CN106340071A - 一种基于云计算的智能教室系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云计算的智能教室系统，包括考勤系统与节能系统。所述智能考勤系统包括人脸识别装置、云计算服务端以及云计算客户端。通过人脸识别装置与云计算服务端协调工作，计算得出考勤信息后储存在分布式数据库中，可被客户端调用查看。所述节能系统将检测模块中分布在教室各处的各类节点采集的环境数据上传至云计算服务端，通过特定的算法得出教室实时的整体环境，使用控制模块来控制教室内各用电设备的运行。本发明通过云计算超强的运算能力与多维度数据解析以大幅度提升教室考勤与节能系统智能化。

Description

一种基于云计算的智能教室系统

技术领域

本发明涉及一种基于云计算的智能教室系统,属于教学管理领域。

背景技术

人脸识别装置，能够对所采集的人脸图像提供均匀的亮度。所述人脸识别装置包括：用于采集人脸图像的摄像头；用于为所述摄像头所采集的人脸图像提供亮度补偿的多个灯组，所述多个灯组包含具有不同照射角度的灯组，且所述多个灯组中的每个灯组包含线性排布的灯管；以及控制器，用于通过控制接口分别与所述多个灯组中的每个灯组相连接并控制每个灯组的发光亮度。

云计算的体系结构特征为该系统从信息技术的层面提供了“基础设施即服务”、“平台即服务”、“软件即服务”等基本特征。同时，其运作模式还具有以下特点：(1)服务动态化。云平台能够按需为用户提供服务，用户只需在该平台发布需求信息，平台就能够动态地对特定身份的用户提供对应的考勤信息；(2)信息共享。在云平台上，考勤信息显示在教师、学生和教务的终端上，避免三方在信息上的不对称；(3)贯穿整个生命周期。云平台的运作模式贯穿于从信息收集、信息处理到信息发布的整个生命周期。云计算超强的运算能力与多维度数据解析大幅度提升了教室考勤与节能系统智能化。

发明内容

本发明提供了一种基于云计算的智能教室系统，通过云计算超强的运算能力与多维度数据解析以大幅度提升教室考勤与节能系统智能化。

本发明的技术方案如下：

一种基于云计算的智能教室系统，所述系统包括基于人脸识别装置的考勤系统和基于云计算平台的节能系统；

所述考勤系统包括人脸识别装置、无线通信模块、分布式数据库、云计算服务端和客户端；

所述节能系统包括检测模块、数据收集模块、云计算服务端、控制模块和无线通信模块；

所述考勤系统和节能系统均共用无线通信模块和云计算服务端；

考勤系统通过云计算服务端将本学期该课程的所有考勤信息综合起来，通过云计算过程，便于得出该课程学生考勤情况；还能通过云计算服务端进行多教室考勤系统的信息综合，将多教室的考勤信息通过云计算得出各教师所教授课程学生考勤情况，各学生所学课程出勤情况；

节能系统通过云计算服务端数据的解析存储以及控制方案的规划，将检测模块传回的教室环境信息序列通过云计算处理后，通过控制模块发布相应的控制命令给分布在教室里的照明设备、空调和窗帘。

上述人脸识别装置设置在教室门口，用于识别进入教室的学生，将识别到的面部信息以及识别时间戳传至分布式数据库，将分布式数据库中的学生信息与人脸识别装置上传的面部信息进行比对，配对成功后，形成考勤信息列，所述考勤信息列包括课程号，课程名，学号，学生姓名，时间戳；所述考勤信息列与分布式数据库中的课程安排数据库通过云计算服务端的运算，得出考勤信息，所述考勤信息存储在分布式数据库中，用于客户端调用以及查看。

上述课程安排数据库的信息包含各教师所教授课程，各课程上课地点、上课时间安排以及上课学生的姓名、学号信息。

上述检测模块包括分布在教室各处的节点，所述节点包括光强度传感器、重量传感器、温度传感器；温度传感器传回数据T，光强度传感器传回数据L，重量传感器传回数据G；这些数据形成教室环境信息序列(T,L,G)，传送至云计算服务端。

上述温度传感器设置在教室的四个不同区域，分别检测各区域的温度；夏季时，温度传感器检测到温度高于30度，测传回数据T＝1；冬季时，温度传感器检测到温度低于20度，则传回T＝-1。

上述光强度传感器设置在教室的四个不同区域，分别检测各区域的光强度；若检测到光强度低于600lx，则传回数据L＝-1；若检测到光强度高于1000lx，则传回数据L＝1；若光照度在600lx～1000lx之间，传回数据L＝0。

上述重量传感器设置在教室的每个座位上，用于检测该座位上的是否为人，以便统计各区域人数，根据人数分布情况来控制各区域用电设备的开关，若重量传感器检测到的重量大于设定值，则认为座位上为人，传回数据G＝1,；否则，传回数据G＝0。

上述对检测模块传回的教室环境信息序列的处理算法如下：

照明设备：

(a)、将照明设备分为五个区域，教师区域设置一个照明设备，学生区域设置四个照明设备；设照明模块的亮度为α，α＝0，表示照明设备关闭；α＝1，表示照明设备达到最亮状态，0～1之间的数值表亮度，数值越大，亮度越高；

(b)、教师区域的照明设备的控制由信息集合(t,o,ls)决定，t表示是否有教师，o表示是否为上课状态，ls表示幻灯片是否放映，上课前，老师通过人脸识别装置识别身份后，启动上课状态；此时，t＝1，o＝1；若老师使用幻灯机，则幻灯机状态为开启，ls＝1，此时教师区域照明设备亮度α调至0.2；若老师暂停使用幻灯片，则需老师手动将点击讲台上的按钮，将ls设置为0；此时，该区域照明设备的控制转到步骤(c)；

(c)、学生区域的照明设备的控制由信息集合决定；其中，L为光照度传感器传回的数据，为该区域所有重量传感器传回的数据之和，表示该区域人数，满人数为n；当L＝1时，照明设备关闭，α＝0；当L＝-1时，则需要根据的值来确定α的值。时，α＝0.4；时，α＝0.6；时，α＝1；

空调设备：

空调设备分为四个区域；设置在学生区域，设空调设置温度为Tc，由信息集合决定；若则Tc＝0，即空调不启动；夏季，若T>30℃，时，Tc＝27℃；此时，若Tc＝26℃；冬季，若T<20℃，时，Tc＝28℃；此时，若Tc＝27℃；

窗帘设备:

窗帘区域的控制由信息集合决定；L为窗帘区域的光照度传感器传回的数据；若则窗帘打开。若为夜晚，窗帘区域不工作；白天，当时，若L＝1，则窗帘拉起；若L＝-1，窗帘拉开。

附图说明

图1为一种基于云计算的智能教室的考勤系统的结构图。

图2为一种基于云计算的智能教室的节能系统的结构图。

图3为教室可控设备分布图。

图4为教室传感器分布图。

图5为一种基于云计算的智能教室系统及方法的系统流程图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1为一种基于云计算的智能教室的考勤系统的结构图。

所述考勤系统包括人脸识别装置、无线通信模块、分布式数据库、云计算服务端和云计算客户端。

图2为一种基于云计算的智能教室的节能系统的结构图。

所述节能系统包括检测模块、数据收集模块、云计算服务端、控制模块和无线通信模块。

图3为教室可控设备分布图。

教师区域设置有幻灯片、人脸识别装置与照明设备。学生区域设置有照明设备与空调。窗户区域设置有自动窗帘。门口处设置有人脸识别装置。

图4为教室传感器分布图。

教师区域、窗户区域设置有光照度传感器，学生区域设置有光照传感器、温度传感器、重量传感器。

图5为一种基于云计算的智能教室系统及方法。

一种基于云计算的智能教室系统，所述系统包括基于人脸识别装置的考勤系统和基于云计算平台的节能系统；

如图1所示，所述考勤系统包括人脸识别装置、无线通信模块、分布式数据库、云计算服务端和客户端；

如图2所示，所述节能系统包括检测模块、数据收集模块、云计算服务端、控制模块和无线通信模块；

如图5所示，所述考勤系统和节能系统均共用无线通信模块和云计算服务端；

考勤系统通过云计算服务端将本学期该课程的所有考勤信息综合起来，通过云计算过程，便于得出该课程学生考勤情况；还能通过云计算服务端进行多教室考勤系统的信息综合，将多教室的考勤信息通过云计算得出各教师所教授课程学生考勤情况，各学生所学课程出勤情况；

节能系统通过云计算服务端数据的解析存储以及控制方案的规划，将检测模块传回的教室环境信息序列通过云计算处理后，通过控制模块发布相应的控制命令给分布在教室里的照明设备、空调和窗帘。

上述人脸识别装置设置在教室门口，用于识别进入教室的学生，将识别到的面部信息以及识别时间戳传至分布式数据库，将分布式数据库中的学生信息与人脸识别装置上传的面部信息进行比对，配对成功后，形成考勤信息列，所述考勤信息列包括课程号，课程名，学号，学生姓名，时间戳；所述考勤信息列与分布式数据库中的课程安排数据库通过云计算服务端的运算，得出考勤信息，所述考勤信息存储在分布式数据库中，用于客户端调用以及查看。

上述课程安排数据库的信息包含各教师所教授课程，各课程上课地点、上课时间安排以及上课学生的姓名、学号信息。

上述检测模块包括分布在教室各处的节点，所述节点包括光强度传感器、重量传感器、温度传感器；温度传感器传回数据T，光强度传感器传回数据L，重量传感器传回数据G；这些数据形成教室环境信息序列(T,L,G)，传送至云计算服务端。

如图4所示，上述温度传感器设置在教室的四个不同区域，分别检测各区域的温度；夏季时，温度传感器检测到温度高于30度，测传回数据T＝1；冬季时，温度传感器检测到温度低于20度，则传回T＝-1。

如图4所示，上述光强度传感器设置在教室的四个不同区域，分别检测各区域的光强度；若检测到光强度低于600lx，则传回数据L＝-1；若检测到光强度高于1000lx，则传回数据L＝1；若光照度在600lx～1000lx之间，传回数据L＝0。

如图4所示，上述重量传感器设置在教室的每个座位上，用于检测该座位上的是否为人，以便统计各区域人数，根据人数分布情况来控制各区域用电设备的开关，若重量传感器检测到的重量大于设定值，则认为座位上为人，传回数据G＝1,；否则，传回数据G＝0。

如图5所示，上述对检测模块传回的教室环境信息序列的处理算法如下：

照明设备：

(a)、将照明设备分为五个区域，如图3所示，教师区域设置一个照明设备，学生区域设置四个照明设备；设照明模块的亮度为α，α＝0，表示照明设备关闭；α＝1，表示照明设备达到最亮状态，0～1之间的数值表亮度，数值越大，亮度越高；

(b)、教师区域的照明设备的控制由信息集合(t,o,ls)决定，t表示是否有教师，o表示是否为上课状态，ls表示幻灯片是否放映，上课前，老师通过人脸识别装置识别身份后，启动上课状态；此时，t＝1，o＝1；若老师使用幻灯机，则幻灯机状态为开启，ls＝1，此时教师区域照明设备亮度α调至0.2；若老师暂停使用幻灯片，则需老师手动将点击讲台上的按钮，将ls设置为0；此时，该区域照明设备的控制转到步骤(c)；

(c)、学生区域的照明设备的控制由信息集合决定；其中，L为光照度传感器传回的数据，为该区域所有重量传感器传回的数据之和，表示该区域人数，满人数为n；当L＝1时，照明设备关闭，α＝0；当L＝-1时，则需要根据的值来确定α的值。时，α＝0.4；时，α＝0.6；时，α＝1；

空调设备：

如图3所示，空调设备分为四个区域；设置在学生区域，设空调设置温度为Tc，由信息集合决定；若则Tc＝0，即空调不启动；夏季，若T>30℃，时，Tc＝27℃；此时，若Tc＝26℃；冬季，若T<20℃，时，Tc＝28℃；此时，若Tc＝27℃；

窗帘设备:

窗帘区域的控制由信息集合决定；L为窗帘区域的光照度传感器传回的数据；若则窗帘打开。若为夜晚，窗帘区域不工作；白天，当时，若L＝1，则窗帘拉起；若L＝-1，窗帘拉开。

Claims (8)

1.一种基于云计算的智能教室系统，其特征在于：所述系统包括基于人脸识别装置的考勤系统和基于云计算平台的节能系统；

所述考勤系统包括人脸识别装置、无线通信模块、分布式数据库、云计算服务端和客户端；

所述节能系统包括检测模块、数据收集模块、云计算服务端、控制模块和无线通信模块；

所述考勤系统和节能系统均共用无线通信模块和云计算服务端；

考勤系统通过云计算服务端将本学期该课程的所有考勤信息综合起来，通过云计算过程，便于得出该课程学生考勤情况；还能通过云计算服务端进行多教室考勤系统的信息综合，将多教室的考勤信息通过云计算得出各教师所教授课程学生考勤情况，各学生所学课程出勤情况；

节能系统通过云计算服务端数据的解析存储以及控制方案的规划，将检测模块传回的教室环境信息序列通过云计算处理后，通过控制模块发布相应的控制命令给分布在教室里的照明设备、空调和窗帘。

2.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能教室系统，其特征在于人脸识别装置设置在教室门口，用于识别进入教室的学生，将识别到的面部信息以及识别时间戳传至分布式数据库，将分布式数据库中的学生信息与人脸识别装置上传的面部信息进行比对，配对成功后，形成考勤信息列，所述考勤信息列包括课程号，课程名，学号，学生姓名，时间戳；所述考勤信息列与分布式数据库中的课程安排数据库通过云计算服务端的运算，得出考勤信息，所述考勤信息存储在分布式数据库中，用于客户端调用以及查看。

3.根据权利要求2所述的一种基于云计算的智能教室系统，其特征在于所述课程安排数据库的信息包含各教师所教授课程，各课程上课地点、上课时间安排以及上课学生的姓名、学号信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能教室系统，其特征在于所述检测模块包括分布在教室各处的节点，所述节点包括光强度传感器、重量传感器、温度传感器；温度传感器传回数据T，光强度传感器传回数据L，重量传感器传回数据G；这些数据形成教室环境信息序列(T,L,G)，传送至云计算服务端。

5.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能教室系统，其特征在于所述温度传感器设置在教室的四个不同区域，分别检测各区域的温度；夏季时，温度传感器检测到温度高于30度，测传回数据T＝1；冬季时，温度传感器检测到温度低于20度，则传回T＝-1。

6.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能教室系统，其特征在于所述光强度传感器设置在教室的四个不同区域，分别检测各区域的光强度；若检测到光强度低于600lx，则传回数据L＝-1；若检测到光强度高于1000lx，则传回数据L＝1；若光照度在600lx～1000lx之间，传回数据L＝0。

7.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能教室系统，其特征在于所述重量传感器设置在教室的每个座位上，用于检测该座位上的是否为人，以便统计各区域人数，根据人数分布情况来控制各区域用电设备的开关，若重量传感器检测到的重量大于设定值，则认为座位上为人，传回数据G＝1；否则，传回数据G＝0。

8.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智能教室系统，其特征在于对检测模块传回的教室环境信息序列的处理算法如下：

照明设备：

(a)、将照明设备分为五个区域，教师区域设置一个照明设备，学生区域设置四个照明设备；设照明模块的亮度为α，α＝0，表示照明设备关闭；α＝1，表示照明设备达到最亮状态，0～1之间的数值表亮度，数值越大，亮度越高；

(b)、教师区域的照明设备的控制由信息集合(t,o,ls)决定，t表示是否有教师，o表示是否为上课状态，ls表示幻灯片是否放映，上课前，老师通过人脸识别装置识别身份后，启动上课状态；此时，t＝1，o＝1；若老师使用幻灯机，则幻灯机状态为开启，ls＝1，此时教师区域照明设备亮度α调至0.2；若老师暂停使用幻灯片，则需老师手动将点击讲台上的按钮，将ls设置为0；此时，该区域照明设备的控制转到步骤(c)；

(c)、学生区域的照明设备的控制由信息集合决定；其中，L为光照度传感器传回的数据，为该区域所有重量传感器传回的数据之和，表示该区域人数，满人数为n；当L＝1时，照明设备关闭，α＝0；当L＝-1时，则需要根据的值来确定α的值。时，α＝0.4；时，α＝0.6；时，α＝1；

空调设备：

空调设备分为四个区域；设置在学生区域，设空调设置温度为Tc，由信息集合决定；若则Tc＝0，即空调不启动；夏季，若T>30℃，时，Tc＝27℃；此时，若Tc＝26℃；冬季，若T<20℃，时，Tc＝28℃；此时，若Tc＝27℃；

窗帘设备:

窗帘区域的控制由信息集合决定；L为窗帘区域的光照度传感器传回的数据；若则窗帘打开。若为夜晚，窗帘区域不工作；白天，当时，若L＝1，则窗帘拉起；若L＝-1，窗帘拉开。