CN106502132A - 一种智能教室系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能教学领域，尤其涉及一种智能教室系统；本方案提供的智能教室系统能够从温度、亮度等多方面对教室内的情况进行监测并控制，大大的提高了教室的智能化程度，形成了一个完善的系统，创造性的实现了整个教室的智能化管理，免去了人工干预的烦恼；同时，本方案提供的智能教室系统能够主动检测教室内人员情况，能够在教室里无人的时候进行关灯、关空调等处理，节约了资源，降低了使用成本。

Description

一种智能教室系统及其控制方法

技术领域

本发明属于智能教学领域，尤其涉及一种智能教室系统及其控制方法。

背景技术

随着科技水平的进步，人们的生活质量也越来越高，电子设备越来越广泛的运用在生活的各个角落，教学领域也不例外。目前，大多数学校采用多媒体电子教学，使用电脑等作为主要教学工具。

典型的智能教学例如专利申请号 CN201310342440.0，申请名称为《一种智能教室》中公开的教室本体，教室本体的前端墙壁上设置有多媒体显示屏和控制模块，教室本体侧面墙壁上具有的窗户为声控窗，所述智能教室的地面为地砖模块排布组成。本发明的优点在该教室的作用在于通过声控窗的设置可以减少外界噪音对学生产生的影响，满足不同身高段的学生对于课桌椅高度的要求，满足不同人数的听课需求，智能教室可以快速、便捷的转换成活动中心给学生进行舞蹈、声乐教学使用，操作简单，自动化强，节省了教学资源，节约了教学成本，给学生创造了一个良好的学习环境。

然而，现有的校园教室智能化程度还存在一些不足，这影响了教师授课的效率。

首先，教室的灯光控制智能化不足，基本都需要人工操控。例如当教室内的光线不足时，要么需要打开窗帘让外部光线透入教室内，要么需要打开教室内的灯光设备，无论哪种方案都是由人工来操控。此外，常常发生教室内无人而灯光设备却继续处于工作状态的情况，造成了不必要的能耗。

其次，教室空调器控制智能化不足，基本都需要人工操控。例如当教室内的温度过高或过低时，需要人工打开空调器或人工对空调器的输出温度进行调节。此外，常常发生教室内无人而空调器却继续处于工作状态，或者空调器处于工作状态却没有关闭教室门窗的情况，造成了不必要的能耗。

第三、没有对教室内当前的温度、光照度等环境信息进行收集并以直观的方式显示出来，以便学生使用相应设备解决教室内的环境问题。

第四、学生的考勤主要通过学生在签到薄上签到或者由授课讲师点名来实现，两种方式都需要花费不少时间，效率较低，且容易出错。

第五、还没有能够对教室中的教学情况进行直观监测的系统。现有技术中只能通过安装在教室内的摄像头对授课情况进行录像或直播，但只能看到教师授课及学生听课的场景，而对于以下内容通常是不会在前述录像或直播中呈现的:当前课程名称、专业班级、任课老师姓名等教学信息；到课学生数量、到课率、缺课学生数量、缺课率等考勤信息。这些信息通常需要另外查询授课安排表或派专人到授课现场考察或监测确认，因而容易对正在进行授课秩序造成干扰等不良影响，并且通常不够保证透明、公开。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能教室系统，旨在解决现有教学教室智能化水平不足的问题。

本发明是这样实现的，一种智能教室系统，包括对教室内光线进行监测并控制的光学监控系统；对教室内温度进行监测并调节的温度监控系统；对教室内人员存在情况进行检测并进行操控的人员监控系统；以及与所述光学监控系统、所述温度监控系统、所述人员监控系统分别相连并接收所述光学监控系统、所述温度监控系统、所述人员监控系统传来信息的监控主机；与所述监控主机相连并将所述光学监控系统、所述温度监控系统、所述人员监控系统传给所述监控主机的信息进行显示的显示系统；所述光学监控系统包括与所述监控主机相连并将感测到的数据传给所述监控主机的室内光照传感器、与所述监控主机相连并根据所述监控主机的指令对教室内窗帘的开闭情况进行控制的窗帘控制装置以及与所述监控主机相连并根据所述监控主机的指令对教室内灯光的开闭及亮度进行控制的灯光控制装置；所述温度监控系统包括与所述监控主机相连并将感测到的数据传给所述监控主机的温度传感器、与所述监控主机相连感应教室内湿度并将信息传给所述监控主机的湿度传感器、与所述监控主机相连并根据所述监控主机的指令对教室内门窗的开闭情况及开闭大小进行控制的门窗控制装置以及与所述监控主机相连并根据所述监控主机的指令对教室内空调的开闭及风量大小进行控制的空调控制装置；所述人员监控系统包括与所述监控主机相连并将感测到的数据传给所述监控主机的人体传感器；所述门窗控制装置为电机或气缸；所述光学监控系统还包括与所述监控主机相连并将其感测到的数据传给所述监控主机的室外光照传感器，所述室外光照感应器设置在教室之外；所述人员监控系统包括与所述监控主机相连并将感测到的数据传给所述监控主机的RFID考勤装置；所述显示系统为显示器，所述显示器设置在教室之外；所述显示器为LED显示器或触控显示屏。

其中，室内光照传感器和人体传感器具有多个，温度传感器可以是一个也可以是多个。所述温度传感器、室内光照传感器以及人体传感器分别用于检测教室内各区域的温度、光照度以及人数并传输至监控主机，由监控主机相应对灯光控制装置、空调控制装置、门窗控制装置以及窗帘控制装置进行控制，并将检测结果及控制结果传输至显示系统中显示。当教室温度太高而外界温度较低的时候，可以不开空调而是直接打开门窗，这样既起到了降温的作用，又节约了能源。

所述室外光照传感器用于检测室外光照度并传输至监控主机；所述监控主机还执行以下动作：若检测到有区域人数不为零，且检测到室内的光照度低于预设光照度，则将检测到的室内光照度与室外光照度做对比，若室外光照度大于室内光照度则向窗帘控制装置发出控制指令，由窗帘控制装置收起窗帘。

收起窗帘是为了让教室直接补充室外的自然光，起到节能的效果。

RFID考勤装置将考勤信息传到至监控主机；所述监控主机还用于执行以下动作：若预设时间内RFID考勤装置统计到的出勤人数为零，则分别向灯光控制装置、空调控制装置、门窗控制装置、窗帘控制装置发出控制指令，由灯光控制装置关闭各区域的灯光设备，由空调控制装置关闭空调器，由门窗控制装置关闭门窗以及由窗帘控制装置放下窗帘；若预设时间内RFID考勤装置统计到的出勤人数不为零，则至少向灯光控制装置发出控制指令，由灯光控制装置开启灯光设备。

这里的“预设时间”具体可以“天”为单位进行设置。灯光设备需开启，其他的空调器、门窗及窗帘可根据需要进行控制设置。

具体的，所述监控主机具体用于执行以下动作。

若人员监控系统检测到各区域人数均为零，则告知监控主机，监控主机分别向灯光控制装置、空调控制装置、门窗控制装置、窗帘控制装置发出控制指令，由灯光控制装置关闭各区域的灯光设备，由空调控制装置关闭空调器，由门窗控制装置关闭门窗以及由窗帘控制装置放下窗帘。

若检测到有区域人数不为零，则将检测到的温度和光照度分别与预设温度和预设光照度做对比；若超出预设温度则向空调控制装置发出控制指令，由空调控制装置开启空调器；若低于预设光照度则向灯光控制装置发出控制指令，由灯光控制装置开启对应区域的灯光设备。

本发明的进一步技术方案是：所述监控主机与教室内的教学设备相连。监控主机与教学设备电连接，是为了定时从教学设备中获取包括当前课程名称、专业班级、任课老师姓名在内的教学信息，并传输至显示系统中显示。教学设备包括多媒体计算机以及与多媒体计算机通讯连接的电子白板、投影仪，多媒体计算机与所述监测主机通讯连接。显示器技术成熟，使用方便。将检测结果及控制结果传输至所述LED显示器中显示。除了使用LED显示器之外还可以使用触屏显示器作为显示模块，这样不但可以通过显示模块了解教室内信息，还可以更进一步的，通过显示模块对教室内温度进行控制，因为显示模块与监控主机双向连接，既可以接收命令，同时可以发送指令。

所述LED显示器显示的内容包括：教室内温度，各区域人数及光照度，灯光设备、空调器、门窗以及窗帘的状态。也可以将RFID考勤装置统计到的出勤人数传输至所述LED显示器中显示。

除了智能教室系统外，本发明还公开了一种智能教室系统的控制方法。

该方法包括以下步骤：

步骤A：所述人员监控系统检测教室内是否存在留置人员，若结果为否，则进入步骤B；若结果为是，则进入步骤C；

步骤B：所述监控主机向所述光学监控系统和所述温度监控系统发出指令，关闭教室内门、窗、灯光、窗帘和空调,然后进入步骤D；

步骤C：所述监控主机向所述光学监控系统和所述温度监控系统发出指令，将教室内亮度和温度调节至预设水平；

步骤D：将监测结果传输至显示系统并显示。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤C包括以下分步骤：

步骤C1：所述光学监控系统对教室照度和预设光照度做对比，若超出预设光照度则进入步骤C2；若低于预设光照度则进入步骤C3；

步骤C2：所述监控主机向所述窗帘控制装置发出指令，所述窗帘控制装置将窗帘关闭，然后进入步骤C4；

步骤C3：所述监控主机向所述光学监控系统发出指令将室内光照度提高；

步骤C4：所述温度监控系统对教室温度和预设温度做对比，若超出预设温度则进入步骤C5；若低于预设温度则进入步骤C6；

步骤C5：若在预设时间范围内，则所述监控主机向所述门窗控制装置发出指令，所述门窗控制装置将门窗打开通风；若不在预设时间范围内，则进入步骤C6；

步骤C6：所述监控主机向所述空调控制装置发出指令将室内温度调节至预设水平。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤C3包括以下分步骤：

步骤C31：将室外光照传感器传来的光照度与教室内光照度进行对照，若室外光照度大于室内光照度则向所述窗帘控制装置发出指令，所述窗帘控制装置将窗帘开启。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤C3还包括以下分步骤：

步骤C32：步骤C31后，所述光学监控系统再次对教室照度和预设光照度做对比，若超出预设光照度则不进行操作；若低于预设光照度则进入步骤C33；

步骤C33：所述灯光控制装置打开教室灯管并调节到预设照度。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤A中通过人体传感器监测教室内是否有人。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤A中通过RFID考勤装置监测教室内是否有人。

本发明的进一步技术方案是：若设定时间内RFID考勤装置统计到的出勤人数为零，则视为教室内没有人。

本发明的有益效果是：本方案提供的智能教室系统能够从温度、亮度等多方面对教室内的情况进行监测并控制，大大的提高了教室的智能化程度，形成了一个完善的系统，创造性的实现了整个教室的智能化管理，免去了人工干预的烦恼；同时，本方案提供的智能教室系统能够主动检测教室内人员情况，能够在教室里无人的时候进行关灯、关空调等处理，节约了资源，降低了使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的智能教室系统的结构示意框图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

图1示出了本发明提供的智能教室系统的结构示意框图。

图1中并没有对光学监控系统、温度监控系统、显示系统以及人员监控系统进行显示，而是直接将本方案的智能教室系统中硬件的部分展示出来。

一种智能教室系统，包括对教室内光线进行监测并控制的光学监控系统；对教室内温度进行监测并调节的温度监控系统；对教室内人员存在情况进行检测并进行操控的人员监控系统；以及与所述光学监控系统、所述温度监控系统、所述人员监控系统分别相连并接收所述光学监控系统、所述温度监控系统、所述人员监控系统传来信息的监控主机；与所述监控主机相连并将所述光学监控系统、所述温度监控系统、所述人员监控系统传给所述监控主机的信息进行显示的显示系统；所述光学监控系统包括与所述监控主机相连并将感测到的数据传给所述监控主机的室内光照传感器、与所述监控主机相连并根据所述监控主机的指令对教室内窗帘的开闭情况进行控制的窗帘控制装置以及与所述监控主机相连并根据所述监控主机的指令对教室内灯光的开闭及亮度进行控制的灯光控制装置；所述温度监控系统包括与所述监控主机相连并将感测到的数据传给所述监控主机的温度传感器、与所述监控主机相连感应教室内湿度并将信息传给所述监控主机的湿度传感器、与所述监控主机相连并根据所述监控主机的指令对教室内门窗的开闭情况及开闭大小进行控制的门窗控制装置以及与所述监控主机相连并根据所述监控主机的指令对教室内空调的开闭及风量大小进行控制的空调控制装置；所述人员监控系统包括与所述监控主机相连并将感测到的数据传给所述监控主机的人体传感器；所述门窗控制装置为电机或气缸；所述光学监控系统还包括与所述监控主机相连并将其感测到的数据传给所述监控主机的室外光照传感器，所述室外光照感应器设置在教室之外；所述人员监控系统包括与所述监控主机相连并将感测到的数据传给所述监控主机的RFID考勤装置；所述显示系统为显示器，所述显示器设置在教室之外；所述显示器为LED显示器或触控显示屏。

其中，室内光照传感器和人体传感器具有多个，温度传感器可以是一个也可以是多个。所述温度传感器、室内光照传感器以及人体传感器分别用于检测教室内各区域的温度、光照度以及人数并传输至监控主机，由监控主机相应对灯光控制装置、空调控制装置、门窗控制装置以及窗帘控制装置进行控制，并将检测结果及控制结果传输至显示系统中显示。当教室温度太高而外界温度较低的时候，可以不开空调而是直接打开门窗，这样既起到了降温的作用，又节约了能源。

所述室外光照传感器用于检测室外光照度并传输至监控主机；所述监控主机还执行以下动作：若检测到有区域人数不为零，且检测到室内的光照度低于预设光照度，则将检测到的室内光照度与室外光照度做对比，若室外光照度大于室内光照度则向窗帘控制装置发出控制指令，由窗帘控制装置收起窗帘。

收起窗帘是为了让教室直接补充室外的自然光，起到节能的效果。

RFID考勤装置将考勤信息传到至监控主机；所述监控主机还用于执行以下动作：若预设时间内RFID考勤装置统计到的出勤人数为零，则分别向灯光控制装置、空调控制装置、门窗控制装置、窗帘控制装置发出控制指令，由灯光控制装置关闭各区域的灯光设备，由空调控制装置关闭空调器，由门窗控制装置关闭门窗以及由窗帘控制装置放下窗帘；若预设时间内RFID考勤装置统计到的出勤人数不为零，则至少向灯光控制装置发出控制指令，由灯光控制装置开启灯光设备。

这里的“预设时间”具体可以“天”为单位进行设置。灯光设备需开启，其他的空调器、门窗及窗帘可根据需要进行控制设置。

具体的，所述监控主机具体用于执行以下动作。

若人员监控系统检测到各区域人数均为零，则告知监控主机，监控主机分别向灯光控制装置、空调控制装置、门窗控制装置、窗帘控制装置发出控制指令，由灯光控制装置关闭各区域的灯光设备，由空调控制装置关闭空调器，由门窗控制装置关闭门窗以及由窗帘控制装置放下窗帘。

若检测到有区域人数不为零，则将检测到的温度和光照度分别与预设温度和预设光照度做对比；若超出预设温度则向空调控制装置发出控制指令，由空调控制装置开启空调器；若低于预设光照度则向灯光控制装置发出控制指令，由灯光控制装置开启对应区域的灯光设备。

本例中：所述监控主机与教室内的教学设备相连。监控主机与教学设备电连接，是为了定时从教学设备中获取包括当前课程名称、专业班级、任课老师姓名在内的教学信息，并传输至显示系统中显示。教学设备包括多媒体计算机以及与多媒体计算机通讯连接的电子白板、投影仪，多媒体计算机与所述监测主机通讯连接。显示器技术成熟，使用方便。将检测结果及控制结果传输至所述LED显示器中显示。除了使用LED显示器之外还可以使用触屏显示器作为显示模块，这样不但可以通过显示模块了解教室内信息，还可以更进一步的，通过显示模块对教室内温度进行控制，因为显示模块与监控主机双向连接，既可以接收命令，同时可以发送指令。

所述LED显示器显示的内容包括：教室内温度，各区域人数及光照度，灯光设备、空调器、门窗以及窗帘的状态。也可以将RFID考勤装置统计到的出勤人数传输至所述LED显示器中显示。除了智能教室系统外，本例还公开了一种智能教室系统的控制方法。

该方法包括以下步骤：

步骤A：所述人员监控系统检测教室内是否存在留置人员，若结果为否，则进入步骤B；若结果为是，则进入步骤C。

所述步骤A中通过人体传感器和/或RFID考勤装置监测教室内是否有人。若设定时间内RFID考勤装置统计到的出勤人数为零，则视为教室内没有人。

步骤B：所述监控主机向所述光学监控系统和所述温度监控系统发出指令，关闭教室内门、窗、灯光、窗帘和空调，然后进入步骤D。

步骤C：所述监控主机向所述光学监控系统和所述温度监控系统发出指令，将教室内亮度和温度调节至预设水平。

所述步骤C包括以下分步骤：

步骤C1：所述光学监控系统对教室照度和预设光照度做对比，若超出预设光照度则进入步骤C2；若低于预设光照度则进入步骤C3。

步骤C2：所述监控主机向所述窗帘控制装置发出指令，所述窗帘控制装置将窗帘关闭，然后进入步骤C4。

步骤C3：所述监控主机向所述光学监控系统发出指令将室内光照度提高。

所述步骤C3包括以下分步骤：

步骤C31：将室外光照传感器传来的光照度与教室内光照度进行对照，若室外光照度大于室内光照度则向所述窗帘控制装置发出指令，所述窗帘控制装置将窗帘开启。

步骤C32：步骤C31后，所述光学监控系统再次对教室照度和预设光照度做对比，若超出预设光照度则不进行操作；若低于预设光照度则进入步骤C33；

步骤C33：所述灯光控制装置打开教室灯管并调节到预设照度。

步骤C4：所述温度监控系统对教室温度和预设温度做对比，若超出预设温度则进入步骤C5；若低于预设温度则进入步骤C6。

步骤C5：若在预设时间范围内，则所述监控主机向所述门窗控制装置发出指令，所述门窗控制装置将门窗打开通风；若不在预设时间范围内，则进入步骤C6。

步骤C6：所述监控主机向所述空调控制装置发出指令将室内温度调节至预设水平。

步骤D：将监测结果传输至显示系统并显示。

本方案提供的智能教室系统能够从温度、亮度等多方面对教室内的情况进行监测并控制，大大的提高了教室的智能化程度，形成了一个完善的系统，创造性的实现了整个教室的智能化管理，免去了人工干预的烦恼；同时，本方案提供的智能教室系统能够主动检测教室内人员情况，能够在教室里无人的时候进行关灯、关空调等处理，节约了资源，降低了使用成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能教室系统，其特征在于：包括对教室内光线进行监测并控制的光学监控系统；对教室内温度进行监测并调节的温度监控系统；对教室内人员存在情况进行检测并进行操控的人员监控系统；以及与所述光学监控系统、所述温度监控系统、所述人员监控系统分别相连并接收所述光学监控系统、所述温度监控系统、所述人员监控系统传来信息的监控主机；与所述监控主机相连并将所述光学监控系统、所述温度监控系统、所述人员监控系统传给所述监控主机的信息进行显示的显示系统；所述光学监控系统包括与所述监控主机相连并将感测到的数据传给所述监控主机的室内光照传感器、与所述监控主机相连并根据所述监控主机的指令对教室内窗帘的开闭情况进行控制的窗帘控制装置以及与所述监控主机相连并根据所述监控主机的指令对教室内灯光的开闭及亮度进行控制的灯光控制装置；所述温度监控系统包括与所述监控主机相连并将感测到的数据传给所述监控主机的温度传感器、与所述监控主机相连感应教室内湿度并将信息传给所述监控主机的湿度传感器、与所述监控主机相连并根据所述监控主机的指令对教室内门窗的开闭情况及开闭大小进行控制的门窗控制装置以及与所述监控主机相连并根据所述监控主机的指令对教室内空调的开闭及风量大小进行控制的空调控制装置；所述人员监控系统包括与所述监控主机相连并将感测到的数据传给所述监控主机的人体传感器；所述门窗控制装置为电机或气缸；所述光学监控系统还包括与所述监控主机相连并将其感测到的数据传给所述监控主机的室外光照传感器，所述室外光照感应器设置在教室之外；所述人员监控系统包括与所述监控主机相连并将感测到的数据传给所述监控主机的RFID考勤装置；所述显示系统为显示器，所述显示器设置在教室之外；所述显示器为LED显示器或触控显示屏。

2.根据权利要求1所述的智能教室系统，其特征在于：所述监控主机与教室内的教学设备相连。

3.基于权利要求1或2中任一所述的智能教室系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A：所述人员监控系统检测教室内是否存在留置人员，若结果为否，则进入步骤B；若结果为是，则进入步骤C；

步骤B：所述监控主机向所述光学监控系统和所述温度监控系统发出指令，关闭教室内门、窗、灯光、窗帘和空调；然后进入步骤D；

步骤C：所述监控主机向所述光学监控系统和所述温度监控系统发出指令，将教室内亮度和温度调节至预设水平；

步骤D：将监测结果传输至显示系统并显示。

4.根据权利要求3所述的智能教室系统的控制方法，其特征在于，所述步骤C包括以下分步骤：

步骤C1：所述光学监控系统对教室照度和预设光照度做对比，若超出预设光照度则进入步骤C2；若低于预设光照度则进入步骤C3；

步骤C2：所述监控主机向所述窗帘控制装置发出指令，所述窗帘控制装置将窗帘关闭；然后进入步骤C4；

步骤C3：所述监控主机向所述光学监控系统发出指令将室内光照度提高；

步骤C4：所述温度监控系统对教室温度和预设温度做对比，若超出预设温度则进入步骤C5；若低于预设温度则进入步骤C6；

步骤C5：若在预设时间范围内，则所述监控主机向所述门窗控制装置发出指令，所述门窗控制装置将门窗打开通风；若不在预设时间范围内，则进入步骤C6；

步骤C6：所述监控主机向所述空调控制装置发出指令将室内温度调节至预设水平。

5.根据权利要求4所述的智能教室系统的控制方法，其特征在于：所述步骤C3包括以下分步骤：

步骤C31：将室外光照传感器传来的光照度与教室内光照度进行对照，若室外光照度大于室内光照度则向所述窗帘控制装置发出指令，所述窗帘控制装置将窗帘开启。

6.根据权利要求5所述的智能教室系统的控制方法，其特征在于：所述步骤C3还包括以下分步骤：

步骤C32：步骤C31后，所述光学监控系统再次对教室照度和预设光照度做对比，若超出预设光照度则不进行操作；若低于预设光照度则进入步骤C33；

步骤C33：所述灯光控制装置打开教室灯管并调节到预设照度。

7.根据权利要求3-6中任一所述的智能教室系统的控制方法，其特征在于：所述步骤A中通过人体传感器监测教室内是否有人。

8.根据权利要求3-6中任一所述的智能教室系统的控制方法，其特征在于：所述步骤A中通过RFID考勤装置监测教室内是否有人。

9.根据权利要求8所述的智能教室系统的控制方法，其特征在于：若设定时间内RFID考勤装置统计到的出勤人数为零，则视为教室内没有人。