基于课堂环境的控制方法与流程

本发明涉及一种信息技术领域，尤其涉及一种基于课堂环境的控制方法。

背景技术：

教室是为学生提供学习环境的独立场所，具有窗户、门、照明灯等必要配置，现代化教室也大多配置有空调等设备，从而为学生提供更舒适的学习环境。然而，现有的教室管理大多需要人工干预，学生在教室学习过程中，常常会耗费一定的精力去根据实际状况管理教室内的各设备。比如：在感觉室内光照不足时开灯。在放学时间，也会经常出现例如忘记关门等问题，因而通过人工的方式管理教室设备，不仅影响学生的学习效率，而且管理效果较差。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供基于课堂环境的控制方法，用于根据实时采集到的教室内外数据动态自动控制教室设施，以维持良好的课堂环境。

为实现上述目的，本发明提供了基于课堂环境的控制方法，所述控制方法包括：

所述服务器获取第一教室的课程信息，根据所述课程信息确定所述第一教室的环境数据的响应时段和非响应时段的信息；

在所述环境数据的响应时段内，所述第一教室的课堂环境监控系统对所述第一教室内外的环境数据进行采集、处理，输出教室设施控制信号，发送给相应的教室设施；

其中，所述课堂环境监控系统包括风雨传感器、温湿度传感器、声音传感器和光线传感器；所述教室设施包括电动窗、空调和护眼照明灯；所述第一教室的课堂环境监控系统对所述第一教室内外的环境数据进行采集、处理，输出教室设施控制信号，发送给相应的教室设施具体包括：

所述风雨传感器采集所述第一教室外的风力数据和降雨量数据，发送给所述课堂环境监控系统的处理器；所述声音传感器采集所述第一教室外的噪音数据，发送给所述处理器；所述处理器根据所述风力数据、所述降雨量数据和所述噪音数据生成第一控制信号，发送给所述电动窗，用以所述电动窗根据所述第一控制信号确定其开关状态；

所述温湿度传感器采集所述第一教室内的温度数据和湿度数据，发送给所述处理器；所述处理器根据所述温度数据和所述湿度数据生成第二控制信号，发送给所述空调，用以所述空调根据所述第二控制信号确定其开关状态；其中，当所述空调的开关状态为开启时，所述处理器还生成用以关闭所述电动窗的所述第一控制信号，发送给所述电动窗；

所述光线传感器采集所述第一教室内的光照参数，发送给所述处理器；所述处理器根据所述光照参数生成第三控制信号，发送给所述护眼照明灯，用以所述护眼照明灯根据所述第三控制信号按照对应的照明参数输出照明光。

优选的，所述处理器根据所述风力数据、所述降雨量数据和所述噪音数据生成第一控制信号，发送给所述电动窗，用以所述电动窗根据所述第一控制信号确定其开关状态具体包括：

当所述风力数据达到预设的风力阈值和/或所述降雨量数据达到预设的降雨量阈值和/或所述噪音数据达到预设的噪音阈值时，生成电动窗关闭控制信号，发送给所述电动窗，用以所述电动窗根据所述电动窗关闭控制信号确定其开关状态为关闭状态。

优选的，所述处理器根据所述温度数据和所述湿度数据生成第二控制信号，发送给所述空调，用以所述空调根据所述第二控制信号确定其开关状态具体包括：

当所述温度数据低于第一温度阈值时，所述处理器生成升温控制信号，发送给所述空调，用以所述空调根据所述升温控制信号确定所述空调的开关状态为开启状态并且所述空调的模式为升温模式；

当所述温度数据高于第二温度阈值时，所述处理器生成降温控制信号，发送给所述空调，用以所述空调根据所述降温控制信号确定所述空调的开关状态为开启状态并且所述空调的模式为降温模式；所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。

优选的，所述处理器根据所述温度数据和所述湿度数据生成第二控制信号，发送给所述空调，用以所述空调根据所述第二控制信号确定其开关状态具体包括：

当所述湿度数据达到预设的湿度阈值时，所述处理器生成除湿控制信号，发送给所述空调，用以所述空调根据所述除湿控制信号确定所述空调的开关状态为开启状态并且所述空调的模式为除湿模式。

优选的，所述处理器根据所述光照参数生成第三控制信号，发送给所述护眼照明灯，用以所述护眼照明灯根据所述第三控制信号按照对应的照明参数输出照明光具体包括：

所述处理器根据所述课程信息确定所述第一教室内的所述护眼照明灯的基准光照参数，并根据所述光照参数对所述基准光照参数进行调节，得到修正光照参数；

所述处理器根据所述修正光照参数生成第三控制信号，发送给所述护眼照明灯，用以所述第一照明设备根据所述第三控制信号输出照明光。

优选的，所述服务器获取所述第一教室内的投影的状态信息，发送给处理器；所述处理器根据所述投影的状态信息确定窗帘的开关状态。

优选的，在所述环境数据的非响应时段内，所述控制方法还包括：

所述第一教室内的红外传感器采集预设的区域范围内的温度数据，发送给所述处理器；

所述处理器根据所述温度数据确定所述第一教室内的人员滞留状态信息；

当所述人员滞留状态信息为无人状态时，所述处理器生成门禁关闭控制信号，发送给所述第一教室的电动门，用以所述电动门根据所述门禁关闭控制信号转换为关闭状态。

进一步优选的，在所述环境数据的非响应时段内，所述控制方法还包括：

在所述响应时段的起始时刻，所述处理器生成门禁开启控制信号，发送给所述第一教室的所述电动门，用以所述电动门根据所述门禁开启控制信号将所述电动门的开关状态转换为开启状态。

本发明实施例提供的基于课堂环境的控制方法，实现了根据实时采集到的教室内外数据动态自动控制教室设施，减少人工干预，以维持良好的课堂环境。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于课堂环境的控制系统示意图；

图2为本发明实施例提供的基于课堂环境的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明提供的基于课堂环境的控制方法，可以根据实时采集到的教室内外数据动态控制教室设施，减少人工干预，以维持良好的课堂环境。

图1为本发明实施例提供的基于课堂环境的控制系统示意图。本发明实施例提供的基于课堂环境的控制方法，可以应用于图1所示的控制系统中，该控制系统包括：

风雨传感器1、声音传感器2、温湿度传感器3、光线传感器4、处理器5和服务器6。

其中，风雨传感器1，声音传感器2，与处理器5无线连接；温湿度传感器3和光线传感器4与处理器5相连接，优选的采用有线连接方式；处理器5与服务器6采用有线或者无线连接。

风雨传感器1和声音传感器2安装在教室环境外。温湿度传感器3、光线传感器4和处理器5安装在教室环境内，服务器位于云端。处于同一个教室内外的温湿度传感器3、光线传感器4、处理器5、风雨传感器1和声音传感器2组成一个控制系统终端，多个控制系统终端与服务器分别独立传输数据和指令。

图2为本发明实施例提供的基于课堂环境的控制方法的流程图，示出了根据实时采集到的教室内外数据动态控制上述系统所示的教室设施的流程，以下结合图2对本发明技术方案进行详述。

步骤110，服务器获取第一教室的课程信息，根据课程信息确定第一教室的环境数据的响应时段和非响应时段的信息。

在一个具体的实施例中，服务器获取第一教室的课程信息，课程信息包括课程开始时间和课程结束时间。在第一个课程开始时间和最后一个课程的结束时间之间是第一教室的响应时间，在第一个课程开始时间和最后一个课程的结束时间之外是第一教室的非响应时间。其中，响应时间指教室设施根据第一教室内外采集的数据动态变化的时间。非响应时间指教室设施不根据第一教室内外采集的数据动态变化的时间。

在环境数据的响应时段内执行步骤120，在环境数据的非响应时段内执行步骤130。

步骤120，在环境数据的响应时段内，第一教室的课堂环境监控系统对第一教室内外的环境数据进行采集、处理，输出教室设施控制信号，发送给相应的教室设施。

具体的，课堂环境监控系统包括风雨传感器、温湿度传感器、声音传感器和光线传感器。教室设施包括电动窗、空调和护眼照明灯。

其中，对第一教室内外的环境数据进行采集、处理，输出教室设施控制信号，发送给相应的教室设施具体执行步骤如下。

对于电动窗的控制，可以采用如下方案：

步骤1211，风雨传感器采集第一教室外的风力数据和降雨量数据，发送给课堂环境监控系统的处理器。

步骤1212，声音传感器采集第一教室外的噪音数据，发送给处理器。

步骤1213，处理器根据风力数据、降雨量数据和噪音数据生成第一控制信号，发送给电动窗。

步骤1214，电动窗根据第一控制信号确定其开关状态。

具体的，当风力数据达到预设的风力阈值和/或降雨量数据达到预设的降雨量阈值和/或噪音数据达到预设的噪音阈值时，生成电动窗关闭控制信号，发送给电动窗，用以电动窗根据电动窗关闭控制信号确定其开关状态为关闭状态。

当风力数据未达到预设的风力阈值、降雨量数据未达到预设的降雨量阈值且噪音数据未达到预设的噪音阈值时，处理器生成电动窗开启控制信号，发送给电动窗，用以电动窗根据电动窗开启控制信号确定其开关状态为开启状态。

在一个具体的实施例中，风雨传感器采集到第一教室外的风力数据，例如采集到风速为8m/s，发送给处理器，处理器根据风速风力等级对照表，判断风速对应的风力等级为5级风，然后根据预设的风力等级与控制信号的对照关系，例如0-2级电动窗全开，3-5级电动窗半开，6级及以上关闭电动窗，确定在5级风的情况下电动窗的开关状态为半开状态。

风雨传感器采集到第一教室外的降雨量数据，例如采集到降雨量数据为3毫米，发送给处理器，处理器根据降雨量等级对照表，例如零星小雨＜5毫米，5毫米≤小雨＜10毫米，中到大雨≥10毫米，确定降雨等级为零星小雨，然后根据预设的降雨等级与控制信号的对照关系，例如零星小雨电动窗全开，小雨电动窗半开，中到大雨电动窗关闭，确定根据降雨量数据电动窗的开关状态为全开状态。

声音传感器采集到第一教室外的噪音数据，例如采集到噪音数据为30分贝，发送给处理器，处理器根据噪音等级对照表，例如安静状态＜50分贝，吵闹状态≥50分贝，确定噪音为安静状态，然后根据预设的降雨等级与控制信号的对照关系，例如安静状态下电动窗全开，吵闹状态下电动窗关闭，确定根据噪音数据电动窗的开关状态为全开状态。

综合采集到的数据：风速为8m/s，半开状态；降雨量数据为3毫米，全开状态；噪音数据为30分贝，全开状态；

电动窗的开关状态有三个状态：关闭状态、半开状态和全开状态。其中，关闭状态的优先级大于半开状态的优先级，半开状态的优先级大于全开状态的优先级。在综合化判断电动窗的开关状态时，以优先级最高的状态为最终开关状态。

最终处理器根据电动窗的开启状态的优先级，确定电动窗的开关状态为半开状态。

对于教室内空调的控制，可以采用如下方案：

步骤1221，温湿度传感器采集第一教室内的温度数据和湿度数据，发送给处理器。

步骤1222，处理器根据温度数据和湿度数据生成第二控制信号，发送给空调；

步骤1223空调根据第二控制信号确定其开关状态。

具体的，当温度数据低于第一温度阈值时，处理器生成升温控制信号，发送给空调，用以空调根据升温控制信号确定空调的开关状态为开启状态并且空调的模式为升温模式。

当温度数据高于第二温度阈值时，处理器生成降温控制信号，发送给空调，用以空调根据降温控制信号确定空调的开关状态为开启状态并且空调的模式为降温模式。第二温度阈值大于第一温度阈值。

在一个具体的实施例中，温湿度传感器采集到温度15℃，预设基准温度为22℃，第一温度阈值为18℃，第二温度阈值为26℃。处理器根据采集到温度15℃小于第一温度阈值为18℃，生成升温控制信号，发送给空调，用以空调根据升温控制信号确定空调的开关状态为开启状态并且空调的模式为升温模式。升温模式和降温模式的空调温度参数均为基准温度22℃。其中，基准温度可以根据用户的需求自行更改。

当湿度数据达到预设的湿度阈值时，处理器生成除湿控制信号，发送给空调，用以空调根据除湿控制信号确定空调的开关状态为开启状态并且空调的模式为除湿模式。

在一个具体的实施例中，温湿度传感器采集到湿度50％，发送给处理器。处理器根据基准温度22℃确定相对湿度范围，例如30％-40％。采集到的湿度50％超出相对湿度范围，处理器生成除湿控制信号，发送给空调，用以空调根据除湿控制信号确定空调的开关状态为开启状态并且空调的模式为除湿模式。

优选的，根据空调的属性，除湿模式和升温模式或者降温模式同时运行。如果两种模式不能同时运行，处理器优先根据温度数据开启空调，确定空调的升温模式或者降温模式。

优选的，当空调的开关状态为开启时，处理器还生成用以关闭电动窗的第一控制信号，发送给电动窗。

对于教室内护眼照明灯的控制，可以采用如下方案：

步骤1231，光线传感器采集第一教室内的光照参数，发送给处理器。

步骤1232，处理器根据光照参数生成第三控制信号，发送给护眼照明灯。

步骤1233，护眼照明灯根据第三控制信号按照对应的照明参数输出照明光。

具体的，光线传感器根据预设的时间间隔采集第一教室内的光照参数，并发送给处理器。处理器根据课程信息确定第一教室内的护眼照明灯的基准光照参数根据光照参数对基准光照参数进行调节，得到修正光照参数。

其中，当基准光照参数与光照参数的差值在预置的光照差值范围内时，根据基准光照参数的100％，生成修正光照参数。当基准光照参数与光照参数的差值超出光照差值范围时，处理器根据光照参数对基准光照参数进行调节，生成修正光照参数。

处理器根据修正光照参数生成第三控制信号，发送给护眼照明灯，用以第一照明设备根据第三控制信号输出照明光。其中，处理器根据课程信息中的课程开始时间和课程结束时间确定第三控制信号对应的输出时间段。

在一个具体的实施例中，在一个具体的实施例中，处理器获取的对应课程为“音乐课”，根据“音乐课”查找对应的基准光照参数，例如400lx。光线传感器每隔5分钟采集一次第一教室内的光照参数。处理器判断光照参数与基准光照参数的差值是否在预置的光照差值范围内。

本方案对光照参数也进行监控，并设定合理的光照参数范围。当超出光照参数一个预置的光照差值，表明护眼照明灯的光照过亮或者过暗，此时需要在基准光照参数的基础上考虑外部光照参数，并对基准光照参数进行基于光照参数的补偿或修正。

在一个具体的实施例中，当前获取的光照参数394lx，与基准光照参数400lx的差值大于预置的光照差值5lx。处理器查询并获取当前以及当前之前另外4次的第一照明设备所处环境的光照参数，用于光照参数修正计算。

优选的，在所用算法中，距离当前时间越近的光照参数采样值的权重越大。例如，进行加权平均计算时，获取当前时间的以及距离当前时间最近的4个5分钟的光照参数，根据时间前后分别为“390lx、391lx、392lx、393lx、394lx”，并且分别分配权重值“80％、90％、100％、110％、120％”，得到用于光照参数调节的加权光照参数，为392.2lx，处理器再根据加权光照参数计算对基准光照参数修正值。具体可以设定，当计算得到的加权光照参数大于基准光照参数时，基准光照参数修正值＝-10％*加权光照参数，当计算得到的加权光照参数小于基准光照参数时，基准光照参数修正值＝10％*加权光照参数。在本例中第一光照参数400lx调整后，得到的修正光照参数为439.22lx。

最终处理器根据音乐课的时间，例如周一上午8:00-8:45，输出修正光照参数为439.22lx的照明光。

对于教室内电动窗帘的控制，可以采用如下方案：

步骤1241，服务器获取第一教室内的投影的状态信息，发送给处理器。

步骤1242，处理器根据投影的状态信息确定窗帘的开关状态。

在一个具体的实施例中，服务根据第一教室内的投影仪使用情况确定窗帘的开关状态。当投影仪处于开启状态时，生成窗帘关闭信号，用以窗帘根据窗帘关闭信号确定其开关状态为关闭状态。当投影仪处于关闭状态时，生成窗帘开启信号，用以窗帘根据窗帘开启信号确定其开关状态为开启状态。

步骤130，在环境数据的非响应时段内，第一教室内的红外传感器采集预设的区域范围内的温度数据，发送给处理器。

步骤131，处理器根据温度数据判断第一教室内的人员滞留状态信息。

具体的，当人员滞留状态信息为无人状态时，执行步骤132，当人员滞留状态信息为有人状态时，执行步骤133。

步骤132，处理器生成门禁关闭控制信号，发送给第一教室的电动门，用以电动门根据门禁关闭控制信号转换为关闭状态。

步骤133，电动门保持开启状态。

在非响应时段结束时刻，即相应时段的起始时刻，处理器生成门禁开启控制信号，发送给第一教室的电动门，用以电动门根据门禁开启控制信号将电动门的开关状态转换为开启状态。

本发明的基于课堂环境的控制方法实现了根据实时采集到的教室内外数据动态控制教室设施，减少人工干预，以维持良好的课堂环境。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。