本发明涉及教学系统技术领域，具体来说，涉及一种智慧教室系统。
背景技术：
教育信息化是衡量一个国家和地区教育发展水平的重要标志，实现教育现代化、创新教学模式、提高教育质量，迫切需要大力推进教育信息化。
在学校，课堂教学环节是学生接受系统教育最重要的一环，做好教学互动环节，是掌握好教学环节的质量，提高教学水平的关键。申请号为：201520929887.2的中国专利公开了一种高校移动智慧校园系统，包括中控平台，所述中控平台由服务器组和计算机组组成，其还包括监控设备组、门禁装置、考勤检测装置、环境采集装置、教室教学投影装置、成绩表扫描装置、环境控制装置和移动终端，所述中控平台通过网络分别与监控设备组、门禁装置、考勤检测装置、环境采集装置、教室教学投影装置、成绩表扫描装置以及环境控制装置相连，所述中控平台还通过无线网络与移动终端相连。申请号为：cn201520901330.8公开了一种智慧教室管理系统，该系统包括服务器、客户端、工作站，所述该系统还包括前段显示子系统、空调控制子系统、通风控制子系统、照明控制子系统、门窗控制子系统、投影仪控制子系统和视频监控子系统。本实用新型中的智慧教室管理系统不仅可实现教室的温湿度与空调、含氧量与通风、含氧量与灯光、投影机的使用与投影幕布、电动窗帘和照明等教学环境监测变量与教学环境保障设备间的策略化管理的智能联动，更可为教学任务调度变更、教务管理等教学活动提供了一个更为高效的网络化的通知通告展示平台。进而对教育教学、教务管理及学生管理提供更为智能、高效和有力的物力环境支撑和信息传递交互环境支撑。
然而，现行的教学过程中，传统的签到环节、疑问确认环节、提问互动环节、课堂小测试环节存在诸多问题。签到过程中，使用纸张签到，效率低且存在代签现象，结果不便于教师统计；提问互动环节和课堂小测试的环节中，教师给出简单选择后，学生举手或者口头回答，不能获得准确的统计数据，教师只能根据大体情况来判断是否进行教学，没有准确的数据，更不能考虑后期的数据挖掘和数据统计工作，且在教学过程中可能会发生意外事故，比如火灾、突发病发作等等，一般是由老师电话求助，求助过程缓慢，不能及时向相应救助中心反映；另外，学校里还经常存在虚假考勤的情况，传统的教学方式和教学环境已经不适应现代化教学的需要，针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
除此之外，随着时代进步和科学技术的发展，在实体场景课堂中，越来越多的电子设备被应用于其中，但是电子设备种类和数量的繁多，使得设备使用者需要进行的操作十分复杂，申请号为：201610728561.2的中国专利，公开了一种智慧教室系统及其中控设备，其中，该系统包括：后台管理系统、与后台管理系统通信连接的至少一台中控设备、与中控设备相连的安卓核心板、与安卓核心板通过串口相连的至少一个扩展板、以及与扩展板相连的至少一个设备。申请号为cn201220258630.5的中国专利，公开了一种综合无线智能中控系统，包括：主控终端，用于输出来自用户的输入控制指令；通过无线传输技术连接所述主控终端的无线智能中控装置，用于根据所述输入控制指令，生成用于控制被控终端的输出控制指令；被控终端，用于根据所述输出控制指令，执行相应的动作。本实用新型通过接入多种类型的主控终端，使多媒体设备的主控终端不局限于单一的按钮式控制面板或计算机显示器或触摸屏或无线遥控器等，为用户操作带来了极大的便捷。申请号为：cn201620185981.6的中国专利，公开了一种基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统，包括部署于每个教室内的教室管理单元su，集中管理平台sc用于连接和配合外围扩展设备以连接控制教室内常见的多媒体设备，集中管理平台sc设有多媒体设备控制模块，基于tomcat和mysql的bs架构，通过socket的专用控制协议与全校教室管理单元su通信以进行远程控制和状态监控。通过集中管理平台sc与全校教室管理单元su通信以进行远程控制和状态监控，不仅可实现多媒体教室本地教学设备和教学环境控制，而且可以对每一个多媒体教室的设备实现远程集中控制、远程监测、集中化的网管维护，最大程度上降低了教师机、投影机等大量设备进教室后的维护负担。
然而，上述智慧教室系统及其中控设备的设置繁琐，需要对使用者进行专业培训后方能上手操作，同时没有设置自动散热功能，无法对中控设备的持续稳定工作进行安全保障。
技术实现要素：
有鉴于此，针对现有技术中的问题，本发明提出一种智慧教室系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种智慧教室系统，包括后台管理终端，以太网交换机、防火墙、分控中心以及教室一体机，其中，所述后台管理终端与所述以太网交换机连接，所述以太网交换机与所述防火墙连接，所述防火墙通过因特网与所述分控中心连接，各个教室一体机与相应的智慧教室一体设置，所述以太网交换机分别与各教室一体机连接，所述智慧教室包括分别与所述教室一体机连接的摄像机、无线麦克、问答器、读卡器、教室显示屏以及控制模块；
所述分控中心包括信息处理及控制单元以及与该信息处理及控制单元连接的110报警中心、120急救中心和119消防中心，所述110报警中心、所述120急救中心和所述119消防中心均包括分别与所述信息处理及控制单元连接的液晶显示屏和预警模块；
所述控制模块包括信息采集模块、教室报警模块、窗帘控制模块、灯光控制模块、桌椅控制系统和智能化门锁系统，其中，所述桌椅控制驱动系统包括可电动折叠桌椅、驱动单元以及桌椅控制器，所述驱动单元与所述桌椅控制器连接，通过所述桌椅控制器接收所述教室一体机的指令，完成所述电动折叠桌椅的升降，完成整体空间的布置；
所述智能化门锁系统包括图像采集模块、人脸定位模块、特征提取模块，其中，所述图像采集模块、人脸定位模块和特征提取模块依次连接，所述特征提取模块与所述教室一体机连接；所述控制模块还包括中控设备，该中控设备包括控制主机、矩阵算法处理器、多媒体处理器，所述控制主机旁侧设置有矩阵算法处理器，所述矩阵算法处理器旁侧设置有多媒体处理器，所述矩阵算法处理器的算力不低于200m次/s，所述矩阵算法处理器通过矩阵算法完成对智慧教室的统筹控制；
所述中控设备还包括伺服电机、散热网、中控箱，伺服电机端部设置有转轴，所述转轴端部设置有扇叶，所述扇叶上方设置有温度传感器,所述扇叶通过转动产生风力将所述中控箱内的热量通过散热网排出到外界。
进一步的，所述教室显示屏为led教室显示屏，该led教室显示屏安装在教室黑板顶部，用于显示正在上课的课程名称、专业班级、任课教师、到课率、和教室内各传感器采集的环境数据。
进一步的，所述读卡器为高频rfid读卡器，采用rfid标签(校园一卡通)对学生进行考勤统计，对进入教室的人员进行身份识别，对合法用户进行考勤统计，对非法用户进行告警。同时可通过wifi无线覆盖，在远程对考勤情况的监控，统计以及存档打印等。
进一步的，所述信息采集模块与所述教室一体机连接，所述信息采集模块包括温度检测装置、湿度检测装置，光线检测装置和红外检测装置。
进一步的，所述温度检测装置及湿度检测装置为温度传感器及湿度传感器，所述教室一体机根据接收到的温度检测装置及湿度检测装置检测的教室内温度湿度信息控制风扇及空调的启用状态。
进一步的，所述光线检测装置为照度传感器，所述教室一体机根据所述光线检测装置检测到的光线信息控制窗帘的启用状态。
进一步的，所述红外检测装置包括红外传感器及红外计数器，所述教室一体机根据红外检测装置及光线检测装置检测到的教室内人员分布信息及光线信息控制灯光装置的启用状态。
进一步的，所述预警模块为声光报警器。
进一步的，所述中控设备还包括存储器，所述储存器为固态硬盘，所述储存器的读写速度不低于300mb/s，所述储存器用以存放多媒体资料。
本发明的有益效果：通过设置后台管理终端、以太网交换机和教室一体机，建成一个综合型的物联网共享平台，为教师、学生提供了一个开放的环境平台去学习和研究，通过防火墙以及因特网连接分控中心，能够及时将后台管理终端与以太网交换机通过控制模块采集的数据输送至分控中心，通过分控中心的信息处理及控制单元对该数据进行分类处理，对应相应的求助信息，将整理过的数据传输给相应平台中心，并通过该平台中心的液晶显示屏显示该数据并通过预警模块进行声光预警，做出及时应对措施，减小至最小的财产损失或人身伤害，通过在智慧教室内设置摄像机、无线麦克、问答器、读卡器、教室显示屏和控制模块，其中，控制模块中信息采集模块对教室内的温湿度、光线强度等进行数据采集，根据采集的数据通过窗帘控制模块控制窗帘的开启及开启角度和大小，通过灯光控制模块控制的灯光的强度，桌椅控制系统配合智能化门锁系统和读卡器检测到的打卡人数，确定教室人数，升起相应桌椅，方便考勤的同时杜绝同学之间帮助打卡的虚假考勤行为，使教学方式转变为基于物联网技术集智慧教学、人员考勤、资产管理、环境智慧调节、视频监控及远程控制于一体的新型现代化智慧教室系统，推进教育信息化，提高教育质量；本发明，通过矩阵算法处理器的特殊矩阵算法完成对智慧教室的统筹控制，简化了控制设备及控制过程，操作者容易上手，同时设置有温度传感器、控制主机和伺服电机组成的反馈控制回路，能够在中控箱内温度过热时自动启动扇叶转动进行强制散热，进而为中控箱组件的持续工作提供了安全保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种智慧教室系统的结构原理图；
图2是根据本发明实施例的一种智慧教室系统中分控中心的结构框图；
图3是根据本发明实施例的一种智慧教室系统中控制模块的结构框图；
图4是根据本发明实施例的一种智慧教室系统中智能化门锁系统的结构框图。
图5是根据本发明实施例的一种智慧教室系统中控制设备结构示意图。
图中：
1、后台管理终端；2、以太网交换机；3、防火墙；4、分控中心；5、教室一体机；6、智慧教室；7、摄像机；8、无线麦克；9、问答器；10、读卡器；11、教室显示屏；12、控制模块；13、110报警中心；14、120急救中心；15、119消防中心；16、信息采集模块；17、教室报警模块；18、窗帘控制模块；19、灯光控制模块；20、桌椅控制系统；21、信息处理及控制单元；22、液晶显示屏；23、预警模块；24、智能化门锁系统；25、图像采集模块；26、人脸定位模块；27、特征提取模块；28、控制主机；29、矩阵算法处理器；30、多媒体处理器；31、伺服电机；32、散热网；33、中控箱；34、转轴；35、扇叶；36、温度传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种智慧教室系统。
如图1-5所示，一种智慧教室系统，包括后台管理终端1，以太网交换机2、防火墙3、分控中心4以及多个教室一体机5，其中，所述后台管理终端1与所述以太网交换机2连接，所述以太网交换机2与所述防火墙3连接，所述防火墙3通过因特网与所述分控中心4连接，多个教室一体机5与相应的智慧教室6一体设置，所述以太网交换机2分别与各教室一体机5连接，所述智慧教室6包括分别与所述教室一体机5连接的摄像机7、无线麦克8、问答器9、读卡器10、教室显示屏11以及控制模块12；本发明通过设置后台管理终端1、以太网交换机2和教室一体机5，建成一个综合型的物联网共享平台，为教师、学生提供了一个开放的环境平台去学习和研究，通过防火墙3以及因特网连接分控中心4，能够及时将后台管理终端1与以太网交换机2通过控制模块12采集的数据输送至分控中心4；
所述分控中心4包括信息处理及控制单元21以及与该信息处理及控制单元21连接的110报警中心13、120急救中心14和119消防中心15，所述110报警中心13、所述120急救中心14和所述119消防中心15均包括分别与所述信息处理及控制单元21连接的液晶显示屏22和预警模块23，所述控制模块12包括信息采集模块16、教室报警模块17、窗帘控制模块18、灯光控制模块19、桌椅控制系统20和智能化门锁系统24，本发明通过分控中心4的信息处理及控制单元21对该数据进行分类处理，对应相应的求助信息，将整理过的数据传输给相应平台中心，通过该平台中心的液晶显示屏22显示该数据并通过预警模块23进行声光预警，做出及时应对措施，减小至最小的财产损失或人身伤害。
所述桌椅控制驱动系统20包括可电动折叠桌椅、驱动单元以及桌椅控制器，所述驱动单元与所述桌椅控制器连接，通过所述桌椅控制器接收所述教室一体机5的指令，完成所述电动折叠桌椅的升降，完成整体空间的布置，所述智能化门锁系统24包括图像采集模块25、人脸定位模块26、特征提取模块27，其中，所述图像采集模块25、人脸定位模块26和特征提取模块27依次连接，所述特征提取模块27与所述教室一体机5连接；本发明通过在智慧教室内设置摄像机7、无线麦克8、问答器9、读卡器10、教室显示屏11和控制模块12，其中，控制模块12中信息采集模块16对教室内的温湿度、光线强度等进行数据采集，根据采集的数据通过窗帘控制模块18控制窗帘的开启及开启角度和大小；
本发明通过在智慧教室内设置摄像机7、无线麦克8、问答器9、读卡器10、教室显示屏11和控制模块12，其中，控制模块12中信息采集模块16对教室内的温湿度、光线强度等进行数据采集，根据采集的数据通过窗帘控制模块18控制窗帘的开启及开启角度和大小，通过灯光控制模块19控制的灯光的强度；
桌椅控制系统20配合智能化门锁系统24和读卡器10检测到的打卡人数，确定教室人数，升起相应桌椅，方便考勤的同时杜绝同学之间帮助打卡的虚假考勤行为，使教学方式转变为基于物联网技术集智慧教学、人员考勤、资产管理、环境智慧调节、视频监控及远程控制于一体的新型现代化智慧教室系统，推进教育信息化，提高教育质量。
所述控制模块还包括中控设备，该中控设备包括控制主机28、矩阵算法处理器29、多媒体处理器30，所述控制主机28旁侧设置有矩阵算法处理器29，所述矩阵算法处理器29旁侧设置有多媒体处理器30，所述矩阵算法处理器29的算力不低于200m次/s，所述矩阵算法处理器29通过矩阵算法完成对智慧教室的统筹控制；
所述中控设备还包括伺服电机31、散热网32、中控箱33，伺服电机31端部设置有转轴34，所述转轴34端部设置有扇叶35，所述扇叶35上方设置有温度传感器36,所述扇叶35通过转动产生风力将所述中控箱内的热量通过散热网32排出到外界。
另外，在一个实施例中，所述教室一体机5无线连接有音响。
另外，在一个实施例中，所述教室显示屏11为led教室显示屏，该led教室显示屏安装在教室黑板顶部，用于显示正在上课的课程名称、专业班级、任课教师、到课率、和教室内各传感器采集的环境数据。
另外，在一个实施例中，所述读卡器10为高频rfid读卡器，采用rfid标签校园一卡通对学生进行考勤统计，对进入教室的人员进行身份识别，对合法用户进行考勤统计，对非法用户进行告警。同时可通过wifi无线覆盖，在远程对考勤情况的监控，统计以及存档打印等。
另外，在一个实施例中，所述信息采集模块16与所述教室一体机5连接，所述信息采集模块16包括温度检测装置、湿度检测装置，光线检测装置和红外检测装置。
另外，在一个实施例中，所述温度检测装置及湿度检测装置为温度传感器及湿度传感器，所述教室一体机5根据接收到的温度检测装置及湿度检测装置检测的教室内温湿度信息控制风扇及空调的启用状态。
另外，在一个实施例中，所述光线检测装置为照度传感器，所述教室一体机5根据所述光线检测装置检测到的光线信息控制窗帘的启用状态。
另外，在一个实施例中，所述红外检测装置包括红外传感器及红外计数器，所述教室一体机5根据红外检测装置及光线检测装置检测到的教室内人员分布信息及光线信息控制灯光装置的启用状态。
另外，在一个实施例中，所述预警模块23为声光报警器。
另外，在一个实施例中，所述中控设备还包括存储器，所述储存器13为固态硬盘，所述储存器13的读写速度不低于300mb/s，所述储存器13用以存放多媒体资料。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过设置后台管理终端1、以太网交换机2和教室一体机5，建成一个综合型的物联网共享平台，为教师、学生提供了一个开放的环境平台去学习和研究，通过防火墙3以及因特网连接分控中心4，能够及时将后台管理终端1与以太网交换机2通过控制模块12采集的数据输送至分控中心4，通过分控中心4的信息处理及控制单元21对该数据进行分类处理，对应相应的求助信息，将整理过的数据传输给相应平台中心，通过该平台中心的液晶显示屏22显示该数据并通过预警模块23进行声光预警，做出及时应对措施，减小至最小的财产损失或人身伤害，通过在智慧教室内设置摄像机7、无线麦克8、问答器9、读卡器10、教室显示屏11和控制模块12，其中，控制模块12中信息采集模块16对教室内的温湿度、光线强度等进行数据采集，根据采集的数据通过窗帘控制模块18控制窗帘的开启及开启角度和大小，通过灯光控制模块19控制的灯光的强度，桌椅控制系统20配合智能化门锁系统24和读卡器10检测到的打卡人数，确定教室人数，升起相应桌椅，方便考勤的同时杜绝同学之间帮助打卡的虚假考勤行为，使教学方式转变为基于物联网技术集智慧教学、人员考勤、资产管理、环境智慧调节、视频监控及远程控制于一体的新型现代化智慧教室系统，推进教育信息化，提高教育质量；本发明，通过矩阵算法处理器的特殊矩阵算法完成对智慧教室的统筹控制，简化了控制设备及控制过程，操作者容易上手，同时设置有温度传感器、控制主机和伺服电机组成的反馈控制回路，能够在中控箱内温度过热时自动启动扇叶转动进行强制散热，进而为中控箱组件的持续工作提供了安全保障，有利于大范围的推广利用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。