一种课堂疲劳预警系统及课桌的制作方法

本实用新型涉及课堂教育用具技术领域，具体而言，涉及一种具有疲劳提醒功能的适用于中小学生的课堂疲劳预警系统及课桌。

背景技术：

课堂教育是中小学生获取知识的主要渠道，是实现素质教育的主要阵地。一堂课宝贵的40多分钟，要获得最大的收获就需要学生提高课堂效率，避免跑神现象，但由于生理机能反应，学生的课堂兴奋期一般只有十分钟左右。而跑神的主要表现为视觉疲劳。

因此，如何抑制学生课堂疲劳跑神，成为现代教育中不可忽视的一点。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种课堂疲劳预警系统及课桌，该课堂疲劳预警系统能够实时监测教室内学生上课期间的疲劳状态，并发出预警；能够有效提高学生的学习效率，辅助教师更好地完成课堂教学任务。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种课堂疲劳预警系统，包括用于监测学生的疲劳状态的监测装置和用于显示教室内每个学生的疲劳状态的疲劳显示器，监测装置安装在课桌上且朝向学生一侧设置，监测装置与疲劳显示器相连接。

进一步地，还包括一警示按钮，警示按钮安装在课桌上，警示按钮与疲劳显示器相连接。

进一步地，监测装置安装在课桌的桌挡板的上沿中间位置；警示按钮安装在课桌的桌面板的右上角。

进一步地，疲劳显示器设置在教室黑板屏的一侧。

进一步地，疲劳显示器和教室黑板屏之间还设有一用于展示教学内容素材和辅助屏幕标记的电子显示屏，电子显示屏与一电脑相连接。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种课桌，包括桌挡板、桌面板、桌洞和支架，桌面板的下方设有桌洞，支架与桌洞相连接，桌挡板设于桌面板的边缘处且向上延伸设置，桌挡板上设有用于监测学生的疲劳状态的监测装置，监测装置安装在桌挡板朝向学生的一侧，监测装置与一用于显示教室内每个学生的疲劳状态的疲劳显示器相连接。

进一步地，桌面板上设有一警示按钮，警示按钮与疲劳显示器相连接。

进一步地，监测装置设置在桌挡板的上沿中间位置。

进一步地，支架为可伸缩支架。

进一步地，支架包括上支架和下支架，上支架与桌洞相连接，下支架为中空结构，上支架可伸缩地插设在下支架中，上支架和下支架上沿轴向均设置有多个螺栓孔，上支架和下支架之间通过穿设于螺栓孔内的螺栓连接固定。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的课堂疲劳预警系统及课桌，通过在课桌上设置监测装置监测学生的疲劳状态，并将学生的疲劳状态信号发送至疲劳显示器，通过疲劳显示器显示学生的疲劳状态信息并及时做出预警。该课堂疲劳预警系统能够实时监测教室内学生上课期间的疲劳状态，并发出预警；能够有效地提高学生的学习效率，辅助教师更好地完成课堂教学任务；并且结构简单、新颖、易于实现，具有广阔的应用前景。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的安装课堂疲劳预警系统的课桌的侧视图。

图2为本实用新型的安装课堂疲劳预警系统的课桌的主视图。

图3为本实用新型的课堂疲劳预警系统中疲劳显示器、教室黑板屏和电子显示屏的结构示意图。

图4为本实用新型的课堂疲劳预警系统的工作流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、监测装置；2、疲劳显示器；3、警示按钮；4、电子显示屏；100、课桌；101、桌挡板；102、桌面板；103、桌洞；104、支架；200、教室黑板屏；1041、上支架；1042、下支架；1043、螺栓。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参见图1至图4，一种本实用新型实施例的课堂疲劳预警系统，该课堂疲劳预警系统主要包括监测装置1和疲劳显示器2。其中，监测装置1用于监测学生的疲劳状态，该监测装置1安装在课桌100上，且朝向学生的一侧设置；疲劳显示器2用于显示教室内每个学生的疲劳状态，及时做出预警；该监测装置1与疲劳显示器2相连接。

上述的课堂疲劳预警系统，通过在课桌100上设置监测装置1监测学生的疲劳状态，并将学生的疲劳状态信号发送至疲劳显示器2，通过疲劳显示器2显示学生的疲劳状态信息并及时做出预警。该课堂疲劳预警系统能够实时监测教室内学生上课期间的疲劳状态，并发出预警；能够有效提高学生的学习效率，辅助教师更好地完成课堂教学任务。

具体地，通过监测装置1对学生进行实时视频采集，采用成熟的adaboost人脸检测算法精确定位学生脸部和眼睛区域，实时采集眼睛二值化区域面积，采用阈值比较法进行眨眼判断，提取眼皮疲劳参数aecs和perclos进行综合疲劳状态分析，判断学生是否处于疲劳状态；同时对设定时间间隔内采集的人脸图像信息进行对比分析，若重合率高于设定值时，则判定为发呆状态，定义为疲劳状态；监测装置1将教室内各学生的疲劳状态信号实时传送至疲劳显示器2进行预警显示。疲劳显示器2用于显示教室内各学生的疲劳状态，对应于每位学生在疲劳显示器2均有一个标识点，标识点的颜色可为红色或绿色，绿点表示正常状态，红点表示疲劳状态；根据学生的疲劳状态在疲劳显示器2上对应的标识点显示相应的颜色，从而发出疲劳预警。

在本实施例中，该课堂疲劳预警系统还包括警示按钮3，该警示按钮3安装在课桌100上，且该警示按钮3与疲劳显示器2相连接。当学生处于疲劳状态时，疲劳显示器2上相应的标识点显示为红点；在老师提醒或学生自行观察下，学生按下课桌100上的警示按钮3，则疲劳显示器2上的疲劳状态自动转换为正常状态，其上对应的标识点的颜色由红色转变为绿色。

具体地，监测装置1安装在课桌100的桌挡板101的上沿中间位置，方便对学生的疲劳状态信息进行实时采集；警示按钮3安装在课桌100的桌面板102的右上角，方便学生在获得提示后按下警示按钮3。

具体来说，在本实施例中，疲劳显示器2设置在教室黑板屏200的一侧。疲劳显示器2和教室黑板屏200之间还设置有一个电子显示屏4，用于展示教学内容素材和辅助屏幕标记，该电子显示屏4与一台教学电脑(图中未示出)相连接。教室黑板屏200用于教学所需板书的撰写。该电子显示屏4和教室黑板屏200一起用于日常授课。将疲劳显示器2设置在教室黑板屏200的一侧，可以方便所有学生及教师随时观察疲劳显示器2上的每位学生的疲劳状态信息，及时提醒疲劳状态下的学生。

参见图1和图2，一种本实用新型实施例的课桌100，该课桌100主要包括桌挡板101、桌面板102、桌洞103和支架104。其中，在桌面板102的下方设置有桌洞103，支架104与该桌洞103的底部相连接，桌挡板101设置在桌面板102的边缘处且斜向上延伸设置；在桌挡板101上还设置有用于监测学生的疲劳状态的监测装置1，该监测装置1安装在桌挡板101朝向学生一侧的上沿中间位置，该监测装置1与一个疲劳显示器2相连接，该疲劳显示器2用于显示教室内每个学生的疲劳状态。

通过桌挡板101上设置的监测装置1实时监测学生的疲劳状态，并将学生的疲劳状态信号发送至疲劳显示器2，通过疲劳显示器2显示学生的疲劳状态信息并及时做出预警。该课桌能够有效地提高学生的学习效率，辅助教师更好地完成课堂教学任务。

进一步地，在桌面板102上还设置有一个警示按钮3，该警示按钮3与疲劳显示器2相连接。当疲劳显示器2上显示学生为疲劳状态时，在老师提醒或学生自行观察下，学生按下该警示按钮3可将疲劳显示器2上相应标识点的颜色由红色转换为绿色。

在本实施例中，支架104为可伸缩支架。支架104包括上支架1041和下支架1042，上支架1041与桌洞103的底部相连接，下支架1042为中空结构，上支架1041可伸缩地插设在下支架1042中，上支架1041和下支架1042上沿轴向均设置有多个螺栓孔(图中未示出)，上支架1041和下支架1042之间通过穿设于该螺栓孔内的螺栓1043连接固定。如此设置，方便根据学生的身高调节学生课桌的高度。

本实用新型的课堂疲劳预警系统的工作流程，如图4所示，包括以下步骤：

步骤s1、上课时间内，该课堂疲劳预警系统自动开启，并进行初始化，疲劳显示器2均显示为绿点，表示正常状态；学生根据自我习惯和身高等特征，可通过支架104两侧螺栓1043调节桌面板102的高度；

步骤s2、采用监测装置1对学生进行实时视频采集，利用成熟的adaboost人脸检测算法精确定位学生脸部和眼睛区域，实时采集眼睛二值化区域面积，采用阈值比较法进行眨眼判断，提取眼皮疲劳参数aecs和perclos进行综合疲劳状态分析，判断是否疲劳；同时对设定时间间隔内采集的人脸图像信息进行对比分析，若重合率高于设定值时，则判定为发呆状态，定义为疲劳状态；并将信号传送至疲劳显示器2；

步骤s3、若疲劳显示器2所收到的信号未达到疲劳等级，则保持绿色(正常)状态；若收到的信号超过了疲劳等级，则由绿色变为红色(疲劳)状态，发出预警；在老师提醒或学生自行观察下，按下桌面板102右上角的警示按钮3，疲劳显示器2上的疲劳状态自动转换为正常状态；

步骤s4、下课期间，该课堂疲劳预警系统自动关闭。

总体而言，本实用新型的课堂疲劳预警系统及课桌，结合人脸疲劳状态监测技术，实时监测教室内学生上课期间的疲劳状态，并发出预警；有效地提高了学生的学习效率，可辅助教师更好地完成课堂教学任务；并且结构简单、新颖、易于实现，具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。