本发明涉及通信技术和计算机技术领域，尤其涉及一种针对教室使用情况的数据搜集和分析系统及方法。
背景技术：
随着无线网络技术的发展，无线网络技术在越来越多方
面服务于人们，为人们节省了人力物力。zigbee是基于工eee802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，zigbee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。zigbee是一种低速短距离传输的无线网络协议。zigbee协议从下到上分别为物理层(phy)、媒体访问控制层(mac)、传输层(tl)、网络层(nwk)、应用层(apl)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循ieee802.15.4标准的规定。
考虑到zigbee技术从通信距离、功耗等方面均符合系统要求和应用环境特点，于是采用cc2530芯片作为基础节点。cc2530是用于2.4-ghzieee802.15.4、zigbee和rf4ce应用的一个真正的片上系统解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。
本专利应用场景面对学校教室或者其他类似的环境。需要建立一套室内定位系统。系统构成如图1所示。该应用环境有以下特点：
(1)流动人数一般小于100人，而且数量变化从时间上看有周期性、规律性。
(2)教室总数量较多，空间上分布广，对于日常维护、使用情况难以有及时的了解。
技术实现要素：
本发明的目的是解决当前教室管理不够便捷，提出一种针对教室使用情况的数据搜集和分析系统及方法。本发明能够优化管理方式，提高管理效率的解决方案。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案具体如下：
一种针对教室使用情况的数据搜集和分析系统，包括基础节点、主节点、服务器和客户终端；服务器上设置有通讯模块、检测模块、信息统计模块和存储模块；基础节点设置在教室的每个座位上，每个座位匹配一个基础节点，每个教室匹配一个主节点；基础节点包括一个压力传感器、温度传感器、cc2530芯片和电源，电源为压力传感器、温度传感器、cc2530芯片供电，压力传感器和温度传感器分别通过座位的压力和温度变化检测该座位的电平和温度，并将检测到的电平和温度传输给cc2530芯片，cc2530芯片通过设定的阈值判断是否被占用，然后cc2530芯片将座位信息发送给主节点，所述的座位信息包括座位行列信息、是否被占用信息；主节点用于收集教室中所有基础节点传输的座位信息，然后将收集到的信息发送给服务器，服务器上的信息统计模块统计所有主节点传输的信息，并将统计的信息在存储模块进行存储。检测模块用于检测存储模块中存储信息的更新情况，针对存储模块中每个基础节点，若该基础节点的更新时间超过设定阈值，则判断该基础节点为问题节点。通讯模块用于将存储模块中的信息发送给客户终端。
一种针对教室使用情况的数据搜集和分析方法，具体包括如下步骤：
步骤(1)：对每个教室的每个座位匹配一个基础节点，每个教室匹配一个主节点；基础节点包括一个压力传感器、cc2530芯片和电源，cc2530芯片内设置有激活压力阀值m，当压力传感器和温度传感器将座位变化的电平和温度传输给cc2530芯片后，cc2530芯片将接收的电平p和温度s分别与激活压力阀值m、激活温度阀值n进行比较，若电平p小于激活压力阀值m，则基础节点处于休眠状态，具体的：
cc2530芯片中设有信号接收电路、信号筛选电路、数模转换电路，信号接收电路用于接收电平p和温度s，再将电平p和温度s传输至数模转换电路，数模转换电路将模拟信号进行差分放大并转换为数字信号m1和温度s1，数字信号m1与信号筛选电路中设定的激活压力阀值m进行比较，若m＞m1，即压力未达到阀值，基础节点重新休眠；若m＜m1，即达到阀值，则将接收的s1与激活温度阀值s1进行比较，若t＞s1，则该基础节点被占用，进入工作状态。
步骤(2)：基础节点进入工作状态，并向局域网内的主节点发送座位信息c1，座位信息包括座位行列信息、是否被占用信息；座位信息c1：【包括d：座位排号(x排)e：座位列号(x列)f：有无入座(0无人就坐；1有人就坐)】。
然后cc2530芯片将座位信息发送给主节点，所述的座位信息包括座位行列信息、是否被占用信息；主节点用于收集教室中所有基础节点传输的座位信息，然后将收集到的信息发送给服务器，服务器上的信息统计模块统计所有主节点传输的信息，并将统计的信息在存储模块进行存储。检测模块用于检测存储模块中存储信息的更新情况；
步骤(3).基础节点每隔时间t周期性检查压力传感器采集到的电平p，经过cc2530芯片进行判断后，若m1＞m，继续保持工作状态，否则向主节点发送停止工作的座位信息h1：【包括d：座位排号(x排)e：座位列号(x列)f：有无入座(0无人就坐)】。即f位为0，并进入休眠。
所述t为一分钟。
步骤(4)主节点接收到来基础节点的座位信息c1后，在座位信息c1基础上添加教学楼信息生成新的座位信息c2，教学楼信息包括教学楼楼号a、教学楼朝向(南北中楼)b和教室号c，
步骤(5)主节点将座位信息c2通过校园网发送到服务器；服务器上设置有通讯模块、检测模块、信息统计模块和存储模块；服务器上的信息统计模块统计所有主节点传输的信息，并将统计的信息在存储模块进行存储。检测模块用于检测存储模块中存储信息的更新情况，针对存储模块中每个基础节点，若该基础节点的更新时间超过设定阈值，则判断该基础节点为问题节点。通讯模块用于将存储模块中的信息发送给客户终端(学生和老师)。
本发明有益效果如下：
为解决传统教室管理方法的弊端，本发明提出一种针对教室使用情况的数据搜集和分析系统及方法。将每个基础节点匹配一个座位，基础节点检测所匹配座位的使用情况，并将座位信息发送到教室内的主节点，主节点将座位信息发送到服务器上并更新数据库内容，用户可以通过终端查询到教室座位实时使用情况和相关数据统计，通过检测模块可以找出有故障的座位。节省了传统管理教室方法所需的人力和时间成本，为优化课程安排提供可靠数据。
附图说明
图1为本发明示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种针对教室使用情况的数据搜集和分析系统，包括基础节点、主节点、服务器和客户终端；服务器上设置有通讯模块、检测模块、信息统计模块和存储模块；基础节点设置在教室的每个座位上，每个座位匹配一个基础节点，每个教室匹配一个主节点；基础节点包括一个压力传感器、温度传感器、cc2530芯片和电源，电源为压力传感器、温度传感器、cc2530芯片供电，压力传感器和温度传感器分别通过座位的压力和温度变化检测该座位的电平和温度，并将检测到的电平和温度传输给cc2530芯片，cc2530芯片通过设定的阈值判断是否被占用，然后cc2530芯片将座位信息发送给主节点，所述的座位信息包括座位行列信息、是否被占用信息；主节点用于收集教室中所有基础节点传输的座位信息，然后将收集到的信息发送给服务器，服务器上的信息统计模块统计所有主节点传输的信息，并将统计的信息在存储模块进行存储。检测模块用于检测存储模块中存储信息的更新情况，针对存储模块中每个基础节点，若该基础节点的更新时间超过设定阈值，则判断该基础节点为问题节点。通讯模块用于将存储模块中的信息发送给客户终端。
一种针对教室使用情况的数据搜集和分析方法，具体包括如下步骤：
步骤(1)：对每个教室的每个座位匹配一个基础节点，每个教室匹配一个主节点；基础节点包括一个压力传感器、cc2530芯片和电源，cc2530芯片内设置有激活压力阀值m，当压力传感器和温度传感器将座位变化的电平和温度传输给cc2530芯片后，cc2530芯片将接收的电平p和温度s分别与激活压力阀值m、激活温度阀值n进行比较，若电平p小于激活压力阀值m，则基础节点处于休眠状态，具体的：
cc2530芯片中设有信号接收电路、信号筛选电路、数模转换电路，信号接收电路用于接收电平p和温度s，再将电平p和温度s传输至数模转换电路，数模转换电路将模拟信号进行差分放大并转换为数字信号m1和温度s1，数字信号m1与信号筛选电路中设定的激活压力阀值m进行比较，若m＞m1，即压力未达到阀值，基础节点重新休眠；若m＜m1，即达到阀值，则将接收的s1与激活温度阀值s1进行比较，若t＞s1，则该基础节点被占用，进入工作状态。
步骤(2)：基础节点进入工作状态，并向局域网内的主节点发送座位信息c1，座位信息包括座位行列信息、是否被占用信息；座位信息c1：【包括d：座位排号(x排)e：座位列号(x列)f：有无入座(0无人就坐；1有人就坐)】。
然后cc2530芯片将座位信息发送给主节点，所述的座位信息包括座位行列信息、是否被占用信息；主节点用于收集教室中所有基础节点传输的座位信息，然后将收集到的信息发送给服务器，服务器上的信息统计模块统计所有主节点传输的信息，并将统计的信息在存储模块进行存储。检测模块用于检测存储模块中存储信息的更新情况；
步骤(3).基础节点每隔时间t周期性检查压力传感器采集到的电平p，经过cc2530芯片进行判断后，若m1＞m，继续保持工作状态，否则向主节点发送停止工作的座位信息h1：【包括d：座位排号(x排)e：座位列号(x列)f：有无入座(0无人就坐)】。即f位为0，并进入休眠。
所述t为一分钟。
步骤(4)主节点接收到来基础节点的座位信息c1后，在座位信息c1基础上添加教学楼信息生成新的座位信息c2，教学楼信息包括教学楼楼号a、教学楼朝向(南北中楼)b和教室号c，
步骤(5)主节点将座位信息c2通过校园网发送到服务器；服务器上设置有通讯模块、检测模块、信息统计模块和存储模块；服务器上的信息统计模块统计所有主节点传输的信息，并将统计的信息在存储模块进行存储。检测模块用于检测存储模块中存储信息的更新情况，针对存储模块中每个基础节点，若该基础节点的更新时间超过设定阈值，则判断该基础节点为问题节点。通讯模块用于将存储模块中的信息发送给客户终端(学生和老师)。
本发明不但能够判断座位是否被使用：压力传感器触发，认为座位被使用，同时则若温度传感器被同时触发，则认为座位有人就坐。而且还能判断座椅是否故障：假设有相邻座位abcdefg，若座位c在一段时间无人使用，且相邻的座椅abdefg都有被使用，则认为座位c存在故障(座椅结构故障，或者传感器故障)。
本发明能应用在老师判断教室学生到课率：统计教室内就座人数，对比课程安排中应到人数，由此判断该堂课学生到课情况。