一种智慧教室可视化管理软件平台的制作方法

1.本发明属于智慧教室技术领域，具体为一种智慧教室可视化管理软件平台。


背景技术：

2.智慧教室是一种典型的智慧学习环境的物化，是多媒体和网络教室的高端形态，它是借助物联网技术、云计算技术和智能技术等构建起来的新型教室，该新型教室包括有形的物理空间和无形的数字空间，通过各类智能装备辅助教学内容呈现、便利学习资源获取、促进课堂交互开展，实现情境感知和环境管理功能的新型教室。智慧教室旨在为教学活动提供人性化、智能化的互动空间；通过物理空间与数字空间的结合，本地与远程的结合，改善人与学习环境的关系，在学习空间实现人与环境的自然交互，促进个性化学习、开放式学习和泛在学习。
3.但是常见的智慧教室安全系数不够高，使得人们不能对安全进行实时监测。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种智慧教室可视化管理软件平台。
5.本发明采用的技术方案如下：一种智慧教室可视化管理软件平台，包括启动模块、云服务接口模块、zigbee与网关模块、连接器模块、环境监测模块、用户登录模块、设备管理模块、指令输出模块、报警管理模块、光照度监测模块、烟雾度监测模块、温湿度监测模块、统计分析模块、系统管理模块，所述启动模块的输出端连接有所述云服务接口模块的输入端，所述云服务接口模块的输出端连接有所述连接器模块的输入端，所述连接器模块的外部固定安装有zigbee与网关模块和环境监测模块，所述连接器模块的输出端连接有所述用户登录模块和所述报警管理模块的输入端，所述用户登录模块的输出端连接有所述设备管理模块的输入端，所述设备管理模块的输出端连接有所述指令输出模块的输入端。
6.在一优选的实施方式中，所述环境监测模块的内部固定安装有光照度监测模块、烟雾度监测模块和温湿度监测模块，所述光照度监测模块、烟雾度监测模块和温湿度监测模块的输出端连接有所述环境监测模块的输入端。
7.在一优选的实施方式中，所述设备管理模块的内部固定安装有统计分析模块和系统管理模块，所述统计分析模块和系统管理模块的输出端连接有所述设备管理模块的输入端。
8.在一优选的实施方式中，所述温湿度监测模块使用dht11温湿度传感器，温湿度传感器电源部分接收3.3v供电，数据口连接cc2530芯片的p0_7接口，gnd与底板的gnd连接，cc2530与dht11之间采用单总线的方式实现数据的传输，每次的通信间隔为500ms，采集到的数据被分为小数和整数两个部分，小数的部分用于后边扩展，暂时不使用；所述温湿度监测模块的具体工作方式如下：.
9.s1:一次完整的数据传输为40b，高位先出；
10.s2:数据格式：8b温度整数数据 8b温度小数数据 8b湿度整数数据 8b湿度整数 8b数据校验和；
11.s3:数据正确传送时校验和数据等于数据累加和的末8位；
12.s4:dht11接收到开始信号之后，便开始进入工作模式，完成数据采集后，dht11发送响应信号，并输出40b的数据，控制端读取转换完成的数据并存储；如果没有接收到控制端发送的开始信号，dht11不进行采集工作。
13.在一优选的实施方式中，所述光照度监测模块采集光照强度值并将数据进行数据a/d转换与实现zigbee节点与协调器之间点对点的数据传输；所述烟雾度监测模块通过模拟端口输出电压值；控制器通过外部端口读取到的ad值并上传到管理系统；管理系统根据设定的域值来判断教室内烟雾浓度是否超过警戒值；系统通过一系列控制算法，对此情况做出判断，反馈给用户，同时控制教室内设备，发出报警。
14.在一优选的实施方式中，所述报警管理模块针对教室的三种情况进行报警：室内环境超标报警、设备失控报警、安全防范报警。该模块主要针对显示某一时间段内的采集设备报警信息，可根据时间段、教学楼、教室进行多维查询，采集程序根据采集设备的ip地址及端口号将采集来的数据经过分析后存入mysql数据库，同时自动将采集值与设备范围值进行对比，如超出范围，则形成报警记录。该界面引入日历模块，完成时间的筛选功能，进行详细的报警情况查询，报警界面主要是用表格的形式来展示报警的信息，进入页面，通过传递不同的参数来进行报警信息的查询，通过传递起止时间完成报警信息的筛选。
15.在一优选的实施方式中，所述设备管理模块由一个zigbee协调器管理节点和若干个zigbee终端设备节点组成，协调器节点与上位机的软件管理系统通过wifi进行通信，协调器与wifi通过串口通信，协调器每完成一个周期的数据查询后把数据进行封装，然后使用at指令把数据通过串口发送到wifi模块，wifi模块再通过tcp/ip协议把数据发送给管理系统。
16.在一优选的实施方式中，所述统计分析模块分为两个功能部分，分别是设备数据信息与人员流动情况。设备数据信息根据时间段、教学楼、教室、设备类型、设备名称等信息对采集的设备数据信息进行查询，导出数据表，方便管理员对不同时间段的数据进行查询、存储。人员流动情况显示某一天某一时间段的人数对比，采用echarts图表的折线图来展示。进入页面默认不带时间段的教室信息查询，调取接口完成教室数据的查询并渲染。
17.在一优选的实施方式中，所述系统管理模块分别对人员权限控制与智慧教室全面管控进行管理。教师管理员注册是选择权限，只有在管理员列表信息里的用户才可进入系统，管理员可选择默认教室。一卡通，对学校须进入智慧教室的所有师生进行统一管理，只有具有一卡通师生才可开智能锁，进入教室。管理页面，调取后台接口，将数据库内的信息传递到前端，进行数据的渲染。用户可以对卡片进行相应的操作，增加修改卡片的信息。
18.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
19.1、本发明中，烟雾度监测模块、光照度监测模块和温湿度监测模块可以正常进行数据采集，并可以实现周期性采集数据，将数据显示串口显示区，证明程序设置正确并且可以实现所需功能；当传感器节点采集的数据超出设置的域值范围，室内环境已经超标，数据通过网关传递到上位机管理系统，后台迅速对数据进行处理，然后将报警信号传递到界面管理，发出警告提示，当没有接收到管理员或者系统控制作出反应信号时，系统会一直发送
报警信号，直到前端系统返回正确的处理信号指令，从而当教室的内部发生了安全意外时，此时可以及时进行报警，提高了该平台系统在使用时的安全性和稳定性，也保障了师生校园的安全。
20.2、本发明中，教室内设置的zigbee与网关模块能够遵循数据帧格式，通过zigbee协议准确的将数据发送到云端服务器，并接收服务指令；智慧教室软件云平台能够完成用户登录、对设备的增添改删等功能，接收教室发送的采集数据并可以实时对教室监测并作出策略决定，发送控制指令，完成智能教室环境控制操作，从而实现了教室内控网络的通信，规范了数据帧格式。各教室通过wifi技术将汇总的传感数据上传到云端服务器的智能教室软件平台，同时接收平台控制指令。从而提高了该系统中智慧教室的多源异构传感器传输数据的实时性、有效性和稳定性，为人们的使用带来了便利。
附图说明
21.图1为本发明的系统框图；
22.图2为本发明中环境监测模块系统框图；
23.图3为本发明中设备管理模块系统框图。
24.图中标记：1-启动模块、2-云服务接口模块、3-zigbee与网关模块、4-连接器模块、5-环境监测模块、6-用户登录模块、7-设备管理模块、8-指令输出模块、9-报警管理模块、10-光照度监测模块、11-烟雾度监测模块、12-温湿度监测模块、13-统计分析模块、14-系统管理模块。
具体实施方式
25.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
26.参照图1-3，
27.一种智慧教室可视化管理软件平台，包括启动模块1、云服务接口模块2、zigbee与网关模块3、连接器模块4、环境监测模块5、用户登录模块6、设备管理模块7、指令输出模块8、报警管理模块9、光照度监测模块10、烟雾度监测模块11、温湿度监测模块12、统计分析模块13、系统管理模块14，其特征在于：启动模块1的输出端连接有云服务接口模块2的输入端，云服务接口模块2的输出端连接有连接器模块4的输入端，连接器模块4的外部固定安装有zigbee与网关模块3和环境监测模块5，连接器模块4的输出端连接有用户登录模块6和报警管理模块9的输入端，用户登录模块6的输出端连接有设备管理模块7的输入端，设备管理模块7的输出端连接有指令输出模块8的输入端。
28.环境监测模块5的内部固定安装有光照度监测模块10、烟雾度监测模块11和温湿度监测模块12，光照度监测模块10、烟雾度监测模块11和温湿度监测模块12的输出端连接有环境监测模块5的输入端。
29.设备管理模块7的内部固定安装有统计分析模块13和系统管理模块14，统计分析模块13和系统管理模块14的输出端连接有设备管理模块7的输入端。
30.云服务接口模块2通过无线传感技术将感知层，网络层，云平台，应用层紧密的结
合在一起，各层完成预定任务，通过协议将各层接口对接，完成数据的传输与命令的发送；感知层是每间教室内的采集设备和控制设备；这些设备主要与zigbee核心板相连接，对教室内的环境指数进行数据采集，通过网络层传递出去；网络层是这个平台的数据通信层，本文主要依托是zigbee协议栈网络和校园局域网的无线wifi网络，通过规定的网络协议，进行数据传输；平台层主要接收数据采集传输到网络云端，将上传数据进行结构化的处理、存储、远程调控设备；应用层主要提供数据的处理，本文设计开发了面向智慧教室的云平台软件系统，该系统主要包括：班级监控、设备管理、报警管理、数据统计分析等功能。
31.温湿度监测模块12使用dht11温湿度传感器，温湿度传感器电源部分接收3.3v供电，数据口连接cc2530芯片的p0_7接口，gnd与底板的gnd连接，cc2530与dht11之间采用单总线的方式实现数据的传输，每次的通信间隔为500ms，采集到的数据被分为小数和整数两个部分，小数的部分用于后边扩展，暂时不使用；温湿度监测模块12的具体工作方式如下：.
32.s1:一次完整的数据传输为40b，高位先出；
33.s2:数据格式：8b温度整数数据 8b温度小数数据 8b湿度整数数据 8b湿度整数 8b数据校验和；
34.s3:数据正确传送时校验和数据等于数据累加和的末8位；
35.s4:dht11接收到开始信号之后，便开始进入工作模式，完成数据采集后，dht11发送响应信号，并输出40b的数据，控制端读取转换完成的数据并存储；如果没有接收到控制端发送的开始信号，dht11不进行采集工作。
36.光照度监测模块10采集光照强度值并将数据进行数据a/d转换与实现zigbee节点与协调器之间点对点的数据传输；烟雾度监测模块11通过模拟端口输出电压值；控制器通过外部端口读取到的ad值并上传到管理系统；管理系统根据设定的域值来判断教室内烟雾浓度是否超过警戒值；系统通过一系列控制算法，对此情况做出判断，反馈给用户，同时控制教室内设备，发出报警。
37.报警管理模块9针对教室的三种情况进行报警：室内环境超标报警、设备失控报警、安全防范报警。该模块主要针对显示某一时间段内的采集设备报警信息，可根据时间段、教学楼、教室进行多维查询，采集程序根据采集设备的ip地址及端口号将采集来的数据经过分析后存入mysql数据库，同时自动将采集值与设备范围值进行对比，如超出范围，则形成报警记录。该界面引入日历模块，完成时间的筛选功能，进行详细的报警情况查询，报警界面主要是用表格的形式来展示报警的信息，进入页面，通过传递不同的参数来进行报警信息的查询，通过传递起止时间完成报警信息的筛选。
38.设备管理模块7由一个zigbee协调器管理节点和若干个zigbee终端设备节点组成，协调器节点与上位机的软件管理系统通过wifi进行通信，协调器与wifi通过串口通信，协调器每完成一个周期的数据查询后把数据进行封装，然后使用atattention指令把数据通过串口发送到wifi模块，wifi模块再通过tcp/ip协议把数据发送给管理系统。
39.统计分析模块13分为两个功能部分，分别是设备数据信息与人员流动情况。设备数据信息根据时间段、教学楼、教室、设备类型、设备名称等信息对采集的设备数据信息进行查询，导出数据表，方便管理员对不同时间段的数据进行查询、存储。人员流动情况显示某一天某一时间段的人数对比，采用echarts图表的折线图来展示。进入页面默认不带时间段的教室信息查询，调取接口完成教室数据的查询并渲染。
40.系统管理模块14分别对人员权限控制与智慧教室全面管控进行管理。教师管理员注册是选择权限，只有在管理员列表信息里的用户才可进入系统，管理员可选择默认教室。一卡通，对学校须进入智慧教室的所有进行统一管理，只有具有一卡通才可开智能锁，进入教室。管理页面，调取后台接口，将数据库内的信息传递到前端，进行数据的渲染。用户可以对卡片进行相应的操作，增加修改卡片的信息。
41.烟雾度监测模块11、光照度监测模块10和温湿度监测模块12可以正常进行数据采集，并可以实现周期性采集数据，将数据显示串口显示区，证明程序设置正确并且可以实现所需功能；当传感器节点采集的数据超出设置的域值范围，室内环境已经超标，数据通过网关传递到上位机管理系统，后台迅速对数据进行处理，然后将报警信号传递到界面管理，发出警告提示，当没有接收到管理员或者系统控制作出反应信号时，系统会一直发送报警信号，直到前端系统返回正确的处理信号指令，从而当教室的内部发生了安全意外时，此时可以及时进行报警，提高了该平台系统在使用时的安全性和稳定性，也保障了校园的安全。
42.2、本发明中，教室内设置的zigbee与网关模块3能够遵循数据帧格式，通过zigbee协议准确的将数据发送到云端服务器，并接收服务指令；智慧教室软件云平台能够完成用户登录、对设备的增添改删等功能，接收教室发送的采集数据并可以实时对教室监测并作出策略决定，发送控制指令，完成智能教室环境控制操作，从而实现了教室内控网络的通信，规范了数据帧格式。各教室通过wifi技术将汇总的传感数据上传到云端服务器的智能教室软件平台，同时接收平台控制指令。从而提高了该系统中智慧教室的多源异构传感器传输数据的实时性、有效性和稳定性，为人们的使用带来了便利。
43.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。。