一种集成式黑板

摘要

本发明公开了一种集成式黑板。该集成式黑板包括控制组件、分别与所述控制组件相连的机械组件和外设组件。其中，所述控制组件包括处理器模块和通信模块，所述机械组件包括轨道模块和电机模块，所述外设组件包括摄像头模块、粉尘监测模块、按键模块、通话模块、显示模块以及存储模块。本发明通过对传统黑板进行适当地改进，即可使得教师在保持现有的使用习惯的基础上，无需付出较大的学习和使用成本，进一步提高传统黑板的使用体验。

权利要求

1.一种集成式黑板，其特征在于，包括控制组件、分别与所述控制组件相连的机械组件和外设组件，其中，所述控制组件包括处理器模块和通信模块，所述机械组件包括轨道模块和电机模块，所述外设组件包括摄像头模块、粉尘监测模块、按键模块、通话模块、显示模块以及存储模块；

所述处理器模块用于生成所述机械组件和所述外设组件的控制指令，以及处理所述机械组件和所述外设组件的上报信息；

所述通信模块用于向所述机械组件和所述外设组件传递所述控制指令，以及，向所述处理器模块传递所述上报信息；

所述轨道模块用于限定黑板板面和/或黑板板擦的运动方位；

所述电机模块用于引导所述黑板板面和/或所述黑板板擦按所述运动方位进行移动；

所述摄像头模块用于根据所述控制指令采集教室的图像信息，并将所述图像信息作为至少一种所述上报信息；

所述粉尘监测模块用于采集粉尘检测数据，并将所述粉尘检测数据作为至少一种所述上报信息；

所述按键模块用于接收警报的触发信号，并将所述触发信号作为至少一种所述上报信息；

所述通话模块用于根据所述触发信号启动录音，并将录音数据作为至少一种所述上报信息；

所述显示模块用于显示与所述教室相关的教学信息；

所述存储模块用于存储所述上报信息和所述教学信息；

其中，

所述轨道模块包括用于限定所述黑板板面的运动方位的板面轨道；设置清洁的按键，当清洁的按键被触发时，所述电机模块用于引导处于外层的黑板板面沿所述板面轨道向内层移动，以使固定的所述黑板板擦擦除所述黑板板面的板书内容，所述电机模块还用于引导干净的黑板沿所述板面轨道上升，以供使用者板书；

或者，所述轨道模块包括用于限定所述黑板板擦的运动方位的板擦轨道；所述电机模块用于在当处于外层的黑板板面被使用者手动移动至内层时，控制所述黑板板擦沿所述板擦轨道移动，以使移动的所述黑板板擦擦除所述黑板板面的板书内容；

或者，所述轨道模块包括用于限定所述黑板板面的运动方位的所述板面轨道，以及用于限定所述黑板板擦的运动方位的所述板擦轨道；当清洁的按键被触发时，所述电机模块用于引导处于外层的黑板板面沿所述板面轨道向内层移动，同时，控制所述黑板板擦沿所述板擦轨道移动，以使移动的所述黑板板擦擦除所述黑板板面的板书内容。

2.根据权利要求1所述的集成式黑板，其特征在于，所述处理器模块还用于对所述图像信息进行深度学习和动作识别，并当识别到所述教室内存在危险事件时，生成与所述危险事件相对应的警报信息。

3.根据权利要求1所述的集成式黑板，其特征在于，所述处理器模块还用于分析所述电机模块引导所述黑板板面和/或所述黑板板擦按所述运动方位进行移动时，由所述粉尘监测模块采集的所述粉尘检测数据，并当分析得到所述粉尘检测数据超过预设阈值时，生成当前的粉尘过量信息。

4.根据权利要求1所述的集成式黑板，其特征在于，所述处理器模块还用于在当所述按键模块生成所述触发信号时，控制所述通话模块启动录音，以及控制所述摄像头启动录像，并控制所述通信模块将所述录音数据和录像数据发送至后台管理中心。

5.根据权利要求4所述的集成式黑板，其特征在于，所述处理器模块还用于控制所述显示模块显示由所述后台管理中心发送的报警反馈信息和宣传信息。

6.根据权利要求1所述的集成式黑板，其特征在于，所述处理器模块还用于控制所述显示模块显示所述图像信息、所述粉尘检测数据、所述警报的触发信号的触发状态信息、所述录音的触发信号的录音状态信息。

7.根据权利要求1所述的集成式黑板，其特征在于，所述处理器模块还用于控制所述显示模块显示各个所述黑板板面和/或各个所述黑板板擦的清洁信息。

说明书

一种集成式黑板

技术领域

[0001] 本发明涉及物联技术领域，尤其涉及一种集成式黑板。

背景技术

[0002] 目前，传统的黑板大多是是固定的一整块板面，缺少自动化元素，功能较为单一。传统的黑板在写满粉笔字后需要人工去擦除笔迹，这种使用模式既不省力也不利于身体健康，同时，仅一块固定的黑板，不利于教师模块化书写板书，板书的效果较为一般，可能会影响到学生的听课效果。

[0003] 为了解决上述技术问题，市面上推出了一系列的智慧屏产品，用以替代传统的黑板板书，但是，这类产品，从本质上看，仅是一台基于Windows或者Android操作系统的平板电脑。由于系统的繁杂程度和使用学习的难度，无法给教师带来良好的板书书写体验，并且功能比较单一。

[0004] 因此，如何对传统黑板进行适当地改进，使得教师在保持现有的使用习惯的基础上，无需付出较大的学习和使用成本，即可进一步提高传统黑板的使用体验，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术中的上述技术缺陷，本发明提出了一种集成式黑板，其特征在于，包括控制组件、分别与所述控制组件相连的机械组件和外设组件，其中，所述控制组件包括处理器模块和通信模块，所述机械组件包括轨道模块和电机模块，所述外设组件包括摄像头模块、粉尘监测模块、按键模块、通话模块、显示模块以及存储模块。

[0006] 所述处理器模块用于生成所述机械组件和所述外设组件的控制指令，以及处理所述机械组件和所述外设组件的上报信息。

[0007] 所述通信模块用于向所述机械组件和所述外设组件传递所述控制指令，以及，向所述处理器模块传递所述上报信息。

[0008] 所述轨道模块用于限定黑板板面和/或黑板板擦的运动方位。

[0009] 所述电机模块用于引导所述黑板板面和/或所述黑板板擦按所述运动方位进行移动。

[0010] 所述摄像头模块用于根据所述控制指令采集教室的图像信息，并将所述图像信息作为至少一种所述上报信息。

[0011] 所述粉尘监测模块用于采集粉尘检测数据，并将所述粉尘检测数据作为至少一种所述上报信息。

[0012] 所述按键模块用于接收警报的触发信号，并将所述触发信号作为至少一种所述上报信息。

[0013] 所述通话模块用于根据所述触发信号启动录音，并将录音数据作为至少一种所述上报信息。

[0014] 所述显示模块用于显示与所述教室相关的教学信息。

[0015] 所述存储模块用于存储所述上报信息和所述教学信息。

[0016] 可选地，所述轨道模块包括用于限定所述黑板板面的运动方位的板面轨道。

[0017] 所述电机模块用于引导处于外层的黑板板面沿所述板面轨道向内层移动，以使固定的所述黑板板擦擦除所述黑板板面的板书内容。

[0018] 可选地，所述轨道模块包括用于限定所述黑板板擦的运动方位的板擦轨道。

[0019] 所述电机模块用于在当处于外层的黑板板面被移动至内层时，控制所述黑板板擦沿所述板擦轨道移动，以使移动的所述黑板板擦擦除所述黑板板面的板书内容。

[0020] 可选地，所述轨道模块包括用于限定所述黑板板面的运动方位的板面轨道，以及用于限定所述黑板板擦的运动方位的板擦轨道。

[0021] 所述电机模块用于引导处于外层的黑板板面沿所述板面轨道向内层移动，同时，控制所述黑板板擦沿所述板擦轨道移动，以使移动的所述黑板板擦擦除所述黑板板面的板书内容。

[0022] 可选地，所述处理器模块还用于对所述图像信息进行深度学习和动作识别，并当识别到所述教室内存在危险事件时，生成与所述危险事件相对应的警报信息。

[0023] 可选地，所述处理器模块还用于分析所述电机模块引导所述黑板板面和/或所述黑板板擦按所述运动方位进行移动时，由所述粉尘监测模块采集的所述粉尘检测数据，并当分析得到所述粉尘检测数据超过预设阈值时，生成当前的粉尘过量信息。

[0024] 可选地，所述处理器模块还用于在当所述按键模块生成所述触发信号时，控制所述通话模块启动录音，以及控制所述摄像头启动录像，并控制所述通信模块将所述录音数据和录像数据发送至后台管理中心。

[0025] 可选地，所述处理器模块还用于控制所述显示模块显示由所述后台管理中心发送的报警反馈信息和宣传信息。

[0026] 可选地，所述处理器模块还用于控制所述显示模块显示所述图像信息、所述粉尘检测数据、所述警报的触发信号的触发状态信息、所述录音的触发信号的录音状态信息。

[0027] 可选地，所述处理器模块还用于控制所述显示模块显示各个所述黑板板面和/或各个所述黑板板擦的清洁信息。

[0028] 本发明通过对传统黑板进行适当地改进，即可使得教师在保持现有的使用习惯的基础上，无需付出较大的学习和使用成本，进一步提高传统黑板的使用体验。

附图说明

[0029] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

[0030] 图1是本发明实施例一的集成式黑板的结构框图。

具体实施方式

[0031] 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。

[0032] 在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

[0033] 实施例一

[0034] 请参考图1示出的本发明实施例一的集成式黑板的结构框图。为改变现有的固定式、而非自动化的黑板所存在的种种缺陷，本实施例采用物联网模块设计思路，实现了一种可自动化清洁且具备现代化功能的集成式黑板。

[0035] 本实施例的集成式黑板包括控制组件10、分别与所述控制组件10相连的机械组件20和外设组件30，其中，所述控制组件10包括处理器模块11和通信模块12，所述机械组件20包括用于轨道模块21和电机模块22，所述外设组件30包括摄像头模块31、粉尘监测模块32、按键模块33、通话模块34、显示模块35以及存储模块36。具体的，在本实施例中，处理器模块
11可以采用基于ARM的物联网模块，在此物联网模块运行嵌入式Linux操作系统，以此实现自动控制、边缘计算和信息传输的功能。在本实施例中，通信模块12可以通过编写PC上位机，通过相应的网络通信协议，实现上位机与每一个物联网的集成式黑板的连接，以获取和发布相关信息，实现点对点的信息传输。

[0036] 在本实施例中，所述处理器模块11用于生成所述机械组件20和所述外设组件30的控制指令，以及处理所述机械组件20和所述外设组件30的上报信息。其中，所述上报信息包括所述机械组件20和所述外设组件30的运行状态信息、运行诊断信息以及相应的维护信息。

[0037] 在本实施例中，所述通信模块12用于向所述机械组件20和所述外设组件30传递所述控制指令，以及，向所述处理器模块11传递所述上报信息。其中，所述控制指令包括所述机械组件20和所述外设组件30的工作指令、检测指令以及升级维护指令。

[0038] 在本实施例中，所述轨道模块21用于限定黑板板面和/或黑板板擦的运动方位。其中，根据黑板板面的结构特征和移动方位设定相应的板面轨道，根据黑板板擦的结构尺寸、移动方位以及板面轨道的轨道设定确定黑板板擦的板擦轨道。

[0039] 在本实施例中，所述电机模块22用于引导所述黑板板面和/或所述黑板板擦按所述运动方位进行移动。其中，一种实施方式是，黑板的使用者手动将脏黑板推入嵌入在墙体内的清洁系统，固定在导轨上的板擦通过电机滑轮组的牵引下从黑板一段移动到另一端即可擦干净黑板；另一种实施方式是，设置清洁的按键，当清洁的按键被触发时，电机带动待清洁的黑板相应的沿轨道自动收到墙壁内，同时，电机带动板擦沿相应的轨道擦拭待清洁的黑板，以及，电机带动干净的黑板自动沿相应的轨道上升，以供使用者板书。

[0040] 在本实施例中，所述摄像头模块31用于根据所述控制指令采集教室的图像信息，并将所述图像信息作为至少一种所述上报信息。其中，对于摄像头模块31采集的模拟信号经A/D转换器变为数字信号，对该信号进行压缩编码。在嵌入式设备上搭建基于yolo的深度学习框架，实现对学生快跑、推搡等动作的识别。

[0041] 在本实施例中，所述粉尘监测模块用于采集粉尘检测数据，并将所述粉尘检测数据作为至少一种所述上报信息。其中，通过该粉尘监测模块实时上报空气质量参数，并在空气质量不达标时提醒相关的使用者。

[0042] 在本实施例中，所述按键模块33用于接收警报的触发信号，并将所述触发信号作为至少一种所述上报信息。其中，该按键模块33通过GPIO（General‑purpose input/output，通用型之输入输出）中断，触发中断响应，以触发执行具备麦克风的通话模块34的启用。

[0043] 在本实施例中，所述通话模块34用于根据所述触发信号启动录音，并将录音数据作为至少一种所述上报信息。其中，通过RTP（Real‑time Transport Protocol，实时传输协议）协议实现语音传输，报警的按键触发语音的通话模块34，调用相应的声卡，在录制声音的同时，将录制的音频数据传递至缓冲区，并经压缩后，再将缓冲区的音频数据循环发送到后台管理中心，后台管理中心将从缓冲区读取数据，并将声音播放出来，即可实现集成式黑板与后台管理中心之间的语音通信。

[0044] 在本实施例中，所述显示模块35用于显示与所述教室相关的教学信息。其中，该显示模块35可以采用DMX512（一种数据调光协议）协议，同时，考虑到RS‑485（一种串行通讯）接口适用于典型的主从通信模块12，因此，本实施例的显示模块35采用RS‑485接口标准设计物理层接口，不仅保证了数据传输率，而且对于分散的多个教室的集成式黑板所构成的网络结构具有较好的控制能力。

[0045] 在本实施例中，所述存储模块36用于存储所述上报信息和所述教学信息。其中，为了达到良好的存储效果，本实施例的存储模块36采用Nand Flash（一种非线性宏单元模式）。

[0046] 本实施例的有益效果在于，通过提出一种集成式黑板，一是，减轻了使用者的使用和学习负担、提高了教学生产力、保护了教师和学生的健康安全，二是，将多项实用科技融合至本实施例的集成式黑板，为学校带来数字化的教学体验。

[0047] 实施例二

[0048] 在本实施例中，第一种擦除方式是，所述轨道模块21包括用于限定所述黑板板面的运动方位的板面轨道，所述电机模块22用于引导处于外层的黑板板面沿所述板面轨道向内层移动，以使固定的所述黑板板擦擦除所述黑板板面的板书内容。可以看出，在本实施例中，电机仅用于引导黑板板面，而每当使用过后的黑板板面在收进内层的过程中，即可被固定于内层的黑板板擦擦除当前处于行进过程的黑板板面的板书内容。

[0049] 在本实施例中，第二种擦除方式是，所述轨道模块21包括用于限定所述黑板板擦的运动方位的板擦轨道，所述电机模块22用于在当处于外层的黑板板面被移动至内层时，控制所述黑板板擦沿所述板擦轨道移动，以使移动的所述黑板板擦擦除所述黑板板面的板书内容。可以看出，在本实施例中，黑板板面并不受电机的引导控制，也即，当处于外层的黑板板面被使用者手动移动至内层时，电机模块22控制所述黑板板擦沿所述板擦轨道移动，以使移动的所述黑板板擦擦除所述黑板板面的板书内容。

[0050] 在本实施例中，第三种擦除方式是，所述轨道模块21包括用于限定所述黑板板面的运动方位的板面轨道，以及用于限定所述黑板板擦的运动方位的板擦轨道，所述电机模块22用于引导处于外层的黑板板面沿所述板面轨道向内层移动，同时，控制所述黑板板擦沿所述板擦轨道移动，以使移动的所述黑板板擦擦除所述黑板板面的板书内容。可以看出，在本实施例中，为了使得黑板板面和黑板板擦具有更为灵活的移动和擦除方式，采用了基于至少两项轨道限定和至少两项电机牵引的全自动的板面运动控制和板擦运动控制，以此满足多样化的板面移动、使用和擦除需求。

[0051] 在本实施例中，所述处理器模块11还用于对所述图像信息进行深度学习和动作识别，并当识别到所述教室内存在危险事件时，生成与所述危险事件相对应的警报信息。

[0052] 在本实施例中，所述处理器模块11还用于分析所述电机模块22引导所述黑板板面和/或所述黑板板擦按所述运动方位进行移动时，由所述粉尘监测模块采集的所述粉尘检测数据，并当分析得到所述粉尘检测数据超过预设阈值时，生成当前的粉尘过量信息。

[0053] 在本实施例中，所述处理器模块11还用于在当所述按键模块33生成所述触发信号时，控制所述通话模块34启动录音，以及控制所述摄像头启动录像，并控制所述通信模块12将所述录音数据和录像数据发送至后台管理中心。

[0054] 在本实施例中，所述处理器模块11还用于控制所述显示模块35显示由所述后台管理中心发送的报警反馈信息和宣传信息。

[0055] 在本实施例中，所述处理器模块11还用于控制所述显示模块35显示所述图像信息、所述粉尘检测数据、所述警报的触发信号的触发状态信息、所述录音的触发信号的录音状态信息。

[0056] 在本实施例中，所述处理器模块11还用于控制所述显示模块35显示各个所述黑板板面和/或各个所述黑板板擦的清洁信息。

[0057] 本实施例的有益效果在于，通过对传统黑板进行适当地改进，即可使得教师在保持现有的使用习惯的基础上，无需付出较大的学习和使用成本，进一步提高传统黑板的使用体验。

[0058] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

[0059] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

[0060] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端（可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

[0061] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。