本发明涉及教育教学技术领域，特别涉及一种基于大数据的教育平台辅助系统。
背景技术：
随着互联网技术的飞速发展，教育信息化步伐逐步加快，教育模式呈现出多样化趋势，智能教育引起了工业界和国内外学者的广泛关注。一方面，在工业界，各类智能教育系统层出不穷，它们通过在线网站为教师和学生提供教育服务，如mooc平台等。另一方面，在国内外的研究中，针对智能教育系统积累的教育数据，教育数据评估也成为一个重要的研究问题，结合统计学、数据挖掘、机器学习等相关技术。大数据技术应运而生，全国各地的教师和学生都可以通过互联网足不出户地利用丰富的网络教学环境进行学习和交流。但是，目前存在以下问题：老师与家长不能进行实时交流与沟通，不能了解学生的学习与生活状况，不利于老师对其作出相应的措施，同时老师不能对学生的学习状况作出针对性的辅导，不能实现在线辅导，老师与学生在校的教学情况，家人不能对其进行了解，由于学生数量较多，对于学生的签到老师不能一一点名，浪费一定的时间，学生进行考试时，一般由老师进行监考，占用了老师一定地时间。
因此亟需新的技术方案解决现有技术存在的问题。
技术实现要素：
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教育平台辅助系统，以教育大数据为核心，实现教师与学生之间的充分沟通，完成学生教育学习的全方位监管，起到有效的辅助作用。
为了解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
一种基于大数据的教育平台辅助系统，包括校园中心网络服务器、学生终端、教师端、管理单元、存储单元、采集单元及通信单元；
所述的学生终端、所述的教师端、所述的管理单元、所述的存储单元、所述的采集单元、所述的通信单元均与所述的校园中心网络服务器相连，所述的管理单元还分别与所述的学生终端、所述的教师端相连，所述的存储单元通过所述的通信单元与教育平台相连，所述的采集单元设置在所述的学生终端上；
所述的学生终端包括登录模块、学生信息数据库、分析模块及语音视频模块，所述的登录模块、所述的分析模块均与所述的学生信息数据库相连，所述的分析模块与所述的学生信息数据库模块相连，所述的语音视频模块与所述的分析模块相连；
所述的校园中心网络服务器还与教育教学资源的大数据平台相连。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的校园中心网络服务器上设置有制冷中心，所述的制冷中心包括翅片式散热器、热量交换管及余热回收平台，所述的翅片式散热器与所述的基于arm架构的服务器的cpu的散热风扇相连，所述的所述的翅片式散热器通过热量交换管与所述的预热回收平台相连，所述的翅片式散热器的底部设置有散热硅胶片，所述的余热回收平台与中心空调的换热平台相连，所述的制冷中心的控制算法如下：
其中h为表面传热系数，w/(m2·k)，其中λ为翅片散热器导热系数，w/(m·k)，其中h为翅片高度，mm，其中δ为翅片厚度，mm。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的校园中心网络服务器为基于arm架构的服务器，所述的基于arm架构的服务器与ups不间断电源相连，所述的基于arm架构的服务器的扩展槽支持2×pcie3.0×16槽，所述的基于arm架构的服务器的系统为redhat6.4/6.5、redhatkvm5.8/5.9、oraclesolaris11、citrixxenserver6.0fp1、windowsserver2012r2或ubuntuserver16.04lts，所述的基于arm架构的服务器的储存温度为40℃-60℃，所述的基于arm架构的服务器的储存湿度为8％-90％。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的学生终端还包括智慧课堂辅助模块、教学综合评价模块及远程解答模块，所述的智慧课堂辅助模块、所述的教学综合评价模块及所述的远程解答模块均与所述的管理单元相连；
所述的智慧课堂辅助模块，用于获取包括学生一卡通信息、学习状态信息、人脸图像信息及语音信息的学生基本信息，对学生的一卡通信息进行核对，对人脸图像信息和语音信息进行识别，以及对学习状态信息进行评估；
所述的教学综合评价模块，用于对教师教学开展问卷调查和上课表现评价；
所述的远程解答模块，用于连线学生与教师并进行语音或视频的交互；
上述所述的智慧课堂辅助模块、所述的教学综合评价模块及所述的远程解答模块均采用dsp芯片。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的智慧课堂辅助模块采用的通信优化算法为
其中还包括
上述算法用于设计基础控制器和课堂仿真时产生被控对象输出数据。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的教师端与所述的校园中心网络服务器之间设置有交换机，所述的交换机为基于javascript编程语言和nodejs运行环境设计的交换机，所述的交换机为24口型端口的交换机，所述的交换机的端口为1000m自适应rj45端口，所述的交换机具独立千兆sfp光纤模块扩展插槽，所述的交换机支持port/mac/ip/vlanid四元扫描绑定，所述的交换机支持ieee802.1qvlan模式，所述的交换机内设置有sp+wrr队列调度算法。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的教师端包括教师签到模块、教师资源发布模块及远程诊断模块，所述的教师签到模块、所述的教师资源发布模块及所述的远程诊断模块均与所述的管理单元相连；
所述的教师签到模块，用于监督教师是否每天按时上岗；
所述的教师资源发布模块，用于教师将教育资源发布出去；
所述的远程诊断模块，用于教师对学生的做题质量进行综合分析，判断学生学习的薄弱点；
上述所述的教师签到模块、所述的教师资源发布模块及所述的远程解答模块均采用dsp芯片。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的教师端设置以max-min的数学算法建立的模型，其中设置的目标函数如下：
其中esm为教育教学评估值，其中vm,t为学生上课评价值，其中γm,t为学生做题质量评价值，其中m,t为学生m在t时段的编号与总数。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的学生终端还设置有gis系统，所述gis系统包括arcgisapi接口和arcgisruntimesdk接口，其中所述arcgisapi接口基于javascript平台，其中所述arcgisruntimesdk基于android平台，所述arcgisapi接口与所述通信单元的信号输入端相连，所述arcgisruntimesdk接口与所述通信单元的通信接口相连。
采用上述技术方案，本发明所述一种基于大数据的教育平台辅助系统具有如下有益效果：
基于校园网，通过设置的学生终端与教师端，能够有效地监管学生的教育学习及教师的授课情况，实现教师与学生之间的远程沟通，教师可通过管理单元、通信单元了解学生的在家学习情况，便于教师针对具体的情况作出相应的提升建议，督促学生的学习，并可在线辅导学生的学习，同时学生也可通学生终端完成对教师的评价，促使教师进一步提升教学质量，本发明的辅助系统可适用于学生的不同学习阶段，使学校教育和家庭教育紧密连接在一起。
具体实施方式
下面将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
本实施例的基于大数据的教育平台辅助系统，包括校园中心网络服务器、学生终端、教师端、管理单元、存储单元、采集单元及通信单元。此处，需要提醒的是，所述的校园中心网络服务器还与教育教学资源的大数据平台相连，具体来说，此处还需要选择高速isp网络服务商，确保校园中心网络服务器连接的流畅性；由于校园中心网络服务器与众多学生终端、教师端相连，可收集大量教育教学资源信息，实现教育平台大数据中心的建设。
经测试，学校可借助目前已有的资源去构建上述教育平台辅助系统，例如图书馆电脑室、公共计算机机房、实训机房、带有耳机的语音机房等等。
所述的学生终端、所述的教师端、所述的管理单元、所述的存储单元、所述的采集单元、所述的通信单元均与所述的校园中心网络服务器相连，所述的管理单元还分别与所述的学生终端、所述的教师端相连，所述的存储单元通过所述的通信单元与教育平台相连，所述的采集单元设置在所述的学生终端上。具体应用时，学生终端、教师端可采用家用或校用的电脑即可，必要条件下，可使用支持wifi网络的平板电脑或手机，只需在相应的智能设备中安装或植入或嵌入相应的软件即可。其中通信单元的使用时，可提前分别在学生终端或教师端上设置有rfid标签芯片。此外，通信单元采用wifi技术，wifi技术属于短距离无线传输技术，rfid标签西片通过wifi模块可以帮助教师端或学生终端收发电子邮件、浏览教育网页及访问教育相关流式媒体等，它还为学生用户提供了便捷的互联网访问，也便于学生在宿舍或家中使用。
所述的学生终端包括登录模块、学生信息数据库、分析模块及语音视频模块，所述的登录模块、所述的分析模块均与所述的学生信息数据库相连，所述的分析模块与所述的学生信息数据库模块相连，所述的语音视频模块与所述的分析模块相连。需要提醒的是，学生终端可通过访问校园中心网络服务器的web服务与web应用，所述的web服务包括数据存储服务和数据查询服务，所述的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，所述的数据存储服务通过云计算中心与所述的数据查询服务相连，所述的专题应用服务通过web容器与所述的数据存储服务相连。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的校园中心网络服务器上设置有制冷中心，所述的制冷中心包括翅片式散热器、热量交换管及余热回收平台，所述的翅片式散热器与所述的基于arm架构的服务器的cpu的散热风扇相连，所述的所述的翅片式散热器通过热量交换管与所述的预热回收平台相连，所述的翅片式散热器的底部设置有散热硅胶片，所述的余热回收平台与中心空调的换热平台相连，所述的制冷中心的控制算法如下：
其中h为表面传热系数，w/(m2·k)，其中λ为翅片散热器导热系数，w/(m·k)，其中h为翅片高度，mm，其中δ为翅片厚度，mm。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的校园中心网络服务器为基于arm架构的服务器，所述的基于arm架构的服务器与ups不间断电源相连，所述的基于arm架构的服务器的扩展槽支持2×pcie3.0×16槽，所述的基于arm架构的服务器的系统为redhat6.4/6.5、redhatkvm5.8/5.9、oraclesolaris11、citrixxenserver6.0fp1、windowsserver2012r2或ubuntuserver16.04lts，所述的基于arm架构的服务器的储存温度为40℃-60℃(建议40℃最佳)，所述的基于arm架构的服务器的储存湿度为8％-90％(建议30％-40％)。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的学生终端还包括智慧课堂辅助模块、教学综合评价模块及远程解答模块，所述的智慧课堂辅助模块、所述的教学综合评价模块及所述的远程解答模块均与所述的管理单元相连；需要提醒的是，学生终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(augmentedreality，ar)/虚拟现实(virtualreality，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。
所述的智慧课堂辅助模块，用于获取包括学生一卡通信息、学习状态信息、人脸图像信息及语音信息的学生基本信息，对学生的一卡通信息进行核对，对人脸图像信息和语音信息进行识别，以及对学习状态信息进行评估；所述的教学综合评价模块，用于对教师教学开展问卷调查和上课表现评价；所述的远程解答模块，用于连线学生与教师并进行语音或视频的交互；上述所述的智慧课堂辅助模块、所述的教学综合评价模块及所述的远程解答模块均采用dsp芯片。具体来说，智慧课堂辅助模块可单独设置对接的server设备，server设备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。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的智慧课堂辅助模块采用的通信优化算法为
其中还包括
上述算法用于设计基础控制器和课堂仿真时产生被控对象输出数据。需要注意的是，需要设置算法对接的串口服务器，所述的串口服务器具有rs232/rs485转接口并采用slk-s508桌面式框架。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的教师端与所述的校园中心网络服务器之间设置有交换机，所述的交换机为基于javascript编程语言和nodejs运行环境设计的交换机，所述的交换机为24口型端口的交换机，所述的交换机的端口为1000m自适应rj45端口，所述的交换机具独立千兆sfp光纤模块扩展插槽，所述的交换机支持port/mac/ip/vlanid四元扫描绑定，所述的交换机支持ieee802.1qvlan模式，所述的交换机内设置有sp+wrr队列调度算法。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的教师端包括教师签到模块、教师资源发布模块及远程诊断模块，所述的教师签到模块、所述的教师资源发布模块及所述的远程诊断模块均与所述的管理单元相连；所述的教师签到模块，用于监督教师是否每天按时上岗；所述的教师资源发布模块，用于教师将教育资源发布出去；所述的远程诊断模块，用于教师对学生的做题质量进行综合分析，判断学生学习的薄弱点；上述所述的教师签到模块、所述的教师资源发布模块及所述的远程解答模块均采用dsp芯片。需要提醒的是，上述教师端各个模块产生的数据需要及时上传到云存储中心，也可利用存储器进行暂存，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(smartmediacard，smc)，安全数字(securedigital，sd)卡，闪存卡(flashcard)、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。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的教师端设置以max-min的数学算法建立的模型，其中设置的目标函数如下：
其中esm为教育教学评估值，其中vm,t为学生上课评价值，其中γm,t为学生做题质量评价值，其中m,t为学生m在t时段的编号与总数。
上述所述的基于大数据的教育平台辅助系统中，所述的学生终端还设置有gis系统，所述gis系统包括arcgisapi接口和arcgisruntimesdk接口，其中所述arcgisapi接口基于javascript平台，其中所述arcgisruntimesdk基于android平台，所述arcgisapi接口与所述通信单元的信号输入端相连，所述arcgisruntimesdk接口与所述通信单元的通信接口相连。具体的，其中arcgisapi接口和arcgisruntimesdk接口采用常规的接口方式即可，具体的调用方式如下：
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。