一种教室用多功能闹钟系统的制作方法

本发明涉及电子信息
技术领域：
，尤其是一种教室用多功能闹钟系统。
背景技术：
：闹铃是学校必不可少的定时工具。传统闹铃可根据需要由全校统一进行控制，然而统一控制的传统闹铃存在分不清楚铃音功能的问题。比如分不清是上课还是下课铃音，以及当前铃音是当日课程中的第几节课？再比如一些重要考试(如全国英语四、六级考试)，包括发答题卡、填涂个人信息、开始考试、收答题卡、听力考试开始、听力考试结束、剩余十分钟提示、整场考试结束等多个考试阶段，每个考试阶段都要闹铃提示，然而传统闹铃只响铃，具体功能需要监考人员时刻关注并提醒考生，很容易出差错。技术实现要素：本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种教室用多功能闹钟系统，该系统通过嵌入式微处理器与lcd显示模块和音响模块之间的配合，实现了在当前时间节点提示用户当天的日程安排和相应的操作，并且中心服务器与终端之间以自组织算法建立通信连接保证了终端时间的准确性。本发明的技术方案如下：一种教室用多功能闹钟系统，该系统包括中心服务器以及与中心服务器相连的多个终端，各个终端分别挂设在各个对应的教室内,中心服务器与各个终端之间通过自组织算法建立通信连接；中心服务器对各个终端进行时钟信息统一校正，中心服务器还连接学校教务系统，获取各教室当天的教室日程并发送给对应的终端；每个终端包括电源模块以及与电源模块相连的嵌入式微处理器、网络模块、存储模块、lcd显示模块和音响模块，嵌入式微处理器连接网络模块、存储模块、lcd显示模块和音响模块；嵌入式微处理器通过网络模块从中心服务器获取对应教室当天的教室日程并存储在存储模块中；嵌入式微处理器接收中心服务器的时钟信息统一校正，嵌入式微处理器调用存储模块中的教室日程，嵌入式微处理器在处于各个日程时间段时，通过lcd显示模块显示对应的日程信息，和/或，通过音响模块播放日程时间段对应的音频日程信息。其进一步的技术方案为，日程时间段为教学日程时间段，教学日程时间段包括上课时间节点和下课时间节点以及两者之间的课程时段，则教学日程时间段对应的日程信息包括文字日程信息和时间日程信息，文字日程信息包括教学日程时间段在教室内进行的课程的课程名称、授课教师姓名、上课时间节点和下课时间节点中的至少一种，时间日程信息包括实时时钟信息和日期；教学日程时间段对应的音频日程信息包括与上课时间节点对应的上课音频以及与下课时间节点对应的下课音频。其进一步的技术方案为，嵌入式微处理器在到达教学日程时间段的上课时间节点时，通过音响模块播放对应的上课音频，通过lcd显示模块显示对应的文字日程信息；在处于教学日程时间段的课程时段时，通过lcd显示模块显示对应的时间日程信息；在到达教学日程时间段的下课时间节点时，通过音响模块播放对应的下课音频。其进一步的技术方案为，日程时间段为考试日程时间段，考试日程时间段包括考试开始时间节点、考试结束时间节点、若干个考试阶段时间节点以及各个时间节点之间的考试时段，则考试日程时间段对应的日程信息包括文字日程信息和时间日程信息，文字日程信息包括考试日程时间段内在教室内进行的考试的考试科目、监考老师信息、考试开始时间节点、考试结束时间节点、考试包含的各个考试阶段的名称、各个考试阶段的起止时间点以及各个考试阶段的功能操作中的至少一种，时间日程信息包括实时时钟信息和日期；考试日程时间段对应的音频日程信息包括与考试开始时间节点对应的考试开始音频、与考试结束时间节点对应的考试结束音频、与各个考试阶段时间节点对应的提示音频，提示音频用于提示考试阶段时间节点开始的考试阶段的功能操作。其进一步的技术方案为，嵌入式微处理器在到达考试日程时间段的考试开始时间节点时通过音响模块播放对应的考试开始音频，通过lcd显示模块显示对应的文字日程信息；在到达各个考试阶段时间节点时通过音响模块播放对应的提示音频，通过lcd显示模块显示对应的文字日程信息；在到达考试结束时间节点时通过音响模块播放对应的考试结束音频，通过lcd显示模块显示对应的文字日程信息；在处于各个考试时段时通过lcd显示模块显示对应的时间日程信息。其进一步的技术方案为，自组织算法以tcp/ip网络协议为基础，中心服务器与终端的信息传输包括探测报文、探测回应报文、加入请求报文、加入请求回应报文、ip信息配置报文、心跳包报文、时钟同步报文、教室日程报文和连接终止报文；自组织算法包括如下三个阶段：建立阶段：中心服务器启动自组织算法监听固定端口，终端通电后通过定期向固定端口发送探测报文查找中心服务器，若中心服务器接收到探测报文则对终端发送探测回应报文，探测回应报文包括中心服务器的ip地址和可分配的ip地址，终端接收到探测回应报文后，以中心服务器的ip地址为目的地址发送加入请求报文，加入请求报文中包括终端ip地址、终端对应的教室编号和终端时钟信息，中心服务器对加入请求报文进行响应确认，并向终端发送加入请求回应报文后，终端停止发送探测报文；会话阶段：中心服务器和终端建立连接后,中心服务器向终端发送ip信息配置报文为终端进行ip地址信息配置；中心服务器接收终端发送的心跳包报文，通过心跳包报文定期维护与终端的连接状态，心跳包报文包括终端对应的教室编号、终端ip地址、与中心服务器的连接时长和终端时钟信息，心跳包报文存储在存储模块中；中心服务器定期向终端发送时钟同步报文，通过时钟同步报文对终端的时钟信息进行同步管理，时钟同步报文包括中心服务器的时钟信息；中心服务器定期向终端发送教室日程报文，教室日程报文包括日程信息；会话终止阶段：中心服务器和终端停止连接，包括，若中心服务器检测到任一终端的心跳包报文的连接超时或检测到任一终端发送的连接中止报文，则中心服务器自动删除对应的终端；或者，终端检测到中心服务器发送的连接中止报文，则终端终止与中心服务器的连接，并重新发送探测报文。其进一步的技术方案为，时钟同步报文和教室日程报文的格式包括源ip地址、目的地址、源端口、目的端口和aop，源ip地址和源端口记录了中心服务器的ip地址和端口信息，目的ip地址和目的端口记录了终端的ip地址和端口信息；时钟同步报文的格式还包括时钟格式和时钟数据，时钟格式用于确定传输的时钟数据的格式，时钟格式包括时钟标准形式和时钟表示形式，时钟标准形式包括世界标准时间、格林威治时间和北京时间，时钟表示形式包括t/d/m/y、y/m/d/t和时间戳；教室日程报文的格式还包括时间信息、终端位置和课程信息数据，时间信息与时钟数据的格式保持一致，终端位置实现教务处系统与终端对应的教室编号形成一对一的映射关系，课程信息数据为json数据。其进一步的技术方案为，终端还包括视频监视模块，视频监视模块连接嵌入式微处理器和网络模块，视频监视模块包括具有行为识别模式的网络摄像开发模块和存储sd卡，网络摄像开发模块用于采集教室内的图片和/或视频并进行行为识别，同时将采集到的图片和/或视频存储在存储sd卡中，当识别到预定行为时，嵌入式微处理器获取现场图片并向中心服务器发出预警信号。其进一步的技术方案为，中心服务器通过tcp/ip网络还连接学校管理部门的信息系统，信息系统登录中心服务器后通过终端的视频监视模块实现对课堂或考场现场状况进行远程视频巡视，或者调用存储sd卡存储的历史视频进行回放查看。中心服务器接收到嵌入式微处理器发送的预警信号后和现场图片后推送给学校管理部门的信息系统。其进一步的技术方案为，电源模块包括开关电源电路和锂电池电路，开关电源电路为锂电池电路和终端的其余各个模块提供所需电源，锂电池电路作为终端的备用电源。本发明的有益技术效果是：1、本申请的系统通过嵌入式微处理器与lcd显示模块和音响模块之间的配合，无论在课堂教学期间还是考试期间，嵌入式微处理器在各个日程时间段控制lcd显示模块显示对应的文字日程信息，同时控制音响模块发出对应的音频日程信息，并且在课程时段或考试时段时控制lcd显示模块显示实时时钟信息和日期，避免了分散学生的注意力，与传统闹钟只响铃相比，通过自动化管理和控制终端使该系统更具有实用性，方便学生、教师和监管人员在校使用。2、中心服务器与终端之间以自组织算法建立通信连接保证了终端时间的准确性并且定期维护连接状态。与传统闹钟相比，本申请终端的时间不存在误差且不同教室显示的时间一致，即使学校停电时，电源模块的锂电池电路提供备用电源，保证系统持续运行、时钟准确。3、终端挂设在各个教室内确保每个教室都能听到音频日程信息和看到日程信息，与传统每层楼只放一个闹钟相比，不会发生闹铃太过刺耳或离得太远根本听不见的情况。4、通过终端的视频监视模块还可以实时查看教室内的情况，无需人工巡视，当网络摄像开发模块识别到预定行为时还会及时通过中心服务器向学校管理系统发出预警信号。附图说明图1是本申请提供的教室用多功能闹钟系统的原理框图。图2是本申请提供的终端的原理框图。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。本申请公开了一种教室用多功能闹钟系统，该系统的原理框图如图1所示，该系统包括中心服务器以及与中心服务器相连的多个终端，如图1中包括m个终端，m大于等于2。中心服务器与各个终端之间通过tcp/ip网络以自组织算法建立通信连接。在本申请中，中心服务器位于学校数据中心机房，中心服务器从每日凌晨零时开始，完成以下功能操作：(1)中心服务器保持与internet连接，进行自身的时钟信息统一校正后，中心服务器再对各个终端进行时钟信息统一校正。(2)中心服务器还连接学校教务系统，获取各教室当天的教室日程并发送给对应的终端。中心服务器通过tcp/ip网络连接学校管理部门(比如教务处或学校质控部门)的信息系统，各个信息系统通过中心服务器实现了一键式登录及认证，方便学校管理部门从中心服务器获取需要的信息。信息系统登录中心服务器后通过终端的视频监视模块实现对课堂或考场现场状况进行远程视频巡视，或者调用存储sd卡存储的历史视频进行回放查看，无需人工巡视节约了人力。中心服务器接收到终端的嵌入式微处理器发送的预警信号后和现场图片后推送给学校管理部门的信息系统。在本申请中，各个终端分别挂设在各个对应的教室内，确保每个教室都能听到音频日程信息和看到当天的教室日程，与传统每层楼只放一个闹钟相比，不会发生闹铃太过刺耳或离得太远根本听不见的情况。每个终端包括电源模块以及与电源模块相连的嵌入式微处理器、网络模块、存储模块、视频监视模块、lcd显示模块和音响模块，嵌入式微处理器连接网络模块、存储模块、lcd显示模块和音响模块，视频监视模块连接嵌入式微处理器和网络模块。电源模块包括开关电源电路和锂电池电路，市电正常供电时，开关电源电路为锂电池电路和终端的其余各个模块提供所需电源，市电因故停电时，锂电池电路作为终端的备用电源为终端的其余各个模块提供所需电源。由于开关电源电路和锂电池电路以及具体充电方法不属于本申请的核心范畴，且市场上已有成熟技术，在此不进行赘述。网络模块可以采用有线或无线形式，基于当前校园已实现wifi全覆盖的现状，本申请优选wifi网络模块接入tcp/ip网络中，作为终端与其他模块的数据传输通道。视频监视模块包括具有行为识别模式的网络摄像开发模块和存储sd卡，网络摄像开发模块用于采集教室内的照片和/或视频并进行行为识别，同时将采集到的图片和/或视频存储在存储sd卡中，当识别到预定行为时(比如群体冲突或者打架斗殴行为)，嵌入式微处理器通过读取视频监视模块的控制字以获取现场图片并向中心服务器发出预警信号。存储sd卡可以循环覆盖使用，当出现群体冲突或者打架斗殴行为需要调查取证时，可更换新的存储sd卡，经过授权的学校管理部门通过tcp/ip网络从中心服务器或者旧的存储sd卡中获取视频或现场图片。终端从每日凌晨零时开始，完成以下功能操作：(1)嵌入式微处理器接收中心服务器的时钟信息统一校正。(2)嵌入式微处理器通过网络模块从中心服务器获取对应教室当天的教室日程并存储在存储模块中。嵌入式微处理器的内部设有内置时钟，根据内置时钟自主进行计时，可以完成年、月、日、时、分、秒计时功能。本申请采用的嵌入式微处理器保证每日计时与标准时间对比累积不超过1秒。嵌入式微处理器调用存储模块中的教室日程，嵌入式微处理器在处于各个日程时间段时，通过lcd显示模块显示对应的日程信息，和/或，通过音响模块播放日程时间段对应的音频日程信息。当日程时间段为教学日程时间段时，教学日程时间段包括上课时间节点和下课时间节点以及两者之间的课程时段，则教学日程时间段对应的日程信息包括文字日程信息和时间日程信息，文字日程信息包括教学日程时间段在教室内进行的课程的课程名称、授课教师姓名、上课时间节点和下课时间节点中的至少一种，时间日程信息包括实时时钟信息和日期。教学日程时间段对应的音频日程信息包括与上课时间节点对应的上课音频以及与下课时间节点对应的下课音频。当日程时间段为考试日程时间段时，考试日程时间段包括考试开始时间节点、考试结束时间节点、若干个考试阶段时间节点以及各个时间节点之间的考试时段，则考试日程时间段对应的日程信息包括文字日程信息和时间日程信息，文字日程信息包括考试日程时间段内在教室内进行的考试的考试科目、监考老师信息、考试开始时间节点、考试结束时间节点、考试包含的各个考试阶段的名称、各个考试阶段的起止时间点以及各个考试阶段的功能操作中的至少一种，时间日程信息包括实时时钟信息和日期。考试日程时间段对应的音频日程信息包括与考试开始时间节点对应的考试开始音频、与考试结束时间节点对应的考试结束音频、与各个考试阶段时间节点对应的提示音频，提示音频用于提示考试阶段时间节点开始的考试阶段的功能操作。本申请通过两个实施例对上述内容进行详细说明：实施例一：在课堂教学时，嵌入式微处理器在到达教学日程时间段的上课时间节点时，通过音响模块播放对应的上课音频，通过lcd显示模块显示对应的文字日程信息，具体包括上课时间节点、当前课程名称、第几节课和授课教师姓名，当处于教学日程时间段的课程时段时(比如在上课时间节点5分钟后)，嵌入式微处理器控制音响模块停止发声，通过lcd显示模块以文字形式或图形形式显示对应的时间日程信息，即实时时钟信息和日期。在到达教学日程时间段的下课时间节点时，嵌入式微处理器控制音响模块播放对应的下课音频，通过lcd显示模块以文字形式或图形形式显示对应的时间日程信息，即实时时钟信息和日期。可选的，上课音频和下课音频可由中心服务器选择音频种类为语音、铃音或音乐。实施例二：在全国四级英语考试时，嵌入式微处理器在到达考试日程时间段的考试开始时间节点时通过音响模块播放对应的考试开始音频，通过lcd显示模块显示对应的文字日程信息，具体包括考试科目、监考老师信息、考试开始时间节点以及考试开始阶段的功能操作(比如监考教师发答题卡和试卷，考生准备填涂个人信息)。在到达各个考试阶段时间节点时通过音响模块播放对应的提示音频，通过lcd显示模块显示对应的文字日程信息。比如，当到达听力考试阶段时间节点时通过音响模块播放“听力考试开始，请考生准备调试耳机到考试频道”的提示音频，同时通过lcd显示模块显示“听力考试开始，请考生准备调试耳机到考试频道”。在处于各个考试时段时通过lcd显示模块显示对应的时间日程信息。比如，在考试开始时间节点一分钟后，嵌入式微处理器控制音响模块停止发声，并控制lcd显示模块以文字形式或图形形式显示实时时钟信息和日期。其余考试阶段时间节点以及各个考试阶段的功能操作与上述相同，在此不进行赘述。以上两个优选实施例说明：通过嵌入式微处理器与lcd显示模块和音响模块之间的配合，无论在课堂教学期间还是考试期间，嵌入式微处理器在相应时间节点到达时控制lcd显示模块和音响模块共同提示学生和老师教室日程安排，且在课程时段和考试时段时控制lcd显示模块显示实时时钟信息和日期，避免了分散学生的注意力，与传统闹钟只响铃相比，通过自动化管理和控制终端使该系统更具有实用性，方便学生、教师和监管人员在校使用。在本申请中，中心服务器与各个终端之间通过tcp/ip网络以自组织算法建立通信连接，其中，自组织算法以tcp/ip网络协议为基础，组网类型为网状类型，中心服务器为运行自组织算法的服务端，终端为运行自组织算法的客户端。中心服务器与终端的信息传输包括探测报文、探测回应报文、加入请求报文、加入请求回应报文、ip信息配置报文、心跳包报文、时钟同步报文、教室日程报文和连接终止报文。自组织算法包括如下三个阶段：建立阶段：中心服务器启动自组织算法监听固定端口(9900端口)，终端通电后通过定期向固定端口发送探测报文查找中心服务器，若中心服务器接收到探测报文则对终端发送探测回应报文，探测回应报文包括中心服务器的ip地址和可分配的ip地址，终端接收到探测回应报文后，以中心服务器的ip地址为目的地址发送加入请求报文，加入请求报文中包括终端ip地址、终端对应的教室编号和终端时钟信息，中心服务器对加入请求报文进行响应确认，并向终端发送加入请求回应报文后，终端停止发送探测报文。会话阶段：中心服务器和终端建立连接后,中心服务器向终端发送ip信息配置报文为终端进行ip地址信息配置，终端无需回应。中心服务器接收终端发送的心跳包报文，通过心跳包报文定期维护与终端的连接状态，心跳包报文包括终端对应的教室编号、终端ip地址、与中心服务器的连接时长和终端时钟信息，心跳包报文存储在存储模块中。中心服务器定期向终端发送时钟同步报文，通过时钟同步报文对终端的时钟信息进行同步管理，，终端无需回应，时钟同步报文包括中心服务器的时钟信息。中心服务器定期向终端发送教室日程报文，教室日程报文包括教室当天的日程信息，终端无需回应。其中，时钟同步报文和教室日程报文的格式分别如表1和表2所示，共同包括源ip地址、目的地址、源端口、目的端口和aop，源ip地址和源端口记录了中心服务器的ip地址和端口信息，目的ip地址和目的端口记录了终端的ip地址和端口信息。aop为自组织算法标识，标识数据包。时钟同步报文的格式还包括时钟格式和时钟数据，时钟格式用于确定传输的时钟数据的格式，时钟格式包括时钟标准形式和时钟表示形式，时钟标准形式包括世界标准时间(universaltimecoordinated，utc)、格林威治时间(greenwichmeantime，gmt)和北京时间(centralstandardtime，cst)，时钟表示形式包括t/d/m/y、y/m/d/t和时间戳，以上时钟标准形式和时钟表示形式需要在报文中明确。教室日程报文的格式还包括时间信息、终端位置和课程信息数据，时间信息与时钟数据的格式保持一致，终端位置字段实现教务处系统与终端对应的教室编号形成一对一的映射关系，课程信息数据为json数据。表1源ip地址目的ip地址源端口目的端口aop时钟格式时钟数据表2会话终止阶段：中心服务器和终端停止连接，包括，若中心服务器检测到任一终端的心跳包报文的连接超时或检测到任一终端发送的连接中止报文，则中心服务器自动删除对应的终端；或者，终端检测到中心服务器发送的连接中止报文，则终端终止与中心服务器的连接，并重新发送探测报文。本申请采用的自组织算法实现各终端的自动化接入、集中式配置，不需要人工参与闹钟系统网络的设置、配置，大大简化了终端的网络配置工作量，提高了系统的智能化程度。以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12