一种智能课桌、智能课桌椅以及智能教学系统的制作方法

1.本实用新型涉及智能化设备技术领域，尤其涉及一种智能课桌、智能课桌椅以及智能教学系统。


背景技术：

2.智慧教育即教育信息化，是指在教育领域(教育管理、教育教学和教育科研)全面深入地运用现代信息技术来促进教育改革与发展的过程。其技术特点是数字化、网络化、智能化和多媒体化，基本特征是开放、共享、交互、协作、泛在。以教育信息化促进教育现代化，用信息技术改变传统模式。智慧教育的本质是以学生为中心，通过信息化手段构建并创新有效的智慧教学模式，实现个性化、智能化和体验化学习环境，形成优质教学内容和合理资源分配机制，多层次培养并提高学习者信息化应用能力和问题解决能力。
3.在传统教学环境中，课桌与黑板是学习过程的重要载体，随着信息技术、显示技术的发展，智能课桌的概念及产品逐渐开始普及，如在课桌嵌入大屏幕，教学内容直接呈现在大屏幕上，增加老师与学生的互动等，还有一些智能课桌引入ar/vr等技术，旨在进一步提升师生互动及学生对学习环境的体验，但由于网络时延、带宽等限制，基于ar/vr技术的课桌尚无法满足实时体验的要求。
4.在满足辅助教学的基础上，对学生的“学习过程”的监测与纠正对智能课桌提出了新要求，如实时监测学生的学习状态、健康状况等，目前上述问题尚未得到解决。


技术实现要素：

5.鉴于上述，本实用新型旨在提供一种智能课桌、智能课桌椅以及智能教学系统，实现在学生的学习过程中进行实时监测，为学生提供实时保护。
6.本实用新型采用的技术方案如下：
7.第一方面，本实用新型提供了一种智能课桌，包括桌面和用于支撑桌面的支架，桌面上设有智能终端；
8.智能终端包括第一处理器和第一通信模块，第一处理器通过第一通信模块与通信网络中的用户面网元连接；
9.桌面或支架上设有体温传感器，体温传感器与智能终端电连接。
10.在其中一种可能的实现方式中，桌面上设有摄像头、距离传感器中的至少一者，摄像头和距离传感器分别与智能终端电连接。
11.在其中一种可能的实现方式中，桌面上设有笔筒，摄像头、距离传感器以及体温传感器中的至少一者设置在笔筒上。
12.在其中一种可能的实现方式中，桌面或支架上设有环境温度传感器，环境温度传感器与第一处理器电连接。
13.在其中一种可能的实现方式中，桌面上与用户的身体接触的部位还可以设置加热垫或制冷垫。
14.在其中一种可能的实现方式中，支架包括桌腿，桌腿包括移动部和放置在地面上的固定部，移动部的下端部分地插入固定部，移动部的上端与桌面固定连接，固定部与移动部之间设有调节机构。
15.在其中一种可能的实现方式中，调节机构包括执行器，执行器与第一处理器信号连接。
16.第二方面，本实用新型提供了一种智能课桌椅，包括椅子和上述的智能课桌，椅子上设有背带，背带上设有压力传感器，压力传感器与第一处理器通过无线连接或有线连接。
17.第三方面，本实用新型提供了一种智能教学系统，包括教师侧终端和上述的智能课桌椅，教师侧终端包括第二处理器和第二通信模块，第二处理器通过第二通信模块与通信网络中的用户面网元连接。
18.在其中一种可能的实现方式中，还包括移动终端，移动终端包括第三处理器和第三通信模块，第三处理器通过第三通信模块与通信网络中的用户面网元连接。
19.本实用新型的构思在于，面对用户提出的新需求，在智能课桌上设置用于健康监测的检测器，并且在智能课桌中安装基于具有用户面网元的通信网络的智能终端，最大程度地降低传输时延、提升数据传输量，实现智能课桌的监测数据的实时处理，确保智能课桌的信息即时性。
20.另外，本实用新型的智能课桌上还设有摄像头、距离传感器、环境温度传感器等检测器，用于对学生的学习状态、学习环境等进行监测。本实用新型通过设置教师侧终端和移动终端，实现信息的互通，实现家校合作和用户对智能课桌的监测信息的便捷查询。
附图说明
21.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步描述，其中：
22.图1为本实用新型提供的智能课桌的结构示意图；
23.图2为本实用新型提供的智能终端的一个实施例的结构示意图
24.图3为本实用新型提供的智能课桌椅的一个实施例的结构示意图；
25.图4为本实用新型提供的智能教学系统的结构示意图。
具体实施方式
26.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
27.本实用新型的构思在于，面对用户提出的新需求，在智能课桌上设置用于健康监测的检测器，并且在智能课桌中安装基于具有用户面网元的通信网络的智能终端，最大程度地降低传输时延、提升数据传输量，实现智能课桌的监测数据的实时处理，确保智能课桌的信息即时性。
28.另外，本实用新型的智能课桌上还设有摄像头、距离传感器、环境温度传感器等检测器，用于对学生的学习状态、学习环境等进行监测。本实用新型通过设置教师侧终端和移动终端，实现信息的互通，实现家校合作和用户对智能课桌的监测信息的便捷查询。
29.可以理解地，本实用新型的智能课桌、智能课桌椅以及智能教学系统适用于多个年龄段的用户(例如学生、成人)，也适用于不同的使用场景(例如利用教室、办公室等进行的线上或线下学习)。
30.实施例一
31.本实用新型提供的智能课桌100包括桌面和用于支撑桌面的支架。如图1所示，智能课桌100还包括智能终端110和多个检测器。多个检测器的功能可以相同或不同，这些检测器用于检测体温、距离、环境温度等。
32.请参考图3，智能终端设置在智能课桌100的桌面120上。
33.作为一个可能的实施方式，智能终端倾斜设置在桌面120上，方便用户观看。
34.优选地，智能终端内嵌至桌面120的中心处，提高桌面的平整性和安全性。
35.作为一个可能的实施方式，智能终端110为手机、平板电脑、笔记本电脑(优选可折叠笔记本电脑)等便携式智能终端。
36.如图1所示，智能终端110包括第一处理器1102和第一通信模块1101。第一处理器1102通过第一通信模块1101与通信网络中的用户面网元连接，该用户面网元是通信网络的一个既有网元，其用于用户面数据的处理，包括用户面数据包的路由和转发、数据和业务识别、动作和策略执行等，用户面网元可最大程度降低传输时延，同时最大程度提升数据传输量。
37.作为一个可能的实施方式，第一通信模块为5g通信模块，用户面网元为用户平面功能(user plane function，upf)。upf是3gpp核心网系统架构中既有的重要组成部分，主要负责5g核心网用户面数据包的路由和转发、数据和业务识别、动作和策略执行等。如下以upf为例对用户面网元进行说明。
38.第一处理器1102接收各个检测器的检测信号，并发送至upf进行保存和数据处理，upf的数据处理结果再通过第一通信模块1101返回至第一处理器1102，第一处理器1102通过显示屏、音频电路等方式将数据处理结果传输给用户。
39.具体地，图2为本实用新型的智能终端的一个实施例的结构示意图。如图2所示，智能终端110包括第一处理器1102和存储器1104。其中，第一处理器1102和存储器1104之间可以通过内部连接通路互相通信，传递控制和/或数据信号。
40.智能终端110还包括电源1103、输入单元1106、显示单元1107和音频电路1108。电源1103用于从总电源获取电量，电源1103还与智能课桌上的各个检测器连接，为各个检测器提供电源。作为一个实施例，电源1103为蓄电池、220v交流电等。输入单元1106用于用户输入操作指令。音频电路1108还可以包括扬声器11082、麦克风11081等。音频电路1108用于用户借助智能终端与教师进行互动。显示单元1107用于用户查看学习相关内容以及查看提示信息。可以理解地，显示单元970包括显示屏。
41.作为一个可能的实施方式，智能终端110还包括摄像头1105，用于获取用户的图像，与教师进行互动。
42.可以理解地，本实用新型中智能终端的上述部件实现的是这些部件的现有功能，在此不再赘述。
43.在一种可能的实施方式中，桌面120或支架140(请参见图3)上设有体温传感器，体温传感器与智能终端电连接。体温传感器用于检测用户的体温，体温信息传输至第一处理
器，并经第一通信模块传送至upf进行数据处理，在体温不符合要求的情况下upf向第一处理器发送报警信息，第一处理器控制显示单元进行显示和/或控制音频电路进行语音提示。
44.优选地，体温传感器为红外体温传感器，红外体温传感器为非接触性传感器，避免在使用过程中的细菌传染。
45.在一个可能的实施方式中，桌面120上设有摄像头、距离传感器中的至少一者，摄像头和距离传感器分别与智能终端电连接。
46.摄像头用于获取用户在学习过程中的图像，通过upf对图像进行处理后获取用户的学习状态信息，如坐姿、握笔姿势，以判断用户是否处于良好的学习状态。若用户的学习状态需要调整，则upf将提示信息发送给第一处理器，第一处理器控制显示单元进行显示和/或控制音频电路进行语音提示。优选地，upf也将摄像头获取的图像传输给第一处理器，第一处理器通过显示单元显示图像，方便用户参考，进行学习状态调整。
47.作为一个可能的实施方式，距离传感器用于检测用户的头部与距离传感器之间的距离，该距离信息经第一处理器传输给upf，upf判断用户的坐姿是否处于正常状态。若用户的坐姿需要调整，则upf将提示信息发送给第一处理器，第一处理器控制显示单元进行显示和/或控制音频电路进行语音提示。
48.作为一个可能的实施方式，桌面120上设有笔筒130。在此基础上，优选地，摄像头、距离传感器以及体温传感器中的至少一者设置在笔筒上。笔筒130具有垂直于桌面120的侧壁，在侧壁上安装摄像头、距离传感器或体温传感器方便这些检测器的检测，这样的结构设置可以使得智能课桌的外观简洁，为用户预留更多、更完整的使用空间。
49.作为一个可能的实施方式，桌面120或支架140上设有环境温度传感器，环境温度传感器与第一处理器电连接。环境温度传感器用于检测智能课桌周围的环境温度。该环境温度信息经第一处理器和第一通信模块传输给upf，upf判断用户是否需要进行舒适度调整。在此基础上，桌面上与用户的身体接触的部位还可以设置加热垫或制冷垫。如需要调整舒适度，则upf向第一处理器发送提示信息，第一处理器控制显示单元进行显示和/或控制音频电路进行语音提示。加热垫或制冷垫的开启和关闭由智能终端的输入单元控制，其原理与现有的电热洗脚盆的控制原理相同。
50.作为一个可能的实施方式，支架140包括桌腿，桌腿包括移动部和放置在地面上的固定部，移动部的下端部分地插入固定部，移动部的上端与桌面固定连接，固定部与移动部之间设有调节机构，以调节移动部相对于固定部的距离，从而调节智能课桌的高度。在此基础上，调节机构包括执行器，执行器与第一处理器1102信号连接。
51.作为一个可能的实施方式，调节机构包括液压缸和电磁阀，电磁阀作为液压缸的执行器。用户经智能终端输入高度调节指令后，第一处理器向电磁阀发送调节指令，电磁阀得电换向，控制液压缸运动，使得移动部相对于固定部运动预定距离。
52.可以理解地，上述upf所做的数据处理功能均采用现有的数据处理技术来实现。
53.本实用新型提供的智能课桌上设置了体温传感器、距离传感器、环境温度传感器等多个检测器，并搭载了具有用户面网元的通信网络，提高数据处理速度，最大程度降低传输时延，同时最大程度提升数据传输量，实现对用户的健康和学习状态的实时监测，提升教学管理的穿透性和时效性。
54.实施例二
55.本实用新型还提供了一种智能课桌椅。如图3所示，智能课桌椅包括椅子200和上述的智能课桌100，椅子200上设有背带210，背带210上设有压力传感器，压力传感器与第一处理器1102通过蓝牙、nfc、wifi等无线方式或有线方式连接。压力传感器将其采集到的压力信号通过蓝牙传输给第一处理器1102，第一处理器经第一通信模块将压力信号传输给upf，以判断该压力信号是否超出压力阈值。若超出压力阈值，upf向第一处理器发送提示信息，第一处理器控制显示单元进行显示和/或控制音频电路进行语音提示，提醒用户调整坐姿。
56.可以理解地，椅子200还包括其他的部件，例如高度调节机构、加热垫或制冷垫、椅背调节机构等，在此不再赘述。
57.本实用新型提供的智能课桌椅利用椅子与智能课桌的相互配合实现对用户的学习状态的全面监测和保护。
58.实施例三
59.本实用新型还提供了一种智能教学系统。如图4所示，智能教学系统包括教师侧终端300和上述的智能课桌椅。
60.教师侧终端300包括第二处理器和第二通信模块，第二处理器通过第二通信模块与通信网络中的用户面网元连接。
61.可以理解地，第二处理器和第二通信模块的功能与第一处理器和第一通信模块相同。
62.若第一处理器1102发出提示信息后，智能课桌的用户没有在预定条件下进行相应调整，upf通过第二通信模块将提示信息发送至教师侧终端，为教师侧终端创建提醒任务，帮助智能课桌的用户进行及时调整。
63.可以理解地，教师侧终端300的结构与上述智能终端110的结构相同，请参考图2。
64.教师侧终端300与智能终端110仅在其中运行的程序中相应的功能有所区别，但该部分不是本实用新型的创新所在，在此不再赘述。
65.在一种可能的实施方式中，智能教学系统还包括移动终端400，移动终端400包括第三处理器和第三通信模块，第三处理器通过第三通信模块与通信网络中的用户面网元连接。第三处理器通过第三通信模块从upf获取智能课桌的用户的健康信息、学习状态信息、坐姿信息、环境温度信息等，并接收upf发送的提示信息。
66.在一种可能的实施方式中，智能课桌的用户为学生，移动终端的用户为学生的家长。由此，通过第一通信模块、第二通信模块和第三通信模块实现智能课桌、教师侧终端和移动终端的信息互通，完成家校合作。
67.在另一种可能的实施方式中，智能课桌和移动终端的用户为同一用户，移动终端方便用户查看相关信息。由此，通过第一通信模块和第三通信模块实现智能课桌和移动终端的信息互通，方便用户实时查看自己的智能课桌上的监测信息。
68.需要说明的是，上述的处理器与检测器之间的信息交互、处理器与通信模块之间的信息交互、通信模块与用户面网元之间的信息交互均采用现有技术实现。
69.本实用新型提供的智能教学系统从教师、学生、移动终端三个途径进行信息同步，确保对智能课桌的用户进行多方位监护。
70.以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，但
以上仅为本实用新型的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本实用新型的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。