一种基于AR技术的智慧校园教育装备管理系统

摘要

本发明公开了一种基于AR技术的智慧校园教育装备管理系统，属于校园教育装备管理技术领域，包括注册登录模块、装备检测模块、装备定位模块、无线传输模块、信息处理模块、数据库存储模块、装备维护模块和数据管理模块；其中，装备检测模块包括AR摄像单元和传感器检测单元；数据库存储模块包括基本信息单元、维护管理记录单元和装备状态单元；信息处理模块包括故障警报单元和维修请求单元；本发明将AR技术与UWB技术相结合，实现了教育装备的三维场景构建，并通过AR眼镜向维修人员进行三维电子地图导航和教育装备基本信息的三维展示；有利于提高教育装备的维修效率；从而保障教师能够正常稳定进行授课。

说明书

技术领域

本发明涉及校园教育装备管理技术领域，尤其涉及一种基于AR技术的智慧校园教育装备管理系统。

背景技术

经检索，中国专利号CN107563727A公开了一种教育装备管理平台及其方法，该发明虽然能让管理人员了解学校教育装备的采购情况，但无法实现对教育装备使用状况的实时维护管理；教育装备即教学仪器装备，主要是指在教学中使用的实物和模象的直观教学器具；其主要包括：基础装备、多媒体装备、照明装备、控制系统和实验装备等；随着经济的不断发展，以及教育生活水平的不断提高，学校对学生的教育越来越重视，学校会采购很多协助老师教育装备，这些教育装备通常安装在每间教室内，而由于学教育装备数量基数大，难以进行管理，一旦教师在上课的过程中教育装备发生故障，若管理人员不能及时了解装备出现故障并进行及时处理，那么将会对授课造成影响；因此，发明出一种基于AR技术的智慧校园教育装备管理系统变得尤为重要。

现有的教育装备管理系统，大都停留在手工管理阶段，使得教育装备和设施损坏，以及材料铺张浪费的现象非常普遍，不仅容易对教师正常授课造成影响，还会增加学校的教育设备费用支出；为此，我们提出一种基于AR技术的智慧校园教育装备管理系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种基于AR技术的智慧校园教育装备管理系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于AR技术的智慧校园教育装备管理系统，包括注册登录模块、装备检测模块、装备定位模块、无线传输模块、信息处理模块、数据库存储模块、装备维护模块和数据管理模块；

其中，所述装备检测模块包括AR摄像单元和传感器检测单元；所述数据库存储模块包括基本信息单元、维护管理记录单元和装备状态单元；所述信息处理模块包括故障警报单元和维修请求单元；所述数据管理模块包括更新记录单元和调用处理单元；所述装备维护模块包括三维建模单元、AR导航单元、综合评估单元和信息反馈单元。

进一步地，所述注册登录模块用于管理人员通上传个人信息方式注册该系统账号；所述AR摄像单元具体为AR摄像头，其设置于每间教室内，用于对教育装备进行实现监控，得到教育装备图像信息；所述传感器检测单元设置于教育装备上，用于利用多项状态传感器对教育装备的使用状况进行实时监测，得到装备异常信息；所述多项状态传感器主要包括电流传感器、电压传感器、温度传感器和振动传感器；所述电流传感器具体为ACS712霍尔电流传感器，所述电压传感器具体为hvs-AS5霍尔电压传感器，所述温度传感器具体为Risym LM35DZ，所述振动传感器具体为HG-ZD-20A；所述装备定位模块具体为UWB标签，用于利用UWB技术对教育装备进行实时定位，所述装备定位模块的具体定位过程如下：

S1：在学校区域内，分别部署三个位置不同的固定基站，同时将UWB标签设置于教学装备内部；

S2：UWB标签分别向三个固定基站发送数据帧，形成时间差数据一、时间差数据二和时间差数据三；

S3：数据处理模块接收时间差数据一、时间差数据二和时间差数据三，并利用TDOA算法进行计算，得到教育装备具体位置信息；

所述无线传输模块用于将教育装备图像信息、教育装备具体位置信息和装备异常信息无线传输至信息处理模块。

进一步地，所述故障警报单元用于接收装备异常信息，并发出警报提示管理人员进行处理；所述维修请求单元用于将教育装备图像信息、教育装备具体位置信息和装备异常信息发送给装备维护模块，并发送维修请求。

进一步地，所述基本信息单元用于记录教育装备的各项基本信息；所述基本信息主要包括型号、规格、日期、价格、操作方式和指标参数；所述维护管理记录单元用于记录所有教育装备的维修保养数据；所述装备状态单元用于记录所有教育装备的使用状态和存放位置信息。

进一步地，所述装备维护模块，用于接收维修请求，并根据装备异常信息派遣维修人员进行维护，所述三维场景构建单元用于根据教育装备图像信息和教育装备具体位置信息对教育装备所在地进行三维场景构建，生成三维电子导航地图；所述AR显示单元具体为AR眼镜，用于向维修人员进行三维电子导航地图展示，对其进行位置导航，同时向维修人员显示教育装备的基本信息。

进一步地，所述综合评估单元用于维修人员根据基本信息和维修情况对教育装备进行综合评估，得到装备使用情况信息，所述装备使用情况信息主要包括装备利用率、装备完好率和装备使用寿命；所述信息反馈模块用于通过AR眼镜将装备使用情况信息反馈给信息处理模块。

进一步地，所述调用处理单元用于根据装备使用情况信息，对教育装备进行调用更换，以提高教育装备的利用率；所述更新记录单元用于管理人员提取装备使用情况信息，并根据调用处理单元处理过程对数据库模块中的各个单元进行更新和记录处理。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明从教育装备的使用状况的角度出发，构建了教育装备管理系统，该系统设置有传感器检测单元，通过利用多项状态传感器对教育装备的使用状况进行实时监测，实现了对教育装备实时异常检测；并且本发明通过将AR技术与UWB技术相结合，实现了教育装备的三维场景构建，同时通过AR眼镜向维修人员进行电子地图导航和教育装备基本信息的三维展示；从而有利于提高教育装备的维修效率；从而保障教师能够正常稳定进行授课。

2、本发明设置有综合评价单元和调用处理单元；其综合评估单元用于维修人员根据基本信息和维修情况对教育装备进行综合评估，得到包括装备利用率、装备完好率和装备使用寿命方面的信息；之后管理人员根据装备利用率、装备完好率和装备使用寿命方面的信息，对教育装备进行调用更换，以提高教育装备的利用率；进而有利于降低学校的教育设备费用支出，节约成本。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明提出的一种基于AR技术的智慧校园教育装备管理系统的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1，一种基于AR技术的智慧校园教育装备管理系统，包括注册登录模块、装备检测模块、装备定位模块、无线传输模块、信息处理模块、数据库存储模块、装备维护模块和数据管理模块；

其中，装备检测模块包括AR摄像单元和传感器检测单元；数据库存储模块包括基本信息单元、维护管理记录单元和装备状态单元；信息处理模块包括故障警报单元和维修请求单元；数据管理模块包括更新记录单元和调用处理单元；装备维护模块包括三维建模单元、AR导航单元、综合评估单元和信息反馈单元。

注册登录模块用于管理人员通上传个人信息方式注册该系统账号；AR摄像单元具体为AR摄像头，其设置于每间教室内，用于对教育装备进行实现监控，得到教育装备图像信息；传感器检测单元设置于教育装备上，用于利用多项状态传感器对教育装备的使用状况进行实时监测，得到装备异常信息；多项状态传感器主要包括电流传感器、电压传感器、温度传感器和振动传感器；电流传感器具体为ACS712霍尔电流传感器，电压传感器具体为hvs-AS5霍尔电压传感器，温度传感器具体为Risym LM35DZ，振动传感器具体为HG-ZD-20A；装备定位模块具体为UWB标签，用于利用UWB技术对教育装备进行实时定位，装备定位模块的具体定位过程如下：

S1：在学校区域内，分别部署三个位置不同的固定基站，同时将UWB标签设置于教学装备内部；

S2：UWB标签分别向三个固定基站发送数据帧，形成时间差数据一、时间差数据二和时间差数据三；

S3：数据处理模块接收时间差数据一、时间差数据二和时间差数据三，并利用TDOA算法进行计算，得到教育装备具体位置信息；

无线传输模块用于将教育装备图像信息、教育装备具体位置信息和装备异常信息无线传输至信息处理模块。

故障警报单元用于接收装备异常信息，并发出警报提示管理人员进行处理；维修请求单元用于将教育装备图像信息、教育装备具体位置信息和装备异常信息发送给装备维护模块，并发送维修请求。

基本信息单元用于记录教育装备的各项基本信息；基本信息主要包括型号、规格、日期、价格、操作方式和指标参数；维护管理记录单元用于记录所有教育装备的维修保养数据；装备状态单元用于记录所有教育装备的使用状态和存放位置信息。

装备维护模块，用于接收维修请求，并根据装备异常信息派遣维修人员进行维护，三维场景构建单元用于根据教育装备图像信息和教育装备具体位置信息对教育装备所在地进行三维场景构建，生成三维电子导航地图；AR显示单元具体为AR眼镜，用于向维修人员进行三维电子导航地图展示，对其进行位置导航，同时向维修人员显示教育装备的基本信息。

综合评估单元用于维修人员根据基本信息和维修情况对教育装备进行综合评估，得到装备使用情况信息，装备使用情况信息主要包括装备利用率、装备完好率和装备使用寿命；信息反馈模块用于通过AR眼镜将装备使用情况信息反馈给信息处理模块。

调用处理单元用于根据装备使用情况信息，对教育装备进行调用更换，以提高教育装备的利用率；更新记录单元用于管理人员提取装备使用情况信息，并根据调用处理单元处理过程对数据库模块中的各个单元进行更新和记录处理。

本发明的工作原理及使用流程：该一种基于AR技术的智慧校园教育装备管理系统，在使用前，首先需要管理人员通上传个人信息方式注册该系统账号；之后设置于每间教室内的AR摄像单元对教育装备进行实现监控，得到教育装备图像信息；然后设置于教育装备上的传感器检测单元会利用多项状态传感器对教育装备的使用状况进行实时监测，得到装备异常信息；同时装备定位模块会利用UWB技术对教育装备进行实时定位，得到教育装备具体位置信息；之后无线传输模块会将教育装备图像信息、教育装备具体位置信息和装备异常信息无线传输至信息处理模块；然后故障警报单元会接收装备异常信息，并发出警报提示管理人员进行处理；此时管理人员会通过维修请求单元将教育装备图像信息、教育装备具体位置信息和装备异常信息发送给装备维护模块，并发送维修请求；之后三维场景构建单元会根据教育装备图像信息和教育装备具体位置信息对教育装备所在地进行三维场景构建，生成三维电子导航地图；然后AR显示单元会向维修人员进行三维电子导航地图展示，对其进行位置导航，同时向维修人员显示教育装备的基本信息；然后维修人员会通过综合评估单元对基本信息和维修情况对教育装备进行综合评估，得到装备使用情况信息；紧接着信息反馈模块会通过AR眼镜将装备使用情况信息反馈给信息处理模块；此时管理人员会通过调用处理单元，对教育装备进行调用更换，以提高教育装备的利用率；最后管理人员会提取装备使用情况信息，并根据调用处理单元处理过程对数据库模块中的各个单元进行更新和记录处理；本发明通过将AR技术与UWB技术相结合，实现了教育装备环境的三维场景构建，并通过AR眼镜向维修人员进行三维电子地图导航和教育装备基本信息的三维展示；有利于提高教育装备的维修效率；从而保障教师能够正常稳定进行授课。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。