远程同步互动教学系统的制作方法

本申请涉及远程教学领域，特别涉及一种远程同步互动教学系统。

背景技术：

长期以来，传统的远程教学系统受到数据传输技术的制约，无法实现视频的双向同步传输。即时在非常高的网络宽带环境下，甚至租用卫星用于数据传输，图像和声音仍会产生严重的延迟、滞后现象，无法同步，造成沟通困难，因此，难以实现普及推广。现在大多数的远程教学设备，面对的方向都是黑板，不能够根据老师的移动而锁定焦点，仅仅能够看到黑板上老师的板书，不能够看到移动中的老师的肢体动作，对于教学的效果会打折扣。

公开号为CN205068835U的实用新型专利申请公开了一种学校远程教学系统，包括服务器，所述服务器上分别连接有讲课终端和听课终端，所述讲课终端包括计算机一和显示器一，所述计算机一上还配合设置有音频设备一和视频装置；所述听课终端包括与所述讲课终端相配合的计算机二和显示器二，所述计算机二上设置有音频设备二和投影设备，此外所述计算机二上有问题扫描设备。该实用新型虽然可以实现远程教学，但是使用的设备比较多，费用较高且操作复杂。

公开号为CN201984656U的实用新型专利申请公开了一种实时互动远程教学一体机，包括一控制器，所述控制器连接显示屏、喇叭及各类输入输出端子，所述控制器还接一网络控制器，网络控制器连接一网线接口，所述控制器还连接一摄像头。该实用新型虽然能够实现教师与学生的教学互动。但是功能简单，不能对教室的环境进行调节，获取最好的教学环境。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种远程同步互动教学系统，可以在较低的普通民用网络带宽环境下，将传输的延迟时间控制在0.5秒内，不影响听课方和讲课方的正常沟通。可以根据直播教室的环境，自动调节温度、湿度、光照和室内空气等因素，取得最好的讲课环境。

一种远程同步互动教学系统，包括外壳，

还包括采集单元、传输单元、传感器、处理中心和跟踪单元；

所述采集单元、所述传输单元、所述传感器、所述处理中心和所述跟踪单元安装在所述外壳内；

所述采集设备与所述处理中心相连；

所述传输单元与所述处理中心相连；

所述传感器与所述处理中心相连；

所述跟踪单元与所述处理中心相连。

优选的是，所述旋转台包括一个平面和一个转动装置。

在上述任一方案中优选的是，所述采集单元是摄像头、图片采集设备和视频采集设备中至少一种。

在上述任一方案中优选的是，所述采集单元把采集到的数据信号传送给所述处理中心。

在上述任一方案中优选的是，所述传输单元为网络传输接口，包括：无线网络传输接口、有线网络传输接口、蓝牙传输接口和其它数据传输接口中至少一种。

在上述任一方案中优选的是，所述传输单元发送或接收所述数据信号。

在上述任一方案中优选的是，所述传感器包括光照传感器、温度传感器、湿度传感器和空气质量传感器中至少一种。

在上述任一方案中优选的是，所述传感器把传感信号发送给所述处理中心。

在上述任一方案中优选的是，所述处理中心根据所述传感信号控制照明设备、空调设备、加湿设备、除尘设备和新风设备中至少一种设备。

在上述任一方案中优选的是，所述跟踪单元与所述采集单元相连，当采集单元开始工作时，所述跟踪单元开始工作。

在上述任一方案中优选的是，所述跟踪单元包括360度可旋转装置。

在上述任一方案中优选的是，还包括供电单元、投影单元和音频输入输出单元。

在上述任一方案中优选的是，所述投影单元与所述处理中心相连。

在上述任一方案中优选的是，所述投影单元把接收到的所述数据信号投影在幕布上。

在上述任一方案中优选的是，所述音频输入输出单元与所述处理中心相连，包括麦克风、扬声器、音响、外接音频输入端口和外接音频输出端口中至少一种。

在上述任一方案中优选的是，所述音频输入输出单元接收现场的声音，并把声音转化成数字声音信号发送给所述处理中心。

在上述任一方案中优选的是，所述控音频输入输出单元把远程传送过来的数字声音信号转化成声音并输出。

附图说明

图1为按照本申请的远程同步互助教学系统的一优选实施例的模块图。

图2为按照本申请的远程同步互助教学系统的如图1所示实施例的外部设备连接控制示意图。

图3为按照本申请的远程同步互助教学系统的一优选实施例的实物图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

远程同步互助教学系统在30兆民用网络带宽环境下，实现1080P高清视频的双向同步传输，可以将传输的延迟时间控制在0.5秒以内，人体的感官几乎感觉不到这种延迟滞后，完全不应现使用双方的正常沟通。教师可以为本地的示范班和远程的接收班同时上课，让两方的学生进行抢答，远程接收班级的学生丝毫不会因为视频传输的滞后而吃亏。

1、这种教学方法和传统课堂教学的学些感受相差无几，，是最好的保障质量的远程教学方式。

2、这套系统复制了优秀教师。

3、落后地区学生可以接受先进地区教师的教学理念，和公有制的课堂教育。

4、活跃学习气氛，集中学习精力，提高学习的积极性，提升课堂互动效果。

5、给学生带来了良性竞争的积极环境。

6、给学生们一双看的更远的眼睛，让他们能够开拓眼界，结识朋友，互相学习，获得自信。

7、示范班级和接收班级的老师可以相互学习，交流经验，取长补短。

8、为接收班级的教师提供学习和晋级的机会。

9、为教育局提供了更科学、更合理调配师资力量的空间。

远程同步互助教学系统能够在很多复杂恶劣的环境下使用：

1、高海拔、高寒环境：山区的教学条件不理想，冬季教师内的温度只有零上10度，夜间低于零下30度；

2、湿热环境：夏季极度潮湿，室内地面终日积水，洗过的衣服晾不干，木制家具受潮腐烂长蘑菇；

3、高温、干燥、风沙环境、风沙起时遮天蔽日，能见度不到30米，只要说话，只要饮食，嘴里都是沙子的味道。

产品功能：

1、直播功能：教育均衡化发展的利器。一位教师同时教授两个班级的学生，可以与两地学生同步互动，即使远隔天涯，也似近在咫尺；

2、 录播功能：自动录播并保存，补课神器。磁盘写满后，自动删除更早的内容，以节省磁盘空间。可以另存为本地或者上传云。网络故障无法传输时，可以调出视频观看，不耽误课程。教师在课后可以看录像改进教学方法；

3、数据传输：双向同步传输教学一体机或电子白板的课件、PPT等数据，收、发双方同步共享；

4、机器人功能：全网络平台处理系统，大数据采集、分析、应用，师生的考勤等管理系统，家校互动功能，提供多种课程、课件等教学辅助工具；

5、自动追踪：全自动追踪教师位置、昏暗环境仍能精准追踪，发生任何追踪错误，自动纠错，回到将台等候教师；

6、自适应网络：在保证画面流畅和音频正常传输的前提下，视频画质随着网络质量自动调整，传输最优画面。

核心组件功能：

采集模块：（示范端、接收端）

1、采集高清视频数据、高保真音频数据、骨骼数据、肢体语言数据、人脸识别数据、生物识别数据、表情识别数据、虹膜数据等；

2、采集并全自动追踪教师运动轨迹。

传输模块：

1、 USB3.0光导纤维数据线：最大无损传输距离300米，最高传输速度5Gbps；

2、HDMI光导纤维数据线：最大无损传输距离300米，传输4K分辨率视频数据。

处理模块：

1、 处理并与性远程同步互助教学系统的全部功能。

2、代替学校原有的电脑主机，运行教学一体机或电子白板的全部功能；

3、预留多路视频和音频、USB等应用的数据输入、输出端口，便于学校扩展其他多媒体教学系统；

4、对所有连入本系统的设备进行电源管理，实现一键开关机和个性化分组管理。

实施例2

如图1所示。远程同步互助教学系统包括处理中心100、采集单元110、跟踪单元120、供电单元130、传输单元140、投影单元150、音频输入输出单元160和传感器170。音频输入输出单元160包括麦克风接口、扬声器、音响、外接音频输入端口和外接音频输出端口等，传感器170包括光照传感器、温度传感器、湿度传感器和空气质量传感器等。

启动远程同步互助教学系统，处理中心100开始工作，跟踪单元120进行初始化设定，初始化设定包括：设定初始监控区域、识别原则、追踪原则，识别原则包括：位置识别原则、姿势识别原则、动作识别原则、人脸识别原则、声音识别原则、先入锁定原则中的一种或几种，追踪原则包括骨骼数据追踪原则、深度数据辅助追踪原则，语音追踪原则、自动返回原则中的一种或几种。当老师进入到采集单元110的初始监控区域内时，跟踪单元120带动采集单元110和音频输入输出单元160开始工作，将采集到的视频信号和音频信号传递给处理中心100，处理中心100把信号进行转换，通过传输单元140发送到接收端，接收端的系统通过投影单元150连接投影仪播放在大屏幕上，同时通过音频输入输出单元160连接音频输出设备播放声音。

实施例3

如图2所示，传感器170包括光照传感器171、温度传感器172、湿度传感器173和空气质量传感器174，外部设备190包括照明设备191、空调设备192、加湿设备193、除尘设备194和新风设备195。

当远程同步互助教学系统启动时，光照传感器171感知到教室内光照不足，发信号给处理中心100，处理中心100通过外部设备控制接口180给照明设备191发动开启信号，打开照明设备191。当光照传感器171感知到教室内光照变强后，发信号给处理中心100，处理中心100通过外部设备控制接口180给照明设备191发动关闭信号，关闭照明设备191。

当远程同步互助教学系统启动时，温度传感器172感知到教室内温度较高，发信号给处理中心100，处理中心100通过外部设备控制接口180给空调设备192发动开启信号，启动空调设备192的制冷功能。当温度传感器172感知到教室内适宜时，发信号给处理中心100，处理中心100通过外部设备控制接口180给空调设备192发动关闭信号，关闭空调设备192的制冷功能。

当远程同步互助教学系统启动时，湿度传感器173感知到教室内湿度过低，发信号给处理中心100，处理中心100通过外部设备控制接口180给加湿设备193发动开启信号，打开加湿设备193。当湿度传感器173感知到教室内湿度过高时，发信号给处理中心100，处理中心100通过外部设备控制接口180给空调设备192发动关闭信号，启动空调设备192的除湿功能。

当远程同步互助教学系统启动时，空气质量传感器174感知到教室内尘土较大，发信号给处理中心100，处理中心100通过外部设备控制接口180给除尘设备194发动开启信号，打开除尘设备194。当空气质量传感器174感知到教室内光照变强后，发信号给处理中心100，处理中心100通过外部设备控制接口180给除尘设备194发动关闭信号，关闭除尘设备194。

当远程同步互助教学系统启动时，空气质量传感器174感知到教室二氧化碳浓度较高，发信号给处理中心100，处理中心100通过外部设备控制接口180给新风设备195发动开启信号，打开新风设备195。当空气质量传感器174感知到二氧化碳浓度恢复正常后，发信号给处理中心100，处理中心100通过外部设备控制接口180给新风设备195发动关闭信号，关闭新风设备195。

实施例4

如图3所示的远程同步互动教学系统的CPU采用Intel 酷睿i7系列CPU，4G内存，微软kinect传感器的深度彩色集成摄像机，Nvidia GTX 960的显卡，具有原生Intel USB 3.0 控制器的主板，光照传感器型号BH1750FVI，温度传感器选用Silicon Labs的Si7020，湿度传感器选用霍尼韦尔的HIH-3602，空气质量传感器采用夏普的PM2.5传感器。其参数如下：

传输画面质量：1920×1080P；运行网络带宽：30M；因特网传输滞后﹤0.5秒；局域网传输滞后﹤0.3秒；音频采集：高保真麦克风阵列（1×4）；追踪距离：0.5-8.5米；水平追踪范围：355°±0.01°；垂直追踪范围：60°±0.01°；标准追踪速度20°/s；追踪原理：人体骨骼识别追踪；使用环境：室内；，安装方式：吊装、台式、壁挂；运行噪音：≦30db；录播存量（1T硬盘）：﹥2周；录像分辨率：1080P、720P、360P；光线环境：≧10流明；输入电源范围：AC24V±20%，50/60Hz或者DC28V±20%；发送端采集模块外形尺寸：40×40×12cm；发送端采集模块重量1.5kg；接收端端采集模块外形尺寸：265×95×75cm；发送端采集模块重量3.5kg；处理模块外形尺寸55×28×48cm；处理模块重量10kg；传输模块最大传输距离300m；传输模块最高传送速度5Gbps；整机功耗800W；工作温度-25℃-65℃；工作湿度﹤93%，非凝结；存储温度-40℃-70℃。

远程同步互动教学系统远程同步互动教学系统中的各个组件可以用具有相同功能的其他硬件或设备代替，不仅限于前面提到的相关硬件。

以上对本实用新型各实施方式的描述是为了更好地理解本实用新型，其仅仅是示例性的，而非旨在对本实用新型进行限制。应注意，在以上描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。本领域技术人员可以理解，在不脱离本实用新型的构思的情况下，针对以上所描述的实施方式进行的各种变化和修改，均属于本实用新型的范围内。