CN112583919B - 一种基于大数据的家校互通教育系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于大数据的家校互通教育系统，涉及远程教育技术领域。它包括GIS系统、校园中心网络服务器、家庭端、远程监测系统、无线通信系统及处理单元；GIS系统、家庭端、远程监测系统、无线通信系统、处理单元均与校园中心网络服务器相连，校园中心网络服务器与资源调度系统之间设置有安全装置，校园中心网络服务器与资源调度系统相连，GIS系统通过无线通信系统与RFID标签芯片相连，RFID标签芯片与家庭端相连，处理单元设置在家庭端上；校园中心网络服务器上设置有接收模块，接收模块与发送模块相连，发送模块设置在家庭端上。本发明以教育大数据为核心，构建一套机制完善的互通式教育系统，实现教师、家长、学生之间的有效沟通。

Description

一种基于大数据的家校互通教育系统

技术领域

本发明涉及远程教育技术领域，特别涉及一种基于大数据的家校互通教育系统。

背景技术

目前学校与家庭在孩子教育上存在沟通问题，具体体现在：1、家长和教师缺少沟通平台，家长对孩子的在校学习情况关注，急于找一个快速便捷的渠道和班主任等教师交流；2、学生到、离校安全作为校园平安的重中之重，小学生自理能力差，学生安全到校，按时离到校信息是家长最关注的问题。

“家校通”是为实现学校、家庭和老师之间有着快捷、实时沟通而研发的先进教育网络互动平台，是集计算机技术、互联网技术、无线通讯技术和考勤信息化技术于一体的现代信息化管理系统。这种功能的实例包括：考勤、成绩交流、布置作业等等。

通常，现有的家校通系统，无法有效监督学生在家考勤的情况(尤其是疫情期间)，且只能被动接受来自学校发送的消息，不能满足家长或教师对学生教育学习情况的实时监控。

因此亟需新的技术方案解决现有技术存在的问题。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种基于大数据的家校互通教育系统，以教育大数据为核心，实现教师、家长、学生之间的有效沟通。

为了解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种基于大数据的家校互通教育系统，包括GIS系统、校园中心网络服务器、家庭端、远程监测系统、无线通信系统及处理单元；

所述GIS系统、所述家庭端、所述远程监测系统、所述无线通信系统、所述处理单元均与所述校园中心网络服务器相连，所述校园中心网络服务器与资源调度系统之间设置有安全装置，所述校园中心网络服务器与所述资源调度系统相连；

所述GIS系统通过所述无线通信系统与RFID标签芯片相连，所述RFID标签芯片与所述家庭端相连，所述处理单元设置在所述家庭端上，所述处理单元为基于PLC架构的控制模块；

所述校园中心网络服务器上设置有接收模块，所述接收模块与发送模块相连，所述发送模块设置在所述家庭端上。

上述所述基于大数据的家校互通教育系统中，

所述GIS系统包括ArcGIS API接口和ArcGIS Runtime SDK接口，其中所述ArcGISAPI接口基于JavaScript平台，其中所述ArcGIS Runtime SDK基于Android平台，所述ArcGIS API接口与所述无线通信系统的信号输入端相连，所述ArcGIS Runtime SDK接口与所述无线通信系统的通信接口相连。

上述所述基于大数据的家校互通教育系统中，

所述GIS系统还包括独立的ArcGIS Server，所述ArcGIS Server设置有日志管理系统，所述的日志管理系统内设置有教育学习轨迹模块和学生管理模块；其中教育学习轨迹模块用于记录学生在家接受教育学习得到的相关数据，所述相关数据包括学生编号、教育学习时间、教育学习科目编号及教师巡查相关备注；其中学生管理模块包括学生添加删除模块、学生身份认证模块及学生身份审核模块，所述学生添加删除模块、所述学生身份认证模块及所述学生身份审核模块均与所述校园中心网络服务器的数据库系统相连，其中学生身份认证模块通过所述数据库系统与密钥管理系统相连。

上述所述基于大数据的家校互通教育系统中，

所述无线通信系统所述的无线通信系统使用三级Karatsuba算法和Montgomery算法优化乘，以两级Karatsuba技术优化平方，并给出素域X25519，同时应用以下算法模型：

上述所述基于大数据的家校互通教育系统中，

所述处理单元设置有防护罩、散热柜及保护箱，所述处理单元设置在所述防护罩内，所述防护罩设置在所述散热柜内，所述保护箱设置在所述散热柜外。

上述所述基于大数据的家校互通教育系统中，

所述家庭端包括视频监控器、串口服务器、数据采集中心及人脸识别模块；

所述视频监控器、所述数据采集中心及所述人脸识别模块均与所述串口服务器相连，所述人脸识别模块通过SQL数据库管理中心与所述串口服务器相连；

所述串口服务器设置有RS232/RS485转接口，所述串口服务器采用SLK-S508桌面式框架，所述串口服务器设置DC光隔离层，所述串口服务器设置TVS保护模块，所述串口服务器设置保护测控模块；

所述数据采集中心设置有多个数据库服务系统，所述数据采集中心与云存储平台相连，所述数据采集中心通过网络交换机与所述校园中心网络服务器相连；

所述人脸识别模块包括多个人脸识别传感器和图像采集模块，所述图像采集模块与所述人脸识别传感器相连。

采用上述技术方案，本发明所述一种基于大数据的家校互通教育系统具有如下有益效果：

基于校园网，集校园办公OA、校务管理、家校通服务、学校安防、网站门户访问功能与一身，实现教师、家长及学生之间的沟通交流，既可通过无线通信系统完成通知成绩等群发，又可借助家庭端完成学生的教育学习，成功实现了家长、学校、老师无障碍沟通，不受时间、地点的限制，使学校教育和家庭教育紧密连接在一起，同时也为校务公开提供便捷的途径，完善学校的管理，接受家长的监督，提高教学质量，非常方便学校的校务管理等应用。

附图说明

图1为本发明实施例1中班级学习报告的学情统计示例的作业得分情况图；

图2为本发明实施例1中班级学习报告的学情统计示例的课程涉及知识点掌握情况图；

图3为本发明实施例1中班级学习报告的学情统计示例的主要知识点掌握情况图；

图4为本发明实施例1中班级学习报告的学情统计示例的历次作业平均分情况图；

图5为本发明实施例1中班级学习报告的学情统计示例的考勤情况图。

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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

如图1-5所示，本实施例的基于大数据的家校互通教育系统，包括GIS系统、校园中心网络服务器、家庭端、远程监测系统、无线通信系统及处理单元。此处还需要设置internet网络服务，确保校园中心网络服务器与家庭端之间的流畅连接。由于校园中心网络服务器与众多家庭端相连，进而可收集大量家庭端学生资源信息，实现大数据中心的建设。

所述GIS系统、所述家庭端、所述远程监测系统、所述无线通信系统、所述处理单元均与所述校园中心网络服务器相连，所述校园中心网络服务器与资源调度系统之间设置有安全装置，所述校园中心网络服务器与所述资源调度系统相连。需要提醒的是，为了更好配合以实现互通功能，可在家庭端上设置自动反馈模块，自动反馈模块具体为输入设备(例如手写板、手机app等)。

所述GIS系统通过所述无线通信系统与RFID标签芯片相连，所述RFID标签芯片与所述家庭端相连，所述处理单元设置在所述家庭端上，所述处理单元为基于PLC架构的控制模块；具体来说，家庭端可通过访问校园中心网络服务器的web服务与web应用，所述web服务包括数据存储服务和数据查询服务，所述web应用包括教育学习专题应用服务，具体来说，例如语文、数学、英语、物理、化学、生物、政治、历史、地理等，所述数据存储服务通过云计算中心与所述数据查询服务相连，所述专题应用服务通过web容器与所述数据存储服务相连。此外，无线通信系统采用WIFI技术，WIFI属于短距离无线传输技术，GIS系统通过WIFI模块可以帮助学校或学生家庭收发电子邮件、浏览教育网页和访问教育相关流式媒体等，它为学生用户提供了无线的宽带互联网访问。

所述校园中心网络服务器上设置有接收模块，所述接收模块与发送模块相连，所述发送模块设置在所述家庭端上。需要提醒的是，家庭端可以包括智能手机、台式电脑、平板电脑、笔记本电脑、增强现实(augmented reality，AR)/虚拟现实(virtual reality，VR)设备、数字助理、智能音箱、智能可穿戴设备等类型的实体设备，也可以包括运行于实体设备中的软体，比如计算机程序。发送模块与接收模块可以通过移动消息推送、短信推送、邮件推送、站内信推送的方式发送给教师或者学生的用户终端，管理人员、教师可查看学生的考勤信息、作业信息、成绩信息、表现信息，并能够以多种形式将信息发送给相关家长，家长可通过多种途径获取通知考勤信息、作业信息、成绩信息、表现信息，还包括登录家长门户、移动APP应用、短息、邮件等。需要提醒的是，可增加学情报告模块、考勤情况反馈模块(包括图片、照片等)及提醒学习任务模块，具体来说，学情报告模块用于多维度展现学习情况。

上述所述基于大数据的家校互通教育系统中，所述GIS系统包括ArcGIS API接口和ArcGIS Runtime SDK接口，其中所述ArcGIS API接口基于JavaScript平台，其中所述ArcGIS Runtime SDK基于Android平台，所述ArcGIS API接口与所述无线通信系统的信号输入端相连，所述ArcGIS Runtime SDK接口与所述无线通信系统的通信接口相连。其中ArcGIS API接口和ArcGIS Runtime SDK接口采用常规的接口方式即可，具体的调用方式如下：

上述所述基于大数据的家校互通教育系统中，

所述GIS系统还包括独立的ArcGIS Server，所述ArcGIS Server设置有日志管理系统，所述的日志管理系统内设置有教育学习轨迹模块和学生管理模块；其中教育学习轨迹模块用于记录学生在家接受教育学习得到的相关数据，所述相关数据包括学生编号、教育学习时间、教育学习科目编号及教师巡查相关备注；其中学生管理模块包括学生添加删除模块、学生身份认证模块及学生身份审核模块，所述学生添加删除模块、所述学生身份认证模块及所述学生身份审核模块均与所述校园中心网络服务器的数据库系统相连，其中学生身份认证模块通过所述数据库系统与密钥管理系统相连。具体来说，ArcGIS Server可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。ArcGISServer可以包括有网络通信单元、处理器和存储器等等。所述服务器ArcGIS Server可以为上述家庭端提供后台服务。

上述所述基于大数据的家校互通教育系统中，所述无线通信系统所述的无线通信系统使用三级Karatsuba算法和Montgomery算法优化乘，以两级Karatsuba技术优化平方，并给出素域X25519，同时应用以下算法模型：

上述算法经过多次优化处理，能带来无线通信上信道的优化，降低掉包率。

上述所述基于大数据的家校互通教育系统中，所述处理单元设置有防护罩、散热柜及保护箱，所述处理单元设置在所述防护罩内，所述防护罩设置在所述散热柜内，所述保护箱设置在所述散热柜外。

上述所述基于大数据的家校互通教育系统中，所述家庭端包括视频监控器、串口服务器、数据采集中心及人脸识别模块；在一个具体的实施例中，所述视频监控器、所述数据采集中心及所述人脸识别模块均与所述串口服务器相连，所述人脸识别模块通过SQL数据库管理中心与所述串口服务器相连；所述串口服务器设置有RS232/RS485转接口，所述串口服务器采用SLK-S508桌面式框架，所述串口服务器设置DC光隔离层，所述串口服务器设置TVS保护模块，所述串口服务器设置保护测控模块；所述数据采集中心设置有多个数据库服务系统，所述数据采集中心与云存储平台相连，所述数据采集中心通过网络交换机与所述校园中心网络服务器相连；所述人脸识别模块包括多个人脸识别传感器和图像采集模块，所述图像采集模块与所述人脸识别传感器相连。其中数据采集中心涉及的数据包括通知公告、考勤通知、作业通知、成绩通知、表现通知等。此外，还需要设置存储器，存储器以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种基于大数据的家校互通教育系统，其特征在于，

包括GIS系统、校园中心网络服务器、家庭端、远程监测系统、无线通信系统及处理单元；

所述GIS系统、所述家庭端、所述远程监测系统、所述无线通信系统、所述处理单元均与所述校园中心网络服务器相连，所述校园中心网络服务器与资源调度系统之间设置有安全装置，所述校园中心网络服务器与所述资源调度系统相连；

所述GIS系统通过所述无线通信系统与RFID标签芯片相连，所述RFID标签芯片与所述家庭端相连，所述处理单元设置在所述家庭端上，所述处理单元为基于PLC架构的控制模块；

所述校园中心网络服务器上设置有接收模块，所述接收模块与发送模块相连，所述发送模块设置在所述家庭端上；

所述GIS系统包括ArcGIS API接口和ArcGIS Runtime SDK接口，其中所述ArcGIS API接口基于JavaScript平台，其中所述ArcGIS Runtime SDK基于Android平台，所述ArcGISAPI接口与所述无线通信系统的信号输入端相连，所述ArcGIS Runtime SDK接口与所述无线通信系统的通信接口相连；

所述GIS系统还包括独立的ArcGIS Server，所述ArcGIS Server设置有日志管理系统，所述的日志管理系统内设置有教育学习轨迹模块和学生管理模块；其中教育学习轨迹模块用于记录学生在家接受教育学习得到的相关数据，所述相关数据包括学生编号、教育学习时间、教育学习科目编号及教师巡查相关备注；其中学生管理模块包括学生添加删除模块、学生身份认证模块及学生身份审核模块，所述学生添加删除模块、所述学生身份认证模块及所述学生身份审核模块均与所述校园中心网络服务器的数据库系统相连，其中学生身份认证模块通过所述数据库系统与密钥管理系统相连；

所述无线通信系统所述的无线通信系统使用三级Karatsuba算法和Montgomery算法优化乘，以两级Karatsuba技术优化平方，并给出素域X25519，同时应用以下算法模型：

；

所述家庭端包括视频监控器、串口服务器、数据采集中心及人脸识别模块；

所述视频监控器、所述数据采集中心及所述人脸识别模块均与所述串口服务器相连，所述人脸识别模块通过SQL数据库管理中心与所述串口服务器相连；

所述串口服务器设置有RS232/RS485转接口，所述串口服务器采用SLK-S508桌面式框架，所述串口服务器设置DC光隔离层，所述串口服务器设置TVS保护模块，所述串口服务器设置保护测控模块；

所述数据采集中心设置有多个数据库服务系统，所述数据采集中心与云存储平台相连，所述数据采集中心通过网络交换机与所述校园中心网络服务器相连；

所述人脸识别模块包括多个人脸识别传感器和图像采集模块，所述图像采集模块与所述人脸识别传感器相连。

2.根据权利要求1所述基于大数据的家校互通教育系统，其特征在于，

所述处理单元设置有防护罩、散热柜及保护箱，所述处理单元设置在所述防护罩内，所述防护罩设置在所述散热柜内，所述保护箱设置在所述散热柜外。

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