本实用新型涉及一种电化教学设备，特别是涉及一种能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统。
背景技术：
目前，学校难于掌握各区域内的人数、人员情况，学校更无法掌握每个学生的当前位置、行动轨迹。老师通过点名方式检查学生是否来上课，费时费力。学校无法在第一时间通过电子手段掌握学生的出勤情况。老师提问，学生举手回答，多数学生无法参与互动；师生互通不足，缺乏对每个学生的评价体系及知识点掌握情况分析。学生接近危险区域，造成安全隐患。
技术实现要素：
本实用新型目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种显著提高教学和学生管理效率及水平的能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统。
为实现上述目的，本实用新型能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统由服务器、接收器、Beacon设备构成：服务器通过以太网互联通讯方式连接多个并列、在校园广布的接收器，接收器通过低功耗蓝牙互联通讯方式连接Beacon设备；Beacon设备包括学生随身携带附带薄膜键盘、用于课堂答题和互动教学的校园智慧卡，学生佩戴、用于对学生定位的智能手环，被允许接入系统带蓝牙功能、至少包括老师持有的手机；在校门外、校门内或其它门外、门内分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的接收器。系统信息交互有：第一步：Beacon设备通过BLE低功耗蓝牙向接收器发送数据信息，第二步：接收器将接收到的数据信息发往后台服务器进行处理，第三步：服务器根据数据信息进行相应管理。具体工作过程有：Beacon设备向接收器发射唯一的识别码，接收器请求后端的后台服务器，后台服务器向接收器返回场景数据，接收器扫描Beacon设备。具有显著提高教学和学生管理效率及水平的优点。
作为优化，太网互联通讯方式有：服务器以太网有线传输方式与有线接收器通讯相连，服务器以WIFI无线路由传输方式与WIFI接收器通讯相连。
作为优化，所述有线接收器设置有定期读取Beacon设备发出的蓝牙广播数据的蓝牙广播数据识读电路，和以太网有线传输方式将数据送给后台服务器的有线传输电路，并且配置有POE供电线路或者USB供电线路。接收器定期读取Beacon设备发出的蓝牙广播数据，经以太网有线传输方式，将数据送给后台服务器。接收器支持POE供电和USB供电两种模式，方便现场部署。
所述WIFI接收器设置有定期读取Beacon设备发出的蓝牙广播数据的蓝牙广播数据识读电路，和以太网无线传输方式将数据送给后台服务器的无线传输电路，并且配连有电源或电源线。接收器定期读取Beacon设备发出的蓝牙广播数据，经WIFI无线路由传输方式，将数据送给后台服务器。只需提供电源，不需要布设网线，便于现场安装。
作为优化，所述Beacon设备中的校园智慧卡内部有用于实现就餐结算等一卡通功能的NFC芯片和按照固定间隔发射卡片标识符、用于定位的Beacon发射器，校园智慧卡正面配装用于课堂答题和互动教学的薄膜键盘。
作为优化，所述校园智慧卡配置有纽扣电池电源和纽扣电池电量检测电路及电连电量检测电路用于显示电量和其它信息的显示屏，薄膜键盘上设置有位于中部的A、B、C、D、E、F字母按键和位于下部的对号、错号、F1、F2、清空、确定按键及位于顶部的疑问、重点、兴趣按键。卡片采用纽扣电池供电，设备功耗低、非常省电。系统在线检测卡片的剩余电量，电量不足时提醒更换电池。
作为优化，所述Beacon设备中的智能手环配置有按照预设的时间间隔、通过蓝牙BLE发送自身的标识符等基本信息的信息收发电路。
作为优化，所述智能手环是手表式腕带上固装有前面带显示屏的表头，表头内配置电连所述显示屏的信息收发电路及电连信息收发电路的纽扣电池电源，和配置有电连显示屏的纽扣电池电量检测电路。学生佩戴智能手环，系统根据对手环的检测完成对学生的定位。手环采用纽扣电池供电，设备功耗低、非常省电。系统在线检测手环的剩余电量，电量不足时提醒更换电池。
作为优化，其它门外、门内是教学楼、宿舍楼、综合场馆的门外和门内；所述门外、门内分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的接收器是门外、门内出入通道的地面上分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的门外、门内接收器。所述门外、门内分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的接收器是门外、门内出入通道中心线上的地面上分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的一台门外接收器、一台门内接收器；或所述门外、门内分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的接收器是与门外、门内出入通道中心线两侧的地面上分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的两台门外接收器、两台门内接收器。
作为优化，所述接收器是通过有线或无线通讯方式连接教学显示一体机或连接教学显示一体机和教学电脑的教室内置、带手机扫描接入二维码的接收器，带蓝牙功能、老师持有的手机是带蓝牙功能和扫描二维码功能的智能手机。教学显示一体机是投影显示教学一体机。教室考勤，解决方案，老师发出统计考勤指令，接收器接收学生的Beacon设备信息，并上传服务器，服务器根据学生名单实时统计学生的出勤状况，并反馈给老师。
作为优化，所述接收器为在危险区域周围安装、形成电子围栏的信号接收器，与之配用的智能手环配置有进危险区声音报警电路；所述接收器为需要获取区域人员信息和指定人员轨迹的人员定位区域安装的信号接收器。
总之，本实用新型用于智慧校园系统的解决方案的主要功能有出入管理、教室考勤、人员定位、课堂答题、电子围栏。
系统总体架构由服务器、接收器、Beacon设备组成。服务器与接收器之间采用以太网通讯，接收器与Beacon设备之间采用BLE低功耗蓝牙通讯。
系统信息交互有：第一步：Beacon设备通过BLE低功耗蓝牙向接收器发送数据信息，第二步：接收器将接收到的数据信息发往后台服务器进行处理，第三步：服务器根据数据信息进行相应管理。
Beacon设备中校园智慧卡。卡片内部有NFC芯片，用于实现就餐结算等一卡通功能。卡片内部有Beacon发射器，按照固定间隔发射卡片标识符，用于定位。卡片附带薄膜键盘，用于课堂答题和互动教学。卡片采用纽扣电池供电，设备功耗低、非常省电。系统在线检测卡片的剩余电量，电量不足时提醒更换电池。
Beacon设备中智能手环。手环按照预设的时间间隔，通过蓝牙BLE发送自身的标识符等基本信息。学生佩戴智能手环，系统根据对手环的检测完成对学生的定位。手环采用纽扣电池供电，设备功耗低、非常省电。系统在线检测手环的剩余电量，电量不足时提醒更换电池。
接收器中的有线接收器是接收器定期读取Beacon设备发出的蓝牙广播数据，经以太网有线传输方式，将数据送给后台服务器。接收器支持POE供电和USB供电两种模式，方便现场部署。接收器中的WIFI接收器是接收器定期读取Beacon设备发出的蓝牙广播数据，经WIFI无线路由传输方式，将数据送给后台服务器。只需提供电源，不需要布设网线，便于现场安装。
针对现有问题“学生上学（入校门）和下学（出校门）时，学校无法在第一时间通过电子手段掌握学生的出入校门情况”的解决方案是在校门外、校门内分别安装接收器，学生随身携带的Beacon设备按照设定间隔主动发送自身标识码，学生进入接收器识别区域后，接收器接收到卡片信息，开始追踪，根据卡片的行进轨迹，做出“进入学校”、“离开学校”的判定。当然，其它区域也可以进行进出检测，即采用相同方法，也可实现教学楼、宿舍楼、综合场馆的进出检测。
针对现有问题：老师通过点名方式检查学生是否来上课，费时费力。学校无法在第一时间通过电子手段掌握学生的出勤情况。解决方案是老师通过扫接收器上的二维码接入的智能手机，发出统计考勤指令，接收器接收学生的Beacon设备信息，并上传服务器，服务器根据学生名单实时统计学生的出勤状况，并反馈给老师。
为解决现有人员定位问题“学校难于掌握各区域内的人数、人员情况。学校无法掌握每个学生的当前位置、行动轨迹”解决方案是在相关区域布设信号接收器，接收器接收学生的Beacon设备信息，并上传服务器。可指定区域，查询该区域内的人数以及人员。可指定学生，查询该学生在校内的行动轨迹。通过大数据分析，了解校内各设施的使用情况，分析学生的行为规律。
为解决现有问题“老师提问，学生举手回答，多数学生无法参与互动。师生互通不足，缺乏对每个学生的评价体系及知识点掌握情况分析”的解决方案是老师出题后，发出答题指令，学生通过校园卡上的按键答题。接收器接收学生的答题信息，并上传服务器。答题结果反馈到教室，通过一体机投影显示，查漏补缺，以学定教。答题模式有测试、抢答等，高效互动，提高老师课堂掌控力及学生课堂活跃度。课堂答题情况自动保存到后台系统，供日后分析统计。
其中课堂互动是除答题功能外，键盘上还设计了“疑问”、“兴趣”、“重点”3个按键，强化教学的互动能力。老师讲解某个知识点时，遇到疑问：如果学生没有听懂（产生疑问），可以按下“疑问”按键。老师根据系统实时汇总的信息，及时调整教学的内容与难度。遇到有兴趣：如果学生对某个知识点感兴趣，可以按下“兴趣”按键。系统进行大数据分析，掌握学生的兴趣点。遇到重点：如果学生感觉某个知识点很重要，可以按下“重点”按键，在系统中进行标记。课后，根据自己做的标记进行进一步的学习。
新型教学方式的互动教学。只要在配备电脑和投影的教室，教师只需要携带手机扫码即可上课，无需拷贝课件和习题，无需启动电脑端复杂的教学工具。也可以直接在手机上对教学课件进行圈花和注释。高效、轻松、稳定、极具乐趣。图片、拍照、OFFICE文件、视频、音频、习题、屏幕直投等即拍即得灵活多样的课件。课中实时直播，课后形成整个课堂视频。
互动教学平台给教师提供轻便备课方式。手机和PC均可简易备课。可快速组织PPT、图片、拍照以及之后的AR等资源，上传至云端完成备课，抛开繁琐的教学资源分类定义，省去无关的资源结构化组织，在家中、办公室、或者在路上也可以完成备课工作。
针对现有问题“学生接近危险区域，造成安全隐患”的解决方案是在危险区域周围安装信号接收器，形成电子围栏。学生接近电子围栏时，系统进行安全报警，并进行相应处理。
采用上述技术方案后，本实用新型能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统具有显著提高教学和学生管理效率及水平的优点。
附图说明
图1是本实用新型能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统整体结构示意图；图2是本实用新型能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统的信息交互示意图；图3是本实用新型能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统的出入校门时间信息接收器的工作原理示意图；图4是本实用新型能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统的校园智慧卡用于课堂答题和互动教学的示意图；图5是本实用新型能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统的校园智慧卡的主视结构示意图；图6是本实用新型能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统的智能手环的主视结构示意图；图7是本实用新型能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统的老师智能手机统计考勤显控界面示意图；图8是本实用新型能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统的进行人员定位中的区域人员信息显控界面示意图；图9是本实用新型能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统的进行人员定位中的指定人员轨迹显控界面示意图。
具体实施方式
本实用新型能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统由服务器、接收器、Beacon设备构成：服务器通过以太网互联通讯方式连接多个并列、在校园广布的接收器，接收器通过低功耗蓝牙互联通讯方式连接Beacon设备；Beacon设备包括学生随身携带附带薄膜键盘、用于课堂答题和互动教学的校园智慧卡，学生佩戴、用于对学生定位的智能手环，被允许接入系统带蓝牙功能、至少包括老师持有的手机；在校门外、校门内或其它门外、门内分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的接收器。系统信息交互有：第一步：Beacon设备通过BLE低功耗蓝牙向接收器发送数据信息，第二步：接收器将接收到的数据信息发往后台服务器进行处理，第三步：服务器根据数据信息进行相应管理。具体工作过程有：Beacon设备向接收器发射唯一的识别码，接收器请求后端的后台服务器，后台服务器向接收器返回场景数据，接收器扫描Beacon设备。具有显著提高教学和学生管理效率及水平的优点。
具体是太网互联通讯方式有：服务器以太网有线传输方式与有线接收器通讯相连，服务器以WIFI无线路由传输方式与WIFI接收器通讯相连。所述有线接收器设置有定期读取Beacon设备发出的蓝牙广播数据的蓝牙广播数据识读电路，和以太网有线传输方式将数据送给后台服务器的有线传输电路，并且配置有POE供电线路或者USB供电线路。接收器定期读取Beacon设备发出的蓝牙广播数据，经以太网有线传输方式，将数据送给后台服务器。接收器支持POE供电和USB供电两种模式，方便现场部署。所述WIFI接收器设置有定期读取Beacon设备发出的蓝牙广播数据的蓝牙广播数据识读电路，和以太网无线传输方式将数据送给后台服务器的无线传输电路，并且配连有电源或电源线。接收器定期读取Beacon设备发出的蓝牙广播数据，经WIFI无线路由传输方式，将数据送给后台服务器。只需提供电源，不需要布设网线，便于现场安装。
具体是所述Beacon设备中的校园智慧卡内部有用于实现就餐结算等一卡通功能的NFC芯片和按照固定间隔发射卡片标识符、用于定位的Beacon发射器，校园智慧卡正面配装用于课堂答题和互动教学的薄膜键盘。所述校园智慧卡配置有纽扣电池电源和纽扣电池电量检测电路及电连电量检测电路用于显示电量和其它信息的显示屏，薄膜键盘上设置有位于中部的A、B、C、D、E、F字母按键和位于下部的对号、错号、F1、F2、清空、确定按键及位于顶部的疑问、重点、兴趣按键。卡片采用纽扣电池供电，设备功耗低、非常省电。系统在线检测卡片的剩余电量，电量不足时提醒更换电池。
具体是所述Beacon设备中的智能手环配置有按照预设的时间间隔、通过蓝牙BLE发送自身的标识符等基本信息的信息收发电路。所述智能手环是手表式腕带上固装有前面带显示屏的表头，表头内配置电连所述显示屏的信息收发电路及电连信息收发电路的纽扣电池电源，和配置有电连显示屏的纽扣电池电量检测电路。学生佩戴智能手环，系统根据对手环的检测完成对学生的定位。手环采用纽扣电池供电，设备功耗低、非常省电。系统在线检测手环的剩余电量，电量不足时提醒更换电池。
具体其它门外、门内是教学楼、宿舍楼、综合场馆的门外和门内；门外、门内分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的接收器是门外、门内出入通道的地面上分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的门外、门内接收器。所述门外、门内分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的接收器是门外、门内出入通道中心线上的地面上分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的一台门外接收器、一台门内接收器；或所述门外、门内分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的接收器是与门外、门内出入通道中心线两侧的地面上分别安装用于接收识别智能手环出入校门时间信息的两台门外接收器、两台门内接收器。
具体是所述接收器是通过有线或无线通讯方式连接教学显示一体机或连接教学显示一体机和教学电脑的教室内置、带手机扫描接入二维码的接收器，带蓝牙功能、老师持有的手机是带蓝牙功能和扫描二维码功能的智能手机。教学显示一体机是投影显示教学一体机。教室考勤，解决方案，老师发出统计考勤指令，接收器接收学生的Beacon设备信息，并上传服务器，服务器根据学生名单实时统计学生的出勤状况，并反馈给老师。
具体是所述接收器为在危险区域周围安装、形成电子围栏的信号接收器，与之配用的智能手环配置有进危险区声音报警电路；所述接收器为需要获取区域人员信息和指定人员轨迹的人员定位区域安装的信号接收器。
总之，本实用新型用于智慧校园系统的解决方案的主要功能有出入管理、教室考勤、人员定位、课堂答题、电子围栏。下面结合附图作更进一步说明。
如图1所示，系统总体架构由服务器1、接收器2、Beacon设备3组成。服务器1与接收器2之间采用以太网通讯，接收器2与Beacon设备3之间采用BLE低功耗蓝牙通讯。
如图2所示，系统信息交互有：第一步：Beacon设备通过BLE低功耗蓝牙向接收器发送数据信息，第二步：接收器将接收到的数据信息发往后台服务器进行处理，第三步：服务器根据数据信息进行相应管理。
如图5所示，Beacon设备-校园智慧卡。卡片内部有NFC芯片，用于实现就餐结算等一卡通功能。卡片内部有Beacon发射器，按照固定间隔发射卡片标识符，用于定位。卡片附带薄膜键盘，用于课堂答题和互动教学。卡片采用纽扣电池供电，设备功耗低、非常省电。系统在线检测卡片的剩余电量，电量不足时提醒更换电池。
如图6所示，Beacon设备-智能手环。手环按照预设的时间间隔，通过蓝牙BLE发送自身的标识符等基本信息。学生佩戴智能手环，系统根据对手环的检测完成对学生的定位。手环采用纽扣电池供电，设备功耗低、非常省电。系统在线检测手环的剩余电量，电量不足时提醒更换电池。
接收器中的有线接收器是接收器定期读取Beacon设备发出的蓝牙广播数据，经以太网有线传输方式，将数据送给后台服务器。接收器支持POE供电和USB供电两种模式，方便现场部署。接收器中的WIFI接收器是接收器定期读取Beacon设备发出的蓝牙广播数据，经WIFI无线路由传输方式，将数据送给后台服务器。只需提供电源，不需要布设网线，便于现场安装。
如图3所示，针对现有问题“学生上学（入校门）和下学（出校门）时，学校无法在第一时间通过电子手段掌握学生的出入校门情况”的解决方案是在校门外、校门内分别安装接收器，学生随身携带的Beacon设备按照设定间隔主动发送自身标识码，学生进入接收器识别区域后，接收器接收到卡片信息，开始追踪，根据卡片的行进轨迹，做出“进入学校”、“离开学校”的判定。当然，其它区域也可以进行进出检测，即采用相同方法，也可实现教学楼、宿舍楼、综合场馆的进出检测。
如图7所示，针对现有问题：老师通过点名方式检查学生是否来上课，费时费力。学校无法在第一时间通过电子手段掌握学生的出勤情况。解决方案是老师通过扫接收器上的二维码接入的智能手机，发出统计考勤指令，接收器接收学生的Beacon设备信息，并上传服务器，服务器根据学生名单实时统计学生的出勤状况，并反馈给老师。
为解决现有人员定位问题“学校难于掌握各区域内的人数、人员情况。学校无法掌握每个学生的当前位置、行动轨迹”解决方案是在相关区域布设信号接收器，接收器接收学生的Beacon设备信息，并上传服务器。可指定区域，查询该区域内的人数以及人员。可指定学生，查询该学生在校内的行动轨迹。通过大数据分析，了解校内各设施的使用情况，分析学生的行为规律。区域人员信息例如图8所示，指定人员轨迹例如图9所示。
如图4所示，现有问题“老师提问，学生举手回答，多数学生无法参与互动。师生互通不足，缺乏对每个学生的评价体系及知识点掌握情况分析”的解决方案是老师出题后，发出答题指令，学生通过校园卡上的按键答题。接收器接收学生的答题信息，并上传服务器。答题结果反馈到教室，通过一体机投影显示，查漏补缺，以学定教。答题模式有测试、抢答等，高效互动，提高老师课堂掌控力及学生课堂活跃度。课堂答题情况自动保存到后台系统，供日后分析统计。
其中课堂互动是除答题功能外，键盘上还设计了“疑问”、“兴趣”、“重点”3个按键，强化教学的互动能力。老师讲解某个知识点时，遇到疑问：如果学生没有听懂（产生疑问），可以按下“疑问”按键。老师根据系统实时汇总的信息，及时调整教学的内容与难度。遇到有兴趣：如果学生对某个知识点感兴趣，可以按下“兴趣”按键。系统进行大数据分析，掌握学生的兴趣点。遇到重点：如果学生感觉某个知识点很重要，可以按下“重点”按键，在系统中进行标记。课后，根据自己做的标记进行进一步的学习。
新型教学方式的互动教学平台。只要在配备电脑和投影的教室，教师只需要携带手机扫码即可上课，无需拷贝课件和习题，无需启动电脑端复杂的教学工具。也可以直接在手机上对教学课件进行圈花和注释。高效、轻松、稳定、极具乐趣。图片、拍照、OFFICE文件、视频、音频、习题、屏幕直投等即拍即得灵活多样的课件。课中实时直播，课后形成整个课堂视频。
互动教学平台给教师提供轻便备课方式。手机和PC均可简易备课。可快速组织PPT、图片、拍照以及之后的AR等资源，上传至云端完成备课，抛开繁琐的教学资源分类定义，省去无关的资源结构化组织，在家中、办公室、或者在路上也可以完成备课工作。
针对现有问题“学生接近危险区域，造成安全隐患”的解决方案是在危险区域周围安装信号接收器，形成电子围栏。学生接近电子围栏时，系统进行安全报警，并进行相应处理。
采用上述技术方案后，本实用新型能与手机无缝对接的互动教学智慧校园系统具有显著提高教学和学生管理效率及水平的优点。