CN207742816U - 智慧教室系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智慧教室系统，包括：云服务器、教学交互系统和无线扩音系统，其中：教学交互系统包括：教师终端、智能笔和学生终端，教师终端和学生终端分别与云服务器无线连接，智能笔与教师终端电连接；教师终端用于通过云服务器与学生终端进行信息交互；无线扩音系统包括：无线音乐灯、音乐灯控制器和麦克风，音乐灯控制器分别与无线音乐灯和教师终端无线连接，音乐灯控制器与麦克风至少通过无线连接；教师终端用于通过音乐灯控制器进行无线音乐灯的多媒体声音播放控制和灯光控制。本实用新型提供的技术方案，可以提高教学质量。

Description

智慧教室系统

技术领域

本实用新型涉及教学系统领域，尤其涉及一种智慧教室系统。

背景技术

传统的授课模式中，教师以“黑板+粉笔”的形式授课，教师立于讲台之前高声口述课程内容，同时将学习内容通过粉笔书写在黑板上，作为口述内容的直观补充。这种传统的授课模式，由于课堂进程及教室布局的限制，教师基本只在讲台附近活动，而很少能走到学生附近进行近距离的互动；并且，为了使整个教室里的学生都能听到讲话，就必须一直大声的讲课，这也导致慢性咽炎成为教师中一种常见的疾病；此外，坐在教室后排的学生因距离较远，难以听清上课内容，学习效果也大打折扣。

随着信息技术的发展，20世纪末，我国开始了大规模的教育信息化基础设施建设，引入了多媒体教室的概念。授课模式从传统的“黑板+粉笔”模式进化为“电脑+投影”的模式，教师将授课内容制作成演示文稿(Microsoft Office PowerPoint，PPT)课件，在授课时，教师坐在讲台上通过操作电脑演示PPT课件，同时通过讲台上设置的麦克风讲课。

但是，上述这种多媒体授课模式，教师一般只是将原来黑板上的书写内容简单复制到投影屏幕上，学生往往没有足够的时间对知识进行思考和消化，导致教学质量较低；而且，教师需要坐在讲台上操作电脑，并对准麦克风讲课，很少能与学生进行互动，因而也影响了教学质量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种智慧教室系统，用于提高教学质量。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种智慧教室系统，包括：云服务器、教学交互系统和无线扩音系统，其中：

教学交互系统包括：教师终端、智能笔和学生终端，教师终端和学生终端分别与云服务器无线连接，智能笔与教师终端电连接；教师终端用于通过云服务器与学生终端进行信息交互；

无线扩音系统包括：无线音乐灯、音乐灯控制器和麦克风，音乐灯控制器分别与无线音乐灯和教师终端无线连接，音乐灯控制器与麦克风至少通过无线连接；教师终端用于通过音乐灯控制器进行无线音乐灯的多媒体声音播放控制和灯光控制。

通过在智慧教室系统中配置教学交互系统和无线扩音系统，在授课过程中，教师可以将浅显的课程内容直接生动的展示在教师终端和学生终端上，而对于需要推导、渐进传授的知识，可以通过智能笔书写在教师终端上，进而呈现在学生终端上，从而学生更容易思考和消化所学知识，有效的提高了教学质量；而且，教师可以通过佩戴麦克风讲课，并通过无线音乐灯进行扩音，使教室中的每个学生都可以听清讲课内容，从而教师无需高声讲课，嗓子能够得到保护，减少慢性咽炎等咽喉疾病的发生；此外，教师无须站在讲台上操作教师终端和使用麦克风，而是可以同时携带教师终端和麦克风在教室中自由走动进行授课，从而可以与学生产生互动，进而可以进一步提高教学质量。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，教学交互系统还包括：电子白板和无线投影仪，无线投影仪分别与电子白板和教师终端无线连接。

通过在教学交互系统中配置电子白板和无线投影仪，可以达到更好的授课效果，进一步提高教学质量。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，智慧教室系统还包括：智能监控系统，智能监控系统包括：监控灯，监控灯与云服务器无线连接；监控灯用于将采集的监控图像发送给云服务器，教师终端用于通过云服务器获取监控数据，监控数据包括监控图像。

通过在智慧教室系统中配置智能监控系统，可以提高教室的安全性。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，监控灯包括：摄像头、红外灯、微控制单元和无线发射电路，微控制单元分别与摄像头、红外灯和无线发射电路电连接；微控制单元用于将摄像头采集的监控图像通过无线发射电路实时传输给云服务器，并控制红外灯的开闭；

云服务器包括处理器、存储器和无线收发器，处理器分别与存储器和无线收发器电连接；处理器用于通过无线收发器接收监控图像，并对监控图像进行人脸检测以统计考勤结果；处理器还用于对监控图像进行人脸表情识别以识别出学生听课状态；存储器用于存储监控数据，监控数据包括考勤结果和学生听课状态。

通过在监控灯中设置红外灯，可以实现全天候监控，进一步提高教室的安全等级；另外，通过云服务器统计考勤结果和学生听课状态，可以为教师提供更丰富的监控信息，提高监控的智能性。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，监控灯还包括：光传感器，光传感器与微控制单元电连接，微控制单元用于根据光传感器的光检测结果控制红外灯的开闭。

通过在监控灯中设置光传感器，可以准确的控制红外灯的开启与关闭。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，智慧教室系统还包括：智能照明系统，智能照明系统包括：照明灯和照明控制器，照明控制器分别与照明灯和云服务器无线连接，云服务器用于通过照明控制器对照明灯进行灯光控制。

通过在智慧教室系统中配置智能照明系统，可以提高教室照明的智能性。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，教师终端与照明控制器无线连接，教师终端用于通过照明控制器对照明灯进行调光。

通过将教师终端与照明控制器无线连接，可以进一步提高照明控制的智能性。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，照明控制器和音乐灯控制器集成在一起。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，学生终端与音乐灯控制器无线连接，学生终端用于通过音乐灯控制器进行无线音乐灯的音乐播放控制。

通过将学生终端与音乐灯控制器无线连接，可以提高学生的体验度。

作为本实用新型实施例一种可选的实施方式，无线音乐灯包括：主控电路、扬声器、数字均衡器、LED、调光电路和无线接收电路，主控电路分别与扬声器、数字均衡器、LED、调光电路和无线接收电路电连接，扬声器与数字均衡器电连接，调光电路与LED电连接。

通过在无线音乐灯中设置数字均衡器，可以提高扩音效果；另外，通过调光电路可以使无线音乐灯实现不同的灯光效果，提高用户体验。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的智慧教室系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的无线音乐灯的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的监控灯的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的云服务器的结构示意图。

附图标记说明：

100-云服务器； 200-教学交互系统；

300-无线扩音系统； 400-智能监控系统；

500-智能照明系统；

110-处理器； 120-存储器；

130-无线收发器；

210-教师终端； 220-智能笔；

230-学生终端； 240-电子白板；

250-无线投影仪；

310-无线音乐灯； 320-音乐灯控制器；

330-麦克风；

311-主控电路； 312-扬声器；

313-数字均衡器； 314-LED；

315-调光电路； 316-无线接收电路；

410-监控灯；

411-摄像头； 412-红外灯；

413-微控制单元； 414-无线发射电路；

415-光传感器；

510-照明灯； 520-照明控制器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的实施例进行详细描述。

图1为本实用新型实施例提供的智慧教室系统的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的智慧教室系统包括：云服务器100、教学交互系统200和无线扩音系统300，其中：

教学交互系统200包括：教师终端210、智能笔220和学生终端230，教师终端210和学生终端230分别与云服务器100无线连接，智能笔220与教师终端210电连接；教师终端210用于通过云服务器100与学生终端230进行信息交互；

无线扩音系统300包括：无线音乐灯310、音乐灯控制器320和麦克风330，音乐灯控制器320分别与无线音乐灯310和教师终端210无线连接，音乐灯控制器320与麦克风330至少通过无线连接；教师终端210用于通过音乐灯控制器320进行无线音乐灯310的多媒体声音播放控制和灯光控制。

具体的，教师终端210和学生终端230可以是平板电脑(pad)、智能手机、笔记本电脑等智能终端。教师终端210和学生终端230可以通过无线保真(Wireless-Fidelity，Wi-Fi)方式、以太网或3G、4G等蜂窝数据网络与云服务器100无线连接。

云服务器100中具有教学管理系统，系统中可以存储电子教材、电子学案、电子课件、电子试题等教学资源；云服务器100可以为每个教师和学生建立用户账号，教师可以通过教师终端210进入个人用户空间，在上课前将需要用到的教学资源配置到电子课堂中，并可以上传各种教学资源。

上课时，学生终端230登录各自的账号进入电子课堂，教师通过教师终端210配置的电子学案、电子课件等可以直接分发推送到各学生终端230，供学生查看；在授课过程中，教师还可以通过教师终端210与学生终端230进行多屏互动，即教师终端210上的内容可以展示到学生终端230上供学生查看，写生学生终端230上的内容可以展示到教师终端210上供教师查看。

智能笔220可以在教师终端210上进行书写，其可以与教师终端210无线连接，也可以与教师终端210有线连接；其中，进行无线连接时，智能笔220可以通过蓝牙或Wi-Fi与教师终端210连接；在进行有线连接时，可以通过数据线与教师终端210连接。当然，智能笔220也可以与学生终端230进行有线或无线连接，即教师终端210和学生终端230上都可以配备智能笔220。

无线音乐灯310可以在每个教室中安装多颗，例如7颗，实现整个教室的无盲区扩音；每个教室中可以设置一个音乐灯控制器320，统一控制整个教室中的无线音乐灯310；音乐灯控制器320和无线音乐灯310中都集成有无线传输模块，音乐灯控制器320与各无线音乐灯310可以通过Wi-Fi无线连接；音乐灯控制器320中还可以集成蓝牙模块，麦克风330可以通过蓝牙或Wi-Fi与音乐灯控制器320无线连接，其中，麦克风330可以为耳戴式或领夹式麦克风330，教师可以佩戴麦克风330讲话，通过无线音乐灯310进行扩音。

另外，教师终端210可以通过Wi-Fi连接至音乐灯控制器320，教师终端210上可以通过手机软件(Application，APP)连接至音乐灯控制器320，控制无线音乐灯310播放教师终端210上多媒体课件的声音，而且，教师终端210还可以控制无线音乐灯310灯光的开启与关闭。

本实施例的智慧教室系统在应用时，在授课过程中，教师可以将浅显的课程内容直接生动的展示在教师终端210和学生终端230上，而对于需要推导、渐进传授的知识，可以通过智能笔220书写在教师终端210上，进而呈现在学生终端230上，从而学生更容易思考和消化所学知识，有效的提高了教学质量；而且，教师可以通过佩戴麦克风330讲课，并通过无线音乐灯310进行扩音，使教室中的每个学生都可以听清讲课内容，从而教师无需高声讲课，嗓子能够得到保护，减少慢性咽炎等咽喉疾病的发生；此外，教师无须站在讲台上操作教师终端210和使用麦克风330，而是可以同时携带教师终端210和麦克风330在教室中自由走动进行授课，从而可以与学生产生互动，进而可以进一步提高教学质量。

图2为本实用新型实施例提供的无线音乐灯的结构示意图，如图2所示，本实施例中，在具体实现时，无线音乐灯310可以包括：主控电路311、扬声器312、数字均衡器313、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)314、调光电路315和无线接收电路316，主控电路311分别与扬声器312、数字均衡器313、LED314、调光电路315和无线接收电路316电连接，扬声器312与数字均衡器313电连接，调光电路315与LED314电连接。

具体的，主控电路311可以采用微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)或其他控制芯片实现。扬声器312内置在无线音乐灯310中，声音效果可以覆盖至少20平方米的面积，通过设置多颗无线音乐灯310，可以覆盖300平方米的教室；其功率例如可以为12W。数字均衡器313可以采用8端数字均衡器313，来调节补偿扬声器312，实现较高的扩音效果。

LED314可以包含多个，实现较好的亮度效果，其功率例如可以为10W；主控电路311可以通过调光电路315调节LED314的亮度和色温，实现不同的灯光效果。无线音乐灯310的灯体内可以设计导音孔，以扩展低音下潜能力，同时也可以优化散热。

教师终端210通过与音乐灯控制器320无线连接，可以调节无线音乐灯310的亮度和色温；另外，通过音乐灯控制器320，教师终端210可以实现对教室中各无线音乐灯310的同步声音控制和同步灯光控制。

此外，学生终端230也可以与音乐灯控制器320无线连接，学生终端230可以通过音乐灯控制器320进行无线音乐灯310的音乐播放控制。例如：在课间，班干部也可以通过学生终端230上的APP连接至音乐灯控制器320，通过无线音乐灯310播放舒缓优雅的音乐，以便让学生放松身心。

为了达到更好的授课效果，进一步提高教学质量，本实施例中，教学交互系统200还可以包括：电子白板240和无线投影仪250，无线投影仪250分别与电子白板240和教师终端210无线连接。

其中，电子白板240上具有供无线投影仪250投影的投影区，还可以具有书写区，教师可以通过触摸或智能笔220在电子白板240的投影区进行点击、标记、拖拽等操作，在电子白板240的书写区进行书写，当书写区的书写面积不够时，教师也可以在投影区进行书写。

无线投影仪250上可以集成投影模块、触控接收模块和无线传输模块，教师终端210可以通过Wi-Fi连接至无线投影仪250，无线投影仪250可以通过投影模块将教师终端210上的显示界面投影显示在电子白板240上；而且可以通过触控接收模块获取电子白板240的触控操作，并将触控操作通过无线传输模块反馈给教师终端210，对教师终端210上的显示界面实现无线操作；其中，无线投影仪250可以采用电磁、红外或光学等方式获取电子白板240的触控操作，具体实现方式本实施例不做特别限定，只要可以实现无线投影以及电子白板240的触控操作即可。

如图1所示，本实施例中，为了提高教室的安全性，智慧教室系统还可以包括：智能监控系统400，智能监控系统400包括：监控灯410，监控灯410与云服务器100无线连接；监控灯410用于将采集的监控图像发送给云服务器100，教师终端210用于通过云服务器100获取监控数据，监控数据包括监控图像。

具体的，监控灯410可以设置在教室的入门处，可以采用超广角视野，例如140°广角，以对整个教室进行监控。监控灯410可以通过Wi-Fi或以太网与云服务器100无线连接，监控灯410可以实时将采集的监控图像传输给云服务器100，教师终端210就可以通过云服务器100获取监控图像，对一个或多个教室进行同步监控，提高教室的安全防护等级，特别是对于低龄教育环境，监控灯410的设置更加重要，教师可以通过教师终端210实时查看教室中学生的状况，确保学生的人身安全。

图3为本实用新型实施例提供的监控灯的结构示意图，如图3所示，监控灯410可以包括摄像头411、红外灯412、微控制单元413和无线发射电路414，微控制单元413分别与摄像头411、红外灯412和无线发射电路414电连接；微控制单元413用于将摄像头411采集的监控图像通过无线发射电路414实时传输给云服务器100，并控制红外灯412的开闭。

图4为本实用新型实施例提供的云服务器的结构示意图，如图4所示，云服务器100可以包括处理器110、存储器120和无线收发器130，处理器110分别与存储器120和无线收发器130电连接；处理器110用于通过无线收发器130接收监控图像，并对监控图像进行人脸检测以统计考勤结果；处理器110还用于对监控图像进行人脸表情识别以识别出学生听课状态；存储器120用于存储监控数据，监控数据包括考勤结果和学生听课状态。

具体的，微控制单元413可以在白天光线充足时关闭红外灯412，摄像头411在自然光线下拍摄图像；微控制单元413在夜晚光线较暗时开启红外灯412，摄像头411在红外灯412发射的红外光线下拍摄图像，使监控灯410可以做到全天候监控，进一步提高教室的安全性。

为了准确的控制红外灯412的开启与关闭，本实施例中，监控灯410中还可以设置光传感器415，光传感器415与微控制单元413电连接，微控制单元413可以根据光传感器415的光检测结果控制红外灯412的开闭。另外，微控制单元413可以将光传感器415检测的光照强度通过无线发射电路414发送给云服务器100，使云服务器100根据光照强度进行其他处理。

在具体实现时，微控制单元413通过光传感器415可以检测光照强度，当检测到光照强度较高时，例如光照强度超过预设的光强阈值时，说明光线充足，此时可以关闭红外灯412；当检测到光照强度较低时，例如光照强度不超过预设的光强阈值时，说明光线不足，此时可以开启红外灯412。通过设置合适的光强阈值，即可在较佳的时机控制红外灯412的开启与关闭。

微控制单元413通过摄像头411采集到监控图像后，通过无线发射电路414实时发送给云服务器100；云服务器100通过无线收发器130接收到监控图像后，可以采用图像处理技术对监控图像进行处理，例如：云服务器100的处理器110采用人脸识别技术对监控图像进行人脸检测，云服务器100的数据库中存储各学生的人脸数据，处理器110将识别出的人脸数据与数据库中的人脸数据进行比对，可以统计出上课人员名单以及上课迟到和早退人员的名单等考勤结果；而且，还可以在课间对监控图像进行人脸表情识别以识别出上课睡觉、注意力不集中等听课状态不佳的学生，并将考勤结果以及学生听课状态等监控数据都通过存储器120存储起来，教师通过教师终端210可以实时获取这些监控数据，根据监控数据采取相应的措施。

另外，除了教师终端210，智能监控系统400中也可以设置其他监控终端，以供管理人员集中监控各个教室。处理器110还可以对监控图像进行动态追踪处理，识别异常行为，例如盗窃、破坏行为，并进行报警。

为了提高教室照明的智能性，如图1所示，本实施例中，智慧教室系统还可以包括：智能照明系统500，智能照明系统500包括：照明灯510和照明控制器520，照明控制器520分别与照明灯510和云服务器100无线连接，云服务器100用于通过照明控制器520对照明灯510进行灯光控制。

具体的，每个教室中可以安装多个照明灯510，来达到较佳的照明效果；每个教室中可以设置一个照明控制器520，对教室中的所有照明灯510进行统一控制；云服务器100可以通过预设的时间点来统一控制照明灯510的开启与关闭，另外，可以对照明灯510进行调光，按照日历进行夏天冷光，冬天暖光的自动切换。

为了提高照明灯510控制的智能性，云服务器100可以根据监控灯410发送的监控图像和光照强度控制照明灯510的开闭。具体的，云服务器100可以对监控图像进行处理，在有人在并且光照强度较低的情况下自动开启照明灯510。

本实施例中，教师终端210与照明控制器520也可以无线连接，教师终端210用于通过照明控制器520对照明灯510进行调光。

具体的，教师终端210可以通过蓝牙或Wi-Fi等无线方式与照明控制器520连接，教师终端210上可以通过对应的APP连接至照明控制器520，对照明灯510进行调光。

本实施例中，照明控制器520和音乐灯控制器320可以分体设置，也可以集成在一起。作为一种优选的方式，照明控制器520和音乐灯控制器320集成在一起，以减少教室中的设备数量。

本实用新型提供的智慧教室系统，教师可以将浅显的课程内容直接生动的展示在教师终端和学生终端上，而对于需要推导、渐进传授的知识，可以通过智能笔书写在教师终端上，进而呈现在学生终端上，从而学生更容易思考和消化所学知识，有效的提高了教学质量；而且，教师可以通过佩戴麦克风讲课，并通过无线音乐灯进行扩音，使教室中的每个学生都可以听清讲课内容，从而教师无需高声讲课，嗓子能够得到保护，减少慢性咽炎等咽喉疾病的发生；此外，教师无须站在讲台上操作教师终端和使用麦克风，而是可以同时携带教师终端和麦克风在教室中自由走动进行授课，从而可以与学生产生互动，进而可以进一步提高教学质量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种智慧教室系统，其特征在于，包括：云服务器、教学交互系统和无线扩音系统，其中：

所述教学交互系统包括：教师终端、智能笔和学生终端，所述教师终端和所述学生终端分别与所述云服务器无线连接，所述智能笔与所述教师终端电连接；所述教师终端用于通过所述云服务器与所述学生终端进行信息交互；

所述无线扩音系统包括：无线音乐灯、音乐灯控制器和麦克风，所述音乐灯控制器分别与所述无线音乐灯和所述教师终端无线连接，所述音乐灯控制器与所述麦克风至少通过无线连接；所述教师终端用于通过所述音乐灯控制器进行所述无线音乐灯的多媒体声音播放控制和灯光控制。

2.根据权利要求1所述的智慧教室系统，其特征在于，所述教学交互系统还包括：电子白板和无线投影仪，所述无线投影仪分别与所述电子白板和所述教师终端无线连接。

3.根据权利要求1所述的智慧教室系统，其特征在于，所述智慧教室系统还包括：智能监控系统，所述智能监控系统包括：监控灯，所述监控灯与所述云服务器无线连接；所述监控灯用于将采集的监控图像发送给所述云服务器，所述教师终端用于通过所述云服务器获取监控数据，所述监控数据包括监控图像。

4.根据权利要求3所述的智慧教室系统，其特征在于，所述监控灯包括：摄像头、红外灯、微控制单元和无线发射电路，所述微控制单元分别与所述摄像头、所述红外灯和所述无线发射电路电连接；所述微控制单元用于将所述摄像头采集的监控图像通过所述无线发射电路实时传输给所述云服务器，并控制所述红外灯的开闭；

所述云服务器包括处理器、存储器和无线收发器，所述处理器分别与所述存储器和所述无线收发器电连接；所述处理器用于通过所述无线收发器接收所述监控图像，并对所述监控图像进行人脸检测以统计考勤结果；所述处理器还用于对所述监控图像进行人脸表情识别以识别出学生听课状态；所述存储器用于存储监控数据，所述监控数据包括考勤结果和所述学生听课状态。

5.根据权利要求4所述的智慧教室系统，其特征在于，所述监控灯还包括：光传感器，所述光传感器与所述微控制单元电连接，所述微控制单元用于根据所述光传感器的光检测结果控制所述红外灯的开闭。

6.根据权利要求1-5任一项所述的智慧教室系统，其特征在于，所述智慧教室系统还包括：智能照明系统，所述智能照明系统包括：照明灯和照明控制器，所述照明控制器分别与所述照明灯和所述云服务器无线连接，所述云服务器用于通过所述照明控制器对所述照明灯进行灯光控制。

7.根据权利要求6所述的智慧教室系统，其特征在于，所述教师终端与所述照明控制器无线连接，所述教师终端用于通过所述照明控制器对所述照明灯进行调光。

8.根据权利要求6所述的智慧教室系统，其特征在于，所述照明控制器和所述音乐灯控制器集成在一起。

9.根据权利要求1的智慧教室系统，其特征在于，所述学生终端与所述音乐灯控制器无线连接，所述学生终端用于通过音乐灯控制器进行无线音乐灯的音乐播放控制。

10.根据权利要求1所述的智慧教室系统，其特征在于，所述无线音乐灯包括：主控电路、扬声器、数字均衡器、发光二极管LED、调光电路和无线接收电路，所述主控电路分别与所述扬声器、所述数字均衡器、所述LED、所述调光电路和所述无线接收电路电连接，所述扬声器与所述数字均衡器电连接，所述调光电路与所述LED电连接。