CN113821003B - 教学设备的管理系统及控制方法 - Google Patents
教学设备的管理系统及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113821003B CN113821003B CN202110875148.XA CN202110875148A CN113821003B CN 113821003 B CN113821003 B CN 113821003B CN 202110875148 A CN202110875148 A CN 202110875148A CN 113821003 B CN113821003 B CN 113821003B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- control unit
- teaching equipment
- teaching
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 16
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
- G05B19/4183—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by data acquisition, e.g. workpiece identification
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B15/00—Systems controlled by a computer
- G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
- G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Telephonic Communication Services (AREA)
Abstract
本申请涉及一种教学设备的管理系统及控制方法，该系统包括设备控制单元、主控单元和网络控制单元，其中，设备控制单元包括MCU模块、通讯模块、控制接口和传感器，传感器用于采集教学设备的使用情况数据，控制接口用于与教学设备通信连接并输出控制教学设备的指令，主控单元用于根据接收的教学设备的使用情况数据，生成控制教学设备的提示信息，网络控制单元，用于将教学设备的使用情况数据输出至云端服务器，通过本申请不仅对教学设备的使用情况数据进行统计，管理效率及方便后期维护。
Description
技术领域
本申请涉及物联网技术领域，特别是涉及教学设备的管理系统及控制方法。
背景技术
目前的教室多采用教育教学设备、多媒体教室或智慧教室进行教学，为了方便教学及提高教学效果，会外接多种不同教学设备，例如，电脑、投影机、多媒体中控以及音频设备等，然而，学校教室多、设备多、各个设备分散，通过人工逐一维护效率低，人工成本大。
发明内容
本申请实施例提供了一种教学设备的管理系统及控制方法，目的之一在于采集统计各个外接教学设备的教学设备的使用情况数据，从而提高教学管理系统的管理效率及方便后期维护。
第一方面，本申请实施例提供了一种教学设备的管理系统，所述系统包括：
设备控制单元，包括MCU模块、通讯模块、控制接口和传感器，所述MCU模块通过所述通讯模块与所述控制接口连接，所述传感器用于采集教学设备的使用情况数据；所述控制接口用于与所述教学设备通信连接并输出控制教学设备的指令；
主控单元，连接于所述设备控制单元，用于根据接收的所述教学设备的使用情况数据，生成控制教学设备的提示信息；
网络控制单元，用于将所述教学设备的使用情况数据输出至云端服务器。
在其中一些实施例中，所述设备控制单元为多个，多个所述设备控制单元与多个所述教学设备一一对应连接。
在其中一些实施例中，所述设备控制单元还包括电源控制单元和报警器，所述电源控制单元和所述报警器分别与所述MCU模块连接；
所述MCU模块，还用于在检测到所述传感器输出的电流值、电压值和功率值中一个或多个为异常时，输出报警控制信号；
所述电源控制单元，与所述MCU模块连接，用于为所述MCU模块供电，并在接收到所述报警控制信号时，控制所述控制接口与所述教学设备断开连接；
所述报警器，用于在接收到所述报警控制信号时，进行报警。
在其中一些实施例中，所述传感器包括功率传感器，所述功率传感器包括计量芯片。
在其中一些实施例中，所述计量芯片包括：
电源输入端、电流输入端和电压输入端；
第一可编程增益放大器，与所述电流输入端连接，用于对所述教学设备输入的电流信号放大，并输出至放大后的电流信号；
第一模数转换器，与所述第一可编程增益放大器连接，用于对所述放大后的电流信号进行模数转化处理，并输出处理后数字电流信号；
第二可编程增益放大器，与所述电压输入端连接，用于对所述教学设备输入的电压信号放大，并输出至放大后的电压信号；
第二模数转换器，与所述第二可编程增益放大器连接，用于对所述放大后的电压信号进行模数转化处理，并输出处理后数字电压信号；
有效值计算芯片，分别与所述第一模数转换器和所述第二模数转换器连接，用于根据接收的所述数字电流信号和所述数字电压信号计算有功功率值、电流有效值、电压有效值；
有效值输出端，与所述有效值计算芯片连接，用于输出所述有功功率值、所述电流有效值和所述电压有效值；
频率转换器，与所述有效值计算芯片连接，用于对所述有功功率值、所述电流有效值和所述电压有效值进行频率处理，并输出相应的方波脉冲信号：
脉冲输出端，与所述频率转换器连接，用于输出所述方波脉冲信号。
在其中一些实施例中，所述设备控制单元还包括掉电检测模块、时间同步模块、冻结模块、事件上报模块和负荷记录模块，所述掉电检测模块、所述时间同步模块、所述冻结模块、所述事件上报模块和所述负荷记录模块分别与所述MCU模块连接；
所述掉电检测模块，用于在检测到所述MCU模块掉电时，进行复位处理；
所述冻结模块，用于冻结接收到的所述有功功率值、所述电流有效值和所述电压有效值；
事件上报模块，用于在接收的所述有功功率值、所述电流有效值和所述电压有效值达到预设上报条件时，输出上报信号至所述MCU模块；
负荷记录模块，用于在接收的所述电流值、所述电压值和所述功率值达到预设负荷条件时，存储相应的负荷数据；
所述时间同步模块，用于在所述掉电检测模块、所述冻结模块、所述事件上报模块和所述负荷记录模块工作时，同步时间。
在其中一些实施例中，所述网络控制单元包括以太网模块；
所述以太网模块，用于根据TCP/IP协议将所述教学设备的提示信息输出至所述云端服务器。
在其中一些实施例中，所述系统还包括显示模块和按键组件；
所述显示模块，与所述主控单元的串行通信接口连接，用于显示所述教学设备的提示信息；
所述按键组件，与所述主控单元连接，用于设置参数。
在其中一些实施例中，所述系统还包括第一电源控制单元和第二电源控制单元，所述第一电源控制单元和第二电源控制单元分别与所述主控单元连接；
所述主控单元，还用于输出第一控制指令和第二控制指令；
所述第一电源控制单元，与第一教学设备连接，用于根据接收的所述第一控制指令控制所述第一教学设备的工作状态；
所述第二电源控制单元，与第二教学设备连接，用于根据接收的所述第二控制指令控制所述第二教学设备的工作状态。
第二方面，本申请实施例提供了一种学校教学管理系统的控制方法，其特征在于，应用于如上所述的教学设备的管理系统，所述学校教学管理系统的控制方法包括以下步骤：
所述设备控制单元将所述传感器采集的教学设备的使用情况数据上传给所述主控单元；
所述主控单元将所述教学设备的使用情况数据上传至所述云端服务器，并根据所述教学设备的使用情况数据，生成控制教学设备的提示信息；
若所述主控单元接收到与所述提示信息对应的控制指令，则传输至所述MCU模块；
所述MCU模块通过所述通讯模块将所述控制指令传输给所述控制接口以控制所述教学设备。
相比于相关技术，本申请实施例提供的教学设备的管理系统包括设备控制单元、主控单元和网络控制单元，设备控制单元包括MCU模块、通讯模块、控制接口和传感器，本发明无需将旧设备替换为新设备，将旧设备直接与控制接口连接，通过MCU模块、通讯模块、控制接口和传感器组成的设备控制单元不仅可以方便的对教学设备的使用情况数据进行统计，而且也有利于人们的维护和统计；具体地，通过传感器采集教学设备的使用情况数据，通过通讯模块将MCU模块和控制接口连接，通过控制接口输出控制教学设备的指令，如此，通过设备控制单元可以方便的对教学设备的使用情况数据进行统计，有利于人们的维护和统计，并且，在旧教室的升级改造过程中，无需将旧设备替换为新设备，直接将旧设备与控制接口连接即可使用，降低了替换成本，此外，主控单元根据接收的教学设备的使用情况数据，生成控制教学设备的提示信息，并自动通过网络控制单元将教学设备的使用情况数据输出至云端服务器，如此，方便远程操控，即使不在现场，也可以方便人们快速了解教学设备的使用情况，提高了安全性，降低安全隐患，避免为人们造成经济财产损失；同时，极大的提高了设备管理的效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的教学设备的管理系统的第一功能模块示意图；
图2是根据本申请实施例的教学设备的管理系统的第二功能模块示意图；
图3是根据本申请实施例的教学设备的管理系统的第三功能模块示意图；
图4是根据本申请实施例的教学设备的管理系统中计量芯片的电路示意图；
图5是根据本申请实施例的教学设备的管理系统的第四功能模块示意图；
图6是根据本申请实施例的教学设备的管理系统的第五功能模块示意图；
图7是根据本申请实施例的教学设备的管理系统的一示意图；
图8是根据本申请实施例的以太网模块的流程示意图；
图9是根据本申请实施例的教学设备的管理系统的整体工作的流程示意图；
图10是根据本申请实施例的学校教学管理系统的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
图1是根据本申请实施例的教学设备的管理系统的第一功能模块示意图，如图1所示，在本发明一实施例中，本发明提出的教学设备的管理系统包括：
设备控制单元100，包括MCU模块101、通讯模块102、控制接口103和传感器104，MCU模块101通过通讯模块102与控制接口103连接，传感器104用于采集教学设备105的使用情况数据；控制接口103用于与教学设备105通信连接并输出控制教学设备105的指令；相较于现有技术中无法进行旧教室的升级改造且替换成本高的问题，本实施例中无需将旧设备替换为新设备，将旧设备直接与控制接口103连接，通过MCU模块101、通讯模块102、控制接口103和传感器104组成的设备控制单元100不仅可以方便的对教学设备105的使用情况数据进行统计、有利于人们的维护和统计而且还极大的提高了设备管理的效率；需要说明的是，传感器104采集教学设备105的使用情况数据包括统计使用次数、频率、使用状态、使用功耗和故障概率，当然在一些其他实施例中，传感器104采集的使用情况还可以包括其他，此处不做具体限定；另外，为了高度集成化，降低设备运营成本，本实施例中，将设备控制单元100上的MCU模块101、通讯模块102、控制接口103和传感器104集成设置于一电路板上，当然在其他实施例中，也可以是各个模块单独设置，此处不做具体限定；
主控单元110，连接于设备控制单元100，用于根据接收的教学设备105的使用情况数据，生成控制教学设备105的提示信息；例如，在检测到教学设备105的工作时间超过预设时间时，生成工作时间过长提示信号；在本实施例中，主控单元110采用富士通的MB95F698-52芯片，当然在一些其他实施例中，主控单元110也可以采用单片机、FPGA或DSP等微控制器，此处不做具体限定；
网络控制单元120，用于将教学设备105的提示信息输出至云端服务器130。如此，即使人不在现场，也可以快速的了解教学设备105的使用情况，提高了安全性，例如，设备控制单元100发现任一教学设别异常时，通过网络控制单元120将教学设备105的提示信息输出至云端服务器130，如此，不仅方便根据提示信采取相应应对措施以，降低了安全隐患，而且减少了人力成本的投入，当然在一些其他实施例中，也可以通过刷卡、人脸识别、指纹识别或虹膜识别的方式将教学设备105的使用情况数据打包上传至云端服务器130；此处不做具体限定，具体根据用户需求设定；其中，网络控制单元120采用网络控制芯片或其他来实现，此处不做具体限定；云端服务器130采用阿里云服务器来实现，当然在一些其他实施例中，云端服务器130也可以采用腾讯云服务器、华为云服务器或其他来实现，此处不做具体限定，具体根据用户需求设定。
需要说明的是，教学设备105可以是电脑、投影机、多媒体中控、音频设备、教学中控或其他，此处不做具体限定；另外，为了方便统一管理以及方便教学，本实施例将设备控制单元100、主控单元110和网络控制单元120集成设于一芯片内，当然，在一些其他实施例中，也可以采用单独或两两单元相组合并的方式集成设置，例如，设备控制单元100与主控单元110集成设置于一芯片内，网络控制单元120单独设置，此处不做具体限定，具体根据用户需求设定；
可以理解的是，本发明提出的教学设备105的管理系统包括设备控制单元100、主控单元110和网络控制单元120，设备控制单元100包括MCU模块101、通讯模块102、控制接口103和传感器104，本申请无需将旧设备替换为新设备，将旧设备直接与控制接口103连接，通过MCU模块101、通讯模块102、控制接口103和传感器104组成的设备控制单元100不仅可以方便的对教学设备105的使用情况数据进行统计，利于人们的维护和统计，而且还极大的提高了设备管理的效率；具体地，通过传感器104采集教学设备105的使用情况数据，通过通讯模块102将MCU模块101和控制接口103连接，通过控制接口103输出控制教学设备105的指令，如此，通过设备控制单元100可以方便的对教学设备105的使用情况数据进行统计，有利于人们的维护和统计，并且，在旧教室的升级改造过程中，无需将旧设备替换为新设备，直接将旧设备与控制接口103连接即可使用，降低了替换成本，此外，主控单元110根据接收的教学设备105的使用情况数据，生成控制教学设备105的提示信息，并自动通过网络控制单元120将教学设备105的提示信息输出至云端服务器130，如此，方便远程操控，即使不在现场，也可以方便人们快速了解教学设备105的使用情况，提高了安全性，降低安全隐患，避免为人们造成经济财产损失。
图2是根据本申请实施例的教学设备的管理系统的第二功能模块示意图，为了满足多样化教学需求，在一实施例中，参照图2，设备控制单元100为多个，多个设备控制单元100与多个教学设备105一一对应连接。本实施例中，设备控制单元100的个数是8个，因此教学设备105也相应设置成8个，例如，设备控制单元1与教学设备1相连接，设备控制单元2与教学设备2相连接......设备控制单元8与教学设备8相连接，例如，教学设备1采用电脑来实现，教学设备2采用投影机来实现，教学设备3采用音频设备来实现，教学设备4采用多媒体中控来实现，教学设备5采用空调来实现，教学设备6采用扩音器来实现、教学设备7采用加湿器来实现，教学设备8采用空气净化器来实现；当然在其他实施例中，设备控制单元100也可以是2个、3个或者其他，此处不做具体限定，具体根据用户需求设定；
图3是根据本申请实施例的教学设备的管理系统的第三功能模块示意图，如图3所示，为了提高安全性，在一实施例中，设备控制单元100还包括电源控制单元300和报警器301，电源控制单元300和报警器301分别与MCU模块101连接；
MCU模块101，还用于在检测到传感器104输出的电流值、电压值和功率值中一个或多个为异常时，输出报警控制信号；其中，异常情况不仅包括电流值、电压值和功率值中一个或多个超过预设值，还包括MCU模块101检测到传感器104输出检测信号为过压、过流、过载或漏电等情况；其中，预设值根据用户需求设置，此处不做具体限定；此外，MCU模块101还用于在检测到输出的电流值、电压值和功率值中一个或多个为异常时，统计发生异常时的次数，例如，过压、过流、过载或漏电等情况的次数以及其他故障概率，此处不做具体限定；
电源控制单元300，与MCU模块101连接，用于为MCU模块101供电，并在接收到报警控制信号时，控制控制接口103与教学设备105断开连接；如此，以提高安全性，降低安全隐患；
报警器301，用于在接收到报警控制信号时，进行报警。需要说明的是，报警器301可以采用声、光、电等多种报警方式以提示，例如，报警器301采用语音报警芯片来实现时，在报警器301收到报警控制信号，会进行语音播报以提示；
本实施例通过MCU模块101检测到传感器104输出的电流值、电压值和功率值中一个或多个为异常时，通过电源控制单元300控制控制接口103与教学设备105断开连接和通过报警器301报警双重防护手段，提高了安全性，降低安全隐患，并且还统计发生过压、过流、过载或漏电等情况的次数，以及统异常时的次数，方便后期维护。
为了提高监测的准确度，在一可选实施例中，传感器104包括功率传感器，功率传感器包括计量芯片，如此方便计量电量。当然在一些其他实施例，为了检测教室内的环境，传感器104还包括PM2.5传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、温湿度传感器、光照传感器中的一种或多种组合，此处不做具体限定。
图4是根据本申请实施例的教学设备的管理系统中计量芯片的电路示意图，如图4所示，进一步地，在一实施例中，参者图4，计量芯片包括：
电源输入端VDD、电流输入端和电压输入端V2P；其中，电流输入端为两个，分别为电流输入端V1P和电流输入端V1N；
第一可编程增益放大器41(Programmable Gain Amplifier，简称PGA)，与电流输入端(电流输入端V1P和电流输入端V1N)连接，用于对教学设备105输入的电流信号放大，并输出至放大后的电流信号；
第一模数转换器42(Analog to Digital Converter，简称ADC)，与第一可编程增益放大器41连接，用于对放大后的电流信号进行模数转化处理，并输出处理后数字电流信号；
第二可编程增益放大器43，与电压输入端V2P连接，用于对教学设备105输入的电压信号放大，并输出至放大后的电压信号；
第二模数转换器44，与第二可编程增益放大器43连接，用于对放大后的电压信号进行模数转化处理，并输出处理后数字电压信号；
有效值计算芯片45，分别与第一模数转换器42和第二模数转换器44连接，用于根据接收的数字电流信号和数字电压信号计算有功功率值、电流有效值和电压有效值；
有效值输出端SEL，与有效值计算芯片45连接，用于输出有功功率值、电流有效值和电压有效值；
频率转换器46(Voltage to Frequency Converter，简称VFC)，与有效值计算芯片45连接，用于对有功功率值、电流有效值和电压有效值进行频率处理，并输出相应的方波脉冲信号；以得出教学设备105的使用频率；
脉冲输出端CF，与频率转换器46连接，用于输出方波脉冲信号。
本实施例通过第一可编程增益放大器41、第一模数转换器42、第二可编程增益放大器43、第二模数转换器44和有效值计算芯片45可以计算出有功功率值、电流有效值和电压有效值，并经过频率转换器46将有功功率值、电流有效值和电压有效值转换为方波脉冲输出(占空比1:1)，各数值的大小与频率的大小成正比，与周期的大小成反比。此外，芯片还根据外部参考电压及内部参考时钟等情况检测设备的电源情况，如果出现异常，根据大数据可自动发送警告信息给服务器，或者自动截止电源输出；如此提高了安全性。
图5是根据本申请实施例的教学设备105的管理系统的第四功能模块示意图，如图5所示，在一实施例中，设备控制单元100还包括掉电检测模块501、时间同步模块502、冻结模块503、事件上报模块504和负荷记录模块505，掉电检测模块501、时间同步模块502、冻结模块503、事件上报模块504和负荷记录模块505分别与MCU模块101连接；
掉电检测模块501，用于在检测到MCU模块101掉电时，进行复位处理；
冻结模块503，用于冻结接收到的有功功率值、电流有效值和电压有效值；
事件上报模块504，用于在接收的有功功率值、电流有效值和电压有效值达到预设上报条件时，输出上报信号至MCU模块101；
负荷记录模块505，用于在接收的电流值、电压值和功率值达到预设负荷条件时，存储相应的负荷数据；
时间同步模块502，用于在掉电检测模块501、冻结模块503、事件上报模块504和负荷记录模块505工作时，同步时间。
需要说明的是，本领域技术人员可以通过软件程序和算法实现设备控制单元100中掉电检测模块501、时间同步模块502、冻结模块503、事件上报模块504和负荷记录模块505的控制，并且预设上报条件和预设负荷条件可以根据用户需要设定，此处不在一一赘述。
为了实现高速网络通讯，在一实施例中，网络控制单元120包括以太网模块；当然在一些其他实施例中，网络控制单元120还可以包括GSM(Global System for MobileCommunications，全球移动通讯系统)模块、NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，窄带物联网)模块、3G模块、4G模块、5G模块、Lora(Long Range Radio，远距离无线电)模块、WIFI通讯模块、ZigBee通讯模块和蓝牙模块的一种或多种组合来实现，此处不做具体限定；
以太网模块，用于根据TCP/IP协议将教学设备105的提示信息输出至云端服务器130。其中，本实施例的太网模块采用韩国WIZNET公司研制的一款具有全硬件TCP/IP嵌入式网络控制器W5500，它整合了5层结构中的前4层，分别为物理层、数据链路层、网络层和传输层，并在内部利用硬件实现了TCP/IP协议栈。另外，在单片机与W5500主要以SPI(外设串行接口)通信，W5500的使用了新的高效SPI协议支持80MHz速率，如此，容易与外设单片机整合，从而能够更好的实现高速网络通讯，当然在一些其他实施例中，网络控制单元120也可以采用其他网络通讯模块102，此处不做具体限定。
图6是根据本申请实施例的教学设备的管理系统的第五功能模块示意图，如图6所示，在一实施例中，系统还包括显示模块600和按键组件601；
显示模块600，与主控单元110的串行通信接口连接，用于显示教学设备105的提示信息；其中，显示模块600采用上位机、电脑、手机或其他移动终端来实现，此处不做具体限定；
按键组件601，与主控单元110连接，用于设置参数。其中，按键组件601采用键盘或者其他来实现，此处不做具体限定；图7是根据本申请实施例的教学设备105的管理系统的一示意图，如图7所示，本地上位机通过串口通信方式与单片机进行连接，可实现本地设备的参数设置，重设单片机寄存器数据，修改子模块设备接入应用参数，实现多样化的设备控制和接入管理功能。
图8是根据本申请实施例的以太网模块的流程示意图，如图8所示，本领域技术人员根据图8的示意图可实现如下过程，在教学中控为TCP客户端传输数据到云端服务器130，当W5500初始化完成后，程序进入主循环，可以调用getSn_SR(Socket号)来读取该Socket的状态值。这里通信协议这里我们将配置成TCP，即Sn_MR_TCP。当程序成功执行socket(…)函数后，socket0将处于SOCK_INIT状态。此时，作为TCP客户端，就要调用connect(...)函数连接远程服务器。待TCP连接的3次握手完成后，socket0的状态将会转变为SOCK_ESTABLISHED状态。在进入SOCK_ESTABLISHED状态后，便可进行数据收发等。需要说明的是，getSn_SR(Socket号)、Sn_MR_TCP、socket(…)函数、socket0、SOCK_INIT状态和SOCK_ESTABLISHED为本领域人员易于实现的函数，此处不在一一赘述。
另外，本申请实施例的教学设备的管理系统主程序主要包括：单片机的初始化、对各子程序的切换和控制。本领域技术人员可以通过如下方式来实现，首先对单片机进行初始化，设置串行口控制寄存器、电源控制寄存器，定时器T1初始化和开中断等，然后判断上位机(本地PC机或远程监控中心)是否有请求。有则立即产生中断信号，跳转到相应子程序模块，响应完后仍进行一次键盘扫描子程序；若没有请求则程序跳转到键盘扫描子程序，由时钟自动调用键盘扫描模块，所检测到的键值，根据键值译码子程序译码得到对应功能按键，再执行与其对应的子程序，从而实现控制各个信号模块的功能；具体地，图9是根据本申请实施例的教学设备的管理系统的整体工作的流程示意图，如图9，由于本领域技术人员参照图9即可实现软件流程的控制，为了方便用户理解，以图9为示意进行简要说明，首先，执行中断函数初始化函数，然后，执行掉电判断函数，若判断掉电，则执行复位处理函数，若否则继续执行计量脉冲采集函数，然后执行通讯处理函数，若发生时间变动，则执行时间同步函数，然后执行心跳脉冲函数，若判断为心跳脉冲函数则执行超时检测函数，然后执行用电异常检测函数，然后执行参数采集函数，然后执行100ms延时函数，然后执行显示函数，在执行临时任务函数，在执行1s延时函数，然后执行结算冻结函函数，然后执行上报事件函数，然后执行负荷记录函数，然后执行1min延时函数，然后执行时间同步函数，在执行冻结处理函数，又在执行负荷记录函数，最后执行定时信息上传子任务函数；当然，在一些其他实施例中，根据实际应用环境的不同，其软件执行的逻辑也可以发生变化，此处不做具体限制。
在一实施例中，参照图6，系统还包括第一电源控制单元610和第二电源控制单元620，第一电源控制单元610和第二电源控制单元620分别与主控单元110连接；
主控单元110，还用于输出第一控制指令和第二控制指令；
第一电源控制单元610，与第一教学设备611连接，用于根据接收的第一控制指令控制第一教学设备611的工作状态；
第二电源控制单元620，与第二教学设备621连接，用于根据接收的第二控制指令控制第二教学设备621的工作状态。
本实施例中，通过第一电源控制单元610可以直接控制第一教学设备611的工作状态，通过第二电源控制单元620可以直接控制第二教学设备621的工作状态，当然在其他实施例中，所述电源控制单元的数量还可以更多，此处不做具体限定。
本发明还提出一种学校教学管理系统的控制方法，应用于上述的教学设备105的管理系统，图10是根据本申请实施例的学校教学管理系统的控制方法的流程示意图，如图10所示，学校教学管理系统的控制方法包括以下步骤：
步骤S100，设备控制单元100将传感器104采集的教学设备105的使用情况数据上传给主控单元110；
步骤S101，主控单元110将教学设备105的使用情况数据上传至云端服务器130，并根据教学设备105的使用情况数据，生成控制教学设备105的提示信息；
步骤S102，若主控单元110接收到与提示信息对应的控制指令，则传输至MCU模块101；
步骤S103，MCU模块101通过通讯模块102将控制指令传输给控制接口103以控制教学设备105。
本实施例通过步骤S100至步骤S103，通过设备控制单元100将传感器104采集的教学设备105的使用情况数据上传给主控单元110，通过主控单元110将教学设备105的使用情况数据上传至云端服务器130，并根据教学设备105的使用情况数据，生成控制教学设备105的提示信息，如此，方便远程操控，即使不在现场，也可以方便人们快速了解教学设备105的使用情况，提高了安全性，降低安全隐患，避免为人们造成经济财产损失。此外，若主控单元110接收到与提示信息对应的控制指令，则传输至MCU模块101，MCU模块101通过通讯模块102将控制指令传输给控制接口103以控制教学设备105，如此，不仅可以方便的对教学设备105的使用情况数据进行统计，而且也有利于人们的维护和统计，提高了系统的管理效率。需要说明的是，上述提示信息可以是“是否切换设备”，那么与其相对应的控制指令为切换或不切换；再例如上述提示信息可以是“是否断电”，那么与其相对应的控制指令为断电或不断电。
本领域的技术人员应该明白，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种教学设备的管理系统，其特征在于，所述系统包括：
设备控制单元，包括MCU模块、通讯模块、控制接口和传感器，所述MCU模块通过所述通讯模块与所述控制接口连接，所述传感器用于采集教学设备的使用情况数据；所述控制接口用于与所述教学设备通信连接并输出控制教学设备的指令；
主控单元，连接于所述设备控制单元，用于根据接收的所述教学设备的使用情况数据，生成控制教学设备的提示信息；
网络控制单元，用于将所述教学设备的使用情况数据输出至云端服务器；
所述传感器包括功率传感器，所述功率传感器包括计量芯片；
所述计量芯片包括：
电源输入端、电流输入端和电压输入端；
第一可编程增益放大器，与所述电流输入端连接，用于对所述教学设备输入的电流信号放大，并输出至放大后的电流信号；
第一模数转换器，与所述第一可编程增益放大器连接，用于对所述放大后的电流信号进行模数转化处理，并输出处理后数字电流信号；
第二可编程增益放大器，与所述电压输入端连接，用于对所述教学设备输入的电压信号放大，并输出至放大后的电压信号；
第二模数转换器，与所述第二可编程增益放大器连接，用于对所述放大后的电压信号进行模数转化处理，并输出处理后数字电压信号；
有效值计算芯片，分别与所述第一模数转换器和所述第二模数转换器连接，用于根据接收的所述数字电流信号和所述数字电压信号计算有功功率值、电流有效值、电压有效值；
有效值输出端，与所述有效值计算芯片连接，用于输出所述有功功率值、所述电流有效值和所述电压有效值；
频率转换器，与所述有效值计算芯片连接，用于对所述有功功率值、所述电流有效值和所述电压有效值进行频率处理，并输出相应的方波脉冲信号：
脉冲输出端，与所述频率转换器连接，用于输出所述方波脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述设备控制单元为多个，多个所述设备控制单元与多个所述教学设备一一对应连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述设备控制单元还包括电源控制单元和报警器，所述电源控制单元和所述报警器分别与所述MCU模块连接；
所述MCU模块，还用于在检测到所述传感器输出的电流值、电压值和功率值中一个或多个为异常时，输出报警控制信号；
所述电源控制单元，与所述MCU模块连接，用于为所述MCU模块供电，并在接收到所述报警控制信号时，控制所述控制接口与所述教学设备断开连接；
所述报警器，用于在接收到所述报警控制信号时，进行报警。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述设备控制单元还包括掉电检测模块、时间同步模块、冻结模块、事件上报模块和负荷记录模块，所述掉电检测模块、所述时间同步模块、所述冻结模块、所述事件上报模块和所述负荷记录模块分别与所述MCU模块连接；
所述掉电检测模块，用于在检测到所述MCU模块掉电时，进行复位处理；
所述冻结模块，用于冻结接收到的所述有功功率值、所述电流有效值和所述电压有效值；
事件上报模块，用于在接收的所述有功功率值、所述电流有效值和所述电压有效值达到预设上报条件时，输出上报信号至所述MCU模块；
负荷记录模块，用于在接收的电流值、电压值和功率值达到预设负荷条件时，存储相应的负荷数据；
所述时间同步模块，用于在所述掉电检测模块、所述冻结模块、所述事件上报模块和所述负荷记录模块工作时，同步时间。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述网络控制单元包括以太网模块；
所述以太网模块，用于根据TCP/IP 协议将所述教学设备的提示信息输出至所述云端服务器。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括显示模块和按键组件；
所述显示模块，与所述主控单元的串行通信接口连接，用于显示所述教学设备的提示信息；
所述按键组件，与所述主控单元连接，用于设置参数。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一电源控制单元和第二电源控制单元，所述第一电源控制单元和第二电源控制单元分别与所述主控单元连接；
所述主控单元，还用于输出第一控制指令和第二控制指令；
所述第一电源控制单元，与第一教学设备连接，用于根据接收的所述第一控制指令控制所述第一教学设备的工作状态；
所述第二电源控制单元，与第二教学设备连接，用于根据接收的所述第二控制指令控制所述第二教学设备的工作状态。
8.一种学校教学管理系统的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一项所述的教学设备的管理系统，所述学校教学管理系统的控制方法包括以下步骤：
所述设备控制单元将所述传感器采集的教学设备的使用情况数据上传给所述主控单元；
所述主控单元将所述教学设备的使用情况数据上传至所述云端服务器，并根据所述教学设备的使用情况数据，生成控制教学设备的提示信息；
若所述主控单元接收到与所述提示信息对应的控制指令，则传输至所述MCU模块；
所述MCU模块通过所述通讯模块将所述控制指令传输给所述控制接口以控制所述教学设备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110875148.XA CN113821003B (zh) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 教学设备的管理系统及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110875148.XA CN113821003B (zh) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 教学设备的管理系统及控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113821003A CN113821003A (zh) | 2021-12-21 |
| CN113821003B true CN113821003B (zh) | 2023-10-13 |
Family
ID=78924049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110875148.XA Active CN113821003B (zh) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 教学设备的管理系统及控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113821003B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107067838A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-08-18 | 汎达科技（深圳）有限公司 | 一种智能教学系统 |
| WO2019096126A1 (zh) * | 2017-11-16 | 2019-05-23 | 北京点石经纬科技有限公司 | 一种基于物联网的智慧课堂教学系统 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2938593Y (zh) * | 2006-07-27 | 2007-08-22 | 唐国民 | 校园宽带网络教学设备 |
| CN101436351B (zh) * | 2008-12-10 | 2011-01-05 | 宁波高新区阶梯科技有限公司 | 网络多媒体中央控制系统 |
| CN205983949U (zh) * | 2016-07-11 | 2017-02-22 | 深圳市科佳达科技有限公司 | 一种教学管理系统 |
| CN106056996B (zh) * | 2016-08-23 | 2017-08-29 | 深圳市鹰硕技术有限公司 | 一种多媒体交互教学系统及方法 |
| CN206684810U (zh) * | 2017-03-29 | 2017-11-28 | 旺苍县华越培训学校 | 一种用于教育培训的管理控制系统 |
| CN107731026A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-02-23 | 杭州迈杰教育科技有限公司 | 一种基于物联网的智能教学移动管理系统 |
| CN107993167A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-05-04 | 杭州迈杰教育科技有限公司 | 一种基于物联网的智能校园管理系统及管理方法 |
| CN107656457A (zh) * | 2017-11-11 | 2018-02-02 | 成都优力德新能源有限公司 | 一种智慧教室控制器 |
| CN209118126U (zh) * | 2018-09-28 | 2019-07-16 | 湘潭大学 | 一种基于移动终端的智能教室管理平台 |
| CN209388504U (zh) * | 2018-10-31 | 2019-09-13 | 广州莱拓智能科技有限公司 | 多媒体教学运维系统 |
| CN211151971U (zh) * | 2020-01-19 | 2020-07-31 | 山东星科智能科技股份有限公司 | 一种基于实训教学设备的远程网联与控制装置 |
-
2021
- 2021-07-30 CN CN202110875148.XA patent/CN113821003B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107067838A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-08-18 | 汎达科技（深圳）有限公司 | 一种智能教学系统 |
| WO2019096126A1 (zh) * | 2017-11-16 | 2019-05-23 | 北京点石经纬科技有限公司 | 一种基于物联网的智慧课堂教学系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113821003A (zh) | 2021-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20110313583A1 (en) | Integrated Wireless Power Control Device | |
| CN104734363A (zh) | 一种基于物联网的高低压开关柜系统 | |
| WO2011144057A2 (zh) | 智能配电系统和方法 | |
| CN101290514A (zh) | 节能监控系统及其节能监控方法 | |
| CN204538819U (zh) | 一种基于物联网的高低压开关柜监控装置 | |
| CN101291031A (zh) | 节能监控插座 | |
| CN101895697A (zh) | 一种快速反应的n+1电视发射系统 | |
| CN205622319U (zh) | 一种电子装置的电流智能监控系统 | |
| JP2001251790A (ja) | 屋内電力監視制御システム | |
| CN113821003B (zh) | 教学设备的管理系统及控制方法 | |
| CN107632568A (zh) | 一种家庭用电综合监控管理系统 | |
| CN212301660U (zh) | 一种单相安规电表 | |
| CN203798940U (zh) | 无线实时故障监测系统 | |
| CN212229020U (zh) | 一种三相安规电表 | |
| CN204347515U (zh) | 一种嵌入式无线控制装置、开关及遥控装置 | |
| US8598742B2 (en) | Server and method for detecting work state of power transformers | |
| CN206759469U (zh) | 智能应急信号监测终端 | |
| CN101826693A (zh) | 节能防盗计时电源过渡插座 | |
| CN201919011U (zh) | 智能电源控制装置 | |
| CN206321698U (zh) | 一种自动告警的电源列柜 | |
| CN212343426U (zh) | 一种基于云服务的配电箱智能控制装置 | |
| CN104659910A (zh) | 一种风光互补发电远程监控系统 | |
| CN216625381U (zh) | 一种远程在线式用电控制系统 | |
| CN219656924U (zh) | 一种变压器的在线监测装置 | |
| CN210490552U (zh) | 一种基于LoRa技术的低压智能断路器故障监控系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |