一种基于物联网的智慧控制系统及方法

本发明涉及一种基于物联网的智慧控制系统及方法，特别是涉及一种教室内物联音箱的控制系统及方法。

背景技术：

1、现有的教室内音箱系统均是多个音箱环绕周边墙壁设置，尤其是在四个角落设置，当教室面积较大时，比如阶梯教室，此种设置方式就会导致室内各位置处音量分布不均，如中间声音小，音箱附近声音大，使教室内多处位置不能获得好的听音感受。为了使中间位置可以听清楚，则需要增大音箱的功率，会进一步导致音箱附近声音过大而对该位置处的学生造成干扰，且大的音量会损害听力，据统计，音量90分贝听4小时就会损伤听力，音量100分贝以上只需要三五个月听力永久受损，播放时间长了对使用者的耳膜损害较大，严重的甚至会导致失聪。例如公开号为cn111284232a的发明专利申请即提供了一种带扩音功能的黑板，其在黑板的两边各设有一个扩音喇叭，老师讲课时，可将无线话筒别放在衣服上，这样讲课的声音就可以传递到扩音喇叭上并播放出来，非常方便教室后排的学生听课，但是此方案采用的扩音喇叭同样会导致前排学生听到的音量过大，时间长了也会导致听力损伤。

2、此外，当感觉某个位置音量小时，需要人为同时对多个音箱的音量进行统一调整，频繁的调整带来不方便，且统一调大时同样会对音箱设置位置处的学生学习环境造成干扰，不能自动进行协调调整；另外，当教室内人员不满载时，同时开启全部音箱也会导致电能浪费。

3、因而针对上述问题，需要提供一种新的教室内物联音箱的控制系统及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于物联网的智慧控制系统及方法，可根据教室内的人数和位置分布调整均衡室内音量分布，重在改善教室内学生的收音感受，在保护学生听力的同时可以避免电能的浪费。

2、本发明的一种基于物联网的智慧控制方法，采用以下步骤：

3、s1：根据室内面积和形状将室内区域划分为n个子区域；n为大于等于1的自然数；

4、s2：统计每个子区域中的初始人员数量和位置分布，根据统计的该子区域的初始人员数量和位置分布控制输出该子区域音箱的音量；

5、s3：实时检测该子区域内人员数量和位置分布变化，对该子区域音箱的音量进行对应调整；

6、s4：在每个子区域中心位置设置音量传感器，当检测到该中心位置处音量超过预设阈值时，对该子区域和周围相邻子区域的音箱音量进行均衡调整。

7、优选地，所述步骤s2中，统计每个子区域中的初始人员数量和位置分布，根据统计的该子区域的初始人员数量和位置分布控制输出该子区域音箱的音量，具体包括：

8、s21：将各子区域划分为m个块，m为该子区域设置的多面体音箱的面数，该多面体音箱的每个面对应输出声音至一个块中，m为大于等于1的自然数；

9、s22：统计所述m个块中每个块包含的人数，根据统计的人数和该块的满载人数，计算每个块中的人员比例；

10、s23：根据计算的人员比例控制输出每个块对应的多面体音箱对应面输出相应比例的音量。

11、优选地，所述步骤s3中，实时检测该子区域内人员数量和位置分布变化，对该子区域音箱的音量进行对应调整，具体包括：

12、s31：实时检测子区域中每个块中的人员数量变化，并根据检测的人员数量变化计算每个块中的人员比例；

13、s32：根据该变化的人员比例实时调整每个块对应的多面体音箱对应面输出的音量。

14、优选地，所述步骤s4中，当检测到该中心位置处音量超过预设阈值时，对该子区域和周围相邻子区域的音箱音量进行均衡调整，具体包括：

15、当检测到该中心位置处音量超过预设阈值时，首先判断该子区域多面体音箱是否满载输出；

16、若该子区域多面体音箱满载输出，则进一步判断相邻的周围子区域中的多面体音箱是否满载输出，若相邻的周围子区域中的多面体音箱满载输出，则将该子区域多面体音箱自身满载输出音量降低为预设阈值音量，然后该子区域每个块按照实时计算的人员比例进行调整输出；

17、若相邻的周围子区域中的多面体音箱未满载输出，将该子区域多面体音箱自身满载输出音量降低为预设阈值音量，然后该子区域每个块按照实时计算的人员比例进行调整输出；并同时计算检测的音量值与预设阈值的差值，将该差值均分值对应增大至该子区域相邻周围子区域的相邻块中。

18、进一步地，所述步骤s4中，当检测到该中心位置处音量超过预设阈值时，对该子区域和周围相邻子区域的音箱音量进行均衡调整，还包括：

19、若该子区域多面体音箱未满载输出，则计算检测的音量值与预设阈值的差值，将该子区域相邻周围子区域的相邻块中的音量均减小该差值均分值。

20、优选地，所述差值均分值为计算的差值和该子区域相邻周围子区域的相邻块的数量的比值。

21、优选地，所述预设阈值根据室内人员年纪、子区域内满载人数、子区域的数量以及听音感受度经神经网络训练获得。

22、本发明还包含一种基于物联网的智慧控制系统，实现上述基于物联网的智慧控制方法，所述控制系统包括多个摄像头、音箱和控制中心计算机；每个子区域内设置的摄像头和音箱均无线连接至控制中心计算机；

23、每个子区域的摄像头获取该子区域中的初始人员数量和位置分布，并实时获取该子区域内人员数量和位置分布变化，将获取结果发送至控制中心计算机；

24、控制中心计算机根据接收的获取结果，计算出该子区域初始人员数量和位置分布对应输出的音量，以及计算出该子区域内人员数量和位置分布变化对应输出的调整音量，并将计算出的对应输出音量和对应输出的调整音量输出至该子区域对应的音箱。

25、优选地，所述控制系统还包括设置在每个子区域中心位置的音量传感器，音量传感器无线连接至控制中心计算机；所述音量传感器实时检测该子区域中心位置音量发送至控制中心计算机，控制中心计算机将接收的音量与预设阈值进行比较，并根据比较结果对该子区域和周围相邻子区域的音箱音量进行均衡调整。

26、本发明的有益效果在于：1、采用本技术基于物联网的智慧控制方法，各子区域可根据统计的人数确定是否开启音箱，当某一子区域没有学生落座时，该子区域音箱可不开启，该种控制方式使多个音箱控制灵活方便，还节省电能；

27、2、多个子区域多面体音箱的设置可避免采用大功率音箱实现室内整体收音，对学生听力损害较小，且根据各子区域统计人数和位置分布调整音量，可均衡各处的音箱功率和室内音量分布，获得较佳的听音感受，提高学习效果；

28、3、采用多面体音箱对应子区域内各块人员分布输出音量，可进一步均衡该子区域内的收音音量，对音箱系统进行精细化控制，进一步提高收音感受；对子区域的分块设计在考虑节能时还可兼顾均衡音量，扩展该控制方法适用场景；

29、4、根据各子区域内的人员调整情况自动进行协调调整，减少人为干预，在提高听音感受的基础上节省了人力；

30、5、各子区域预设阈值音量根据学生年纪等参数进行综合考虑，使室内学生在轻松舒适的环境中学习，更好的保护学生听力的同时提高学生的身心健康和学习兴趣。