用于校园智能管理评价的智能卡/智能手环系统

摘要

本发明公开了一种用于校园智能管理评价的智能卡/智能手环系统；支持校门出入考勤，支持班级报道考勤，支持电子围栏/区域安全。在学生进入校园后关闭通话功能（如果有通话功能），学生离开校园后打开通话功能（如果有通话功能）。手环有多个按键，可通过 zigbee网络和教室内的主设备联网进行课堂物联网教学。学生可通过按键和老师互动。支持基本的语音通话功能，支持 GPS定位以及基站辅助定位，支持一键呼叫。终端可读普通学生卡 /兼容：校门口和教室门口的终端除了可以通过zigbee读取手环对应学生信息外也可以通过 RFID读取普通学生卡信息。

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能手环系统，具体来讲是一种用于校园智能管理评价的智能 卡/智能手环系统。

背景技术

专利号201410684181.4的专利公开了一种中小学校园教育教学管评手环及系统， 手环包括主手环和副手环，主手环和副手环包括设置于环体上相互连接的感应模块、运算 模块、存储模块和能源模块；主手环还包括与其他模块均连接的显示模块；显示模块采用 OLED触摸屏；主手环和副手环的环体一侧设有双层突起，另一侧设有双层凹槽，双层突起与 双层凹槽相互扣合连接，感应模块内置信息发射器和信息接收器；系统包括与云服务器分 别连接的各种终端，通过无线网络与手环连接，实现信息的交互。

专利号201420693982.2公开了一种智能手环，它包括透镜面板、框体和有机发光 二极管显示屏，它还包括RFID标签，该RFID标签设于框体中间，所述RFID标签中间设置有机 发光二极管显示屏。

目前，智能手环属于一种具备时钟、闹钟、运动记步、睡眠记录等功能的设备，现有 的智能手环有的具备单一实现通话、GPS功能，且单一产品功能在主动测量相关数据且实施 操控时，还没有得到有效的整合。但随着电子通讯的发展，通过云端服务器进行数据的远程 共享也成了电子设备的一大趋势，所以本申请人针对现有手环产品功能单一，缺乏实际生 活与应用的缺点，提供一种用于校园智能管理评价的智能卡/智能手环系统；支持校门出入 考勤，支持班级报道考勤，支持电子围栏/区域安全。在学生进入校园后关闭通话功能（如果 有通话功能），学生离开校园后打开通话功能（如果有通话功能）。手环有多个按键，可通过 zigbee网络和教室内的主设备联网进行课堂物联网教学。学生可通过按键和老师互动。支 持基本的语音通话功能，支持GPS定位以及基站辅助定位，支持一键呼叫。终端可读普通学 生卡/兼容：校门口和教室门口的终端除了可以通过zigbee读取手环对应学生信息外也可 以通过RFID读取普通学生卡信息。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，在此提供一种用于校园智能管理评价的 智能卡/智能手环系统；支持校门出入考勤，支持班级报道考勤，支持电子围栏/区域安全。 在学生进入校园后关闭通话功能（如果有通话功能），学生离开校园后打开通话功能（如果 有通话功能）。手环有多个按键，可通过zigbee网络和教室内的主设备联网进行课堂物联 网教学。学生可通过按键和老师互动。支持基本的语音通话功能，支持GPS定位以及基站辅 助定位，支持一键呼叫。终端可读普通学生卡/兼容：校门口和教室门口的终端除了可以通 过zigbee读取手环对应学生信息外也可以通过RFID读取普通学生卡信息。

本发明是这样实现的，构造一种用于校园智能管理评价的智能卡/智能手环系统， 其特征在于：该系统具有智能卡/智能手环、采集终端A、采集终端B、教学终端以及围栏终 端；

所述采集终端A设在校门口，实现校门出入考勤，此终端通过zigbee自组织网络将其 信号覆盖范围内的智能卡/智能手环均连接起来，将手环中的学生信息以及运动数据等内 容获取后通过网络上传到学校服务器中存储分析；采集终端A能向下兼容普通学生卡；校 门口的采集终端A能够与学校的所有学生手环相连；

所述采集终端B位于教室门口，实现班级报道考勤，此终端只能连接本班学生的手环； 采集终端B能向下兼容普通学生卡；

采集终端A、B能够将连入的手环信息获取后立即通过网络发送到服务器端，服务器端 将分析结果返送给采集终端A、B显示；

所述教学终端位于教室内，所述智能卡/智能手环上配备多个按键，可通过zigbee网 络和教室内的主设备联网进行课堂物联网教学，用于课堂教学时与老师互动，手环与教学 终端连接；教学终端可以通过网络从服务器获取教学内容，并在终端上操作教学，学生通过 手环按键进行教学互动，教学效果通过网络最终反馈到服务器存储分析；

所述围栏终端是老师随身携带的设备，可以随时监听自组织网内的所有手环，一旦出 现手环数量或信息与预设不匹配，则围栏终端能立即告警提示老师学生情况有变，需及时 确认并处理。

根据本发明所述用于校园智能管理评价的智能卡/智能手环系统，其特征在于：所 述采集终端A、采集终端B、教学终端、围栏终端结构如下：

具有MCU模块、zigbee模块；MCU模块与zigbee模块连接，MCU模块还与按键模块、蜂鸣 器、指示灯连接，MCU模块与PAD通过USB通信。

根据本发明所述用于校园智能管理评价的智能卡/智能手环系统，其特征在于：所 述智能卡/智能手环具有MCU模块，

蓝牙模块，可与支持4.0蓝牙的手机进行数据交换；

zigbee模块，终端节点，可与采集终端的zigbee协调器组网通信；

显示屏，按键，实时时钟芯片，气压传感器，加速度传感器，电源芯片A，输出3.0V；

所述电源芯片A与MCU模块连接，蓝牙模块、zigbee模块通过串口与MCU模块连接，

MCU模块与显示屏、按键、实时时钟芯片、气压传感器、加速度传感器连接。

根据本发明所述用于校园智能管理评价的智能卡/智能手环系统，其特征在于：所 述智能卡/智能手环还包括；电源芯片B，输出1.8V；

GPRS模块，能够语音通话、数据传输、基站定位；

GPS模块，能够GPS定位；

其中，电源芯片B与GPS模块连接，GPS模块和GPRS模块通过串口与MCU模块连接。

根据本发明所述用于校园智能管理评价的智能卡/智能手环系统，其特征在于：校 门口和教室门口的终端除了可以通过zigbee读取手环对应学生信息外也可以通过RFID读 取普通学生卡信息。

根据本发明所述用于校园智能管理评价的智能卡/智能手环系统，其特征在于：服 务器可收集学生考勤信息、教学效果、以及可以录入其他对学生、教师等的评价信息（比如 学生心理评价、学生成绩评价、学生体育道德评价等，教师教学评价等），并可以针对学生或 老师出具其单项或综合评价报告。

本发明的优点在于：本发明具有如下功能：

1、通话、定位：支持基本的语音通话功能，支持GPS定位以及基站辅助定位，支持一键 呼叫。

2、Zigbee考勤、区域安全：支持校门出入考勤，支持班级报道考勤，支持电子围栏/ 区域安全。在学生进入校园后关闭通话功能（如果有通话功能），学生离开校园后打开通话 功能（如果有通话功能）。

3、Zigbee课堂教学、按键：手环有多个按键，可通过zigbee网络和教室内的主设 备联网进行课堂物联网教学。学生可通过按键和老师互动。

4、终端可读普通学生卡/兼容：校门口和教室门口的终端除了可以通过zigbee读 取手环对应学生信息外也可以通过RFID读取普通学生卡信息。

5、运动监测：计步、睡眠监测、步行速度、步行距离、运动路线、消耗卡路里、海拔高 度、实时时钟。

附图说明

图1是本发明智能卡/智能手环两种版本功能示意图

图2是智能卡/智能手环校外应用（非学校活动）启语音通话以及定位示意图

图3是校内应用（校门）对应的采集终端A应用示意图

图4是校内应用（教室门口）对应的采集终端B应用示意图

图5是校内应用（教室内）对应的教学终端应用示意图

图6是校外应用（旅游出行）对应的围栏终端应用示意图

图7是智能卡/智能手环框图（包含高、低版本）

图8是采集终端A/B、教学终端、围栏终端框图

图9是蓝牙模块BLE工作流程。

具体实施方式

下面将结合附图1-9对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施 例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进提供一种用于校园智能管理评价的智能卡/智能手环系统，可以 采用如下方式予以实施；该系统具有智能卡/智能手环100、采集终端A200、采集终端B300、 教学终端400以及围栏终端500；

所述采集终端A200设在校门口，实现校门出入考勤，此终端通过zigbee自组织网络 将其信号覆盖范围内的智能卡/智能手环100均连接起来，将手环100中的学生信息以及运 动数据等内容获取后通过网络上传到学校服务器中存储分析；采集终端A200能向下兼容 普通学生卡；校门口的采集终端A200能够与学校的所有学生手环相连；

所述采集终端B300位于教室门口，实现班级报道考勤，此终端只能连接本班学生的手 环；采集终端B300能向下兼容普通学生卡；

采集终端A、B能够将连入的手环信息获取后立即通过网络发送到服务器端，服务器端 将分析结果返送给采集终端A、B显示。

校门口和教室门口的终端除了可以通过zigbee读取手环对应学生信息外也可以 通过RFID读取普通学生卡信息。

所述教学终端400位于教室内，所述智能卡/智能手环100上可以配备多个按键，可 通过zigbee网络和教室内的主设备联网进行课堂物联网教学，用于课堂教学时与老师互 动，手环与教学终端连接；教学终端可以通过网络从服务器获取教学内容，并在终端上操作 教学，学生通过手环按键进行教学互动，教学效果通过网络最终反馈到服务器存储分析；

所述围栏终端500是老师随身携带的设备，可以随时监听自组织网内的所有手环，一旦 出现手环数量或信息与预设不匹配，则围栏终端能立即告警提示老师学生情况有变，需及 时确认并处理。

所述采集终端A200、采集终端B300、教学终端400、围栏终端500结构如下：

具有MCU模块201、zigbee模块202；MCU模块201与zigbee模块202连接，MCU模块201还与 按键模块203、蜂鸣器204、指示灯205连接，MCU模块与PAD206通过USB通信。

如图1所示；本发明涉及的智能卡/智能手环具有高低两种版本；高版本具备通话 与定位功能；如图7所示智能卡/智能手环框图（包含高、低版本）；

图7中：

MCU：单片机。

LDO‐1.8：电源芯片，输出1.8V。

LDO‐3.0V：电源芯片，输出3.0V。

GPRS：GPRS模块，可语音通话、数据传输、基站定位。

GPS：GPS模块，可GPS定位。

BLE：蓝牙4.0，可与支持4.0蓝牙的手机进行数据交换。

Zigbee：终端节点，可与采集终端的zigbee协调器组网通信。

OLED：OLED显示屏。

KEY：按键。

RTC：实时时钟芯片。

PRE：气压传感器。

ACC：加速度传感器。

其中，低版本手坏中：

所述电源芯片A109与MCU模块101连接，蓝牙模块102、zigbee模块103通过串口与MCU模 块101连接，MCU模块101与显示屏104、按键105、实时时钟芯片106、气压传感器107、加速度 传感器108连接。

高版本的智能卡/智能手环还包括；电源芯片B110，输出1.8V；

GPRS模块111，能够语音通话、数据传输、基站定位；

GPS模块112，能够GPS定位；

其中，电源芯片B110与GPS模块112连接，GPS模块112和GPRS模块111通过串口与MCU模 块101连接。

本发明具有如下功能：

1、通话、定位：支持基本的语音通话功能，支持GPS定位以及基站辅助定位，支持一键 呼叫。

2、Zigbee考勤、区域安全：支持校门出入考勤，支持班级报道考勤，支持电子围栏/ 区域安全。在学生进入校园后关闭通话功能（如果有通话功能），学生离开校园后打开通话 功能（如果有通话功能）。

3、Zigbee课堂教学、按键（多个）：可通过zigbee网络和教室内的主设备联网进行 课堂物联网教学。学生可通过按键和老师互动。

4、终端可读普通学生卡/兼容：校门口和教室门口的终端除了可以通过zigbee读 取手环对应学生信息外也可以通过RFID读取普通学生卡信息。

5、运动监测：计步、睡眠监测、步行速度、步行距离、运动路线、消耗卡路里、海拔高 度、实时时钟。

按照以上功能，需要做两个版本手环：不带通话、定位功能的低版本手环，带通话、 定位功能的高版本手环。

再外观结构方面，可以做成手环方式，也可以考虑卡片形式。手环方式方便佩戴， 卡片形式则可以容纳更多硬件内容。

无运营商和有运营商两者之间只是有运营商多了语音通话和定位的功能，即 GPRS+GPS。手环和卡片，只是外观结构上发生变化，功能上没有出现本质差异，只可能会出 现手环方式体积过大不好佩戴或者卡片形式卡片过厚等外观结构上的体验问题。

下面对本发明进行应用场合和相关功能进行详细说明：

（1）校外：非上学时间，比如在家里或者上下学途中；这种场合下和其他场合下最大的 不同就是手环会开启语音通话以及定位功能；如图2。

（2）校园：校园内，如图3：在校门口设有一台采集终端A，此终端通过zigbee自组 织网络将其信号覆盖范围内的手环均连接起来，将手环中的学生信息以及运动数据等内容 获

取后通过网络上传到学校服务器中存储分析。

采集终端A能向下兼容普通学生卡。

校门口的采集终端A可以与学校的所有学生手环相连。

（3）校内：教室门口，如图4：教室门口会有一套不同于校门口的采集终端B。此终 端只能连接本班学生的手环。

采集终端B能向下兼容普通学生卡。

（4）教室：教室内，专指上课，如图5：手环上配备多个按键，用于课堂教学时与老师 互动。

（5）郊游/旅游：专指学校组织的户外郊游或旅游，如图6：围栏终端是老师随身携 带的设备，可以随时监听自组织网内的所有手环，一旦出现手环数量或信息与预设不匹配， 则围栏终端能立即告警提示老师学生情况有变，需及时确认并处理；比如图6中，手环和围 栏终端的距离超过围栏终端能覆盖的范围（比如50米），则围栏终端不能获取手环3的信息， 视为异常，终端告警。

围栏终端可以随时检测带出去的学生是否都在有效范围内，如果有异常情况，则 终端设备会声光告警提示，直到用户主动关闭或异常情况解除。如果需要，出游团队实时情 况可通过辅助设备（如通过手机建立热点联网等手段）传到服务器。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。