基于区块链物联网和大数据的智慧校园管理系统的制作方法

本发明涉及一种智慧校园管理系统，特别是涉及基于区块链物联网和大数据的智慧校园管理系统，属于智慧校园物联网技术领域。

背景技术：

校园一般是指用围墙划分出某学校可供使用范围内的区域，还包括教学及课余活动的范围，是学生生活学习的场所，可分为幼儿园，小学校园，中等学校校园，高等院校校园。

智慧校园指的是以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境，这个一体化环境以各种应用服务系统为载体，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合，“智慧校园”这幅蓝图描绘的是：无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活，简而言之，“要做一个安全、稳定、环保、节能的校园。”

现有的智慧校园物联网系统大部分是基于数据中心的传统教育物联网架构模式，仅仅是通过相应的app来查看学生的成绩或者了解学生的状态，大多建立在学校与家长的互动环节，缺少以学生为主体的本质，学生很少能够主动参与学校的一些建设和力所能及的事情，现有的技术中通过一个数据中心将对相关的教育应用单元进行管理，其系统架构的感知层中大量的使用了传感器进行数据采集和设备管控，并将运营管理信息与数据上传到数据中心实现信息交互，但是这种方式在生命周期成本、时效性以及学校的管理方面有着严重的缺陷。

中国发明专利公布号cn110300177a，公开了“一种智慧校园信息推送系统，”提供师生一种新的信息推送接收管理系统，增强校园信息传播能力，提高校园信息覆盖面，提高校园信息化技术水平，提供师生一种新的信息接受管理平台，仅仅是增强师生的交互平台，对于学校的管理以及家长互动方面比较欠缺，因此覆盖率较低。

中国发明专利公布号cn110602195a，公开了“一种基于区块链技术的智慧校园物联网系统，”上述多个区块节点之间通过公共通信通道进行udp模式的广播通信；区块感知节点层与分布式传输处理层之间采用一个公共的通信接口实现连接；区块感知节点层的区块节点的数据，由区块感知节点层采集后直接上传到分布式管理数据中心进行处理，本发明基于区块链技术的智慧校园物联网系统，通过区块节点的方式进行感知层设计，采用分布式的方法实现节点化感知设备管理，采用分布式的方法可以提供一定的时效性，但是与家长的互动以及工作人员的互动依旧欠缺，导致覆盖率低，无法与家长学生以及工作人员进行有效地互动和联系。

因此，亟需对智慧校园管理系统进行改进，以解决上述存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供基于区块链物联网和大数据的智慧校园管理系统，学生、教师、工作人员和家长等上传相关的数据到资源共享平台，物联网智能管控中心通过测算和分析完成对数据的共享、推送以及互动的任务，通过对数据清洗、对比、关联，基于移动手机数据和其他前端控制设备，实时进行监测管理、学校设施管理、家长互动等环节，对校园的监控和大数据运算有着重要的作用，具有覆盖面广智能化程度高等特点。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

基于区块链物联网和大数据的智慧校园管理系统，包括物联网智能管控中心，所述物联网智能管控中心通过手机交互系统完成对资源共享平台数据的传输，且所述物联网智能管控中心内部设置有数据处理系统和智慧管理系统，所述数据处理系统的内部设置有数据分析模块和数据统计模块，所述数据分析模块用于对物联网智能管控中心进行大数据分析，所述智慧管理系统的内部设置有全网监测管理系统和全网信息发送管理系统，所述智慧管理系统通过无线连接有多种前端控制设备；

所述物联网智能管控中心包括管理数据中心、分布式传播处理层、区块感知节点层、应用服务层；

通过上述技术方案，学生、教师、工作人员和家长上传相关的数据到资源共享平台，物联网智能管控中心可以从资源共享平台获取包括校园气象管理平台、校园人数统计平台、校园资源控制平台等相关的数据，完成数据共享过程，对于现有的数据应用平台可以互通直接获取数据，简单快捷，物联网智能管控中心中建立整个校园的人口数据库、建立整个校园的生源资料库、建立考核信息数据库，系统收集校园各职能的业务数据，对数据进行清洗、比对、关联，获得相关数据，系统收集教育信息、考试信息、生源信息以及文体公共服务设施的数据，通过对数据清洗、对比、关联，基于移动手机数据和其他前端控制设备，实时进行测算和分析，对校园的监控和大数据运算有着重要的作用；

所述区块感知节点层包括多个区块节点，上述多个区块节点之间通过公共通信通道进行udp模式的广播通信，每个所述区块节点包括若干个现有的感知设备，所述区块感知节点层与所述分布式传播处理层之间通过公共的通信接口实现连接；

所述区块感知节点层的区块节点数据，采用分布式的管理办法，通过所述应用服务层提前规划管理，由所述区块感知节点层采集后直接上传到所述管理数据中心进行处理。

通过上述技术方案，区块感知节点层的区块节点数据，采用分布式的管理办法，通过应用服务层提前规划管理，由区块感知节点层采集后直接上传到管理数据中心进行处理，感知设备服务于不同的应用，即每个感知层节点根据其应用场景的不同，涵盖多种感知设备，并且能够根据实际应用进行共享使用，上述多个区块节点之间通过公共通信通道进行udp模式的广播通信，区块感知节点层与分布式传输处理层之间采用一个公共的通信接口实现连接，本发明提出一种通过区块节点进行感知层设备管理的方式解决了传统基于物联网的智慧教育环境感知层分散、数量庞大的传感器设备，按照工作模式设计不同的工作节点，同样一个设备可能分布在不同节点中，实现分时复用，最终构建一套基于设备复用的区块感知层，构建一个分布式的节点化网络结构的感知网，对智慧校园中的教育、生活、办公、科研类物联网设施进行状态监测及数据采集汇总，实现共用通信通道，减少通信耗费，同时减少维护成本，提升该系统的便捷性。

优选的，所述管理数据中心包括物联网计算模块、大数据计算模块、信息安全模块、储存模块。

优选的，所述前端控制设备包括摄像头、videoip、wifi、智能传感器、光纤交换机、无线串口、传感器节点、读卡器接口、传统传感器、rfid、蓝牙接口。

优选的，所述区块感知节点层与所述前端控制设备通过有线或者无线连接并通信，所述区块感知节点层包括校园感知节点、媒体类感知节点、服务类感知节点，数据中心感知节点；

所述校园感知节点包括有rfid、摄像头、温度传感器、湿度传感器；

所述媒体类感知节点包括光传感器、声压传感器摄像头；

所述服务类感知节点包括摄像头、显示屏、wifi；

所述数据中心感知节点包括温度传感器、湿度传感器、流量统计。

通过上述技术方案，以上不同分类的区块节点按照区域和应用场景的不同都可以进行实现，每一个感知设备可以服务于不同的应用服务层，即每个感知层节点根据其应用场景的不同，涵盖多种感知设备，并且能够根据实际应用通过手机交互系统或者前端控制设备进行共享使用，上述多个区块节点之间通过公共通信通道进行udp模式的广播通信，可以保证在一个应用调用多个区块节点的时候实现点间通信，并大大降低通信功耗，提升资源的利用率，udp模式有两方面考虑，一方面对于感知层这类物联网设备，采用udp模式完全可以满足其通信需求；另一方面采用udp模式，减少了握手模式，提高通信效率，但是会牺牲部分的通信可靠性，现有技术中的感知层需要对数据进行缓存然后进行共享，因此需要所有的数据资源实现数据的储存和缓存，采用分布式的管理办法，是根据应用管理层提前规划的管理策略以及服务请求，由区块感知节点层采集后直接上传到物联网智能管控中心进行处理，对数据进行清洗、比对、关联，获得相关数据，系统收集教育信息、考试信息、生源信息以及文体公共服务设施的数据，通过对数据清洗、对比、关联，基于移动手机数据和其他前端控制设备，实时进行测算和分析，使区块感知节点层的数据管理效率将会更高，对于数量庞大、种类复杂的物联网系统来说，维护工作显得非常重要，根据区块节点对于区块节点中出现故障的设备，可以单独进行维护而不影响其他节点的正常工作，降低维护成本。

优选的，所述应用服务层包括教师服务系统、学生服务系统、物业服务系统、公共服务系统、家长互动系统、手机交互系统。

优选的，所述教师服务系统和学生服务系统均连接有考试控制系统、考勤点名系统、课堂控制系统、信息推送系统，所述教师服务系统为主控端，所述学生服务系统为被控端。

优选的，所述物业服务系统用于接收物业服务请求，并根据所述物业服务的请求提供对应的服务。

优选的，所述公共服务系统用于接收公共服务请求，并根据所述公共服务的请求提供对应的服务，所述公共服务系统包括校园卫生服务模块、图书馆服务模块、实验室服务模块，校园公共设施模块、教育器材模块、体育教材模块。

优选的，所述家长互动系统用于接收家长建议请求，并根据所述家长建议的请求提供对应的服务和互动，所述手机交互系统与所述管理数据中心建立联系，通过管理数据中心下载所述信息推送系统中关于学生的信息。

优选的，所述全网监测管理系统还通过摄像头监测，再将信号传到所述智慧管理系统，再通过所述智慧管理系统将信息发送至所述前端控制设备。

通过上述技术方案，师生手机客户端用于安装在师生手机上，师生手机客户端用于接收物联网智能管控中心推送系统推送的信息，教师服务系统、学生服务系统用于教师上传考试信息、学生状态等信息，学生服务系统用于接收物联网智能管控中心系统推送的信息，包括考试安排，放假通知等信息，将不同类型的信息处理后分发给不同的客户端，智能化程度高，列如某位学生发现公共服务的设施遭到破坏，影响使用人员的安全，可以通过公共服务系统将已经损坏的公共设施上传到物联网智能管控中心，物联网智能管控中心通过对数据清洗、对比、关联，并根据前端控制设备上的相关校园感知节点查看具体的情况，然后将信息推送至维修人员，维修人员通过校园感知节点确认位置然后进行维修，避免已经损坏的设施影响使用，同时可以防止用户造成不必要的人生伤害，提升改系统的智能化和使用的效率。

本发明至少具备以下有益效果：

1、学生、教师、工作人员和家长等上传相关的数据到资源共享平台，物联网智能管控中心通过测算和分析完成对数据的共享、推送以及互动的任务，通过对数据清洗、对比、关联，基于移动手机数据和其他前端控制设备，实时进行监测管理、学校设施管理、家长互动等环节，对校园的监控和大数据运算有着重要的作用，具有覆盖面广智能化程度高等特点。

2、通过对数据清洗、对比、关联，基于移动手机数据和其他前端控制设备，实时进行测算和分析，使区块感知节点层的数据管理效率将会更高，对于数量庞大、种类复杂的物联网系统来说，维护工作显得非常重要，根据区块节点对于区块节点中出现故障的设备，可以单独进行维护而不影响其他节点的正常工作，降低维护成本。

3、不同分类的区块节点按照区域和应用场景的不同都可以进行实现，每一个感知设备可以服务于不同的应用服务层，即每个感知层节点根据其应用场景的不同，涵盖多种感知设备，并且能够根据实际应用通过手机交互系统或者前端控制设备进行共享使用，并大大降低通信功耗。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的流程示意图；

图3为本发明的感知层框架示意图。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1-图3所示，本实施例提供的区块链物联网和大数据的智慧校园管理系统，包括物联网智能管控中心，物联网智能管控中心通过手机交互系统完成对资源共享平台完成数据的传输，且物联网智能管控中心内部设置有数据处理系统和智慧管理系统，数据处理系统的内部设置有数据分析模块和数据统计模块，数据分析模块用于对物联网智能管控中心进行大数据分析，智慧管理系统的内部设置有全网监测管理系统和全网信息发送管理系统，智慧管理系统通过无线连接有多种前端控制设备，所述全网监测管理系统还通过摄像头监测，再将信号传到所述智慧管理系统，再通过所述智慧管理系统将信息发送至所述前端控制设备，学生和教师以及教务组上传相关的数据到资源共享平台，物联网智能管控中心可以从资源共享平台获取包括校园气象管理平台、校园人数统计平台、校园资源控制平台等相关的数据，完成数据共享过程，对于现有的数据应用平台可以互通直接获取数据，简单快捷，物联网智能管控中心中建立整个校园的人口数据库、建立整个校园的生源资料库、建立考核信息数据库，系统收集校园各职能的业务数据，对数据进行清洗、比对、关联，获得相关数据，系统收集教育信息、考试信息、生源信息以及文体公共服务设施的数据，通过对数据清洗、对比、关联，基于移动手机数据和其他前端控制设备，实时进行测算和分析，对校园的监控和大数据运算有着重要的作用；

物联网智能管控中心包括管理数据中心、分布式传播处理层、区块感知节点层、应用服务层；

区块感知节点层包括多个区块节点，上述多个区块节点之间通过公共通信通道进行udp模式的广播通信，每个区块节点包括若干个现有的感知设备，区块感知节点层与分布式传播处理层之间通过公共的通信接口实现连接；

区块感知节点层的区块节点数据，采用分布式的管理办法，通过应用服务层提前规划管理，由区块感知节点层采集后直接上传到管理数据中心进行处理，感知设备服务于不同的应用，即每个感知层节点根据其应用场景的不同，涵盖多种感知设备，并且能够根据实际应用进行共享使用，上述多个区块节点之间通过公共通信通道进行udp模式的广播通信，区块感知节点层与分布式传输处理层之间采用一个公共的通信接口实现连接，本发明提出一种通过区块节点进行感知层设备管理的方式解决了传统基于物联网的智慧教育环境感知层分散、数量庞大的传感器设备，按照工作模式设计不同的工作节点，同样一个设备可能分布在不同节点中，实现分时复用，最终构建一套基于设备复用的区块感知层，构建一个分布式的节点化网络结构的感知网，对智慧校园中的教育、生活、办公、科研类物联网设施进行状态监测及数据采集汇总，实现共用通信通道，减少通信耗费，同时减少维护成本，提升该系统的便捷性。

在本实施例中，如图1所示，管理数据中心包括物联网计算模块、大数据计算模块、信息安全模块、储存模块，智能管控中心，包括物联网计算模块、大数据计算模块、信息安全模块，储存模块等用于存储并处理物联网智能管控中心接收的网络服务数据，其中，上述管理数据中心以及整合采用现有大数据处理算法、区块链技术、ai技术、bim技术等进行，以便高效快捷的进行数据筛选、分析、存储，从而获取到更全面精确的数据。

在本实施例中，如图3所示，前端控制设备包括摄像头、videoip、wifi、智能传感器、光纤交换机、无线串口、传感器节点、读卡器接口、传统传感器、rfid、蓝牙接口，区块感知节点层与前端控制设备通过有线或者无线连接并通信，区块感知节点层包括校园感知节点、媒体类感知节点、服务类感知节点，数据中心感知节点；

校园感知节点包括有rfid、摄像头、温度传感器、湿度传感器；

媒体类感知节点包括光传感器、声压传感器摄像头；

服务类感知节点包括摄像头、显示屏、wifi；

数据中心感知节点包括温度传感器、湿度传感器、流量统计。

以上不同分类的区块节点按照区域和应用场景的不同都可以进行实现，每一个感知设备可以服务于不同的应用服务层，即每个感知层节点根据其应用场景的不同，涵盖多种感知设备，并且能够根据实际应用通过手机交互系统或者前端控制设备进行共享使用，上述多个区块节点之间通过公共通信通道进行udp模式的广播通信，可以保证在一个应用调用多个区块节点的时候实现点间通信，并大大降低通信功耗，提升资源的利用率，udp模式有两方面考虑，一方面对于感知层这类物联网设备，采用udp模式完全可以满足其通信需求；另一方面采用udp模式，减少了握手模式，提高通信效率，但是会牺牲部分的通信可靠性，现有技术中的感知层需要对数据进行缓存然后进行共享，因此需要所有的数据资源实现数据的储存和缓存，采用分布式的管理办法，是根据应用管理层提前规划的管理策略以及服务请求，由区块感知节点层采集后直接上传到物联网智能管控中心进行处理，对数据进行清洗、比对、关联，获得相关数据，系统收集教育信息、考试信息、生源信息以及文体公共服务设施的数据，通过对数据清洗、对比、关联，基于移动手机数据和其他前端控制设备，实时进行测算和分析，使区块感知节点层的数据管理效率将会更高，对于数量庞大、种类复杂的物联网系统来说，维护工作显得非常重要，根据区块节点对于区块节点中出现故障的设备，可以单独进行维护而不影响其他节点的正常工作，降低维护成本。

在本实施例中，如图1所示，应用服务层包括教师服务系统、学生服务系统、物业服务系统、公共服务系统、家长互动系统、手机交互系统，教师服务系统和学生服务系统均连接有考试控制系统、考勤点名系统、课堂控制系统、信息推送系统，教师服务系统为主控端，学生服务系统为被控端，师生手机客户端用于安装在师生手机上，师生手机客户端用于接收物联网智能管控中心推送系统推送的信息，教师服务系统、学生服务系统用于教师上传考试信息、学生状态等信息，学生服务系统用于接收物联网智能管控中心系统推送的信息，包括考试安排，放假通知等信息，将不同类型的信息处理后分发给不同的客户端，智能化程度高，增强校园信息传播能力，提高校园信息化技术水平，提供师生一种新的信息推送接收管理系统，本发明的智能化程度高，增强校园信息传播能力，提高校园信息覆盖面，提高校园信息化技术水平，提供师生一种新的信息接受管理平台。

在本实施例中，如图1所示，物业服务系统用于接收物业服务请求，并根据物业服务的请求提供对应的服务，列如校园局部卫生清理，科学实验室清理等，在需要理化试验或者科学探究的的学生提供一定的便捷性，同时一旦物联网智能管控中心受理后可以直接对相应的部分进行清理，无需在下发通知，提升该系统的便捷性和时效性。

在本实施例中，如图1所示，公共服务系统用于接收公共服务请求，并根据公共服务的请求提供对应的服务，公共服务系统包括校园卫生服务模块、图书馆服务模块、实验室服务模块，校园公共设施模块、教育器材模块、体育教材模块，列如某位学生发现公共服务的设施遭到破坏，影响使用人员的安全，可以通过公共服务系统将已经损坏的公共设施上传到物联网智能管控中心，物联网智能管控中心通过对数据清洗、对比、关联，并根据前端控制设备上的相关校园感知节点查看具体的情况，然后将信息推送至维修人员，维修人员通过校园感知节点确认位置然后进行维修，避免已经损坏的设施影响使用，同时可以防止用户造成不必要的人生伤害，提升改系统的智能化和使用的效率。

在本实施例中，如图1所示，家长互动系统用于接收家长建议请求，并根据家长建议的请求提供对应的服务和互动，手机交互系统与管理数据中心建立联系，通过管理数据中心下载信息推送系统中关于学生的信息，通过管理数据中心有机整合信息，将不同类型的信息处理后分发给不同的客户端；智能化程度高，增强校园信息传播能力，提高校园信息化技术水平，提供师生一种新的信息推送接收管理系统，列如可以将学生最近的状态以及考试成绩通过家长互动系统直接推送至家长手机端，实现家长与学校的互动，全面的了解学生在校的状态，时效性比较强，便于建立家长学校的初衷，一旦学生的学习状态出现问题，可以通过家长互动系统及时的进行互动，对学生的状态及时的进行调整，智能化程度高，可以互通直接获取数据，简单快捷。

如图1-图3所示，本实施例提供的区块链物联网和大数据的智慧校园管理系统的原理如下：

学生和教师以及工作人员上传相关的数据到资源共享平台，物联网智能管控中心可以从资源共享平台获取包括校园气象管理平台、校园人数统计平台、校园资源控制平台等相关的数据，完成数据共享过程，对于现有的数据应用平台可以互通直接获取数据，通过对数据清洗、对比、关联，基于移动手机数据和其他前端控制设备，实时进行测算和分析，对校园的监控和大数据运算有着重要的作用，简单快捷，通过管理数据中心有机整合信息，将不同类型的信息处理后分发给不同的客户端，提高校园信息化技术水平，提供师、生、家长、工作人员换等一种新的信息推送接收管理系统，列如可以将学生最近的状态以及考试成绩通过家长互动系统直接推送至家长手机端，实现家长与学校的互动，全面的了解学生在校的状态，时效性比较强，便于建立家长学校的初衷，一旦学生的学习状态出现问题，可以通过家长互动系统及时的进行互动，对学生的状态及时的进行调整，可以互通直接获取数据，简单快捷，智能化程度高。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

需要说明的是，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商品或者系统不仅包括那些要素，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商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。