智慧校园课堂管理方法及系统与流程

本发明涉及校园的智能管理技术领域，具体涉及智慧校园课堂管理方法及系统。

背景技术：

校园是学生学习及生活的主要场所，学生集中在校园进行学习，为了让学生更好地学习以及教师更轻松地教学，智慧校园的概念应运而生。智慧校园是供学生进行工作和学习的一体化的环境，将管理、教学和校园生活进行充分融合，减小教师对学生管理的工作量。

现有校园在进行课堂管理时，先由教师定时对学生进行逐一点名来确定学生的出勤情况，再进行课堂授课，如果前一堂课结束后教师或学生未擦掉书写板上的粉笔书写内容，教师普遍会先擦除书写板上的粉笔书写内容，再进行授课，以方便在授课过程中书写新的内容，但是这些授课前的点名和擦除书写板上的内容会耽搁授课时间，而且，使用擦刷擦掉书写板上的粉笔书写内容时，已经擦下的粉笔灰沾附在擦刷上，擦刷在擦除书写板的过程中容易将粉笔灰再次擦到书写板上。

技术实现要素：

本发明意在提供一种智慧校园课堂管理方法及系统，以擦刷在擦除粉笔书写内容时粉笔灰再次擦到书写板上的问题。

本方案中的智慧校园课堂管理系统，包括教师终端和课堂终端，所述教师终端向课堂终端发送签到人数信息，还包括位于书写板两端部处的四根导杆、位于书写板上方的环形套条和位于书写板上方的固定杆，所述任一导杆的顶端转动连接在书写板上，所述导杆底端设有带动任一导杆转动的动力机构，所述动力机构所在的导杆上设有卡住定向轮的定向机构，所述定向机构位于定向轮上端面与导杆的接合处，所述导杆以书写板对称轴为中心对称分布，所述导杆上滑动配合有定向轮，所述环形套条绕在定向轮上，所述环形套条穿过书写板，所述环形套条朝向书写板一侧上固设有弹性的刷毛，所述刷毛端部接触到书写板的表面，所述固定杆固定连接在书写板的顶端部上，所述固定杆上设有伸缩气缸，所述伸缩气缸的活塞杆上固设有与环形套条滑动配合的压框；

所述书写板背侧上固设有多个纵截面为凹形的收集盒，所述收集盒的内底上均设有吸附有清水的海绵块；

所述课堂终端包括通信模块、签到模块、计数模块和控制模块；

通信模块，用于接收教师终端的签到人数信息并发送至控制模块；

签到模块，用于供学生输入指纹签到并向控制模块发送签到信息；

计数模块，用于在控制模块收到签到信息后计数加一并将计数值发送至控制模块；

控制模块，用于获取计数模块的计数值，所述控制模块在计数值大于签到人数的三分之二时控制伸缩气缸伸长后再缩回，所述伸缩气缸带动环形套条在书写板上下移动，所述控制模块在环形套条完成上下移动后控制动力机构启动，所述动力机构启动后带动环形套条旋转180°。

本方案的工作原理及有益效果是：授课前，教师通过教师终端向课堂终端发送签到人数信息，教师终端上的控制模块从通信模块获取签到人数信息，签到人数信息中携带需要签到人数的总数，学生在教师授课前进入教室并通过签到模块输入指纹进行签到，减少教师逐一点名时出现代答的情况，签到模块获取学生指纹后向控制模块发送签到信息，签到信息可以是学生指纹对应的学号，控制模块获取签到信息后控制计数模块计数加一，计数模块将计数值发送至控制模块，控制模块对比实际收到的计数值和签到人数，当计数值大于签到人数的三分之二时，控制模块控制伸缩气缸的活塞杆先伸长再缩短，即伸缩气缸带动压框及其上的环形套条向下擦书写板后再向上擦书写板，以环形套条向上移动和向下移动作为一次书写板的擦除操作，在学生签到完成前就擦掉书写板上的书写内容，减小因教师点名耽搁的授课时间，同时在计数值达到一定量时擦掉书写板上的书写内容，避免授课前擦书写板而耽搁授课进度。

在计数值大于三分之二的签到人数时就进行书写板的擦除工作，该签到人数不固定且根据每次教师终端发送来的签到人数信息进行设定，避免部分请假学生导致签到人数减少导致无法擦书写板。

在控制模块控制伸缩气缸完成书写板的擦刷后，控制模块控制动力机构启动，动力机构带动导杆旋转，导杆旋转时对环形套条进行传动，由于定向轮与导杆滑动配合，在传动环形套条的过程中，环形套条拉动其他导杆上的定向轮转动，由此来传动环形套条，使环形套条旋转180°，将擦过书写板一侧的环形套条传动到书写板的背侧，避免擦过书写板环形套条上的刷毛粘附太多粉笔灰再次擦书写板时擦不干净，防止刷毛在再次擦除书写板时将擦掉的粉笔灰擦到书写板上。

在环形套条位于导杆的顶端部处时，定向机构卡住动力机构所在导杆上的定向轮，让动力机构所在导杆带动定向轮一起转动，避免定向轮无法传导环形套条。

在将擦过书写板的环形套条传动到书写板背侧的过程中，刷毛在滑过收集盒时，刷毛依次刮过收集盒的凸出的侧壁，刮掉刷毛上的粉笔灰，粉笔灰粘附在湿润的海绵块上，减少刮掉粉笔灰过程中粉笔灰的飞散，避免刷毛再次粘附刮掉的粉笔灰。

与现有技术相比，本方案在学生指纹签到人数达到一定后擦掉书写板上的粉笔书写内容，减少教师逐一点名耽搁的授课时间同时，擦掉书写板上的书写内容，避免教师在授课前擦书写板耽搁授课，而且在擦掉书写板上的书写内容后刮掉刷毛上的粉笔灰尘，避免刷毛再次擦书写板时将粉笔灰尘重复擦到书写板上。

进一步，所述动力机构包括从动轮和直径小于从动轮的主动轮，所述从动轮固定连接在任一导杆的下端部上，所述书写板的底端处设有电机，所述主动轮通过中心轴连接在电机的输出轴上，所述主动轮与从动轮啮合。

当动力机构带动导杆旋转时，由电机带动主动轮转动，再由主动轮带动从动轮旋转，从动轮带动导杆转动，又因主动轮的直径小于从动轮的直径，主动轮转动多圈从动轮才转动一圈，由此降低电机带动导杆转动的转速，避免导杆旋转太快而使环形套条反复旋转。

进一步，所述中心轴上固设有转动方向与主动轮相同的棘轮，所述书写板的底端处铰接有限定棘轮沿主动轮转动方向转动的棘爪。

当电机停止带动导杆转动后，部分电机的输出轴会因惯性而回旋，从而导致导杆沿顺时针和逆时针方向来回旋转，棘爪只允许棘轮单向转动，让环形擦刷条只能单向转动并清除粉笔灰，让擦过书写板的环形套条沿单一的方向移动，避免环形套条在左右摆动时将粉笔灰重新擦到书写板上。

进一步，所述压框上朝向环形套条一侧固设有多个凸头，所述环形套条的顶端面上开设有能让凸头插入的凹槽，所述凹槽沿环形套条延伸成环形。

当压框抵着环形套条向下移动或向上移动时，凸头插入凹槽中对环形套条进行定位，当导杆带动环形套条进行旋转时，环形套条上的凹槽沿凸头进行旋转，凸头对环形套条进行导向，避免环形套条的位置偏移。

为实现上述的管理系统，本发明还提供一种智慧校园课堂管理方法，包括以下步骤：

s1，在教师授课前，教师终端将签到人数信息发送至课堂终端的通信模块；

s2，课堂终端上的签到模块获取学生的指纹并向控制模块发送签到信息，控制模块根据签到信息控制计数模块计数加一；

s3，控制模块获取计数模块的计数值，控制模块在计数值大于签到人数的三分之二时控制伸缩气缸的活塞杆完成伸长和缩回动作，伸缩气缸带动环形套条在书写板表面上下移动，环形套条上的刷毛擦除书写板上的书写内容；

s4，环形套条完成在书写板表面的上下移动后，控制模块控制动力机构带动环形套条旋转180°，将环形套条擦过书写板的一侧旋转到书写本背侧，环形套条上的刷毛依次滑过书写板背侧的收集盒，收集盒刮掉刷毛上的书写内容的粉尘。

本方案的有益效果是：在已签到的学生人数达到总签到人数的大多数时，擦书写板清除粉笔书写内容，并清除书写板上的书写内容后让环形套条转动，将未粘附粉笔灰的刷毛转动到书写板的书写面一侧，同时刮掉已粘附粉笔灰的刷毛，并将刮掉的粉笔灰积累在收集盒中，避免粉笔灰随意飞散，同时防止使用已粘附粉笔灰的刷毛擦书写板时粉笔灰反复粘附在书写板上。

进一步，所述步骤s4中的动力机构带动环形套条旋转时包括以下子步骤：

s41，动力机构中的电机带动中心轴上的主动轮转动，主动轮带动啮合的从动轮转动，从动轮带动书写板两端部处的导杆转动，让导杆上的定向轮传导环形套条；

s42，电机的输出轴停止转动后，书写板的底端部处的棘爪抵在中心轴上的棘轮轮齿间。

电机带动环形套条单向旋转，环形套条不会在电机输出轴因惯性顺时针和逆时针交替动作，防止粘附粉笔灰的刷毛不会将粉笔灰反复擦刷在书写板上。

附图说明

图1为本发明智慧校园课堂管理系统实施例的逻辑框图；

图2为本发明智慧校园课堂管理系统中书写板的结构示意图；

图3为图2中定向轮与环形套条的位置关系图；

图4为图2中导杆下端主动轮和从动轮的位置关系图；

图5为图2中定向轮的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明。

说明书附图中的附图标记包括：书写板1、墙体2、安装槽3、导杆4、支撑杆5、环形套条6、定向轮7、从动轮8、主动轮9、电机10、收集盒11、刷毛12、棘轮13、棘爪14、伸缩气缸15、压框16、凸头17、插柱18。

智慧校园课堂管理系统，如图1所示：包括教师终端和课堂终端，教师终端向课堂终端发送签到人数信息，教师终端可用手机和平板等，课堂终端包括通信模块、签到模块、计数模块和控制模块，通信模块用于接收教师终端的签到人数信息并发送至控制模块，通信模块可用现有华为公司的mu709s-6系列的3g通信模块，签到模块用于供学生输入指纹签到并向控制模块发送签到信息，签到模块可用现有亚略特cid3000m的指纹识别模块，计数模块用于在控制模块收到签到信息后计数加一并将计数值发送至控制模块，计数模块可用现有cd4038加法器；控制模块用于获取计数模块的计数值，控制模块可用现有的c8051f120单片机，单片机的输入引脚信号连接通信模块，单片机的输入/输出引脚信号连接计数模块，单片机的输入引脚信号连接签到模块。

如图2、图3、图4和图5所示，在教室内的墙体2开设安装槽3，在安装槽3的槽口处安装书写板1，书写板1的四周沿上通过螺栓固定连接边框，书写板1与安装槽3的槽底间留有空隙，在书写板1背侧的四个顶角上分别焊接一根t形的支撑杆5，支撑杆5的水平段通过螺钉安装到墙体2上，背侧是指书写板1朝向墙体2一侧，在书写板1两端部处焊接四个安装座，在每个安装座上安装四根导杆4，导杆4通过转动轴承转动配合在安装座上，每根导杆4上滑动配合有定向轮7，导杆4上开设滑槽，定向轮7焊接与滑槽间隙配合的导柱，每个端部处两根导杆4分别位于书写板1的前侧面和背侧面，任一导杆4的顶端转动连接在书写板1的边框上，本实施例中书写板1右侧端部背侧面的导杆4转动连接在边框上，其余三根导杆4焊接在边框上，导杆4底端安装有带动任一导杆4转动的动力机构，本实施例中动力机构安装在书写板1右侧端部背侧面的导杆4下端，动力机构所在的导杆4上安装有定向机构，动力机构所在导杆4上的定向轮7上开设有多个插孔，定向机构位于定向轮7上端面与导杆4的接合处，定向机构包括凹形的插柱18，插柱18可插入插孔中，环形套条6绕在定向轮7上，环形套条6的宽度为10cm，环形套条6穿过书写板1，环形套条6位于书写板1顶端部和底端部的支撑杆5之间。

动力机构包括从动轮8和直径小于从动轮8的主动轮9，主动轮9的直径为从动轮8直径的五分之一，从动轮8键连接在任一导杆4的下端部上，本实施例中从动轮8键连接在书写板1右侧端部背侧面的导杆4上，书写板1的底端处安装有电机10，电机10可用现有的ga16y050直流微型电机，主动轮9中键连接中心轴，中心轴焊接在电机10的输出轴上，主动轮9与从动轮8啮合，中心轴上键连接有转动方向与主动轮9相同的棘轮13，书写板1的底端部处通过铰接轴铰接有限定棘轮13只能沿主动轮转动方向转动的棘爪14，本实施例中的动力部分通过外壳罩住，为方便看清动力部分的结构，图中未示出外壳，避免使用时被人随意碰触到。

环形套条6朝向书写板1一侧上粘接有弹性的刷毛12，刷毛12端部接触到书写板1的表面，书写板1顶端部上方的安装槽3顶壁上焊接有固定杆，固定杆上安装有伸缩气缸15，伸缩气缸15的活塞杆上焊接有与环形套条6滑动配合的压框16，压框16朝向环形套条6一侧焊接有多个凸头17，凸头17沿压框16等间距分布，环形套条6的顶端面上开设有能让凸头17插入的凹槽，凹槽沿环形套条6延伸成环形，书写板1背侧面上焊接有多个纵截面为凹形的收集盒11，收集盒11的内底上均放置有吸附有清水的海绵块。

单片机的输出引脚控制连接伸缩气缸15，单片机的输出引脚控制连接电机10，控制模块在计数值大于签到人数的三分之二时控制伸缩气缸15伸长后再缩回，伸缩气缸15带动环形套条6在书写板1上下移动，控制模块在环形套条6完成上下移动后控制动力机构启动，所述动力机构启动后带动环形套条6旋转180°。

针对上述智慧校园课堂管理系统，本实施例还提供一种智慧校园课堂管理方法，包括以下步骤：

s1，在教师授课前，教师终端将签到人数信息发送至课堂终端的通信模块；

s2，课堂终端上的签到模块获取学生的指纹并向控制模块发送签到信息，控制模块根据签到信息控制计数模块计数加一；

s3，控制模块获取计数模块的计数值，控制模块在计数值大于签到人数的三分之二时控制伸缩气缸15的活塞杆完成伸长和缩回动作，伸缩气缸15带动环形套条6在书写板1表面上下移动，环形套条6上的刷毛12擦除书写板1上的书写内容；

s4，环形套条6完成在书写板1表面的上下移动后，控制模块控制动力机构中的电机10带动环形套条6旋转180°，即电机10为主动轮9提供动力，将环形套条6擦过书写板1的一侧旋转到书写本背侧，环形套条6上的刷毛12依次滑过书写板1背侧的收集盒11，收集盒11刮掉刷毛12上的书写内容的粉尘。

上述步骤s4中的动力机构带动环形套条6旋转时包括以下子步骤：

s41，动力机构中的电机10带动中心轴上的主动轮9转动，主动轮9带动啮合的从动轮8转动，从动轮8带动书写板1两端部处的导杆4转动，让导杆4上的定向轮7转动传导环形套条6；

s42，电机10的输出轴停止转动后，书写板1的底端部处的棘爪14抵在中心轴上的棘轮13轮齿间。

电机10带动环形套条6单向旋转，环形套条6不会在电机10输出轴因惯性顺时针和逆时针交替动作，防止粘附粉笔灰的刷毛12不会将粉笔灰反复擦刷在书写板1上。

环形套条6在书写板1表面上下移动以擦除书写内容时，由于定向轮7滑动配合在导杆4上，定向轮7能够沿导杆4上下移动，当定向轮7转动传导环形套条6转动时，电机10带动导杆4转动，导杆4带动定向轮7转动，保证能带动环形套条6转动。

在已签到的学生人数达到总签到人数的大多数时，擦书写板1清除粉笔书写内容，并清除书写板1上的书写内容后让环形套条6转动，将未粘附粉笔灰的刷毛12转动到书写板1的书写面一侧，同时刮掉已粘附粉笔灰的刷毛12，并将刮掉的粉笔灰积累在收集盒11中，避免粉笔灰随意飞散，同时防止使用已粘附粉笔灰的刷毛12擦书写板1时粉笔灰反复粘附在书写板1上。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。