[发明专利]一种基于5G云边结合的智慧课堂控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于5G云边结合的智慧课堂控制系统及方法，属于教育技术领域，包括云端、边缘端和终端；所述终端用于采集数据，并将采集的数据发送到边缘端，边缘端通过边缘智能网关对实时、局部性的数据进行处理，并将非实时、全局性的数据发送云端；边缘智能网关对实时、局部性的数据进行处理的方法包括：获取终端上传的数据，将获取到的数据进行预处理，对实时、局部性的数据进行处理后对剩余的数据进行聚类操作，并传送至云端服务器；接收云端产生的数据，进行云端和终端之间的数据传输；利用云计算和边缘计算协同处理的模式，降低系统延迟和数据处理时间，充分发挥边缘计算响应速度快、云端计算能力强、存储空间大的优势。

技术领域

本发明属于教育技术领域，具体是一种基于5G云边结合的智慧课堂控制系统及方法。

背景技术

目前使用的智慧课堂管理系统其通过录入采集学生教工以及教室的信息构建数据平台，然后通过数据捕获与数据平台中的学生信息进行分析，实现对学生日常学习生活进行综合管理，但是由于系统未能将整合的信息资源进行合理规范化的共享，其仅仅实现对学生学习生活进行管理，管理不够完善，数据利用率低，未发挥信息共享优势，实现全面覆盖管理，例如，现有的课堂分析只是进行成绩数据的浅显分析，并没有进行深层次的内在分析，没有分析学生上课积极性与领悟力，从而不利于辅助班主任和教师了解学生情况。

智能设备端产生数据的数据量大、数据实时性要求高，物联网设备产生的海量数据直接涌向数据中心会造成网络拥堵，导致设备到云端的数据传输和数据同步出现瓶颈问题，实时通信难以实现。传统的智慧教室中央控制是由教室或中央系统发起控制请求，后由校园中央系统集中通过校园网络下发控制指令给各教室的设备，控制流程单一，完全依赖中央服务器的性能和校园网络的稳定性，难以解决物联网带来的大数据问题。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种基于5G云边结合的智慧课堂控制系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于5G云边结合的智慧课堂控制系统，包括智慧教学模块、常态化录播模块、智慧教室物联控制模块、智慧资源管理数据模块、行为分析模块和大数据分析模块；

所述智慧教学模块用于实现课堂上教师与学生之间的相互沟通，设有学生客户端，教师通过学生客户端实时获取学生的学习信息，学习信息包括学习状态、作业完成情况、姓名、年龄、学科成绩等信息，并通过学生客户端向学生推送教学资源，教学资源包括作业、教学视频、辅助资料等；

所述常态化录播模块通过安装在教室的物联网云录播系统服务端软件，为教室主机提供智能管理、录播和监控服务；

智慧教室物联控制模块用于对教室内的智能设备进行控制，智能设备包括温湿度传感器、空气质量传感器、光照传感器、智能灯光控制面板、智能空调控制器、智能窗帘电机、新风机、投影仪、门禁装置和教学一体机；设置情景单元，情景单元用于切换教室的智慧场景模式，能够通过教室内智能设备的配合满足人们在教学活动能够中不同场景的需求；

智慧资源管理数据模块将教学准备、教学实施、备课检查和常规的各个教学环节有机组织起来，形成定位到课堂的教案库、素材库、习题库，组建校本资源库，实现校内、校际间备课共享，备课相互评论；

行为分析模块利用AI动作捕捉相机实时识别一节课时中的学生课堂行为；所述学生课堂行为包括专注学习行为和不专注学习行为；其中，专注学习行为包括记笔记，抬头听讲和举手回答问题，不专注学习行为包括低头、趴桌和睡觉；设置行为发生次数记录单元，行为发生次数记录单元用于记录一节课时中，学生课堂行为的具体行为发生次数，建立分析模型，分析模型即为神经网络模型，通过学生课堂行为、发生次数和对应设置的分析结果作为训练集进行训练建立的，通过分析模型对学生的学习状态进行分析，并将分析结果及时的反馈给授课老师；