CN209928396U - 智能笔、智能笔盒以及智能笔网络系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能笔、智能笔盒以及智能笔网络系统，所述智能笔网络系统包括：至少一智能笔，用于通过识别纸张上的隐形可变微图阵采集书写/触控等交互行为信息；与所述智能笔通过蓝牙配对连接的至少一中继设备，所述中继设备包括WLAN模块，用于转发所述书写/触控等交互行为信息；网关设备，与所述至少一中继设备的WLAN模块连接组建局域网；通过所述网关设备接入所述局域网的局域网服务器，用于通过所述网关设备接收所述至少一中继设备上传的书写/触控等交互行为信息进行缓存；通过所述网关设备接入所述局域网的终端设备，用于通过所述网关设备由所述局域网服务器抓取所述书写/触控等交互行为信息并展示。上述智能笔网络系统的组网方式更加稳定，且可应对断网的情况。

Description

智能笔、智能笔盒以及智能笔网络系统

技术领域

本实用新型涉及智能笔及网络技术领域，特别涉及一种智能笔、智能笔盒以及智能笔网络系统。

背景技术

随着智能终端产品在教育领域应用的逐步加深，智能笔产品也应运而生、不断革新和进步。特别是与纸屏交互的智能笔，通过光学模块识别纸张上印刷的隐性可变微图阵可映射书写位置、书写轨迹、触控等纸笔交互行为信息，该交互行为信息传输一方面可到终端设备上进行展示之后，即可在终端设备上图形化的书写笔迹，另一方面可在终端设备上形成触控的交互结果。

然而，当在教室、考场等大规模使用智能笔的场景中，同一时间内一个场所或多个场所有较多的智能笔在传输数据，这就需要对智能笔进行组网。传统技术中，由于智能笔尺寸和功耗的要求，当需要使用无线通讯时，智能笔本身采用蓝牙的较多。

但若采用蓝牙技术对智能笔进行组网，则在接入数量上存在着瓶颈。经实测，目前采用蓝牙网关进行组网未能达到在大班课堂稳定使用、多个教室同时使用、更未能达到每个考场百人级别的多个考场稳定使用的能力。因此目前技术方案中，智能笔连接数量较多时的组网方式稳定性不佳导致未能得到大规模、广泛地应用。

实用新型内容

本实用新型提出了一种智能笔，包括：

笔状外壳，所述笔状外壳的笔尖端设置有笔芯收容槽，所述笔芯收容槽内设置有笔芯固定件，所述笔芯收容槽收容固定可更换笔芯；

所述笔状外壳内形成有一空腔，所述空腔位于笔尖端的开口处设置有光电采集模组，所述光电采集模组包括一感光面，所述笔状外壳外部的光可通过所述开口入射到所述感光面上；

所述空腔内还设置有与所述光电采集模组电连接的电源模块、与所述电源模块电连接的处理单元和通信模块；

所述通信模块设置于所述空腔远离所述笔芯收容槽的笔尾端。

在其中一个实施例中，所述光电采集模组、电源模块、处理单元和通信模块沿所述笔状外壳的中心轴方向按顺序依次串行排列设置。

在其中一个实施例中，所述电源模块和处理单元在所述空腔内设置于所述光电采集模组与所述通信模块之间，且所述电源模块和处理单元在所述空腔内并行排列设置。

在其中一个实施例中，所述笔芯收容槽的末端设置有压力传感器，所述压力传感器与所述处理单元和电源模块电连接；所述可更换笔芯在安装入所述笔芯收容槽之后，抵持所述压力传感器。

在其中一个实施例中，所述笔芯收容槽为所述笔状外壳一体成型形成，所述笔芯固定件为一端与所述笔芯收容槽的内表面固定，另一端向笔芯收容槽内延伸的弹片。

在其中一个实施例中，所述笔状外壳的笔尾端的外表面还设置有夹持部。

在其中一个实施例中，所述夹持部上设置有天线，所述天线与所述通信模块连接。

在其中一个实施例中，所述通信模块还包括USB模块，所述笔状外壳的笔尾端还开设有USB接口孔，所述USB模块的接口设置于所述USB接口孔中。

在其中一个实施例中，所述通信模块包括蓝牙模块、第一近场通信模块、第一WLAN模块、第一数据网络模块和第一物联网模块中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述处理单元还包括处理芯片和存储器。

为解决前述智能笔在连接数量较多时组网不稳定的技术问题，特提出了一种智能笔组网系统。

一种智能笔网络系统，基于前述的智能笔，包括：

至少一智能笔，用于通过识别隐形可变微图阵以采集交互信息；

与所述智能笔配对连接的至少一中继设备，所述中继设备包括配对连接模块和第二WLAN模块，所述配对连接模块用于与所述智能笔配对接收智能笔传输的交互信息，所述第二WLAN模块用于转发所述交互信息；

网关设备，与至少一所述中继设备的第二WLAN模块连接组建局域网；

通过所述网关设备接入所述局域网的局域网服务器，用于通过所述网关设备接收至少一所述中继设备上传的交互信息进行缓存；

通过所述网关设备接入所述局域网的终端设备，用于通过所述网关设备由所述局域网服务器抓取所述交互信息。

在其中一个实施例中，所述中继设备包括智能笔盒、个人电脑、笔记本电脑和移动终端中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述局域网服务器为所述中继设备中的一个或一个以上的中继设备构成的子系统。

在其中一个实施例中，所述智能笔网络系统还包括云服务器；

所述网关通过广域网与所述云服务器连接；

所述局域网服务器通过所述网关设备将缓存的所述交互信息发送给所述云服务器缓存；

所述终端设备与所述云服务器连接，抓取所述交互信息。

在其中一个实施例中，所述中继设备还包括第二数据网络模块，通过所述第二数据网络模块接入数据网络，通过数据网络连接至所述云服务器；

所述中继设备还用于通过所述第二数据网络模块将所述交互信息转发至所述云服务器。

在其中一个实施例中，所述中继设备还包括第二物联网模块，通过所述第二物联网模块与所述局域网服务器或云服务器连接。

在其中一个实施例中，所述系统还包括通过所述网关设备接入所述局域网的网络监控设备。

在其中一个实施例中，所述网关设备包括一个或一个以上的wifi热点，所述中继设备通过所述wifi热点接入所述网关设备，所述网关设备将所述中继设备按照接入wifi热点的不同划分成一个或一个以上的子网络。

在其中一个实施例中，所述终端设备为移动终端，所述智能笔与所述终端设备建立NFC连接配对；

所述终端设备用于通过NFC连接获取所述智能笔的目标标识，由所述局域网服务器或所述云服务器抓取与所述目标标识对应的交互信息。

在其中一个实施例中，所述中继设备还包括供电模块，用于与所述智能笔建立电连接充电或对所述智能笔进行无线充电。

本实用新型还提出了一种智能笔盒，包括底座和与底座活动连接的上盖，所述底座上设置有智能笔收纳槽，所述智能笔收纳槽用于收纳智能笔，所述智能笔收纳槽的一端设置有充电头；

所述底座上还设置有笔芯收纳槽，所述笔芯收纳槽中收纳备用笔芯；

所述底座上还设置有处理器、与所述处理器电连接的存储单元、配对连接模块、第二WLAN模块、供电模块和显示器；所述供电模块与所述充电头电连接，所述充电头用于为智能笔充电；

所述配对连接模块用于与智能笔配对连接，接收所述智能笔传输的数据；所述配对连接模块包括蓝牙模块、NFC模块、wifi模块和基于2.4G频段数据传输模块中的至少一种。

所述存储单元用于缓存所述接收的所述智能笔传输的数据；

所述第二WLAN模块为基于802.x局域网传输协议的数据传输模块，用于建立局域网连接，并转发接收的所述智能笔传输的数据；

所述智能笔盒还包括与所述处理器连接的第二数据网络模块，用于接入数据网络。

在其中一个实施例中，所述无线通信模块还包括与所述处理器连接的第二物联网模块，用于接入物联网。

在其中一个实施例中，所述上盖还设置有显示窗，所述显示窗为镂空或透明板，所述底座和所述上盖处于闭合状态时，所述显示窗覆盖所述显示器。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

按照上述智能笔网络系统组网，智能笔先与中继设备进行配对，智能笔将采集的书写位置、书写轨迹、触碰、滑动手势等交互信息通过传输给中继设备，然后由中继设备与网关系统构建局域网，通过局域网组网，而局域网WLAN的连接相对更加稳定，智能笔可接入数量更多。且只要包含了蓝牙、NFC的配对连接模块和WLAN模块的设备都可以作为中继设备，例如手机、电脑、智能笔盒等。这就使得在教学、教务等场景中，用户操作智能笔接入网络更加灵活。

同时，将处理交互信息的服务器设置于局域网内部，这就使得，即使外网断网了，仍然能正常地进行教学、考务等工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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实用新型的一些实施例，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。

其中：

图1为本实用新型实施例中智能笔网络系统的拓扑结构图；

图2为一个实施例中一种智能笔的内部结构示意图；

图3为另一个实施例中一种智能笔的内部结构示意图；

图4位一个实施例中一种智能笔盒的结构示意图；

图5为一个实施例中智能笔网络系统的拓扑结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为解决现有技术中智能笔在教学场景应用时的组网方式可接入数量不多、稳定性不佳的技术问题，如图1所示，特提出了一种智能笔网络系统，包括：

至少一智能笔10，用于通过识别例如纸张、画布或画板等交互媒介上印刷的隐形可变图阵以采集书写位置、书写轨迹、触碰位置和滑动轨迹等交互信息。用户在使用智能笔10进行手写时，智能笔10中的光电采集模块可采集笔尖位置对应的隐形可变微图阵的动态图像，并通过的隐形可变微图阵映射交互信息。

具体的，该智能笔10的结构可参考图2所示，包括：

笔状外壳110，笔状外壳110的笔尖端设置有笔芯收容槽，所述笔芯收容槽内设置有笔芯固定件120，所述笔芯收容槽收容固定可更换笔芯130，在本实施例中，笔状外壳110的形状优选为圆筒状，以方便握持进行手写。在其他实施例中，笔状外壳也可根据需要设置其它形状。

在本实施例中，笔芯收容槽为笔状外壳一体成型形成的管状插槽，笔芯固定件120则可设置为弹片。弹片可以设置在单侧也可以设置在双侧，例如，在一种实施方式中，一端与笔芯收容槽的内表面固定，另一端向笔芯收容槽内延伸。当可更换笔芯130插入所述笔芯收容槽之后，会向笔芯收容槽的内壁挤压弹片，而弹片反馈的压力，也使得可更换笔芯紧密贴合在笔芯收容槽的内壁上，从而起到了固定可更换笔芯，可以防止笔芯在空腔内晃动发出碰撞的声音而影响使用者的用户体验(特别是人多且静的环境上述声音极为明显)，还可以防止手写过程中可更换笔芯滑落掉出的情况。在其他实施例中，笔芯固定件120也可采用其他夹持的方式固定可更换笔芯。

在本实施例中，笔状外壳110内形成有一空腔，空腔位于笔尖端的开口处设置有光电采集模组140，光电采集模组140包括一感光面142，笔状外壳110 外部的光可通过所述开口入射到感光面142上。光电采集模组的作用为在手写时，采集在纸张上印刷的可变微图阵的图像，从而方便定位手写的位置，同时也采集手写的笔迹的图像。光电采集模组140可以是摄像头，摄像头的镜头设置在开口处，对着可更换笔芯130的笔尖的相对固定位置进行图像采集。在其他实施例中，光电采集模组还可以是红外摄像头等非可见光图像传感器，可采集书写纸张上印刷的只能反射特定不可见光波段的隐形可变微图阵的成像信息。

在本实施例中，空腔内还设置有与光电采集模组140电连接的电源模块150、与电源模块150电连接的处理单元160和通信模块170。相应的，处理单元160 也与光电采集模组140电连接，以获取光电采集模组140采集的可变微图阵的图像进行图像处理，处理单元160也与通信模块170电连接，以将处理后得到的交互信息直接或间接地发送给其他终端以展示采集的交互信息或触发交互结果，例如书写笔迹等信息。处理单元160可包括处理芯片162和存储器164。处理芯片162可用于对光电采集模块140采集的数据进行处理，而存储器164则可缓存处理芯片处理的数据。

优选的，通信模块170设置于空腔远离所述笔芯收容槽的笔尾端。由于通信模块170不管是有线通信模块还是无线通信模块，均需要对外连接以进行通信的接口。例如，通信模块170可包括USB模块，笔状外壳110远离笔芯收容槽的笔尾端可开设有USB接口孔，所述USB模块的接口设置于USB接口孔中。通信模块还包括蓝牙模块，近场通信模块(NFC模块)第一WLAN模块(基于802.x局域网协议的数据传输模块，例如wifi模块)、第一数据网络模块(3G、 4G、5G的数据网络模块)和第一物联网模块(NB-IOT模块或Rola模块)中的至少一种。

将通信模块170设置在笔状外壳远离笔芯收容槽的笔尾端，可将USB接口孔开设在笔状外壳远离笔芯收容槽的一端的底部平面上，而不是开设在笔状外壳的曲面上，这样就方便对接口进行插拔。同时，只需要为智能笔添加一个笔套，将其套在远离笔芯收容槽的末端，即可保护USB接口孔，起到防尘防灰的作用。

光电采集模组140、电源模块150、处理单元160和通信模块170在笔状外壳110的空腔内的摆放可按照两种方式进行摆放。

在第一种摆放方式中，参考图2所示，光电采集模组140、电源模块150、处理单元160和通信模块170沿笔状外壳110的中心轴方向按顺序依次串行排列设置。

在第二种摆放方式中，参考图3所示，光电采集模组140和通信模块170 依然位于智能笔的首尾两端，电源模块150和处理单元160在空腔内设置于光电采集模组140与通信模块170之间，但在该摆放方式中，电源模块150和处理单元160在空腔内并行排列设置。

由于电源模块150涉及电池，为了保证工作时间，电池的容量通常不能太小，那么电池的体积则为器件内部空间设计的主要考虑因素。采用了第一种串行的方式设置上述部件，在智能笔的内部空腔单独设置了一段来放置电源模块 150，这就方便使得笔状外壳的内腔直径可以采用较小的设计，从而使得智能笔能够在保证电池容量的前提下做的较细，从而方便握持手写。

而若采用第二种并行的摆放方式，则电源模块150和处理单元160与光电采集模组140、通信模块170均在空间上直接相邻，则在电连接的过程中，方便走线。对于针脚较多的芯片或较复杂的排线，则由于空间直接相邻而使得走线布局更加容易。

在一个实施例中，参考图2所示，笔芯收容槽的末端还设置有压力传感器 180，压力传感器180与处理单元160和电源模块150电连接；可更换笔芯130 在安装入笔芯收容槽之后，抵持压力传感器180。压力传感器180的作用在于，检测智能笔用户的手写操作，当用户使用智能笔进行手写时，可更换笔芯130 由于书写纸张反馈的压力，会将其传递至压力传感器180处。当压力传感器180 检测到反馈的压力大于阈值时，则意味着用户正在手写，处理单元160可控制光电采集模组140开启采集；而当压力传感器180检测到反馈的压力小于阈值时，则意味着用户停止手写，处理单元160可控制光电采集模组140停止采集，这样就可以防止智能笔在未使用时，光电采集模组140仍然处于采集状态而耗电的情况，能够更加省电。

同时，在本实施例中，采用弹片作为笔芯固定件120的效果更加显著。由于弹片是通过弹性力将笔芯压贴在笔芯收容腔的内壁上，但并不影响笔芯在中心轴方向传递压力，因此，采用弹片作为笔芯固定件，既可以固定笔芯使其不至于掉落，也可以使压力传感器180正常工作。

在一个实施例中，如图2所示，笔状外壳110远离笔芯收容槽的笔尾端的外表面还设置有夹持部190。智能笔上设置夹持部190之后，用户在使用时可将其挂在书页上或文件上，从而不容易遗失。

进一步地，夹持部190上还设置有天线，天线与通信模块连接。夹持部既可以整体作为天线，也可以在夹持部的局部位置设置天线。无线通信模块通常需要设置天线，而若将其设置在笔状外壳110内部，首先容易占用内部的空间，另外，当笔状外壳的材质采用金属时，会对内部的天线产生屏蔽。而将天线设置在夹持部190上，则即使笔状外壳为金属材质，均不会对天线产生屏蔽，同时也不会占用智能笔的内部空间，使得智能笔可以做的更细更轻便，方便书写。

在本实施例中，智能笔网络系统还包括与智能笔配对连接的至少一中继设备20，所述中继设备包括配对连接模块22和第二WLAN模块24，用于转发书写信息。

如图1中，中继设备起到中继的作用，一方面，通过配对连接模块22与智能笔连接，另一方面，通过第二WLAN模块24接入局域网，中继设备在其中起到书写信息的数据转发的作用。在实时显示书写轨迹的应用场景中，中继设备为实时转发。而在其他实施例中，中继设备中也可设置存储模块，缓存书写信息，当蓝牙连接不稳定时，先缓存，待稳定后再通过WLAN转发。

中继设备可以是智能笔盒、个人电脑、笔记本电脑和移动终端等设备中的至少一种。在实际教学场景中，用户可根据需要任意地选择一种或多种类型的设备作为中继设备进行组网。例如，在同一组网下，有的同学可使用智能笔盒作为中继设备，有的同学可使用移动终端作为中继设备。这样，就使得组网更加灵活，而不限于某特定的设备。

在一个实施例中，如图4所示，展示了一种可作为中继设备的智能笔盒20，包括底座210和与底座活动连接的上盖212，底座上设置有智能笔收纳槽220，智能笔收纳槽220用于收纳智能笔10，智能笔收纳槽220的一端设置有充电头 222。底座210上还设置有笔芯收纳槽230，笔芯收纳槽中收纳备用笔芯。如前所述，智能手写笔的笔芯是可更换笔芯且为了节省空间，其笔芯通常体积较小，油墨较少，更换频率较高。因此在智能笔盒中设置笔芯收纳槽，用以存储备用笔芯可增加便利性。

底座210上还设置有处理器240、与处理器240电连接的存储单元250、配对连接模块260、第二WLAN模块270、供电模块280和显示器290。供电模块 280与充电头222电连接，充电头222用于为智能笔充电。也就是说，智能笔在放置入智能笔收纳槽220之后，可将智能笔收纳槽220一端的充电头222插入智能笔末端的充电口对其进行充电。供电模块280包含大容量可充电电池，因此，对于智能笔而言，可作为充电宝使用，这样就提高了智能笔充电的便利性。

在本实施例中，配对连接模块260还包括蓝牙模块、NFC模块、wifi模块和基于2.4G频段数据传输模块中的至少一种，用于与智能笔配对连接，接收智能笔传输的数据。蓝牙模块可以通过BLE蓝牙搜索及连接智能笔，NFC模块可用于间歇性地读取智能笔采集的交互信息。

第二WLAN模块为基于802.x局域网传输协议的数据传输模块，用于建立局域网连接，并转发接收的所述智能笔传输的数据。由于智能笔盒为中继设备，因此智能笔盒通过配对连接模块260接收智能笔的数据，然后通过第二WLAN 模块将数据中继转发至局域网中的外部设备。

智能笔盒还包括与处理器240连接的第二数据网络模块265，用于接入数据网络。通过数据网络连接广域网中的云服务器，将将数据中继转发至广域网中的云服务器。

存储单元用于缓存接收的所述智能笔传输的数据。智能笔盒具备离线数据存储功能，在无法连接到云端或其他外部设备的情况下，智能笔的数据可以先通过蓝牙传输到智能笔盒暂存，后续如果智能笔盒连接到网络的时候再将暂存数据上传云端或其他外部设备。

在一个实施例中，如图4所示，智能笔盒还包括第二物联网模块266，例如 NB-IoT模块或RoLa模块，用于接入物联网。可通过物联网将接收的智能笔的数据转发给外部设备或直至塔顶网关。由于智能笔盒为小型化设备，因此采用 NB-IOT协议或RoLa协议，使用物联网传输数据，相较于数据网络传输，耗费功率更小，效率更高，更省电。

在一个实施例中，如图4所示，上盖212还设置有显示窗214，显示窗214 为镂空或透明板，底座210和上盖212处于闭合状态时，显示窗214覆盖显示器290。显示器290可以显示时间、智能笔盒的电量、当前配对的智能笔的标识和电量、当前的网络连接种类和状态等一系列信息。而采用此种结构，用户在开盖和闭合状态下，均能查看显示器290显示的信息。

在本实施例中，智能笔盒还包括接口模块，如还包括USB接口和音频接口等接口，USB接口可用于为供电模块280充电，音频接口可用于用户输入语音信息，通过处理器240对其进行解码从而实现语音控制。

在本实施例中，如图1所示，该系统还包括网关设备30，与所述至少一中继设备的第二WLAN模块连接组建局域网。网关设备30可以是交换机设备或路由器设备。起到局域网中数据转发的作用。在一个实施例中，网关设备30支持组播协议，这样，在对智能笔传输相同的数据时，即可减少网络流量。

例如，在一个考试场景中，考试结束时间到，监考人员希望停止采集所有考生答卷数据，可通过网关设备30向全体考生的智能笔接入的中继设备组播停止采集交互信息的指令。则通过组播的方式可减少网络流量，而不采用组播方式，则需要对每个考生发一条该指令和信息，这样在考生众多时，会严重占用网络，可能导致网络阻塞。

如图1所示，该系统还包括通过所述网关设备30接入局域网的局域网服务器40，用于通过网关设备接收所述至少一中继设备20上传的交互信息进行缓存。

通过所述网关设备接入局域网的终端设备50，用于通过网关设备由局域网服务器40抓取交互信息。

例如，在在线阅卷的应用场景中，阅卷者可通过终端机输入局域网服务器在局域网的域名和IP地址与局域网服务器连接，然后在终端机上访问局域网服务器上存储的各个考生的智能笔上传的试卷答题纸上的书写信息，这些书写信息是考生在印有隐性可变微图阵的答题纸上手写输入的。阅卷者只需要调用相应的智能笔标识即可找到相应的答题纸上的书写信息，终端机则将该书写信息可视化地展示给阅卷者，阅卷者即可通过对展示的书写信息进行阅卷。

在一个实施例中，局域网服务器为中继设备中的一个或多个中继设备构成的子系统。例如，可多个学生组成临时的学习小组，其中一个学生或老师携带了计算能力相对较强且利于交互的笔记本电脑，而其他学生携带的是智能笔盒。此时，携带笔记本电脑的学生或老师既可以将笔记本电脑作为中继设备，通过蓝牙将智能笔与笔记本电脑配对连接，同时，笔记本电脑也可作为局域网服务器，其他学生通过智能笔盒采集的各自配对的智能笔的数据通过网关传输给该笔记本电脑进行处理。可直接在该笔记本电脑上看到各个学生的书写内容，其他学生也可通过其他终端访问局域网中的该笔记本电脑，即可相互查看各自的书写内容。

在一个实施例中，如图5所示，智能笔网络系统还包括云服务器60；

网关30通过广域网与云服务器60连接。局域网服务器40通过网关30将缓存的书写信息发送给云服务器60缓存。

终端设备50通过无线通信模块与云服务器60连接，可通过数据网络与云服务器60连接，或者通过网关与云服务器60连接，用于抓取书写信息并展示。

在本实施例中，中继设备20可通过第二数据网络模块接入数据网络，通过数据网络连接至云服务器60，通过数据网络将书写信息转发至云服务器60。

也就是说，可在广域网上架设云服务器，智能笔采集的书写信息先传输到中继设备，若中继设备到广域网的访问正常，则可直接通过中继设备将数据传输到广域网的云服务器，若中继设备到广域网的访问不正常，例如4G信号不好的情况下，或者中继设备为了省电或节省网络资源(资费问题)，不便于访问广域网，则通过网关将书写信息传输给局域网服务器，局域网服务器缓存该书写信息，在网关与云服务器连接异常时，则局域网服务器缓存的数据起到了很好地备份，而当网关与云服务器连接正常后，局域网服务器将缓存的书写信息上传到云服务器中，这样就保证了书写信息不会遗失。

在一个实施例中，中继设备20还包括第二物联网模块，通过第二物联网模块与局域网服务器或云服务器连接。第二物联网模块可以是NB-IOT或RoLa模块，当中继设备为智能笔盒时，为小型化设备，采用NB-IOT模块或RoLa模块效率更高。

在一个实施例中，如图5所示，该智能笔网络系统还包括通过网关设备接入局域网的网络监控设备。

在一个考试的应用场景中，可能存在舞弊行为。例如学生A和学生B交换智能笔进行作答，那么，通过智能笔绑定学生身份则失去效果。在这种情况下，在同一网关下接入网络监控设备，则可以监控学生是否有交换智能笔的行为，从而杜绝舞弊行为。

在一个实施例中，所述网关设备包括一个或一个以上的wifi热点，中继设备通过所述wifi热点接入所述网关设备，网关设备将所述中继设备按照接入wifi 热点的不同划分成一个或一个以上的子网络。例如，在一个学校中可架设一个覆盖全校的智能笔网络，可在每个教室设置一个wifi热点，则接入同一wifi热点的中继设备即属于同一个班级，由于智能笔和中继设备，中继设备和wifi热点为对应关系，则当学生在上选修课时，可对每个课堂的听课人数进行精确地统计，从而便于教学系统调整选修课的教师资源。

在一个实施例中，终端设备为移动终端，智能笔与终端设备建立NFC连接配对。也就是说，智能笔可通过NFC连接将交互信息直接传输给手机，由手机展示该交互信息。或者智能笔仍然仅通过蓝牙与中继设备配对并传输交互信息，终端设备与智能笔配对后，可通过NFC连接获取所述智能笔的目标标识，由局域网服务器或云服务器抓取与目标标识对应的交互信息。这就使得，当某用户希望查看某智能笔的书写信息时，只需要进行“靠一靠”的操作即可获取智能笔的标识，从而获取智能笔的交互信息，操作更加方便便捷。

在一个实施例中，中继设备还包括充电模块，用于与智能笔建立电连接充电或对智能笔进行无线充电。智能笔上可设置USB接口，中继设备上可通过USB 接口对智能笔进行充电，这样就使得中继设备不仅可用于传输数据，还可对智能笔进行充电，延长其使用时间。

本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

按照上述智能笔网络系统组网，智能笔先与中继设备进行配对，智能笔将采集的书写位置、书写轨迹、触碰、滑动手势等交互信息通过传输给中继设备，然后由中继设备与网关系统构建局域网，通过局域网组网，而局域网WLAN的连接相对更加稳定，智能笔可接入数量更多。且只要包含了蓝牙、NFC的配对连接模块和WLAN模块的设备都可以作为中继设备，例如手机、电脑、智能笔盒等。这就使得在教学、教务等场景中，用户操作智能笔接入网络更加灵活。

同时，将处理交互信息的服务器设置于局域网内部，这就使得，即使外网断网了，仍然能正常地进行教学、考务等工作。

以上所披露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (23)

1.一种智能笔，其特征在于，包括：

笔状外壳，所述笔状外壳的笔尖端设置有笔芯收容槽，所述笔芯收容槽内设置有笔芯固定件，所述笔芯收容槽收容固定可更换笔芯；

所述笔状外壳内形成有一空腔，所述空腔位于笔尖端的开口处设置有光电采集模组，所述光电采集模组包括一感光面，所述笔状外壳外部的光可通过所述开口入射到所述感光面上；

所述空腔内还设置有与所述光电采集模组电连接的电源模块、与所述电源模块电连接的处理单元和通信模块；

所述通信模块设置于所述空腔远离所述笔芯收容槽的笔尾端。

2.根据权利要求1所述的智能笔，其特征在于，所述光电采集模组、电源模块、处理单元和通信模块沿所述笔状外壳的中心轴方向按顺序依次串行排列设置。

3.根据权利要求1所述的智能笔，其特征在于，所述电源模块和处理单元在所述空腔内设置于所述光电采集模组与所述通信模块之间，且所述电源模块和处理单元在所述空腔内并行排列设置。

4.根据权利要求2或3所述的智能笔，其特征在于，所述笔芯收容槽的末端设置有压力传感器，所述压力传感器与所述处理单元和电源模块电连接；所述可更换笔芯在安装入所述笔芯收容槽之后，抵持所述压力传感器。

5.根据权利要求2或3所述的智能笔，其特征在于，所述笔芯收容槽为所述笔状外壳一体成型形成，所述笔芯固定件为一端与所述笔芯收容槽的内表面固定，另一端向笔芯收容槽内延伸的弹片。

6.根据权利要求2或3所述的智能笔，其特征在于，所述笔状外壳的笔尾端的外表面还设置有夹持部。

7.根据权利要求6所述的智能笔，其特征在于，所述夹持部设置有天线，所述天线与所述通信模块连接。

8.根据权利要求6所述的智能笔，其特征在于，所述通信模块还包括USB模块，所述笔状外壳的笔尾端还开设有USB接口孔，所述USB模块的接口设置于所述USB接口孔中。

9.根据权利要求2或3所述的智能笔，其特征在于，所述通信模块包括蓝牙模块、第一近场通信模块、第一WLAN模块、第一数据网络模块和第一物联网模块中的至少一种。

10.根据权利要求2或3所述的智能笔，其特征在于，所述处理单元还包括处理芯片和存储器。

11.一种智能笔网络系统，基于所述权利要求1至10任一项智能笔，其特征在于，包括：

至少一智能笔，用于通过识别隐形可变图阵以采集交互信息；

与所述智能笔配对连接的至少一中继设备，所述中继设备包括配对连接模块和第二WLAN模块，所述配对连接模块用于与所述智能笔配对接收智能笔传输的交互信息，所述第二WLAN模块用于转发所述交互信息；

网关设备，与至少一所述中继设备的第二WLAN模块连接组建局域网；

通过所述网关设备接入所述局域网的局域网服务器，用于通过所述网关设备接收至少一所述中继设备上传的交互信息进行缓存；

通过所述网关设备接入所述局域网的终端设备，用于通过所述网关设备由所述局域网服务器抓取所述交互信息。

12.根据权利要求11所述的智能笔网络系统，其特征在于，所述中继设备包括个人电脑、笔记本电脑、移动终端和智能笔盒中的至少一种。

13.根据权利要求11所述的智能笔网络系统，其特征在于，所述局域网服务器为所述中继设备中的一个或一个以上的中继设备构成的子系统。

14.根据权利要求11所述的智能笔网络系统，其特征在于，所述智能笔网络系统还包括云服务器；

所述网关通过广域网与所述云服务器连接；

所述局域网服务器通过所述网关设备将缓存的所述交互信息发送给所述云服务器缓存；

所述终端设备与所述云服务器连接，抓取所述交互信息。

15.根据权利要求14所述的智能笔网络系统，其特征在于，所述中继设备还包括第二数据网络模块，通过所述第二数据网络模块接入数据网络，通过数据网络连接至所述云服务器；

所述中继设备还用于通过所述第二数据网络模块将所述交互信息转发至所述云服务器。

16.根据权利要求14或15所述的智能笔网络系统，其特征在于，所述中继设备还包括第二物联网模块，通过所述第二物联网模块与所述局域网服务器或所述云服务器连接。

17.根据权利要求11至15任一项所述的智能笔网络系统，其特征在于，所述系统还包括通过所述网关设备接入所述局域网的网络监控设备。

18.根据权利要求11至15任一项所述的智能笔网络系统，其特征在于，所述网关设备包括一个或一个以上的wifi热点，所述中继设备通过所述wifi热点接入所述网关设备，所述网关设备将所述中继设备按照接入wifi热点的不同划分成一个或一个以上的子网络。

19.根据权利要求14或15所述的智能笔网络系统，其特征在于，所述终端设备为移动终端，所述智能笔与所述终端设备建立NFC连接配对；

所述终端设备用于通过NFC连接获取所述智能笔的目标标识，由所述局域网服务器或所述云服务器抓取与所述目标标识对应的交互信息。

20.根据权利要求11至15任一项所述的智能笔网络系统，其特征在于，所述中继设备还包括供电模块，用于与所述智能笔建立电连接充电或对所述智能笔进行无线充电。

21.一种智能笔盒，包括底座和与底座活动连接的上盖，其特征在于，所述底座上设置有智能笔收纳槽，所述智能笔收纳槽用于收纳智能笔，所述智能笔收纳槽的一端设置有充电头；

所述底座上还设置有笔芯收纳槽，所述笔芯收纳槽中收纳备用笔芯；

所述底座上还设置有处理器、与所述处理器电连接的存储单元、配对连接模块、第二WLAN模块、供电模块和显示器；所述供电模块与所述充电头电连接，所述充电头用于为智能笔充电；

所述配对连接模块用于与智能笔配对连接，接收所述智能笔传输的数据；所述配对连接模块包括蓝牙模块、NFC模块、wifi模块和基于2.4G频段数据传输模块中的至少一种；

所述存储单元用于缓存所述接收的所述智能笔传输的数据；

所述第二WLAN模块为基于802.x局域网传输协议的数据传输模块，用于建立局域网连接，并转发接收的所述智能笔传输的数据；

所述智能笔盒还包括与所述处理器连接的第二数据网络模块，用于接入数据网络。

22.根据权利要求21所述的智能笔盒，其特征在于，所述底座还包括与所述处理器连接的第二物联网模块，用于接入物联网。

23.根据权利要求21所述的智能笔盒，其特征在于，所述上盖还设置有显示窗，所述显示窗为镂空或透明板，所述底座和所述上盖处于闭合状态时，所述显示窗覆盖所述显示器。

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