CN110264606A - 教学辅助智能监测装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种教学辅助智能监测装置及系统，包括扬声机构、电源单元、地垫、摄像头以及控制单元；所述地垫设置在教室门框的进口侧或出口侧，所述地垫内侧设置有压力传感器；所述摄像头设置在所述教室门框的一侧面，以采集所述教室门框的进口侧或出口侧的影像；所述控制单元、所述扬声机构以及电源单元设置在所述教室门框上。本发明能够在当有学生从教室门进出时，触发地垫内部薄膜压力传感器发出压力数据，压力数据会传送到控制单元，控制单元会分析所产生的压力信号来控制扬声机构中的触发器发出响应信号，并控制摄像头进行影像的拍摄，从而能够监测学生上课的出勤率。

Description

教学辅助智能监测装置及系统
技术领域
本发明涉及高校管理监测，具体地，涉及一种基于大数据的教学辅助智能监测装置及系统。
背景技术
随着教学的不断改革，学生上课效率成为教育水平不断提高的关键，其中，学生出勤是保证提高学生素质的基础。
现在的教学管理辅助监测中，主要使用摄像头拍摄和激光传感器技术等方法，摄像头拍摄的视频经过后期老师观看后才知道学生上课出勤率和缺课人员的情况，并且摄像头长期开启耗电量较大；激光传感器技术成本较大，不宜在教学管理中普遍实施。
此外一般情况下，老师会在上课开始时点名来代替摄像头监测，以保证及时获取上课学生人数和缺课人员，但是这会减少有效上课时间，老师也无法知晓学生在点完名后未经老师允许在上课时间跑出教室情况，这些情况不仅违反学校纪律，影响班级学风，还会影响老师的讲课和学生的听讲。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种教学辅助智能监测装置及系统，能够监测上课时学生出入教室的情况，确定上课学生出勤率和缺课学生情况，提高教学质量，而且所使用到的薄膜压力传感器成本低，可以在教学管理中普遍实施。
根据本发明提供的教学辅助智能监测装置，包括扬声机构、电源单元、地垫、摄像头以及控制单元；
所述地垫设置在教室门框的进口侧或出口侧，所述地垫内侧设置有压力传感器；
所述摄像头设置在所述教室门框的一侧面，以采集所述教室门框的进口侧或出口侧的影像；
所述控制单元、所述扬声机构以及电源单元设置在所述教室门框上。
优选地，所述地垫包括地垫本体和薄膜压力传感器；
所述地垫本体包括第一层地垫和第二层地垫，所述薄膜压力传感器设于第一层地垫和第二层地垫之间。
优选地，所述薄膜压力传感器的数量为多个；
所述薄膜压力传感器呈阵列形式排布。
本发明提供的教学辅助智能监测系统包括地垫、摄像头、扬声机构以及控制单元，所述地垫和所述摄像头电连接所述控制单元；
所述地垫，用于采集通过行人的压力数据；
所述摄像头，用于采集所述教室门框的进口侧或出口侧的影像；
所述控制单元，用于当所述压力数据的符合预设置的压力阈值时，控制所述摄像头采集影像和/或所述扬声机构响应。
优选地，所述扬声机构包括一开关；
当所述开关打开时，所述扬声机构响应所述控制单元的控制，当所述开关关闭时，所述扬声机构不响应所述控制单元的控制。
优选地，所述符合预设置的压力阈值具体为：
所述压力信号的数量在预设值的压力数量阈值内，所述压力信号的大小在预设值的压力数值阈值内。
优选地，还包括后台服务器；
所述控制单元与后台服务器相连通过无线连接；其中，所述控制单元将所述压力传感器产生的压力数据和摄像头拍摄到的影像发送到后台服务器上。
优选地，所述后台服务器，用于根据所述压力数据、摄像头拍摄到的影像以及预设值的数据库识别出所述影像中的人脸；所述数据库包括多个班级的学生的体重、鞋尺码和尺寸中的任一种或任多种。
优选地，所述后台服务器能，用于从教务系统上获取上课时间地点、上课时间、课程名称及上课人数中的任一信息或任多信息，从而能够实时预报上课人数和生成缺课人员名单，并将所述预报上课人数和缺课人员名单发出。
本发明提供的教学辅助智能监测系统，包括多个所述的教学辅助智能监测装置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明能够在当有学生从教室门进出时，触发地垫内部薄膜压力传感器发出压力数据，压力数据会传送到控制单元，控制单元会分析所产生的压力信号来控制扬声机构中的触发器发出响应信号，并控制摄像头进行影像的拍摄，从而能够监测学生上课的出勤率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明实施例中基于大数据的教学辅助智能监测装置的结构示意图。
图2是本发明实施例中基于大数据的教学辅助智能监测系统的模块示意图。
图3是本发明实施例中地垫一方向的结构示意图。
图4是本发明实施例中地垫另一方向的结构示意图。
图5是本发明变形例中基于大数据的教学辅助智能监测系统的模块示意图。
图中：
1-门框；2-门；3-摄像头；4-地垫；40-地垫本体；401-第一层地垫；402-第二层地垫；41-薄膜压力传感器；5-扬声机构；6-电源单元；7-控制单元；8-后台服务器；9-教室电脑。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1是本发明实施例中基于大数据的教学辅助智能监测装置的结构示意图，如图1所示，本发明提供的基于大数据的教学辅助智能监测装置，适用于教室只有一个门时，包括：教室门框1、门2、地垫4、摄像头3、控制单元7、扬声机构5和电源单元6。
所述地垫4设置在教室门框的进口侧或出口侧，所述地垫4内侧设置有压力传感器；
所述摄像头3设置在所述教室门框的一侧面，以采集所述教室门框1的进口侧或出口侧的影像；
所述控制单元7、所述扬声机构5以及电源单元6设置在所述教室门框1上。
本发明能够在当有学生从教室门进出时，触发地垫内部薄膜压力传感器发出压力数据，压力数据会传送到控制单元，控制单元会分析所产生的压力信号来控制扬声机构中的触发器发出响应信号，并控制摄像头进行影像的拍摄，从而能够监测学生上课的出勤率。
图2是本发明实施例中基于大数据的教学辅助智能监测系统的模块示意图，如图2所示，本发明提供的教学辅助智能监测系统包括地垫4、摄像头3、扬声机构5以及控制单元6，所述地垫4、所述摄像头3、所述控制单元7、所述扬声机构5以及所述电源单元6均电连接所述控制单元7，
所述地垫4，用于采集通过行人的压力数据；
所述摄像头3，用于采集所述教室门框的进口侧或出口侧的影像；
所述控制单元7，用于当所述压力数据的符合预设置的压力阈值时，控制所述摄像头采集影像和所述扬声机构响应。
更为具体的，所述地垫4置于教室门框外侧，所述压力传感器采用薄膜压力传感器41，所述薄膜压力传感器41能够在地垫4被踩时产生压力信号。
所述电源单元6用于给地垫4、摄像头3、控制单元7、扬声机构5供电。所述电源单元6采用锂电源单元，所述电源单元6安装在门框1右上部，并且可拆卸，所述锂电源单元的额定功率依据摄像头3和薄膜压力传感器41来选择。
图3是本发明实施例中地垫一方向的结构示意图，图4是本发明实施例中地垫另一方向的结构示意图，具体地，如图3、图4所示，地垫4设于门外且与门底端相接触，当上课时有学生进出时脚能够踩在地垫上。地垫4的长度大小根据门2的宽度来定，地垫4的宽度大小为0.3米，厚度为3毫米。薄膜压力传感器41采用电阻式，并且所述薄膜压力传感器41以阵列形式排布在第一层地垫401和第二层地垫402之间。第一层地垫401与薄膜压力传感器41之间和薄膜压力传感器41与第二层地垫402之间用环氧树脂连接。薄膜压力传感器41以阵列形式并联起来，薄膜压力传感器41数量依据地垫4大小来确定。
所述扬声机构5带有开关，当所述开关打开时，所述扬声机构响应所述控制单元的控制，当所述开关关闭时，所述扬声机构不响应所述控制单元的控制。当上课时可以将所述扬声机构中的开关断开，以免影响教学秩序。
所述控制单元7设有两个阈值，压力数量阈值和压力数值阈值，所述压力数量阈值是薄膜压力传感器41产生压力信号的数目，所述压力数量阈值是一个数量范围，可以根据薄膜压力传感器41大小和排布来设定，当薄膜压力传感器41产生出压力信号的传感器数目不在压力数量阈值之间时，所述控制单元7上的开关不开启，因为此时不是人踩踏地垫产生的信号；当薄膜压力传感器41产生出压力信号的传感器数目在阈值之间时，控制单元7上的开关开启。
所述压力数值阈值是薄膜压力传感器41产生压力信号的大小设定，所述压力数值阈值可以设为300N～1200N，或者可以根据学校老师和学生平均体重来定，当薄膜压力传感器41产生出压力值不在压力数值阈值之间，控制单元7上的开关不开启，此种情况下不是人踩踏地垫产生的信号；当薄膜压力传感器41产生出压力数据在这个阈值之间时，控制单元7上的开关开启。
根据薄膜压力传感器41产生压力信号的数目和产生压力信号的薄膜压力传感器41的排布位置来确定学生是进教室还是出教室。
所述控制单元与后台服务器相连通过无线连接；其中，所述控制单元将所述压力传感器产生的压力数据和摄像头拍摄到的影像发送到后台服务器上。
所述后台服务器，用于根据所述压力数据、所述摄像头拍摄到的影像以及预设值的数据库识别出所述影像中的人脸；所述数据库包括多个班级的学生的体重、鞋尺码和尺寸中的任一种或任多种。
所述后台服务器能，用于从教务系统上获取上课时间地点、上课时间、课程名称及上课人数中的任一信息或任多信息，从而能够实时预报上课人数和生成缺课人员名单，并将所述预报上课人数和缺课人员名单发出。
即后台服务器8上能够通过教务系统获取上课时间、课程及上课人数、压力数据和摄像3头拍摄到的影像进行分析，确定上课的学生名单和人数，在教室电脑9上将上课人数和缺课名单显示在电脑桌面上，并通过投影仪显示在屏幕上。
所述后台服务器8设有用户名和密码，上课老师通过用户名和密码登录，并且当数据分析出现错误致使上课人数和缺课人员名单不正确时，上课老师有一定的权限可以修改。上课人数和缺课人员名单可以通过无线传输发送到相关人员手机APP上。
图5是本发明变形例中基于大数据的教学辅助智能监测系统的模块示意图。本发明提供的教学辅助智能监测系统，包括多个所述的教学辅助智能监测装置。如当教室设有两个门时，本发明提供的教学辅助智能监测系统包括两个教学辅助智能监测装置，两个教学辅助智能监测装置中控制单元通过有线方式相连，每个教学辅助智能监测装置中控制单元设有编号。当其中一教学辅助智能监测装置产生压力信号时，该教学辅助智能监测装置中控制单元分析压力信号控制开关开启，使得扬声机构和摄像头处于工作状态，控制单元把教学辅助智能监测装置的编号、压力信号和摄像头3拍摄的影像通过无线传输发送到后台服务器8上，并在教室电脑9上显示出来。当两个所述教学辅助智能监测装置同时产生压力信号时，每个装置中的控制单元把教学辅助智能监测装置的编号、压力信号和摄像头3拍摄的影像发送到后台服务器8上，后台服务器8需要对这两个教学辅助智能监测装置各自薄膜压力传感器产生的压力信号和摄像头拍摄到的影像进行具体分析以确定上课人数和缺课学生名单。
通过以上描述可以发现，本发明提供的基于大数据的教学辅助智能监测装置能够较好的监测上课时学生出勤率的情况。当有学生在上课时进出教室，地垫4上的薄膜压力传感器41会产生压力信号，控制单元7会控制扬声机构5发出响应信号，并且控制摄像头3拍摄影像。扬声机构5能够提醒提醒进出教室人员，摄像头3可以拍摄到学生进出教室的影像，进而根据薄膜压力传感器41产生的压力信号和摄像头拍摄的影像通过大数据分析确定出勤率，此方法能够便捷地进行监测，而且上课老师和相关人员能够快速地了解上课情况，提高上课效率。后台服务器具有纠错、自学习等功能，不断完善，比如第一讲课课间花5-10分钟完成数据库的采集，后续就很简单自动识别点名和管理推送通知。本发明具有容错功能，即当监测数据有误时，上课老师可以在电脑上修改。通过大数据分析计算出上课人数和缺课人员名单，显示在教室电脑上，来通知上课老师和相关人员。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种教学辅助智能监测装置，其特征在于，包括扬声机构、电源单元、地垫、摄像头以及控制单元；
所述地垫设置在教室门框的进口侧或出口侧，所述地垫内侧设置有压力传感器；
所述摄像头设置在所述教室门框的一侧面，以采集所述教室门框的进口侧或出口侧的影像；
所述控制单元、所述扬声机构以及电源单元设置在所述教室门框上。
2.根据权利要求1所述的教学辅助智能监测装置，其特征在于，所述地垫包括地垫本体和薄膜压力传感器；
所述地垫本体包括第一层地垫和第二层地垫，所述薄膜压力传感器设于第一层地垫和第二层地垫之间。
3.根据权利要求2所述的教学辅助智能监测装置，其特征在于，所述薄膜压力传感器的数量为多个；
所述薄膜压力传感器呈阵列形式排布。
4.一种教学辅助智能监测系统，其特征在于，包括地垫、摄像头、扬声机构以及控制单元，所述地垫和所述摄像头电连接所述控制单元；
所述地垫，用于采集通过行人的压力数据；
所述摄像头，用于采集教室门框的进口侧或出口侧的影像；
所述控制单元，用于当所述压力数据的符合预设置的压力阈值时，控制所述摄像头采集影像和/或所述扬声机构响应。
5.根据权利要求4所述的教学辅助智能监测系统，其特征在于，所述扬声机构包括一开关；
当所述开关打开时，所述扬声机构响应所述控制单元的控制，当所述开关关闭时，所述扬声机构不响应所述控制单元的控制。
6.根据权利要求4所述的教学辅助智能监测系统，其特征在于，所述符合预设置的压力阈值具体为：
所述压力信号的数量在预设值的压力数量阈值内，所述压力信号的大小在预设值的压力数值阈值内。
7.根据权利要求4所述的教学辅助智能监测系统，其特征在于，还包括后台服务器；
所述控制单元与后台服务器相连通过无线连接；其中，所述控制单元将所述压力传感器产生的压力数据和摄像头拍摄到的影像发送到后台服务器上。
8.根据权利要求7所述的教学辅助智能监测系统，其特征在于，所述后台服务器，用于根据所述压力数据、摄像头拍摄到的影像以及预设值的数据库识别出所述影像中的人脸；所述数据库包括多个班级的学生的体重、鞋尺码和尺寸中的任一种或任多种。
9.根据权利要求8所述的教学辅助智能监测系统，其特征在于，所述后台服务器能，用于从教务系统上获取上课时间地点、上课时间、课程名称及上课人数中的任一信息或任多信息，从而能够实时预报上课人数和生成缺课人员名单，并将所述预报上课人数和缺课人员名单发出。
10.一种教学辅助智能监测系统，其特征在于，包括多个权利要求4至9任一项所述的教学辅助智能监测装置。
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