一种多功能智慧教室控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及多功能智慧教室控制，具体涉及一种多功能智慧教室控制系统及其控制方法。

背景技术：

通过对学校目前的教学需求进行系统分析，结合当前高校教学信息化的发展趋势和学院的发展规划，整合学院现有资源，充分利用移动技术、传感技术、人工智能技术、网络技术、多媒体技术来装备教室、改善学习环境，建立一个适合学生学习和教师教学的新型教室环境，使得教学内容进一步优化、学习资源获取更加便利、课堂教学互动进一步加强、教室布局与电气管理更加智能，使得教学过程实时反应学生学习状态，并能够根据学生的学习情况调节教学节奏，最终提升专业人才培养质量。基于这以目标，智慧教室应运而生，智慧教室正是基于移动技术、传感器技术、人工智能技术、网络技术、多媒体技术发展起来的一种教室模式。

智慧教室的管理包含教室管理、学生管理和教师管理。现有技术中对教室内的灯光、空调进行控制时，通常都是通过人工进行控制的，无法根据教室内的实际环境条件进行有效调整，导致学生和教师容易出现不适感。此外，现有的课堂考勤一般通过签到完成，但是可能存在一个人替多个人签到的情况，无法准确统计学生参与课堂教学的情况。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种多功能智慧教室控制系统及其控制方法，能够有效克服现有技术所存在的无法根据教实际环境条件对灯光、空调进行控制，不能准确统计学生参与课堂教学情况缺陷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种多功能智慧教室控制系统，包括控制器，与控制器建立通信的上位机，安装于投影仪上用于检测投影仪工作电流的电流检测模块，用于采集教师上课视频的视频采集模块，以及用于采集教师上课音频的音频采集模块，所述控制器与用于对上课视频、上课音频进行编辑整合的剪辑编辑模块相连，所述控制器与用于存储编辑视频的数据存储模块相连，所述控制器与用于设置、核查用户对应权限的权限管理模块相连；

所述控制器与用于采集考勤信息的门禁管理模块相连，所述控制器与用于采集教室内部图像的图像采集模块相连，所述控制器与用于对教室内部图像进行人脸识别的人脸识别模块相连，所述控制器与用于对识别人脸与考勤信息进行对比的人脸对比模块相连，所述控制器与用于向教师移动终端app发送提示信息的信息发送模块相连；

所述控制器与红外传感器、电流检测模块、室外光照传感器、室内光照传感器相连，所述控制器与用于对教室内部照明灯进行控制的灯光控制模块相连，所述灯光控制模块根据红外传感器、电流检测模块、室外光照传感器、室内光照传感器的检测结果智能设定灯光控制策略；

所述控制器与室外温度传感器相连，所述控制器与用于对教室内部空调进行控制的空调控制模块相连，所述空调控制模块根据红外传感器、室外温度传感器的检测结果智能设定空调控制策略。

优选地，所述控制器根据设定排课时间表定时开启、关闭视频采集模块、音频采集模块，所述剪辑编辑模块在同一个时间轴下对上课视频、上课音频进行编辑整合；

所述剪辑编辑模块对上课音频进行语音识别，并在编辑整合生成编辑视频后，将编辑日期以及编辑视频中出现频率最高的词组设为该编辑视频的关键字标签。

优选地，用户发出查看编辑视频的请求后，所述权限管理模块对用户身份、用户权限进行核查，核查通过后，用户通过关键字标签查看对应编辑视频。

优选地，所述门禁管理模块通过识别考勤卡采集考勤信息，所述考勤信息包括学号、姓名、性别、联系方式、所在班级以及面部图片。

优选地，所述人脸对比模块判断识别人脸与考勤信息中的面部图片不相符时，所述人脸识别模块通过信息发送模块将该识别人脸和面部图片统一发送至教师移动终端app。

优选地，所述灯光控制模块根据红外传感器判定教室内部学生分布位置，并根据学生分布位置开启相应位置的照明灯；

所述灯光控制模块根据室外光照传感器、室内光照传感器的检测结果控制教室照明灯灯光亮度；

所述灯光控制模块根据电流检测模块的检测结果判断投影仪工作状态，当投影仪工作时，所述灯光控制模块将教室照明灯灯光亮度调暗，当投影仪不工作时，所述灯光控制模块维持教室照明灯灯光亮度。

优选地，所述空调控制模块根据红外传感器判定教室内部学生分布位置，并根据学生分布位置开启相应位置的空调；

所述空调控制模块根据室外温度传感器的检测结果控制空调开启模式，并进行温度设定。

优选地，所述控制器与用于手动控制照明灯、空调的手动操控模块相连，用户发出手动控制的请求后，所述权限管理模块对用户身份、用户权限进行核查，核查通过后，所述手动操控模块被开启，同时控制器控制灯光控制模块、空调控制模块停止工作。

优选地，所述控制器每隔一段时间向上位机上传教室内部环境信息，以及灯光控制模块设定的灯光控制策略、空调控制模块设定的空调控制策略。

一种多功能智慧教室控制方法，包括以下步骤：

s1、采集教师的上课视频、上课音频，并进行编辑整合生成编辑视频，通过核查的用户可以查看对应编辑视频；

s2、采集学生考勤信息以及教室内部图像，对教室内部图像进行人脸识别，并将识别人脸与考勤信息中的面部图片不相符的图像统一发送至教师移动终端；

s3、根据红外传感器、电流检测模块、室外光照传感器、室内光照传感器的检测结果智能设定灯光控制策略，对教室内相应位置照明灯的开关和亮度进行控制；

s4、根据红外传感器、电流检测模块、室外光照传感器、室内光照传感器的检测结果智能设定灯光控制策略，对教室内相应位置照明灯的开关和亮度进行控制。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明所提供的一种多功能智慧教室控制系统及其控制方法，可以根据红外传感器、电流检测模块、室外光照传感器、室内光照传感器的检测结果智能设定灯光控制策略，根据红外传感器、室外温度传感器的检测结果智能设定空调控制策略，从而能够根据实际环境条件对灯光、空调进行控制，有效提升学生和教师的舒适感，并且能够节约能耗；通过人脸识别与考勤信息的对比进行考勤统计，能够准确统计学生参与课堂教学的情况；通过对上课视频、上课音频进行编辑整合，可以为缺席课堂教学的学生提供在线视频学习的机会。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明多功能智慧教室的控制系统示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种多功能智慧教室控制系统，如图1所示，包括控制器，与控制器建立通信的上位机，安装于投影仪上用于检测投影仪工作电流的电流检测模块，用于采集教师上课视频的视频采集模块，以及用于采集教师上课音频的音频采集模块，控制器与用于对上课视频、上课音频进行编辑整合的剪辑编辑模块相连，控制器与用于存储编辑视频的数据存储模块相连，控制器与用于设置、核查用户对应权限的权限管理模块相连。

控制器根据设定排课时间表定时开启、关闭视频采集模块、音频采集模块，剪辑编辑模块在同一个时间轴下对上课视频、上课音频进行编辑整合，保证视频的画面与音频的发音能够有效匹配。

剪辑编辑模块对上课音频进行语音识别，并在编辑整合生成编辑视频后，将编辑日期以及编辑视频中出现频率最高的词组设为该编辑视频的关键字标签。

用户发出查看编辑视频的请求后，权限管理模块对用户身份、用户权限进行核查，核查通过后，用户通过关键字标签查看对应编辑视频。关键字标签的设置便于用户对其想要查看的编辑视频进行快速查询。

控制器与用于采集考勤信息的门禁管理模块相连，控制器与用于采集教室内部图像的图像采集模块相连，控制器与用于对教室内部图像进行人脸识别的人脸识别模块相连，控制器与用于对识别人脸与考勤信息进行对比的人脸对比模块相连，控制器与用于向教师移动终端app发送提示信息的信息发送模块相连。

门禁管理模块通过识别考勤卡采集考勤信息，考勤信息包括学号、姓名、性别、联系方式、所在班级以及面部图片。

人脸对比模块判断识别人脸与考勤信息中的面部图片不相符时，人脸识别模块通过信息发送模块将该识别人脸和面部图片统一发送至教师移动终端app。便于教师及时发现并记录没有参与课堂教学的学生和“代签到”学生。

控制器与红外传感器、电流检测模块、室外光照传感器、室内光照传感器相连，控制器与用于对教室内部照明灯进行控制的灯光控制模块相连，灯光控制模块根据红外传感器、电流检测模块、室外光照传感器、室内光照传感器的检测结果智能设定灯光控制策略。

灯光控制策略，具体包括：

灯光控制模块根据红外传感器判定教室内部学生分布位置，并根据学生分布位置开启相应位置的照明灯；

灯光控制模块根据室外光照传感器、室内光照传感器的检测结果控制教室照明灯灯光亮度；

灯光控制模块根据电流检测模块的检测结果判断投影仪工作状态，当投影仪工作时，灯光控制模块将教室照明灯灯光亮度调暗，当投影仪不工作时，灯光控制模块维持教室照明灯灯光亮度。

控制器与室外温度传感器相连，控制器与用于对教室内部空调进行控制的空调控制模块相连，空调控制模块根据红外传感器、室外温度传感器的检测结果智能设定空调控制策略。

空调控制策略，具体包括：

空调控制模块根据红外传感器判定教室内部学生分布位置，并根据学生分布位置开启相应位置的空调；

空调控制模块根据室外温度传感器的检测结果控制空调开启模式，并进行温度设定。

控制器与用于手动控制照明灯、空调的手动操控模块相连，用户发出手动控制的请求后，权限管理模块对用户身份、用户权限进行核查，核查通过后，手动操控模块被开启，同时控制器控制灯光控制模块、空调控制模块停止工作。

本申请技术方案中，控制器每隔一段时间向上位机上传教室内部环境信息，以及灯光控制模块设定的灯光控制策略、空调控制模块设定的空调控制策略。上位机能够及时记录各教室内部环境信息，并对不合理的灯光控制策略、空调控制策略进行及时变更。

一种多功能智慧教室控制方法，包括以下步骤：

s1、采集教师的上课视频、上课音频，并进行编辑整合生成编辑视频，通过核查的用户可以查看对应编辑视频；

s2、采集学生考勤信息以及教室内部图像，对教室内部图像进行人脸识别，并将识别人脸与考勤信息中的面部图片不相符的图像统一发送至教师移动终端；

s3、根据红外传感器、电流检测模块、室外光照传感器、室内光照传感器的检测结果智能设定灯光控制策略，对教室内相应位置照明灯的开关和亮度进行控制；

s4、根据红外传感器、室外温度传感器的检测结果智能设定空调控制策略，对教室内相应位置空调的开关、开启模式进行控制，并进行温度设定。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。