CN109324582A - 智能语音教室系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了智能语音教室系统，包括控制模块、通信模块、传感器、语音模块、存储模块、显示功能模块；控制模块为单片机，用于数据的处理和传输；通信模块包含WiFi模块、网络API系统模块；语音模块包含智能语音模块，智能语音模块用于接收语音指令，并经过判断和处理传送给控制模块；传感器包含光照传感器、温度传感器、气体传感器、烟雾传感器、火焰传感器、热释电人体红外传感器、电流检测传感器；用于检测相应数据；所述存储模块存储接收和检测到的数据；本发明通过家居系统、警防系统、辅助功能系统帮助教师对教室设备操控与管理起到操作便捷、更加系统化的管理，优化老师与学生的教学方式，提高教学水平还有教学便利。
Description
技术领域
本发明涉及智能教育的研究领域，特别涉及智能语音教室系统。
背景技术
传统教室的安防系统有很多不足，比如火警，只有灾情发生后，并且火焰感应器感应到，才会立即喷出水并开启火警系统，但感应器无法做出提前预警，让用户无法提前做出逃离的准备。
已有的智能教室所有硬件设备都是通过蓝牙或wifi连接网络统一集成后接入终端，且控制端都是固定的网页版，其相关软件安卓APP，iOS APP需要用户自带设备同时下载相对应软件才能使用，如果用户忘记带手机或者电脑，则无法操作该教室
已有智能教室未出现辅助系统，老师讲课时所用PPT控制时仍使用激光控制笔就是站在讲台或直接操作电脑，不能走动与学生课堂互动交流。当老师需要把文件传输给学生时，要把文件发到FTP上，而学生还要问老师地址才能下载。现有的教室系统缺少人机交互。现有的设备都是蓝牙，WiFi，网络TCP链接方向考虑，单方面人为控制，没有机器交互，操作不方便。用户需要专门软件使用；现有的教室系统安防仍为闭路电视系统，发生意外才回查视频，存在难以监控到位；现有的教室系统消防只能在火灾发生时才能响应，未能防祸于未然；现有的教室系统设备只能靠机子不能运行，学生或教师通知专门人员才能维修，不能及时维修，管理人员日常维修繁琐；现有的教室系统设备价格高，对于普通的大众来说，安装智能家居需要花费十万左右的费用，是非常不划算的；现有的教室系统有线方式缺点非常突出，布线繁杂、工作量大、成本高、维护困难、不易组网。这些缺点最终导致有线方式的智能家居只停留在概念和试点阶段，无法大规模推广。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供智能语音教室系统。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：
智能语音教室系统，包括控制模块、通信模块、传感器、语音模块、存储模块；
所述通信模块包含WiFi模块、网络API系统模块；WiFi模块用于通过连接路由器获取独立网络IP，使系具有互联网通信功能；网络API系统模块用于连接不同外网服务器的程序接口，获得服务器接口数据；
所述语音模块包含智能语音模块，智能语音模块用于接收语音指令，并经过判断和处理传送给控制模块；
所述传感器包含光照传感器、温湿度传感器、气体传感器、烟雾传感器、火焰传感器、热释电人体红外传感器、电流检测传感器；光照传感器用于检测光照强度；温度传感器用于检测温度；气体传感器用于检测气体；烟雾传感器用于检测烟雾；火焰传感器用于检测火焰；热释电人体红外传感器用于检测是否有人接近；电流检测传感器用于检测用电器处于工作状态下的电流；
所述存储模块存储接收和检测到的数据；存储模块用于存储用电器正常使用电流数据、正常环境室内气体数据；检测到的数据用于单片机数据处理，获得光照传感器的数据判断是否开启此范围内的灯光，获得温湿度传感器的数据实时显示室内温湿度，获得热释电人体红外传感器判断是否有人在环境以内，获得气体传感器、烟雾传感器、火焰传感器的数据判断当前环境是否存在对人体不良气体或者有安全隐患，及时通过语音模块播放出来，作为警防作用。获得电流检测传感器的数据实时监控当前用电器工作电流是否属于正常，若无则通知相关人员进行维护；
由智能语音模块、控制模块、光照传感器、温度传感器、热释电人体红外传感器组成家居系统；
由光照传感器、温度传感器、气体传感器、烟雾传感器、火焰传感器、单片机、智能语音模块组成警防系统；
由智能语音模块、电流检测传感器、WiFi模块、单片机、网络API系统模块组成辅助功能系统；
进一步地，所述家居系统，具体连接为：智能语音模块串口RXD连接控制模块PA2管脚串口TXD，智能语音模块串口TXD连接控制模块PA3管脚串口RXD，光照传感器I/O口连接控制模块I/O口PB1管脚、热释电人体红外传感器I/O口连接控制模块I/O口PB2管脚，显示模块串口RXD连接控制模块PB10管脚串口TXD，串口TXD连接控制模块PB11管脚串口RXD；
热释电人体红外传感器用于检测是否有人接近；通过智能语音模块收集语音控制指令，经过智能语音模块处理，传输给控制模块，经过控制模块处理，对连入系统的电器进行控制；光照传感器用于检测当前环境中光照强度，温度传感器用于检测当前环境中温度，传输给控制模块，经过判断和处理将数据传送到智能语音模块和显示功能模块，调节合适的亮度，并语音播报温度和通过显示功能模块显示；
进一步地，所述警防系统，具体连接为：智能语音模块串口RXD连接控制模块PA2管脚串口TXD，智能语音模块串口TXD连接控制模块PA3管脚串口RXD，光照传感器I/O口连接控制模块I/O口PB1管脚、温度传感器I/O口连接控制模块I/O口PA4管脚，气体传感器I/O口连接控制模块I/O口PA4管脚，烟雾传感器I/O口连接控制模块I/O口PE13管脚，火焰传感器I/O口连接控制模块I/O口PE6管脚；
通过光照传感器用于检测光照强度；温度传感器用于检测温度；气体传感器用于检测气体；烟雾传感器用于检测烟雾；火焰传感器用于检测火焰；并将检测到的数据传输给控制模块，控制模块对检测到的数据进行分析和处理，当超过警戒线时，智能语音模块进行语音警报，并打开排风扇和消防指示灯；
进一步地，所述辅助功能系统，具体连接为：智能语音模块串口RXD连接控制模块PA2管脚串口TXD，智能语音模块串口TXD连接控制模块PA3管脚串口RXD，电流检测传感器I/O口连接控制模块I/O口PC2管脚，WiFi模块串口RXD连接控制模块PB10管脚串口TXD，串口TXD连接控制模块PB11管脚串口RXD，显示模块串口RXD连接控制模块PB10管脚串口TXD，串口TXD连接控制模块PB11管脚串口RXD；
电流检测传感器实时检测当前用电器使用时电流值，并将检测数据传输给控制模块，控制模块对检测数据进行判断和处理，当电器损坏时，即电流值不正常时，通过WiFi模块连接网络API系统模块，连接短信API接口执行自动发送电器故障短信通知维修人员，并语音播报和通过显示功能模块显示；
进一步地，所述辅助功能系统，还能通过智能语音模块接收语音指令查询天气状况，具体为：智能语音模块接收查询天气指令，并发送给控制模块，控制模块控制网络API系统模块连接网络API服务器，再经过连接天气API接口获取天气数据，返回天气数据，通过智能语音模块进行天气播报和通过显示功能模块显示；
进一步地，所述单片机为STM32F103VET6；
进一步地，所述智能语音模块的语音芯片为SYN7318语音芯片；
进一步地，所述显示功能模块为Usart-GPU串口触摸屏。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明通过家居系统、警防系统、辅助功能系统帮助教师对教室设备操控与管理起到操作便捷、更加系统化的管理，优化老师与学生的教学方式，提高教学水平还有教学便利；
通过光照传感器能感知教室外部环境，自动调节室内灯的亮度，自动调节室内温度等，把室内环境控制在适宜环境下；通过热释电人体红外传感器感知人体是否接近该范围，若有学生夜晚来课室晚自习坐在座位上，该位置相对范围内的照明系统就会自动亮起，无需手工操作，调整教室合适一个灯光情况；
辅助功能系统定期检查机房电脑、灯等用电器设备如有发现损坏或安全问题便发送短信通知给相关人员及时维修。辅助系统是智能教室的后勤保障，以免教室内有用电器设备故障没有即使维修导致影响正常上课，摄像头监控着教室内的用电器状况，省去人工检查。
附图说明
图1是本发明所述智能语音教室系统的结构框图；
图2是本发明所述智能语音教室系统的家居系统工作流程图；
图3是本发明所述智能语音教室系统的警防系统工作流程图；
图4是本发明所述智能语音教室系统的辅助功能系统工作流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
智能语音教室系统，结构如图1所示，包括控制模块、通信模块、传感器、语音模块、存储模块、显示功能模块；
所述控制模块为单片机，所述单片机为STM32F103VET6；用于数据的处理和传输；
所述通信模块包含WiFi模块、网络API系统模块；WiFi模块用于通过连接路由器获取独立网络IP，使系具有互联网通信功能；网络API系统模块用于连接不同外网服务器的程序接口，获得服务器接口数据；
所述语音模块包含智能语音模块，智能语音模块的语音芯片为SYN7318语音芯片；用于接收语音指令，并经过判断和处理传送给控制模块；
所述传感器包含光照传感器、温度传感器、气体传感器、烟雾传感器、火焰传感器、热释电人体红外传感器、电流检测传感器；光照传感器用于检测光照强度；温度传感器用于检测温度；气体传感器用于检测气体；烟雾传感器用于检测烟雾；火焰传感器用于检测火焰；热释电人体红外传感器用于检测是否有人接近；电流检测传感器用于检测用电器处于工作状态下的电流；
所述存储模块存储接收和检测到的数据；存储模块用于存储用电器正常使用电流数据、正常环境室内气体数据；检测到的数据用于单片机数据处理，获得光照传感器的数据判断是否开启此范围内的灯光，获得温湿度传感器的数据实时显示室内温湿度，获得热释电人体红外传感器判断是否有人在环境以内，获得气体传感器、烟雾传感器、火焰传感器的数据判断当前环境是否存在对人体不良气体或者有安全隐患，及时通过语音模块播放出来，作为警防作用。获得电流检测传感器的数据实时监控当前用电器工作电流是否属于正常，若无则通知相关人员进行维护；
所述显示功能模块为Usart-GPU串口触摸屏，
由智能语音模块、控制模块、光照传感器、温度传感器、热释电人体红外传感器、显示功能模块组成家居系统；
所述家居系统，热释电人体红外传感器用于检测是否有人接近；通过智能语音模块收集语音控制指令，经过智能语音模块处理，传输给控制模块，经过控制模块处理，对连入系统的电器进行控制；光照传感器用于检测当前环境中光照强度，温度传感器用于检测当前环境中温度，传输给控制模块，经过判断和处理将数据传送到智能语音模块和显示功能模块，调节灯光为合适的亮度，并语音播报温度和通过显示功能模块显示；
光照传感器能感知教室外部环境，检测教室内的光照强度，并根据传感器当前返回数据判断教室当前环境光照强度处于一个什么程度的数值，根据传感器当前数值去调整教室合适一个灯光情况，即自动调节室内灯的亮度；检测教室内的温湿度，并返回数据判断教室当前环境温湿度处于一个什么程度的数值，根据传感器当前数值去调整教室合适温湿度情况，即自动调节室内温度等，把室内环境控制在适宜环境下，并显示在Usart-GPU串口触摸屏上；人体热释电传感器能感知人体是否接近该范围，若有学生夜晚来课室晚自习坐在座位上，该位置相对范围内的照明系统就会自动亮起，无需手工操作，家居系统流程如图2所示。
由光照传感器、温度传感器、气体传感器、烟雾传感器、火焰传感器、单片机、智能语音模块组成警防系统；
所述警防系统，通过光照传感器用于检测光照强度；温度传感器用于检测温度；气体传感器用于检测气体；烟雾传感器用于检测烟雾；火焰传感器用于检测火焰；并将检测到的数据传输给控制模块，控制模块对检测到的数据进行分析和处理，当超过警戒线时，智能语音模块进行语音警报，并打开排风扇和消防指示灯；
检测范围内，火焰传感器、烟雾传感器实时检测当前环境有无火焰、烟雾等情况，并传输数据给STM32微控制器，经过处理、判断执行该模块控制范围内的用电器例如风扇、应急消防灯，并开启语音播报；传感器实时检测教室内是否发生火警，如果有浓烟或者火焰情况即先语音通知疏散人群，并报警，断开所有电源，只剩消防应急照明灯照明和指引安全出口，并打开消防风扇进行排烟雾。与之同时工作的还有相关传感器能监控教室内的温度，如发生火警温度上升到特定温度时即立即喷雾灭火并联动相关电器做报警处理；警防系统工作流程如图3所示。
由智能语音模块、电流检测传感器、WiFi模块、单片机、网络API系统模块、显示功能模块组成辅助功能系统；
所述辅助功能系统，电流检测传感器实时检测当前用电器使用时电流值，并将检测数据传输给控制模块，控制模块对检测数据进行判断和处理，当电器损坏时，即电流值不正常时，通过WiFi模块连接网络API系统模块，连接短信API接口执行自动发送电器故障短信通知维修人员，并语音播报和和通过显示功能模块显示；还能通过智能语音模块接收语音指令查询天气状况，具体为：智能语音模块接收查询天气指令，并发送给控制模块，控制模块控制网络API系统模块连接网络API服务器，再经过连接天气API接口获取天气数据，返回天气数据，通过智能语音模块进行天气播报和通过显示功能模块显示；
辅助系统定期检查机房电脑、灯等用电器设备如有发现损坏或安全问题便发送短信通知给相关人员及时维修。辅助系统是智能教室的后勤保障，以免教室内有用电器设备故障没有即使维修导致影响正常上课，摄像头监控着教室内的用电器状况，省去人工去检查。辅助系统流程如图4所示。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.智能语音教室系统，其特征在于，包括控制模块、通信模块、传感器、语音模块、存储模块、显示功能模块；
所述控制模块为单片机，用于数据的处理和传输；
所述通信模块包含WiFi模块、网络API系统模块；WiFi模块用于通过连接路由器获取独立网络IP，使系具有互联网通信功能；网络API系统模块用于连接不同外网服务器的程序接口，获得服务器接口数据；
所述语音模块包含智能语音模块，智能语音模块用于接收语音指令，并经过判断和处理传送给控制模块；
所述传感器包含光照传感器、温湿度传感器、气体传感器、烟雾传感器、火焰传感器、热释电人体红外传感器、电流检测传感器；光照传感器用于检测光照强度；温度传感器用于检测温度；气体传感器用于检测气体；烟雾传感器用于检测烟雾；火焰传感器用于检测火焰；热释电人体红外传感器用于检测是否有人接近；电流检测传感器用于检测用电器处于工作状态下的电流；
所述存储模块存储接收和检测到的数据；存储模块用于存储用电器正常使用电流数据、正常环境室内气体数据；检测到的数据用于单片机数据处理，获得光照传感器的数据判断是否开启此范围内的灯光，获得温湿度传感器的数据实时显示室内温湿度，获得热释电人体红外传感器判断是否有人在环境以内，获得气体传感器、烟雾传感器、火焰传感器的数据判断当前环境是否存在对人体不良气体或者有安全隐患，及时通过语音模块播放出来，作为警防作用。获得电流检测传感器的数据实时监控当前用电器工作电流是否属于正常，若无则通知相关人员进行维护；
由智能语音模块、控制模块、光照传感器、温度传感器、热释电人体红外传感器、显示功能模块组成家居系统；
由光照传感器、温度传感器、气体传感器、烟雾传感器、火焰传感器、单片机、智能语音模块组成警防系统；
由智能语音模块、电流检测传感器、WiFi模块、单片机、网络API系统模块、显示功能模块组成辅助功能系统。
2.根据权利要求1所述的智能语音教室系统，其特征在于，所述家居系统，具体连接为：智能语音模块串口RXD连接控制模块PA2管脚串口TXD，智能语音模块串口TXD连接控制模块PA3管脚串口RXD，光照传感器I/O口连接控制模块I/O口PB1管脚、热释电人体红外传感器I/O口连接控制模块I/O口PB2管脚，显示模块串口RXD连接控制模块PB10管脚串口TXD，串口TXD连接控制模块PB11管脚串口RXD；
热释电人体红外传感器用于检测是否有人接近；通过智能语音模块收集语音控制指令，经过智能语音模块处理，传输给控制模块，经过控制模块处理，对连入系统的电器进行控制；光照传感器用于检测当前环境中光照强度，温度传感器用于检测当前环境中温度，传输给控制模块，经过判断和处理将数据传送到智能语音模块和显示功能模块，调节灯光为合适的亮度，并语音播报温度和通过显示功能模块显示。
3.根据权利要求1所述的智能语音教室系统，其特征在于，所述警防系统，具体连接为：智能语音模块串口RXD连接控制模块PA2管脚串口TXD，智能语音模块串口TXD连接控制模块PA3管脚串口RXD，光照传感器I/O口连接控制模块I/O口PB1管脚、温度传感器I/O口连接控制模块I/O口PA4管脚，气体传感器I/O口连接控制模块I/O口PA4管脚，烟雾传感器I/O口连接控制模块I/O口PE13管脚，火焰传感器I/O口连接控制模块I/O口PE6管脚；
通过光照传感器用于检测光照强度；温度传感器用于检测温度；气体传感器用于检测气体；烟雾传感器用于检测烟雾；火焰传感器用于检测火焰；并将检测到的数据传输给控制模块，控制模块对检测到的数据进行分析和处理，当超过警戒线时，智能语音模块进行语音警报，并打开排风扇和消防指示灯。
4.根据权利要求1所述的智能语音教室系统，其特征在于，所述辅助功能系统，具体连接为：智能语音模块串口RXD连接控制模块PA2管脚串口TXD，智能语音模块串口TXD连接控制模块PA3管脚串口RXD，电流检测传感器I/O口连接控制模块I/O口PC2管脚，WiFi模块串口RXD连接控制模块PB10管脚串口TXD，串口TXD连接控制模块PB11管脚串口RXD，显示模块串口RXD连接控制模块PB10管脚串口TXD，串口TXD连接控制模块PB11管脚串口RXD；
电流检测传感器实时检测当前用电器使用时电流值，并将检测数据传输给控制模块，控制模块对检测数据进行判断和处理，当电器损坏时，即电流值不正常时，通过WiFi模块连接网络API系统模块，连接短信API接口执行自动发送电器故障短信通知维修人员，并语音播报和和通过显示功能模块显示。
5.根据权利要求4所述的智能语音教室系统，其特征在于，所述辅助功能系统，还能通过智能语音模块接收语音指令查询天气状况，具体为：智能语音模块接收查询天气指令，并发送给控制模块，控制模块控制网络API系统模块连接网络API服务器，再经过连接天气API接口获取天气数据，返回天气数据，通过智能语音模块进行天气播报和通过显示功能模块显示。
6.根据权利要求1所述的智能语音教室系统，其特征在于，所述单片机为STM32F103VET6。
7.根据权利要求1所述的智能语音教室系统，其特征在于，所述智能语音模块，其语音芯片为SYN7318语音芯片。
8.根据权利要求1所述的智能语音教室系统，其特征在于，所述显示功能模块为Usart-GPU串口触摸屏。
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