CN209862650U - 一种智能书包系统及智能书包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能书包系统及智能书包，系统包括书包本体、服务器和通信终端，书包本体包括安装在书包本体上的书包控制装置，书包、服务器、通信终端三者之间都基于互联网通信，书包和通信终端之间通过服务器建立实时的通信连接。与现有技术相比，本实用新型并不是基于拨打电话的方式实现语音通话，也不是通过短信的方式传输GPS信息，而是建立了一套基于互联网的实时通信系统，包括音/视频在内的所有信息都由系统进行数字化处理和传输，藉此，可以自由的定义其工作方式，并扩展其功能，解决了孩子在上学路上以及在学校时和家长的沟通问题和安全问题，同时提供了一种智能书包的管理方法，便利孩子的学习和生活。

Description

一种智能书包系统及智能书包

技术领域

本实用新型涉及智能穿戴技术领域，尤其是涉及一种智能书包系统及智能书包。

背景技术

孩子是家庭的宝贝，祖国的未来。家长希望时刻能和孩子保持联系，远离危险。然而现在的手机因为功能繁多，妨碍学习而不被允许带入学校。当前一些学生用的智能手表虽能解决孩子和家长的通话问题，但也存在不少缺点：如功能有限(仅提供语音通话、GPS查询)、电磁辐射不过关、需频繁充电等。

年幼的孩子一般只有上学时才会离开家长，孩子的危险多发生在上学路上，书包是孩子随身必带的物品，而且书包足够容纳智能部件所需电池电源，可以保证其长时间的工作，无需经常充电。所以书包作为智能部件的承载物是最好不过的。

现有可用于通话和GPS定位的智能书包的技术方案一般是：麦克风和喇叭的音频模拟信号直接连接手机模块，不经过主控处理。主控一般采用单片机，通过串口发送AT指令控制手机模块拨打电话。主控通过串口获取GPS经纬度数据。GPS数据传输方式一：手机APP打开，通过短信请求获取书包GPS数据，书包通过AT指令发短信回复GPS信息；方式二：手机APP打开，将自己的IP和端口号以短信的方式通知对方，书包侧获取该信息后，通过AT指令实现GPRS(2G技术)登录手机APP侧，上传GPS或其他信息，手机模块必须自带协议栈。

现有的技术方案中没有服务器环节，没有固定IP和端口号，是点对点的通信，而书包侧和手机APP侧的IP和端口号是不固定的，无论是手机还是家庭宽带都是如此，可能随时改变，所以必须通过某种方式(基本上只有通过短信)告知对方自己当前的IP和端口号才有可能建立连接。

上述技术方案实现较简单，但缺点也很明显，假设数据通信采用GPRS(短信方式的通信延时更长和费用更高，效果较差，这里不做讨论)，缺点如下：

1、数据通信响应慢，建立GPRS前，需要先用短信方式握手。

2、通话使用手机的语音通道，只能受限于手机语音通话的功能限制，无法实现自己附加的功能：比如紧急情况下也只能轮流拨打电话、无法语音留言(指无法实现类似微信的语音留言功能，运营商提供的语音信箱留言非常不便)、无法区分紧急求助还是普通电话、无法动态屏蔽振铃等等。

3、只有手机APP上线后才能建立GPRS通信，而手机APP一般情况下是关闭的：苹果手机不允许APP长时间工作，退出前台10分钟既被杀死，只有通过推送(必须通过服务器)的方式才能传达信息；安卓手机的APP虽然允许长时间工作，但其权限的申请非常困难，不同品牌不同版本有不同的申请方式。另外书包侧和手机APP之间没有维持长链接的可能性。这样会导致手机APP关闭期间书包侧的信息无法获取。信息保存在书包侧本地，发生紧急状况后，手机APP无法联系到书包侧，也就无法获取书包侧的历史数据。

4、这种点对点方式建立的数据连接，其所能传输的数据信息非常有限，无法进行功能扩展。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的智能书包通信中通信不及时的缺陷而提供一种智能书包系统及智能书包。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种智能书包系统，包括书包本体、服务器和通信终端，所述书包本体包括安装在书包本体上的书包控制装置，所述书包、服务器、通信终端三者之间都基于互联网通信，所述书包和通信终端之间都可以向对方发起呼叫或给对方语音留言，书包和通信终端之间通过服务器建立实时的包括语音交互在内的通信连接，其中：

所述书包控制装置包括：主控单元以及都和主控单元相连的控制接口、语音交互单元、通信单元、供电单元；所述通信单元包括手机模块。

优选的，所述书包控制装置还包括GPS模块和/或称重单元，所述称重单元包括压力传感器和AD转换模块，所述压力传感器通过AD转换模块连接主控单元，所述压力传感器设在所述书包本体的底部。

优选的，所述书包控制装置还包括视频信息采集单元。

优选的，所述控制接口包括线控指示板和/或紧急求助开关，所述线控指示板上设有音量控制按钮、通话控制按钮、语音留言控制按钮和指示灯，所述控制接口设置在书包本体的肩带处。

优选的，所述通信单元还包括：有线网络端口和/或无线WIFI模块。

一种用于上述智能书包系统的智能书包，包括书包本体和设在书包本体上的书包控制装置，所述书包控制装置包括主控单元和都与主控单元连接的扬声器、麦克风、线控指示板、手机模块、供电单元，所述线控指示板通过软线和主控制器相连。

优选的，所述线控指示板上设有音量控制按钮、通话控制按钮、语音留言控制按钮和指示灯，所述控制接口设置在书包本体的肩带处。

优选的，所述书包控制器还包括压力传感器和AD转换模块，所述压力传感器通过AD转换模块连接主控单元，所述压力传感器设在所述书包本体的底部。

优选的，所述书包控制器还包括GPS模块，所述GPS模块和主控单元相连。

优选的，所述书包控制器还包括摄像头，所述摄像头和主控单元相连，设于书包正面logo的位置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、采用了自建的实时视音频传输系统，智能书包和通信终端都实时在线，和服务器保持连接，可以实现的功能包括：紧急情况下可以同时向多人发起求助呼叫，并可以实现一对多的通信，提高报警成功率；语音留言功能的实现；录音录像的查看；系统封闭，陌生人无法接入；可根据课程表时段设置自动进入免打扰状态等，解决孩子在上学路上以及在学校时和家长的沟通问题和安全问题，便利孩子的生活和学习。

2、本系统除了传输视音频信息外，还可以传输其他信息，例如通过GPS模块获得智能书包发送的定位信息，从而使通信终端可以实现电子地图、电子围栏报警功能；通过压力传感器得到智能书包的超重报警提示，可以发送到通信终端供家长监督。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图；

图2为本实用新型中智能书包控制装置各智能部件的结构示意图；

图3为实施例中智能书的外观示意图；

图4为实施例中线控指示板的一侧外观示意图；

图5为实施例中线控指示板的与图4相反一侧的外观示意图；

图6为实施例中智能书包控制装置的硬件结构示意图；

图7为实施例中交互控制模块的功能结构框图；

图8为实施例中智能书包的视频编码流程图；

图9为实施例中智能书包的音频编码流程图；

图10为实施例中智能书包的音频解码流程图；

图11为实施例中智能书包首次登陆及参数设置流程图；

图12为实施例中智能书包的登录过程流程图；

图13为实施例中交互控制模块的登录过程流程图；

图14为实施例中实时视频、音频数据传输流程图；

图15远程录音/像播放(即留言)功能的实现流程图。

图中标注：1、微处理器，2、WIFI模块，3、手机模块，4、电源管理模块，5、充电控制电路，6、电池，7、AD转换模块，8、压力传感器，9、紧急求助开关，10、线控指示板，11、摄像头，12、扬声器，13、麦克风，14、存储器，15、GPS模块，16、加按钮，17、指示灯，18、减按钮，19、麦克风槽，20、通话控制按钮，21、语音留言控制按钮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

本实用新型的系统结构如图1所示，包括智能书包、服务器和通信终端，系统在服务器的协助下，利用现有的通讯技术通过互联网实现实时、高效、多对多的网状通信。

实施例

一种智能书包系统，用以解决孩子在上学路上以及在学校时和家长的沟通问题和安全问题，便利孩子的生活和学习。本系统具体实现的功能包括：语音通话：走数据通道，没有拨号环节；语音留言：类似微信通讯的方式，而非语音信箱；紧急求助：紧急求助时允许视频通话，同时呼叫多方，可多方同时接入监听、查看，提高报警成功率，视频和音频数据同时上传服务器存档；GPS电子地图；电子围栏报警；智能课程表；书包超重提示：包括本地语音提示、手机APP事件提醒。当呼叫、报警、留言等事件发生时，信息接收的一方如果不在线，该事件将被记录下来，一旦对方上线，会第一时间通知接收方；本系统是封闭的，陌生人无法接入系统。

另外，藉由前述的智能课程表，实现了书包的智能化管理。

本实施例中，在平常状态下，智能书包和通信终端都通过服务器传送信息；在大数据通信时，智能书包通过服务器与通信终端建立直接的P2P对等连接。

本实施例中，通信终端具体为手机，手机中含有智能书包系统管理应用程序(APP)，简称为手机APP。智能书包包括书包本体和设在书包本体上的书包控制装置，书包控制装置各智能部件结构如图2所示，下面对各部分逐一说明。

书包控制装置包括主控单元和都与主控单元连接的交互单元、控制接口、通信单元、供电单元、GPS模块和称重单元。智能书包和手机APP都主动和服务器维持连接，双方的状态信息都是最新的，GPS位置实时刷新，书包侧程序可远程更新；当一方向另一方发起请求时，如报警信息、通话、留言，如果另一方不在线，服务器将事件记录，等到对方上线后，第一时间通知对方；在需要语音或视频通话时，服务器帮助智能书包和手机APP建立对等连接。服务器维持一张所有在线智能书包的信息列表和一张所有在线手机APP的信息列表。

交互单元包括用于视频采集的摄像头11，用于语音交互的扬声器12和麦克风13。

主控单元是智能书包的核心部分。主控单元包括微处理器1和存储器14，主控单元和其他单元都有连接，协调控制其他单元的工作，实现包括视频采集、音频采集和播放、通信报文组织和解析、数据存储、负重评估、电源管理控制、GPS定位等诸多功能。GPS模块15和微处理器1之间采用串口连接。

通信单元为手机模块3，也可以包括WIFI模块2。通信单元通过手机模块3连接手机公网或通过WIFI模块2连接互联网。手机模块3目前为4G模块，只是作为调制解调器(MODEM)使用，所有通信(包括语音)走的是数据通道。WIFI模块2和手机模块3和微处理器1之间都采用USB连接，在有WIFI的环境下自动接入WIFI，公开场所采用手机公网(当前为4G)接入。当紧急求助启动，而周围4G信号不佳时，会切换到手机语音通道，通过自动拨打电话的方式联系家长，保证求助信息的送达。

控制接口包括线控指示板10和紧急求助开关9。控制接口设置在书包本体的肩带处，如图3所示。如图4、5所示，线控指示板10外观类似耳机线控装置，其设有麦克风槽19，内置收音麦克风13，紧急求助开关通过按钮的组合实现，不易误触，操作隐蔽。线控指示板10上设有音量控制按钮、通话控制按钮20、语音留言控制按钮21和指示灯17。音量控制按钮包括加按钮16和减按钮18。指示灯17设有多个，包括两种状态，一种是长亮，一种是闪烁。指示灯17长亮用来选择通话和留言的对象，每一个指示灯17表示不同的APP用户对象，指示灯17的个数为最多可设置的联系对象个数。指示灯17闪烁表示对应APP用户发来的留言信息未读，只对最近一次发来的留言进行指示，所以只可能有一盏指示灯17闪烁。加按钮16和减按钮18作用包括：音量控制；进行通话对象用户选择；听取留言时的选择。

线控指示板10具体操作方法为：

1)当需要通话时，用加/减按钮选择通话对象，然后长按通话控制按钮20，听到滴的一声提示，表示已经接受操作，要取消或者挂断电话再按一次即可。

2)要留言时，也是先选择联系对象，然后长按语音留言控制按钮21，听到滴的一声提示，即可留言，留言时仍需长按，释放该按钮后留言结束。智能书包将留言以文件形式发送给手机APP，APP中点击即可收听。

3)听取留言时，某个APP用户发来留言，留言以文件形式发送，通过服务器的转发存储到智能书包，代表该APP用户的指示灯17闪烁，提醒智能书包查看。需要听取时，长按加按钮16或减按钮18，而无需选择对象即可播放语音留言，会自动播放所有未读的语音留言。留言被听过后，指示灯17的闪烁会停止；如果想重听留言，可以在长按加按钮16或减按钮18进入留言读取状态后，按加按钮16或减按钮18选择前一段或后一段留言。

4)报警求助，线控指示板10上4个按钮同时按住，需要两只手完成，可以防止误操作，会触发报警求助，这时指示灯17全灭，扬声器12会暂时停止工作，防止APP传来的声音引起匪徒的注意，智能书包发送现场的视频和音频给多个APP用户。

称重单元包括压力传感器8和AD转换模块7，压力传感器8通过AD转换模块7连接主控单元，压力传感器8设在书包本体的底部。称重单元用于对智能书包负重评估，将称重单元获得的书包负重数据和设置的参数进行比较，当超重时将触发本地声音提示，同时也会上传给手机APP作为事件提示。

供电单元包括充电控制电路5、电池6和电源管理模块4，主控单元通过电源管理模块4控制电池6的供电，主要控制GPS模块15、手机模块3、WIFI模块2这几个比较耗电的单元模块的供电。电源管理模块4的硬件部分采用MOS管或者电源管理芯片来实现。主控单元的电源管理控制功能负责电能的分配，达到节能的效果，可通过手机APP远程设置。

各智能部件在书包本体中的布局如图3所示，按钮线控指示板10在肩带一侧，便于操作；书包本体的正面设有logo标志，摄像头11隐藏在书包logo处；电池6及主控单元的主板设在防水硬盒中，位于书包侧面，避免被挤压；压力传感器8固定在书包底部。以上四个部分通过埋在书包中的软线连接，连接处有接插件。当书包需要清洗时，将四个部分脱离开，取下即可。

本实施例中，智能书包控制装置的硬件结构如图6所示。微处理器1采用linux操作系统，主芯片为华为海思HI35XX系列芯片，具体采用HI3518E芯片，该芯片采用ARM9架构，可运行linux操作系统，内置DDR2内存，省去了外置DDR的布线麻烦，视频编码格式为H264，编码能力720P@25fps，由于采用硬件编码，可以释放运算能力用作其他方面的处理。摄像头11的镜头芯片采用OV9712，也可采用其他芯片，如AR0130。存储器14包括Flash存储器、大容量TF卡和参数存储器。Flash存储器采用W25Q128(128Mbit)，通过SPI接口和HI3518E连接。参数存储器采用E2PROM，通过I2C接口连接HI3518E。大容量TF卡用于存储视、音频数据、历史数据、事件记录等信息，通过SDIO接口连接HI3518E，用于存储视频和音频资料。HI3518E只有一个USB2.0(HOST)接口，所以当同时连接WIFI模块2和手机模块3时，需要用Hub芯片扩充。HI3518E芯片内置高精度RTC，时钟部分只需要提供晶振和电池保电即可。HI3518E通过功放芯片HXJ8002连接扬声器12。

称重单元中AD转换模块7采用HX711，通过包含一根数据线和一根脉冲线的连接线连接到微处理器1，一般在上学和放学时段开始时进行自动测试，并做出相关提示。手机APP也可以手动发起测试请求，实时获取书包重量信息。

下面对手机APP的功能进行详细说明：

APP中的功能单元如图7所示，包含：设备列表单元块；实时通话请求、告警推送；用户和所有关联书包交互的历史信息记录列表；用户相关信息。

其中，设备列表单元块除了显示各智能书包当前状态(包括在线或离线、书包负重、电池电压)、智能书包的添加和删除操作外，还可以对列表中的每个智能书包做如下操作：保存在智能书包控制装置中的智能书包远程参数的设置，包含报警条件设置(包括电子围栏、负重参数)、课程表设置、联系人清单设置、安全密码设置、电源管理设置、程序远程升级及其他设置；保存在APP中的智能书包本地参数的设置，包含智能书包图片设置、昵称设置、访问密码设置；向智能书包发起视频通话、语音通话；书包电子地图；远程查看智能书包数据记录，包括事件、留言信息，记录有未读信息提示。

其中，实时通话请求、告警提示及推送的内容包括：紧急求助、通话请求、电子围栏越界、超重、语音留言等。

其中的课程表设置，用于实现书包的智能化管理。

其中，用户和所有关联智能书包交互的历史信息记录列表用来记录智能书包发来的通话请求及告警提示和推送过的所有内容，按照未读优先、最近发生的事件优先的排列顺序显示，点击可查看详情。例如，点击某智能书包发来的某条历史留言记录，即可接听留言内容。

其中，用户相关信息包括用户的注册、登录信息，用户参数设置和显示信息，包含APP用户头像设置、昵称设置、访问密码设置、注册信息修改等。

下面对本系统中服务器的工作原理进行详细说明：

本系统的服务器存有所有手机APP用户信息数据库和智能书包信息数据库，维护着一张包括IP地址、端口号在内的在线手机APP用户和智能书包信息数据链表。平常状态下智能书包和手机APP之间通过服务器交互信息；当需要大数据量通信的时候，比如建立视频通话、语音通话、手机对书包进行远程参数设置、手机读取书包数据等情况下，服务器帮助智能书包和手机APP建立P2P通道，让二者可以直接通信，减轻服务器通信负担。以书包侧发起紧急求助呼叫为例：书包侧发送给服务器的紧急呼叫报文中指定目标APP用户清单，目标APP用户清单包括多个目标用户，可提高接通率；服务器通过在线APP用户的信息列表，找到每个APP用户的IP地址、端口号，并向这些APP用户同时发送告警通话请求；APP用户向服务器回送应答信号，服务器便帮助书包侧和用户APP建立P2P通信连接。一个智能书包可以同时和多个用户APP建立通信连接。

另外服务器负责记录重要事件，例如报警或呼叫时，被叫一方因为不在线暂时无法接通，服务器会自动记录该信息，当被叫一方上线后，会第一时间以事件的方式通知对方，保证信息的送达。

下面对本系统中智能书包和手机APP之间主要功能的软件实现过程进行详细说明。

智能书包的视频采集、音频采集和播放流程分别见图8、9、10。

如图8所示，视频采集过程包括：VI模块通过摄像头11捕获视频图像，对其做剪切、缩放、镜像等处理，根据参数设置输出不同分辨率的图像数据；VPSS模块接收VI模块和解码模块发送过来的图像，对图像进行去噪、图像增强、锐化等处理；编码模块接收VI模块捕获并经VPSS处理后输出的图像数据，叠加用户通过Region模块设置的OSD图像，添加时间信息，然后按不同协议进行编码并输出相应码流。

如图9所示，音频采集过程包括：AI模块捕获音频数据，然后AENC模块支持按多种音频协议对其进行编码，最后输出音频码流；

如图10所示，音频播放过程包括：接收到的音频码流直接送给ADEC模块，ADEC模块支持解码多种不同的音频格式码流，解码后数据送给AO模块即可播放声音。

需要指出的是，出于隐私的考虑，视频通话仅限于紧急求助。

智能书包首次登陆服务器及参数设置流程如图11所示，包括：首先，在手机APP上添加新书包，如果书包采用WIFI通信，需要给书包设置WIFI密码，使书包能连接网络；随后，书包侧主动连接服务器，服务器核对书包ID和出厂密码，如果验证通过，则书包添加成功，APP继续为书包远程设置参数，参数中包括关联的APP用户列表、紧急联系人、智能课程表设置等，参数设置完毕，发送给装置侧并保存。随后，进入正常工作状态，用心跳和服务器保持连接。

对于流程中的步骤“手机APP给智能书包设置WiFi密码，使智能书包能连接网络”，新出厂的智能书包要连接网络，需要指定WiFi网络，并且设置WiFi密码，智能书包没有输入接口，只能通过手机APP给它设置参数，具体实现方法可采用：1)智能书包启动时WIFI模块2默认进入AP状态，作为路由器，供手机APP接入，其网络名称和密码是固定的，手机APP在添加新智能书包的状态下，自动搜索该网络，成功连接后，就可以通信了，这时就可以给智能书包设置它需要登录的WiFi名称和密码；2)采用“一键WiFi设置”，通过手机APP发送广播命令，利用广播报文中的长度信息(由于报文内容全部被加密，只有该信息可以被解析)，发送信息，需要一组广播报文才能拼凑出一个完整的WiFi名称和密码信息，智能书包侧监听广播信息，从中解析出自己需要的信息；3)通过智能书包网络接口直接插上网线连接路由器，这时智能书包会自动获取IP和端口，并连接服务器，连上后就可以通过手机APP给智能书包选择WiFi源和密码了。手机公网也需要参数设定后才能连接网络，其参数设置也是需要靠WIFI连接网络后，再用手机APP进行设定，主要设定因SIM卡运营商不同而不同，不同的运营商有不同的PPP拨号号码及密码。

其中的课程表设置，将在管理方法中详述，这里不再展开，其他设置包括：书包的负重设置，可以按日设置范围，太轻提示是否忘带书，太重提示超重；电子围栏的设置，需要一次学习：走一遍以后，调出轨迹记录，然后设置围栏报警的范围参数，比如偏离轨迹>500m或1KM即可。

手机APP和智能书包都通过心跳维持和服务器的连接，因为一段时间没有心跳，该链接将被运营商强行关闭。

设备上电后或断开连接后，重新登录的过程如图12所示，包括：

智能书包上电启动；智能书包通信连接服务器；服务器核对智能书包的ID和密码后登录服务器，在服务器的协助下，智能书包判断自己的NAT类型，并上报给服务器；服务器核查该智能书包是否有离线信息，如果有，则补发离线信息；智能书包进入正常通信状态，维持心跳长连接。

图12中，步骤“PPP脚本的拨号上网”只有在通信使用手机模块3时才会有，手机模块3作为MODEM使用。步骤“设备侧的NAT类型判断”是为了P2P防火墙的突破做准备。因为网络上的设备一般都在路由器的后面(手机公网虽然看不到物理上的路由器，但实际由是运营商提供的路由器服务，所有到达手机APP上的数据先要经过运营商路由器防火墙的过滤：NAT外部无法直接访问NAT内部，必须要NAT内部先访问外部的IP和端口，下次从该外部的IP和端口发出的数据才可能被允许穿透NAT，即俗称的打洞过程)，受路由器防火墙的保护。路由器有四种NAT类型：全圆锥、限制圆锥、端口限制圆锥、对称型。那么装置和手机APP的连接会有16种NAT组合方式，每种组合方式要实现P2P连接所采取的方案是不同的，所以需要先判断P2P两端的NAT类型。离线信息是指当服务器无法送达信息给智能书包或手机APP时，将该信息暂时保存到服务器的数据库中，当收到对方的登录请求或心跳请求后，再补发，防止重要信息的遗漏。

智能书包登录后的第一件事，服务器先从数据库查询是该智能书包是否有待发的离线信息，如果有，先补发；然后书包侧即可向服务器上报自己的状态、GPS信息，通过服务器获取关联手机APP的状态。这种通信是一直持续的，一般每30秒通信一次，维持这种长链接的目的是保留服务器主动访问书包侧的权利，因为一段时间不通信，链接将被运营商关闭，而书包侧的IP和端口号是可变的，当发生呼叫或报警事件时服务器无法联系书包侧。

通信终端登录过程如图13所示，包括：

通信终端启动；通信终端通过UDP通信方式与服务器通信连接；服务器核对通信终端的ID和密码后登录服务器；通信终端向推送服务器注册自己，获取当前通信终端的通信终端的token；通信终端向服务器上报token，当需要切换网络时服务器判断智能书包的NAT类型；服务器核查该通信终端是否有离线信息，如果有，则补发离线信息；通信终端进入正常通信状态。

对于向推送服务器获取APP的token的步骤，APP的token的作用为：手机APP一般只有在前台时才工作，当退出前台任务后，APP被系统杀死，不再工作，无法再和服务器通信，这时需要系统服务商(苹果或谷歌)提供推送通知，手机才能收到发给该APP的通知信息。token就是推送服务器推送给指定手机中指定APP的凭证。一般手机安装某个APP后，该APP的token不会改变，除非重新安装；但用户可能通过不同的手机登录，不同手机同一个APP的token是不一样的，所以每次登录都重新上报一次token。当服务器要给某个APP用户发送信息时，发现该APP用户不在线，即APP没有工作，但手机可能仍然开机，只能将该信息发送给推送服务器，具体根据数据库中的最近一次的记录，选择苹果或谷歌推送服务器，并附上目标token，于是推送服务器根据该token，将信息发送给指定手机的指定APP。

智能书包采用UDP通信方式与通信终端实现视频和音频数据的远距离实时传输，具体过程如图14示，包括：

智能书包的码流依次经过压缩、编码、加时间戳、同步信息、加密、打包、放入设备存储池的过程后，通过UDP通信方式传输到通信终端后先暂存在存储池，经过排序后，通信终端判断传输的码流是否有漏帧，若有，则请求智能书包补发，否则，将排序后的数据包经过解密、解码后，进入可播放状态。

其他的，电子地图功能的实现原理为：只需要上报智能书包的GPS的经纬度即可，其他部分都是在手机APP中调用电子地图提供商的库函数的接口来实现。电子围栏功能实现的原理为：获得当前的经纬度后，和参数轨迹中最近一个点做比较，超过限值就报警，这个算法在书包侧实现。

在服务器的帮助下，可实现智能书包与智能书包之间的通信，即实现图1中虚线的连接关系，此时将本系统应用在其他箱包内，例如旅行包，可实现驴友之间的实时通信的需求。

远程录音/像播放(即留言)功能的实现流程如图15所示，是指在手机APP侧播放存储在书包侧的录像文件，本实用新型的留言功能也是以这种方式实现的。远程录音/像播放功能和实时传输的侧重点不同：实时传输的漏码重发需要在非常短的时间内完成，否则就会有明显的延时。而录像文件的播放对此要求不严格，于是存储池可以做的大些，有充分的时间请求漏码重发；远程录像播放增加了暂停、快进、后退的处理。从流程中可以看到，录像文件是加密的，如有需要可以做个性化处理，只允许特定用户查看，例如看之前要求输入用户密码，这样对保护隐私有利。

结合智能书包系统，本实用新型还提出了一种智能书包的管理方法，藉由课程表的设置，实现书包的智能化管理。在之前对通信终端的功能结构框图(图7)和智能书包首次登陆服务器及参数设置流程(图11)的说明中都有所提及。该管理方法按如下方式实施：

通信终端远程为智能书包设置参数；

所设参数中包含一张课程时间表，以一周为一个周期，设置每天的起床时间、睡觉时间、上学和放学时间段、每天的课程安排及时间段；

智能书包根据课程表中内容及时间段的安排做相应的智能化处理，具体的功能包括：

时间提醒：起床闹铃提醒、出门提醒、每日课程提醒、睡眠提醒；上课时间段免打扰设置：自动转为静音，所有通话请求自动转到语音留言；根据设置，对薄弱的课程自动进行课堂录音；根据时段进行电源的自动化管理：睡眠时间段内智能书包也进入休眠状态、上学和放学时段全功能运作、在校学习时段进入半休眠状态。

具体的，在通信终端远程为智能书包设置课程时间表，课程时间表除了一般意义上的学校课程及时间外，还包括每天的起床时间、上学时间段、放学时间段、睡觉时间，另外周六周日的课外补习也可以列出。由于涉及到语音播报，课程名称通过选项选择，没有的科目可以自己定义，但在语音播报课程时用“其他”来代替。因为课程表的语音库是事先录入的，无法更改，这样也便于操作。课程表在通信终端中完成编辑，然后发送到智能书包中保存。

智能书包根据所设时间触发相应任务：起床时间进行闹铃提醒；上学时间段开始，触发出门提醒，语音播报课程内容，对书包进行称重检测；上学和放学时段启动GPS定位功能，对书包的运动轨迹进行监测；上课时间段自动进入免打扰状态，该时段内，如果通信终端发起对该书包的呼叫，书包应答的报文中包含免打扰标志，通信终端收到该标志，自动取消呼叫，转到留言状态，用户可以给书包发送留言信息，智能书包会在课后振铃提醒查看留言。智能书包还可以根据设置，对指定课程进行自动录音，有利于课后的补习。

当然，根据所设时间表触发相应任务也不是绝对的，智能书包会根据实际情况进行调整。比如GPS定位功能在其他时间段也会间歇性开启，当上学时间段开始之前，检测到书包已经发生了移动，则不会进行出门提醒，而是直接进入到GPS的定位监测状态。

智能书包还根据所设课程表进行自动的电源管理，在上学和放学时段开启全部功能；其他工作时段GPS模块和通信模块采用间歇性供电；睡眠时段关闭大部分功能，大大延长电池使用时间。

Claims (6)

1.一种智能书包系统，包括书包本体、服务器和通信终端，所述书包本体包括安装在书包本体上的书包控制装置，其特征在于，所述书包、服务器、通信终端三者之间都基于互联网通信；所述书包和通信终端之间都可以向对方发起呼叫或给对方语音留言；书包和通信终端之间通过服务器建立实时的包括语音交互在内的通信连接；其中：

所述书包控制装置包括：主控单元以及都和主控单元相连的控制接口、语音交互单元、通信单元、供电单元；所述通信单元包括手机模块；

所述书包控制装置还包括视频信息采集单元；

所述书包控制装置还包括GPS模块和/或称重单元，所述称重单元包括压力传感器和AD转换模块，所述压力传感器通过AD转换模块连接主控单元，所述压力传感器设在所述书包本体的底部；

所述控制接口包括线控指示板和/或紧急求助开关，所述线控指示板上设有音量控制按钮、通话控制按钮、语音留言控制按钮和指示灯，所述控制接口设置在书包本体的肩带处；

所述通信单元还包括：有线网络端口和/或无线WIFI模块。

2.一种用于权利要求1所述的智能书包系统的智能书包，包括书包本体和设在书包本体上的书包控制装置，所述书包控制装置包括主控单元和都与主控单元连接的扬声器、麦克风、线控指示板、手机模块、供电单元，所述线控指示板通过软线和主控制器相连。

3.根据权利要求2所述的一种智能书包，其特征在于，所述线控指示板上设有音量控制按钮、通话控制按钮、语音留言控制按钮和指示灯，所述控制接口设置在书包本体的肩带处。

4.根据权利要求2所述的一种智能书包，其特征在于，所述书包控制装置还包括压力传感器和AD转换模块，所述压力传感器通过AD转换模块连接主控单元，所述压力传感器设在所述书包本体的底部。

5.根据权利要求2所述的一种智能书包，其特征在于，所述书包控制装置还包括GPS模块，所述GPS模块和主控单元相连。

6.根据权利要求2所述的一种智能书包，其特征在于，所述书包控制装置还包括摄像头，所述摄像头和主控单元相连，设于书包正面logo的位置。