写字后能够直接识别出文字，通过文字识别模块207把识别出的文字发送给第二数据通信及控制模块202；

图像识别模块208设置在课桌本体201桌面上方，受第二数据通信及控制模块202的控制；通过图像识别模块208把采集的图像信息回传给第二数据通信及控制模块202；图像识别模块208可以是数字摄像机；

语音通话模块包括设置在桌面本体201上的麦克风209和扬声器210；麦克风209用于接收现场声音，并把现场声音数据回传给第二数据通信及控制模块202；扬声器210用于将第二数据通信及控制模块202从智能终端收到的声音数据播放出来；

第二数据通信及控制模块202负责接收智能课桌上第二环境光监测传感器203、第二空气质量检测传感器205、文字识别模块207、图像识别模块208、语音通话模块回传的数据并把这些数据发送给智能终端，接收智能终端的控制命令来控制相应模块和/或传感器工作；

智能课桌的一些工作状态描述如下：

1）实现自动默写单词：

老师或者家长通过智能终端把需要默写的单词输入到智能终端中；智能终端将需要默写的单词和默写命令发送到智能课桌，通过扬声器210提示开始默写单词；智能课桌按照设定播报单词，使用者将默写内容通过文字识别模块207（手写板）输入，文字识别模块207实时将默写内容发送给第二数据通信及控制模块202，进而传输至智能终端；智能终端上进行默写内容的识别，并把识别结果反馈至智能课桌，通过扬声器210对默写错误的单词给出提醒；默写识别结果可在智能终端上显示；

2）实现自动背诵课文：

老师或者家长通过智能终端将需要背诵的课文并发送至智能课桌；通过扬声器210提示开始背诵课文；使用者背诵课文，通过麦克风209实时接收背诵者的语音信息，并把这些语音信息通过第二数据通信及控制模块202发送给智能终端；智能终端上实时显示背诵情况；语音识别可在第二数据通信及控制模块202上进行或在智能终端上进行；

3）实现智能课桌上照明模块的照明亮度自动控制：

环境光照度通过设置在智能座椅上的第一环境光监测传感器104采集并发送至智能终端；桌面光照度通过设置在智能课桌上的第二环境光监测传感器203采集并发送到智能终端；

照明模块204具有连续调光能力；

设定四个光照度阈值，第一光照度阈值<第二光照度阈值<第三光照度阈值<第四光照度阈值；

第一光照度阈值对应于正确坐姿时人眼能够辨识桌面上阅读材料中最小文字时的最低光照度；

第二光照度阈值可以是第一光照度阈值的110%-120%，即在正确坐姿时，大于第二光照度阈值时的光照，可以使得人眼能够比较轻松的辨识桌面上的文字；

第四光照度阈值对应于人眼感觉光照刺眼与不刺眼的临界光照度；

第三光照度阈值可以是第四光照度阈值的80%-90%，即在正确坐姿时，小于第三光照度且大于第二光照度阈值时的光照，可以使得人眼能够比较轻松的辨识桌面上的文字，而不至于觉得光照太过于强烈；

当智能终端判断环境光照度小于第一光照度阈值时（此时环境过暗），发送控制命令通过第二数据通信及控制模块202控制照明模块204通电，并逐渐提高光照度，然后通过桌面光照度的反馈值，反馈调节控制照明模块204，使得桌面光照度处于第二光照度阈值和第三光照度阈值之间；

当智能终端判断桌面光照度大于等于第一光照度阈值且小于第二光照度阈值时，发送控制命令通过第二数据通信及控制模块202控制照明模块204逐渐提高光照度，然后通过桌面光照度的反馈值，反馈调节控制照明模块204，使得桌面光照度处于第二光照度阈值和第三光照度阈值之间；

当智能终端判断桌面光照度大于第三光照度阈值，且小于等于第四光照度阈值时，发送控制命令通过第二数据通信及控制模块202控制照明模块204逐渐降低光照度，然后通过桌面光照度的反馈值，反馈调节控制照明模块204，使得桌面光照度处于第二光照度阈值和第三光照度阈值之间；

当智能终端判断桌面光照度大于第四光照度时，发送控制命令通过第二数据通信及控制模块202控制照明模块204立刻降低光照度，通过桌面光照度的反馈值，反馈调节控制照明模块204，使得桌面光照度处于第二光照度阈值和第三光照度阈值之间。

4）实现空气净化功能：

第一空气质量检测传感器107，第二空气质量检测传感器205定期监测空气质量，并把空气质量相关数据通过数据通信及控制模块回传给智能终端；

通过第一空气质量检测传感器107或第二空气质量检测传感器205监测的环境空气质量数据之一差于智能终端内设定的空气质量标准时，智能终端发出控制命令给第二数据通信及控制模块202，第二数据通信及控制模块202接收智能终端发来的控制命令，根据命令控制空气净化模块206进行空气净化；

5）实现语音通话功能：

智能终端和智能课桌通过有线或无线网络连接；家长或者老师把语音信息通过智能终端发送给第二数据通信及控制模块202；第二数据通信及控制模块202把相关语音发送给扬声器210，扬声器210把相关语音信息播放出；智能课桌通过麦克风209把使用者的语音信息发送给第二数据通信及控制模块202，第二数据通信及控制模块202把相关语音信息发送到智能终端，智能终端再把相关语音信息播放出来；

6）实现作业上传和实时修改功能：

使用者把完成的作业平放在图像识别模块208的正下方；图像识别模块识别作业的图像信息，并把相关图像信息数据发送给第二数据通信及控制模块202；第二数据通信及控制模块202把相关图像数据发送给智能终端；智能终端把图像信息显示出来，供家长或者老师批阅。

（三）智能书架用于扫描书籍上的条形码或无线标签，并把采集的相关数据发送给智能终端，从而配合智能终端对智能书架上书籍的取放进行智能管理；

智能书架的结构如图7、图8所示，包括书架本体301，书架本体301上设有第三数据通信及控制模块302、条形码扫描设备303和/或无线标签识别设备304，以及第三供电模块305；

所述第三供电模块305用于为智能书架供电；

所述条形码扫描设备303或无线标签识别设备304用于扫描放入智能书架或从智能书架取出的书籍，并把书籍的取放情况发送给第三数据通信及控制模块302；书籍上只要预先设置条形码或者RFID无线标签，即可被智能书架扫描识别；

所述第三数据通信及控制模块302接收条形码扫描设备303或无线标签识别设备304的数据并发送给智能终端；

（四）智能终端可以是计算机PC或智能手机；主要用于接收述智能座椅、智能课桌、智能书架发送来的数据，并发送相关控制命令或数据至智能座椅、智能课桌、智能书架。智能终端上安装了相关应用，应用包括显示界面，设置界面；

智能终端与智能书架相配合，可以实现根据使用者最近所读的书籍推送读书笔记或书评；使用者把书籍放入书架本体301或从书架本体取出时，通过条形码扫描设备303或无线标签识别设备304扫描书籍，并把扫描数据发送给智能终端，智能终端从书籍的条形码信息或无线标签信息确认书籍的相关信息，根据书籍的相关信息，来推送关于此书籍的读书笔记或书评；

智能终端还可每隔一段时间分析通过智能书架获得的使用者说读的书籍信息或者是使用者所拥有的书籍信息；根据这些数据信息，智能终端分析出使用者的读书偏好，并根据偏好信息，推送相关偏好的读物；

显示界面可以显示当前温度、湿度、空气质量、光照度等环境情况；显示回传的作业信息，单词默写情况，课文等背诵情况。显示相关推送的读书笔记，相关偏好读物推送信息；

设置界面可以设置相关设备参数（例如1.坐姿不正确多少次提醒一下；2.环境光是舒适或者明亮或者昏暗；3.空气多长时间净化一次等等），终端根据这些参数，来控制相关设备的工作状态；

数据处理：按照家长或者老师设定的参数分析智能座椅，智能课桌，智能书架回传的数据信息，来生成控制命令，去控制相关设备（例如照明模块，空气净化模块等），来达到设定的参数要求。根据背诵或者默写的情况，生成背诵或者默写的最终结果，并根据相关结果生成复习预习计划。根据相关环境信息（例如温度，湿度等）生成相关健康小贴士。

Claims (6)

1.一种智能学习辅助系统，其特征在于，包括：智能座椅、智能课桌、智能书架以及智能终端；

所述智能座椅、智能课桌、智能书架均能够与智能终端通信交互；

所述智能座椅采集环境的温度、湿度、空气质量、环境光照度数据，以及人体坐姿情况，并把采集的相关数据发送给智能终端；

所述智能课桌采集桌面光照度、环境的空气质量数据，并具有照明、空气净化、文字识别、图像识别、语音采集、语音识别和语音播放功能；把采集的相关数据发送给智能终端，并受控于智能终端而工作；

所述智能书架用于扫描书籍上的条形码或无线标签，并把采集的相关数据发送给智能终端，从而配合智能终端对智能书架上书籍的取放进行智能管理；

所述智能终端用于参数设置和显示数据，接收所述智能座椅、智能课桌、智能书架发送来的数据，并发送相关控制命令或数据至智能座椅、智能课桌、智能书架；

智能座椅包括座椅本体(101)以及椅背(102)；智能座椅上设有第一数据通信及控制模块(103)、第一环境光监测传感器(104)、温度传感器(105)、湿度传感器(106)、第一空气质量检测传感器(107)、距离传感器(108)、多个压力传感器(109)、第一供电模块(110)；

第一供电模块(110)用于为智能座椅供电；

第一环境光监测传感器(104)设置在椅背(102)的顶端，用于检测环境光照度，并把环境光照度数据发送给第一数据通信及控制模块(103)；

温度传感器(105)和湿度传感器(106)设置在椅背(102)外侧，用于采集环境温度和湿度数据并发送给第一数据通信及控制模块(103)；

第一空气质量检测传感器(107)，用于检测环境空气质量数据并把环境空气质量数据发送给第一数据通信及控制模块(103)；

距离传感器(108)设置在椅背(102)内侧，用于检测椅背和人体后背的距离，并把椅背和人体后背的距离数据发送给第一数据通信及控制模块(103)；

多个压力传感器(109)均匀分布在座椅本体(101)的椅面内部，用于采集椅面上多个方位的压力数据，并把这些采集的压力数据发送给第一数据通信及控制模块(103)；第一数据通信及控制模块(103)负责把接收到的传感器数据传输给智能终端；同时接收智能终端发来的控制信息，根据相关控制信息来控制智能座椅上传感器的工作状态；

智能课桌包括课桌本体(201)；课桌本体(201)上设有第二数据通信及控制模块(202)、第二环境光监测传感器(203)、照明模块(204)、第二空气质量检测传感器(205)、空气净化模块(206)、文字识别模块(207)、图像识别模块(208)、语音通话模块(209、210)、第二供电模块(211)；

第二供电模块(211)用于为智能课桌供电；

第二环境光监测传感器(203)设置在照明模块(204)下方课桌本体(201)的桌面上，用于检测智能课桌上的桌面光照度并发送给第二数据通信及控制模块(202)；

照明模块(204)通过支架设置在课桌本体(201)的桌面上方，提供照明功能，并接受第二数据通信及控制模块(202)的控制；

第二空气质量检测传感器(205)设置在课桌本体(201)上，用于检测周围环境空气质量数据并把环境空气质量数据发送给第二数据通信及控制模块(202)；

空气净化模块(206)设置在课桌本体(201)上，提供空气净化功能，受第二数据通信及控制模块(202)的控制；

文字识别模块(207)设置在课桌本体(201)的桌面上，接受第二数据通信及控制模块(202)的控制；通过文字识别模块(207)把识别出的文字发送给第二数据通信及控制模块(202)；

图像识别模块(208)设置在课桌本体(201)桌面上方，受第二数据通信及控制模块(202)的控制；通过图像识别模块(208)把采集的图像信息回传给第二数据通信及控制模块(202)；

语音通话模块包括设置在桌面本体(201)上的麦克风(209)和扬声器(210)；麦克风(209)用于接收现场声音，并把现场声音数据回传给第二数据通信及控制模块(202)；扬声器(210)用于将第二数据通信及控制模块(202)从智能终端收到的声音数据播放出来；

第二数据通信及控制模块(202)负责接收智能课桌上第二环境光监测传感器(203)、第二空气质量检测传感器(205)、文字识别模块(207)、图像识别模块(208)、语音通话模块回传的数据并把这些数据发送给智能终端，接收智能终端的控制命令来控制相应模块和/或传感器工作。

2.如权利要求1所述的智能学习辅助系统，其特征在于，

通过均匀分布的多个压力传感器(109)的压力数据能够判断出人体是否坐在智能座椅上；然后通过距离传感器(108)测量椅背与人体后背的距离；通过各压力传感器(109)所在点的压力数据，以及椅背与人体后背的距离，综合判断人体坐姿情况；判断的规则包括：

通过各压力数据的相互差异超过设定压力差异上限阈值判断各压力传感器(109)的压力数据极不均衡，判定人体坐姿偏向于一侧；

通过各压力数据的相互差异小于设定压力差异下限阈值判断各压力传感器(109)的压力数据较均衡；进一步当椅背与人体后背的距离超过设定距离最大阈值，则说明人体坐姿过于俯向桌面，或进一步当椅背与人体后背的距离小于设定距离最小阈值，则说明人体坐姿过于远离桌面；

压力差异上限阈值大于压力差异下限阈值，设定距离最大阈值大于设定距离最小阈值；当各压力数据的相互差异小于设定压力差异下限阈值，且椅背与人体后背的距离处于设定距离最小阈值和设定距离最大阈值之间时判断人体坐姿正确；

当智能终端判断出人体坐姿不正确时，通过智能课桌发出提示。

3.如权利要求1所述的智能学习辅助系统，其特征在于，

压力传感器(109)设有四个，分布在一个正方形的四个顶点，该正方形位于智能座椅的椅面中间。

4.如权利要求1所述的智能学习辅助系统，其特征在于，

智能终端通过环境光照度和智能课桌上的桌面光照度，自动控制智能课桌上照明模块的照明亮度，具体包括：

环境光照度通过设置在智能座椅上的第一环境光监测传感器(104)采集并发送至智能终端；桌面光照度通过设置在智能课桌上的第二环境光监测传感器(203)采集并发送到智能终端；

照明模块(204)具有连续调光能力；

设定四个光照度阈值，第一光照度阈值<第二光照度阈值<第三光照度阈值<第四光照度阈值；

第一光照度阈值对应于正确坐姿时人眼能够辨识桌面上阅读材料中最小文字时的最低光照度；

第二光照度阈值是第一光照度阈值的110%-120%；

第四光照度阈值对应于人眼感觉光照刺眼与不刺眼的临界光照度；

第三光照度阈值是第四光照度阈值的80%-90%；

当智能终端判断环境光照度小于第一光照度阈值时，发送控制命令通过第二数据通信及控制模块(202)控制照明模块(204)通电，并逐渐提高光照度，然后通过桌面光照度的反馈值，反馈调节控制照明模块(204)，使得桌面光照度处于第二光照度阈值和第三光照度阈值之间；

当智能终端判断桌面光照度大于等于第一光照度阈值且小于第二光照度阈值时，发送控制命令通过第二数据通信及控制模块(202)控制照明模块(204)逐渐提高光照度，然后通过桌面光照度的反馈值，反馈调节控制照明模块(204)，使得桌面光照度处于第二光照度阈值和第三光照度阈值之间；

当智能终端判断桌面光照度大于第三光照度阈值，且小于等于第四光照度阈值时，发送控制命令通过第二数据通信及控制模块(202)控制照明模块(204)逐渐降低光照度，然后通过桌面光照度的反馈值，反馈调节控制照明模块(204)，使得桌面光照度处于第二光照度阈值和第三光照度阈值之间；

当智能终端判断桌面光照度大于第四光照度时，发送控制命令通过第二数据通信及控制模块(202)控制照明模块(204)立刻降低光照度，通过桌面光照度的反馈值，反馈调节控制照明模块(204)，使得桌面光照度处于第二光照度阈值和第三光照度阈值之间。

5.如权利要求1所述的智能学习辅助系统，其特征在于，

智能书架包括书架本体(301)，书架本体(301)上设有第三数据通信及控制模块(302)、条形码扫描设备(303)和/或无线标签识别设备(304)，以及第三供电模块(305)；

所述第三供电模块(305)用于为智能书架供电；

所述条形码扫描设备(303)或无线标签识别设备(304)用于扫描放入智能书架或从智能书架取出的书籍，并把书籍的取放情况发送给第三数据通信及控制模块(302)；

所述第三数据通信及控制模块(302)接收条形码扫描设备(303)或无线标签识别设备(304)的数据并发送给智能终端。

6.如权利要求5所述的智能学习辅助系统，其特征在于，

智能终端与智能书架相配合，实现根据使用者最近所读的书籍推送读书笔记或书评；使用者把书籍放入书架本体(301)或从书架本体取出时，通过条形码扫描设备(303)或无线标签识别设备(304)扫描书籍，并把扫描数据发送给智能终端，智能终端从书籍的条形码信息或无线标签信息确认书籍的相关信息，根据书籍的相关信息，来推送关于此书籍的读书笔记或书评；

智能终端还每隔一段时间分析通过智能书架获得的使用者阅读的书籍信息或者是使用者所拥有的书籍信息；根据这些数据信息，智能终端分析出使用者的读书偏好，并根据偏好信息，推送相关偏好的读物。