CN112070640A - 一种基于智能手环的校园一卡通管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于智能手环的校园一卡通管理系统，涉及智慧校园技术领域。本发明包括智能手环、教师终端、云端管理服务器和管理平台，智能手环佩戴在学生手腕上，包括用于采集学生学生体温、生命、运动特征的多种传感器和MCU模块；MCU模块分别与蓝牙模块、ZigBee模块、GPS模块和GPRS模块串口连接；教师终端佩戴在教师身上；云管理服务器，用于接收智能手环上传的数据包，并对上传的数据包进行存储和处理；管理平台，用于提供PC端或移动端访问接口。本发明通过校园内各处安装采集终端，利用智能手环内的采集到的数据进行打包分析，提升学校对学生的监管力度，提供大量数据给老师进行综合评估，同时给学生提供方便。

Description

一种基于智能手环的校园一卡通管理系统
技术领域
本发明属于智慧校园技术领域，特别是涉及一种基于智能手环的校园一卡通管理系统。
背景技术
目前，智能手环属于一种具备时钟、闹钟、运动记步、睡眠记录等功能的设备，现有的智能手环有的具备单一实现通话、GPS功能，且单一产品功能在主动测量相关数据且实施操控时，还没有得到有效的整合。但随着电子通讯的发展，通过云端服务器进行数据的远程共享也成了电子设备的一大趋势，所以本申请人针对现有手环产品功能单一，缺乏实际生活与应用的缺点，提供一种用于校园智能管理评价的智能卡/智能手环系统；支持校门出入考勤，支持班级报道考勤，支持电子围栏/区域安全。在学生进入校园后关闭通话功能(如果有通话功能)，学生离开校园后打开通话功能(如果有通话功能)。手环有多个按键，可通过ZigBee网络和教室内的主设备联网进行课堂物联网教学。学生可通过按键和老师互动。支持基本的语音通话功能，支持GPS定位以及基站辅助定位，支持一键呼叫。终端可读普通学生卡/兼容：校门口和教室门口的终端除了可以通过ZigBee读取手环对应学生信息外也可以通过RFID读取普通学生卡信息。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于智能手环的校园一卡通管理系统，通过校园内各处安装采集终端，利用智能手环内的采集到的数据进行打包分析，解决了现有的学校对学生监管力度不到位、对学生的评判数据不全面的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种基于智能手环的校园一卡通管理系统，包括智能手环、教师终端、云端管理服务器和管理平台，
所述智能手环佩戴在学生手腕上，包括用于采集学生学生体温、生命、运动特征的多种传感器和MCU模块；所述MCU模块分别与按键、蜂鸣器、指示灯和电源电性连接；所述MCU模块分别与蓝牙模块、ZigBee模块、GPS模块和GPRS模块串口连接；
所述教师终端佩戴在教师身上，所述教师终端内设置有蓝牙模块；所述教师终端用于通过蓝牙模块与教室内所有智能手环连接，并获取已连接的智能手环进行签到，一旦出现智能手环数量或预设不匹配，则教师终端立刻告警提醒有学生未到场；
所述云管理服务器，用于接收智能手环上传的数据包，并对上传的数据包进行存储和处理；
所述管理平台，用于提供PC端或移动端访问接口并将处理后的数据进行可视化展示。
优选地，所述一卡通管理系统还包括采集终端A、采集终端B、采集终端C和采集终端D；所述采集终端A设置在校园门口，用于实时监控学生出入考勤；所述采集终端A能够连接全校学生的手环；所述采集终端B设置在教室门口，用于实时监控班级报道考勤；所述采集终端B只能连接本班学生的智能手环；所述采集终端C设置在食堂、开水房、澡堂，用于实现学生消费的扣款，所述采集终端C能够连接全校学生的手环；所述采集终端D设置在图书馆内，用于实现学生租赁图书，所述采集终端D能够连接全校学生的手环。
优选地，所述采集终端A、采集终端B、采集终端C和采集终端D均通过ZigBee模块将采集到的智能手环的信息通过网络上传到云端管理服务器进行存储分析。
优选地，所述传感器包括集成温度传感器、心跳脉搏传感器、陀螺仪传感器，用于探测学生体温、生命特征和运用特征，并将采集到的数据转化为电信号传输至MCU模块。
优选地，所述陀螺仪传感器用于评估学生体育课的运动量进行评估，具体步骤如下：
步骤S1：监测并提取学生的活动特征量；
步骤S2：为各活动特征量设置模糊隶属度函数；
步骤S3：设置模糊规则；
步骤S4：用模糊逻辑对学生的活动量进行评价。
优选地，所述步骤S3中，模糊规则为：平均心率和波峰个数均属于高，则活动量为高；如果波峰个数和强度运动百分比均属于高，则活动量为高；如果波峰个数属于低，则活动量为低。
优选地，所述GPS模块用于给智能手环提供GPS定位信息；所述GPRS模块用于实现智能手环的语音通话、数据传输和基站定位。
优选地，所述采集终端A、采集终端B、采集终端C和采集终端D可以通过ZigBee模块读取智能手环对应的学生信息，也可以通过RFID读取智能手环内对应的学生信息。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过在智能手环内安装多种传感器，利用蓝牙模块、ZigBee模块、GPS模块和GPRS模块来传递信息，与安装在学校各处的采集终端A、采集终端B、采集终端C和采集终端D进行信息交互，并将数据传递到云端服务器进行存储和分析，提供学生大量数据进行统计分析，提高学校对学生的监管力度；
(2)本发明通过在智能手环内安装集成温度传感器、心跳脉搏传感器、陀螺仪传感器，探测学生体温、生命特征和运用特征，并在体育课上监测并提取学生的活动特征量，设置模糊规则对学生的活动量进行评价，方便教师对学生进行综合考评；
(3)本发明通过将智能手环、教师终端、云端管理服务器和管理平台整合在一起，使用一个手环解决学生需要多卡使用的问题，方便快捷，避免校园卡丢失，造成不必要的损失。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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为本发明的一种基于智能手环的校园一卡通管理系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种基于智能手环的校园一卡通管理系统，包括智能手环、教师终端、云端管理服务器和管理平台；
智能手环佩戴在学生手腕上，包括用于采集学生学生体温、生命、运动特征的多种传感器和MCU模块；MCU模块分别与按键、蜂鸣器、指示灯和电源电性连接；MCU模块分别与蓝牙模块、ZigBee模块、GPS模块和GPRS模块串口连接；
教师终端佩戴在教师身上，教师终端内设置有蓝牙模块；教师终端用于通过蓝牙模块与教室内所有智能手环连接，并获取已连接的智能手环进行签到，一旦出现智能手环数量或预设不匹配，则教师终端立刻告警提醒有学生未到场；教师在上课前会开启佩戴在身上的教师终端，通过开启教师终端的蓝牙模块，学生的智能手环会自动与教师终端的进行连接，教师查看终端连接的智慧手环数量，来判断学生是否来齐；
云管理服务器，用于接收智能手环上传的数据包，并对上传的数据包进行存储和处理；
管理平台，用于提供PC端或移动端访问接口并将处理后的数据进行可视化展示。
其中，一卡通管理系统还包括采集终端A、采集终端B、采集终端C和采集终端D；
采集终端A设置在校园门口，用于实时监控学生出入考勤；采集终端A能够连接全校学生的手环；采集终端A用于监控学生的进出校的情况，学生在上课期间离校，需要向自己的班主任教师提交离校申请，申请包括离校的原因和时间段，只有当班主任教师同意后向云端服务器发送申请通过指令，才会在学生佩戴智能手环后，允许通过采集终端A，采集终端A为门禁装置；
采集终端B设置在教室门口，用于实时监控班级报道考勤；采集终端B只能连接本班学生的智能手环；采集终端B为设计在教师门口的智慧班牌，当学生进入教室后，扫描智慧手环的同时会对佩戴者进行面部扫描识别，避免学生佩戴其他同学的智能手环进入教室。
采集终端C设置在食堂、开水房、澡堂，用于实现学生消费的扣款，采集终端C能够连接全校学生的手环；
采集终端D设置在图书馆内，用于实现学生租赁图书，采集终端D能够连接全校学生的手环。
其中，采集终端A、采集终端B、采集终端C和采集终端D均通过ZigBee模块将采集到的智能手环的信息通过网络上传到云端管理服务器进行存储分析。
其中，传感器包括集成温度传感器、心跳脉搏传感器、陀螺仪传感器，用于探测学生体温、生命特征和运用特征，并将采集到的数据转化为电信号传输至MCU模块。
其中，陀螺仪传感器用于评估学生体育课的运动量进行评估，具体步骤如下：
步骤S1：监测并提取学生的活动特征量；
步骤S2：为各活动特征量设置模糊隶属度函数；
步骤S3：设置模糊规则；
步骤S4：用模糊逻辑对学生的活动量进行评价。
其中，步骤S3中，模糊规则为：平均心率和波峰个数均属于高，则活动量为高；如果波峰个数和强度运动百分比均属于高，则活动量为高；如果波峰个数属于低，则活动量为低。
其中，GPS模块用于给智能手环提供GPS定位信息；GPRS模块用于实现智能手环的语音通话、数据传输和基站定位。
其中，采集终端A、采集终端B、采集终端C和采集终端D可以通过ZigBee模块读取智能手环对应的学生信息，也可以通过RFID读取智能手环内对应的学生信息。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种基于智能手环的校园一卡通管理系统，包括智能手环、教师终端、云端管理服务器和管理平台，其特征在于：
所述智能手环佩戴在学生手腕上，包括用于采集学生学生体温、生命、运动特征的多种传感器和MCU模块；所述MCU模块分别与按键、蜂鸣器、指示灯和电源电性连接；所述MCU模块分别与蓝牙模块、ZigBee模块、GPS模块和GPRS模块串口连接；
所述教师终端佩戴在教师身上，所述教师终端内设置有蓝牙模块；所述教师终端用于通过蓝牙模块与教室内所有智能手环连接，并获取已连接的智能手环进行签到，一旦出现智能手环数量或预设不匹配，则教师终端立刻告警提醒有学生未到场；
所述云管理服务器，用于接收智能手环上传的数据包，并对上传的数据包进行存储和处理；
所述管理平台，用于提供PC端或移动端访问接口并将处理后的数据进行可视化展示。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能手环的校园一卡通管理系统，其特征在于，所述一卡通管理系统还包括采集终端A、采集终端B、采集终端C和采集终端D；所述采集终端A设置在校园门口，用于实时监控学生出入考勤；所述采集终端A能够连接全校学生的手环；所述采集终端B设置在教室门口，用于实时监控班级报道考勤；所述采集终端B只能连接本班学生的智能手环；所述采集终端C设置在食堂、开水房、澡堂，用于实现学生消费的扣款，所述采集终端C能够连接全校学生的手环；所述采集终端D设置在图书馆内，用于实现学生租赁图书，所述采集终端D能够连接全校学生的手环。
3.根据权利要求2所述的一种基于智能手环的校园一卡通管理系统，其特征在于，所述采集终端A、采集终端B、采集终端C和采集终端D均通过ZigBee模块将采集到的智能手环的信息通过网络上传到云端管理服务器进行存储分析。
4.根据权利要求1所述的一种基于智能手环的校园一卡通管理系统，其特征在于，所述传感器包括集成温度传感器、心跳脉搏传感器、陀螺仪传感器，用于探测学生体温、生命特征和运用特征，并将采集到的数据转化为电信号传输至MCU模块。
5.根据权利要求4所述的一种基于智能手环的校园一卡通管理系统，其特征在于，所述陀螺仪传感器用于评估学生体育课的运动量进行评估，具体步骤如下：
步骤S1：监测并提取学生的活动特征量；
步骤S2：为各活动特征量设置模糊隶属度函数；
步骤S3：设置模糊规则；
步骤S4：用模糊逻辑对学生的活动量进行评价。
6.根据权利要求5所述的一种基于智能手环的校园一卡通管理系统，其特征在于，所述步骤S3中，模糊规则为：平均心率和波峰个数均属于高，则活动量为高；如果波峰个数和强度运动百分比均属于高，则活动量为高；如果波峰个数属于低，则活动量为低。
7.根据权利要求1所述的一种基于智能手环的校园一卡通管理系统，其特征在于，所述GPS模块用于给智能手环提供GPS定位信息；所述GPRS模块用于实现智能手环的语音通话、数据传输和基站定位。
8.根据权利要求2所述的一种基于智能手环的校园一卡通管理系统，其特征在于，所述采集终端A、采集终端B、采集终端C和采集终端D可以通过ZigBee模块读取智能手环对应的学生信息，也可以通过RFID读取智能手环内对应的学生信息。
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