智慧教室系统的制作方法

本实用新型属于教学系统技术领域，特别涉及一种智慧教室系统。

背景技术：

教室作为教育的重要场所，是每个学生、家长和老师最为关心的地方，而且直接影响着学生学习及教学的质量和效率。现有的教室虽然集成设置有讲台、黑板、窗帘、音响、照明等多种装置，但是在教学过程中，上述每个装置需要单独控制，例如，当需要打开或关闭教室内照明灯时，往往需要学生或教师走到各个照明灯的控制开关处进行操作，使用非常不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种智慧教室系统，旨在解决现有技术中智慧教室多种设备单独控制导致操作不便的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种智慧教室系统，应用于教室，所述教室内具有讲台，所述讲台上设置有第一控制装置，所述教室还包括设置于所述教室内部的窗帘装置、教学黑板、扩音装置、照明装置、安防装置和若干课桌，所述窗帘装置、所述安防装置和所述教学黑板设置于所述教室内部墙壁上，所述扩音装置设置于所述教学黑板的两侧，若干所述课桌设置于所述教室内部中间区域；所述第一控制装置与所述窗帘装置、所述教学黑板、所述扩音装置、所述照明装置和所述安防装置分别通讯连接。

进一步地，所述第一控制装置包括具有开口的第一壳体、设置于所述开口处的交互模块以及设置于所述第一壳体内的cpu模块和第一通讯模块；所述交互模块与所述cpu模块电连接，所述cpu模块与所述第一通讯模块电连接；

所述交互模块用于采集用户触发的第一控制信号，并将所述第一控制信号发送所述cpu模块，所述cpu模块用于将所述第一控制信号通过所述第一通讯模块发送至所述窗帘装置、所述教学黑板、所述扩音装置和所述安防装置。

进一步地，所述窗帘装置包括支架、转轴和一端卷设于所述转轴上的帘幕，所述支架固设于所述教室墙壁上，所述转轴转动设置于所述支架上，所述窗帘装置还包括第二壳体以及设置于所述第二壳体内的第一单片机、第二通讯模块和驱动电机，所述驱动电机的输出端与所述转轴电连接，所述第一单片机与所述第二通讯模块电连接，所述第二通讯模块通讯连接至所述第一通讯模块；

其中，所述第一单片机用于在所述第二通讯模块接收到所述第一控制信号时，控制所述驱动电机正转或反转，所述驱动电机正转或反转时对应驱动所述转轴收卷或释放所述帘幕。

进一步地，所述照明装置包括至少一台照明灯、第三壳体以及设置于所述第三壳体内的第二单片机、第三通讯模块和多个第一继电器，所述第二单片机与所述第三通讯模块电连接，所述第三通讯模块通讯连接至所述第一通讯模块，所述第一继电器的两个控制端端口分别连接至所述第二单片机的两个信号控制端口，所述第一继电器的两个电源端端口分别连接所述照明灯和室内电源，所述第一继电器与所述照明灯一一对应；

其中，所述第二单片机用于在所述第三通讯模块接收到所述第一控制信号时，控制所述第一继电器通断，所述第一继电器通或断时分别导通或截止所述照明灯和所述室内电源的连接。

进一步地，所述教学黑板包括黑板主体及设置于所述黑板主体上的触控显示屏，所述黑板主体上设置有第三单片机、第二继电器和第四通讯模块，所述第三单片机与所述第四通讯模块电连接，所述第四通讯模块与所述第一通讯模块通讯连接，所述第二继电器的两个控制端端口分别连接至所述第三单片机的两个信号控制端口，所述第二继电器的两个电源端端口分别连接所述教学黑板和室内电源；

其中，所述第三单片机用于在所述第四通讯模块接收到所述第一控制信号时，控制所述第二继电器通断，所述第二继电器通或断时分别导通或截止所述教学黑板和所述室内电源的连接。

进一步地，所述扩音装置包括至少一个音响、数字音频模块、功放电路模块和第五通讯模块，所述数字音频模块的音频信号输出端与所述功放电路模块的音频信号输入端连接，所述功放电路模块的音频信号输出端与所述音响的音频信号输入端连接，所述第五通讯模块通讯连接至所述第一通讯模块。

进一步地，所述讲台上还设置有拾音装置，所述拾音装置与所述讲台电连接，所述拾音装置包括第六通讯模块和至少一个麦克风，所述麦克风的音频信号输出端与所述数字音频模块的输入端连接，所述第六通讯模块通讯连接至所述第一通讯模块。

进一步地，所述安防装置包括依次电连接的数据采集模块、第七通讯模块、第一控制模块和报警器，所述数据采集模块包括烟雾传感器和漏电传感器，所述第七通讯模块与所述第一控制装置通讯连接，用于将所述数据采集模块采集到的数据发送至讲台。

进一步地，所述智慧教室系统还包括与所述讲台通讯连接的人脸识别摄像机和安防装置，所述人脸识别摄像机设置于教室内且正对若干所述课桌，所述人脸识别摄像机用于采集学生的人脸图片，并将图片传输至讲台。

进一步地，所述智慧教室系统还包括与第一控制装置通讯连接的空调装置和新风装置，所述空调装置包括依次连接的温度传感器、第八通讯模块、第二控制模块和至少一个空调，所述温度传感器用于采集室内温度并将温度信息发送至第八通讯模块，所述第八通讯模块与所述第一控制装置通讯连接，用于接收第一控制装置的第一控制信号，并将第一控制信号发送至第二控制模块，所述第二控制模块用于接收并实施第一控制信号；

所述新风装置包括依次连接的环境信息采集模块、第九通讯模块、第三控制模块和至少一个新风机，所述环境信息采集模块用于采集室内的空气质量参数并将空气质量参数发送至第九通讯模块，所述第九通讯模块与所述第一控制装置通讯连接，用于接收第一控制装置的第一控制信号，并将第一控制信号发送至第三控制模块，所述第三控制模块用于接收并实施第一控制信号。

本实用新型提供的智慧教室系统的有益效果在于：

本实用新型提供的智慧教室系统，在讲台上设置第一控制装置、窗帘装置、教学黑板、扩音装置、照明装置、安防装置和若干课桌，并将第一控制装置与窗帘装置、教学黑板、扩音装置、照明装置和安防装置分别通讯连接，以讲台为核心，在教室中集成多种设备，并通过讲台上的第一控制装置集中控制，在教学过程中，无需走到各个设备控制开关处进行操作，使用非常方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型中记载的一些实施例，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是本实用新型的智慧教室系统结构框图。

图中标记的含义为：

100-智慧教室系统，110-第一控制装置，111-交互模块，112-cpu模块，113-第一通讯模块，120-窗帘装置，121-转轴，122-帘幕，123-第一单片机，124-第二通讯模块，125-驱动电机，130-教学黑板，131-黑板主体，132-第三单片机，133-第二继电器，134-第四通讯模块，140-扩音装置，141-音响，142-第五通讯模块，143-第四单片机，144-第三继电器，150-照明装置，151-照明灯，152-第二单片机，153-第三通讯模块，154-第一继电器，160-安防装置，161-数据采集模块，162-第七通讯模块，163-第一控制模块，164-报警器，170-课桌，180-拾音装置，181-第六通讯模块，182-麦克风，183-第五单片机，184-第四继电器，190-人脸识别摄像机，200-空调装置，201-温度传感器，202-第八通讯模块，203-第二控制模块，204-空调，210-新风装置，211-环境信息采集模块，212-第九通讯模块，213-第三控制模块，214-新风机，300-室内电源。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了说明本实用新型所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请参阅图1，本实用新型实施例提供一种智慧教室系统100，应用于教室，教室内具有讲台，讲台上设置有第一控制装置110，教室还包括设置于教室内部的窗帘装置120、教学黑板130、扩音装置140、照明装置150、安防装置160和若干课桌170，窗帘装置120和教学黑板130设置于教室内部墙壁上，扩音装置140设置于教学黑板130的两侧，若干课桌170设置于教室内部中间区域；第一控制装置110与窗帘装置120、教学黑板130、扩音装置140、照明装置150和安防装置160分别通讯连接。

需要说明的是，本实施例中第一控制装置110实际上为讲台的中控，控制装置与窗帘装置120、教学黑板130、扩音装置140、照明装置150和安防装置160分别通讯连接，使用户能够在讲台上通过触碰控制或鼠标点击控制等其它方式进行操作，即教师在操作讲台以调节上述装置时，第一控制装置110能够接受到相应的信号，并将控制信号分别传输至上述装置，上述装置作出相应操作指令。

需要说明的是，本实施例中的若干课桌170上还可以设置有与第一控制装置110通讯连接的终端设备，如，终端设备可以为平板，当教学过程中需要学生进行答题或考试时，教师可以将答题或考试信息发送至终端设备，学生可以在终端设备上进行答题或考试，答题或考试结束后，可以将信息反馈至讲台供教师查看。

在本实施例中，通过在讲台上设置第一控制装置110、窗帘装置120、教学黑板130、扩音装置140、照明装置150、安防装置160和若干课桌170，并将第一控制装置110与窗帘装置120、教学黑板130、扩音装置140、照明装置150和安防装置160分别通讯连接，以讲台为核心，即，将讲台作为整个智慧教室系统100的中控装置，在教室中集成多种设备，并通过讲台上的第一控制装置110集中控制，在教学过程中，教师站在讲台上讲课时通过第一控制装置110就能轻轻松松实现对上述多种设备开合的控制，不需要教师走下讲台手动控制，极大地方便了教师，大大提高了上述设备的使用效果。

在本实用新型一具体实施例中，第一控制装置110包括具有开口的第一壳体、设置于开口处的交互模块111以及设置于第一壳体内的cpu模块112和第一通讯模块113；交互模块111与cpu模块112电连接，cpu模块112与第一通讯模块113电连接；

交互模块111用于采集用户触发的第一控制信号，并将第一控制信号发送cpu模块112，cpu模块112用于将第一控制信号通过第一通讯模块113发送至窗帘装置120、教学黑板130、扩音装置140、照明装置150和安防装置160。

可以理解地，第一壳体设置于讲台上。例如，第一壳体设置于讲台台面上。

在一实施例中，第一控制装置110为设置于讲台上的计算机，交互模块111为计算机的显示界面，计算机内装载有操作系统，如安卓系统或windows系统，显示界面显示有控制窗帘装置120、教学黑板130、扩音装置140、照明装置150和安防装置160等开合的状态控制窗口，例如，用户通过触摸点击或鼠标点击状态控制窗口中与窗帘对应的图标来触发第一控制信号。此时，计算机内设置有cpu模块112和第一通讯模块113。

其中，交互模块111可以为触摸屏显示界面，cpu模块112可以采用市售的酷睿处理器、奔腾处理器等。

在本实用新型一具体实施例中，窗帘装置120包括支架、转轴121和一端卷设于转轴121上的帘幕122，支架固设于教室墙壁上，转轴121转动设置于支架上；窗帘装置120还包括第二壳体以及设置于第二壳体内的第一单片机123、第二通讯模块124和驱动电机125，驱动电机125的输出端与转轴121电连接，第一单片机123与第二通讯模块124电连接，第二通讯模块124通讯连接至第一通讯模块113；

第一单片机123用于在第二通讯模块124接收到第一控制信号时，控制驱动电机125正转或反转，驱动电机125正转或反转时对应驱动转轴121收卷或释放帘幕122。

其中，第一单片机123与驱动电机125的控制电路电性连接。可以理解地，与第一单片机123的输出端连接晶体管阵列模块的输入端，例如uln2003，驱动电机125的控制电路与晶体管阵列模块的输出端连接，晶体管阵列模块具有放大第一单片机123输出电流的作用，以使得第一单片机123能够驱动驱动电机125。

驱动电机125可以为直流电机、或步进电机等。

在本实用新型一具体实施例中，照明装置150包括至少一台照明灯151、第三壳体以及设置于第三壳体内的第二单片机152、第三通讯模块153和多个第一继电器154，第二单片机152与第三通讯模块153电连接，第三通讯模块153通讯连接至第一通讯模块113，第一继电器154的两个控制端端口分别连接至第二单片机152的两个信号控制端口，第一继电器154的两个电源端端口分别连接照明灯151和室内电源300，第一继电器154与照明灯151一一对应；

其中，第二单片机152用于在第三通讯模块153接收到第一控制信号时，控制第一继电器154通断，第一继电器154通或断时分别导通或截止照明灯151和室内电源300的连接。

具体地，本实施例通过第二单片机152控制第一继电器154的通断，并通过第一继电器154控制照明灯151和室内电源300的连接通断；且一个第一继电器154对应控制一台照明灯151。当第二单片机152向第一继电器154发出导通信号时，第一继电器154的控制电路导通，此时第一继电器154的两个触点接触，使得连接第一继电器154电源端端口的照明灯151和室内电源300连通。

在本实用新型一具体实施例中，教学黑板130包括黑板主体131及设置于黑板主体131上的触控显示屏，黑板主体131上设置有第三单片机132、第二继电器133和第四通讯模块134，第三单片机132与第四通讯模块134电连接，第四通讯模块134与第一通讯模块113通讯连接，第二继电器133的两个控制端端口分别连接至第三单片机132的两个信号控制端口，第二继电器133的两个电源端端口分别连接教学黑板130和室内电源300；

其中，第三单片机132用于在第四通讯模块134接收到第一控制信号时，控制第二继电器133通断，第二继电器133通或断时分别导通或截止教学黑板130和室内电源300的连接。

具体地，本实施例通过第三单片机132控制第二继电器133的通断，并通过第二继电器133控制教学黑板130和室内电源300的连接通断；当第三单片机132向第二继电器133发出导通信号时，第二继电器133的控制电路导通，此时第二继电器133的两个触点接触，使得连接第二继电器133电源端端口的教学黑板130和室内电源300连通。

具体地，本实施例中触控显示屏可以设置于黑板主体131的中间，触控显示屏两边黑板主体131的部分可以作为手写区域，方便进行手写演示，同时可以采用触控显示屏进行视频演示，能使演示更加快捷有效。

在本实用新型一具体实施例中，扩音装置140包括至少一个音响141、数字音频模块、功放电路模块和第五通讯模块142，数字音频模块的音频信号输出端与功放电路模块的音频信号输入端连接，功放电路模块的音频信号输出端与音响141的音频信号输入端连接，第五通讯模块142通讯连接至第一通讯模块113。

需要说明的是，数字音频模块内部可以采用常规技术的音频算法，实现讲台范围内的现场拾音，清晰放大，设备安装简单，数字音频模块接线完成后即可使用，不需要调试。

具体地，扩音装置140还包括第四单片机143和多个第三继电器144，第四单片机143与第五通讯模块142电连接，第三继电器144的两个控制端端口分别连接至第四单片机143的两个信号控制端口，通过第四单片机143控制第三继电器144的通断，且一个第三继电器144对应控制一个音响141。第三继电器144的两个电源端端口分别连接音响141和室内电源300，即通过第三继电器144控制音响141和室内电源300的连接通断。

其中，第四单片机143用于在第五通讯模块142接收到第一控制信号时，控制第三继电器144通断，第三继电器144通或断时分别导通或截止音响141和室内电源300的连接。

具体地，本实施例中的扩音装置140还可以与上述教学黑板130通讯连接，即，当教学黑板130进行视频演示时，可以通过扩音装置140将声音扩大，从而使整个教室的学生都能听到。

进一步地，讲台上还设置有拾音装置180，拾音装置180与讲台电连接，拾音装置180包括第六通讯模块181和至少一个麦克风182，麦克风182的音频信号输出端与数字音频模块的输入端连接，第六通讯模块181通讯连接至第一通讯模块113。

需要说明的是，拾音装置180的音频信号输出端与扩音装置140的数字音频模块输入端连接，可以有效拾取教师的声音，保证扩音效果。

具体地，拾音装置180还包括第五单片机183、第四继电器184、第六通讯模块181，第五单片机183与第六通讯模块181电连接，第四继电器184的两个控制端端口分别连接至第五单片机183的两个信号控制端口，第四继电器184的两个电源端端口分别连接麦克风182和讲台，第四继电器184与麦克风182一一对应，麦克风182的音频信号输出端与数字音频模块的输入端连接，第六通讯模块181通讯连接至第一通讯模块113；

其中，第五单片机183用于在第六通讯模块181接收到第一控制信号时，控制第四继电器184通断，第四继电器184通或断时分别导通或截止麦克风182和室内电源300的连接。

具体地，本实施例通过第五单片机183控制第四继电器184的通断，并通过第四继电器184控制麦克风182和讲台的连接通断；当第五单片机183向第四继电器184发出导通信号时，第四继电器184的控制电路导通，此时第四继电器184的两个触点接触，使得连接第四继电器184电源端端口的麦克风182和讲台电源连通，且一个第四继电器184对应一个麦克风182。

在本实用新型一具体实施例中，安防装置160包括依次电连接的数据采集模块161、第七通讯模块162、第一控制模块163和报警器164，数据采集模块161包括烟雾传感器和漏电传感器，第七通讯模块162与第一控制装置110通讯连接，用于将数据采集模块161采集到的数据发送至讲台。

具体地，数据采集模块161可以获取教室内的烟雾浓度和电流参数，并将烟雾浓度和烟雾参数发送给第七通讯模块162，然后第七通讯模块162将上述参数信息发送至讲台的第一控制装置110，第一控制装置110接收到相关参数信息后，根据所接收的信息及预设的控制策略做出控制决策，并将决策返回至第七通讯模块162，第七通讯模块162将控制决策发送至第一控制模块163，第一控制模块163根据控制决策控制报警器164。

在本实用新型一具体实施例中，智慧教室系统100还包括与讲台通讯连接的人脸识别摄像机190，人脸识别摄像机190设置于教室内且正对若干课桌170，人脸识别摄像机190用于采集学生的人脸图片，并将图片传输至讲台。

需要说明的是，本实施例中人脸识别摄像机190在教学过程中可以利用人脸识别技术识别学生的人脸图片，并将人脸图片发送至讲台，其中，讲台内部存储有图像数据库，可以将人脸识别摄像机190发送的学生人脸图片与图像数据库内的图片进行对比分析，用于考勤以及课堂上监督学生是否认真听讲。

在本实用新型一具体实施例中，智慧教室系统100包括与第一控制装置110通讯连接的空调装置200和新风装置210；空调装置200包括依次连接的温度传感器201、第八通讯模块202、第二控制模块203和至少一个空调204，温度传感器201用于采集室内温度并将温度信息发送至第八通讯模块202，第八通讯模块202与第一控制装置110通讯连接，用于接收第一控制装置110的第一控制信号，并将第一控制信号发送至第二控制模块203，第二控制模块203用于接收并实施第一控制信号。

具体地，温度传感器201可以获取教室内的温度信息，并将温度信息发送给第八通讯模块202，然后第八通讯模块202将温度信息发送至讲台的第一控制装置110，第一控制装置110接收到相关温度信息后，根据所接收的信息及预设的控制策略做出空调204控制决策，并将空调204控制决策返回至第八通讯模块202，第八通讯模块202将空调204控制决策发送至第二控制模块203，第二控制模块203根据控制决策控制空调204。

在本实用新型一具体实施例中，新风装置210包括依次连接的环境信息采集模块211、第九通讯模块212、第三控制模块213和至少一个新风机214，环境信息采集模块211用于采集室内的空气质量参数并将空气质量参数发送至第九通讯模块212，第九通讯模块212与第一控制装置110通讯连接，用于接收第一控制装置110的第一控制信号，并将第一控制信号发送至第三控制模块213，第三控制模块213用于接收并实施第一控制信号。

具体地，环境信息采集模块211可以获取教室内的空气质量参数，并将空气质量参数发送给第九通讯模块212，然后第九通讯模块212将空气质量参数发送至讲台的第一控制装置110，第一控制装置110接收到相关空气质量参数后，根据所接收的参数信息及预设的控制策略做出新风控制决策，并将新风控制决策返回至第九通讯模块212，第九通讯模块212将新风控制决策发送至第三控制模块213，第三控制模块213根据控制决策控制新风。

其中，第一通讯模块113、第二通讯模块124、第三通讯模块153、第四通讯模块134、第五通讯模块142、第六通讯模块181、第七通讯模块162、第八通讯模块202和第九通讯模块212可以为zigbee模块、蓝牙模块、wi-fi模块或uwd模块中的一种。优选地，第一通讯模块113、第二通讯模块124、第三通讯模块153、第四通讯模块134、第五通讯模块142、第六通讯模块181、第七通讯模块162、第八通讯模块202和第九通讯模块212为zigbee模块，其功耗低，价格相对低廉，有利于降低制造成本。例如第一通讯模块113、第二通讯模块124、第三通讯模块153、第四通讯模块134、第五通讯模块142、第六通讯模块181、第七通讯模块162、第八通讯模块202和第九通讯模块212可以为市售的jn5148型号和cc2530型号的zigbee芯片等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本实用新型的保护范围。

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