授课状态自动监测装置

1.本技术涉及基于信息系统监测诊断人员状态技术领域，特别涉及授课状态自动监测装置。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本技术相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.随着人类信息化的快速发展，日常生活已经离不开智能终端，智能终端如影随行，成为了人们生活中密不可分的伴侣。
4.在学生群体中，智能终端同样发挥关键作用：基础的信息通信、各种学习讨论群、各种公众号专业文献阅读、通过智能终端参与学术会议、收发邮件、文献存储、资料查阅等，因此，终端与学生群体同样分秒不离，尤其对于高年级学生，更是人手一部智能终端，智能终端成为学生与外界通信的关键入口，成为学生生活形影不离的伙伴。
5.然而，事情都有两面性，由于互联网世界精彩无限，而学习生活相对枯燥无味，因此，课堂上，学生不经意会习惯性玩手机消磨课堂时间，影响上课听讲状态，影响学习效率，然而，由于老师无法禁止学生上课带手机，也无法察觉哪些学生不专心听讲在玩手机，导致教学难以整体把握，无法对上课玩手机的人员及时沟通劝导，最终导致班级学习氛围、学习成绩受影响。
6.现有技术对学生听讲状态的检测，主要包括课后调查问卷、阶段考试摸底，存在不客观、不及时等问题。在信息化泛在发展的今天，如何利用信息监测，对学生听讲状态做自动监测诊断，以便精准反馈各学生课堂学习听讲状态，进而协助老师及时开展学生针对性劝导，则是业界有待解决的问题。


技术实现要素：

7.本技术为了解决上述问题提出了授课状态自动监测装置，基于数字孪生原理，通过分析终端在移动通信网络中的行为，进而完成学生课堂学习成效自动监测诊断的目的，提升课堂管理效率。
8.本技术提供了授课状态自动监测装置，包括：课堂信息录入模块、监测管理模块、测量运算模块、诊断模块，各模块相互配合监测诊断学生状态的具体步骤如下：
9.步骤1、课堂信息录入模块获取课室x课堂y的a类人员信息、b类人员信息、时段信息t、课室区域范围信息z，并发送给监测管理模块；
10.步骤2、监测管理模块生成监测策略，并发送给测量运算模块；
11.步骤3、测量运算模块根据监测策略，对a类人员的终端在时段t内的行为进行监测及运算，并把运算结果发送给诊断模块；
12.步骤4、诊断模块根据监测结果，输出学生听讲状态报表。
13.优选地，所述步骤1中，所述a类人员信息为课室x课堂y的学生信息，所述信息至少
包括学生姓名、手机号码；所述b类人员信息为课室x课堂y的老师信息，所述信息至少包括老师姓名、手机号码；所述时段信息t是指课室x课堂y的上课时间段；所述课室区域范围信息z是指当前课室的区域边界坐标信息，用以界定课室的物理区域范围。
14.优选地，a类人员信息、b类人员信息、时段信息t、课室区域范围信息z从数据库获取或者由配置界面设置得到。
15.优选地，所述步骤2中，监测策略的备选策略包括：
16.策略1，读取a类人员终端在时段t起止时刻的瞬时电量信息，用于确定时段t内终端的电量消耗量；
17.策略2，在时段t内，基于预设周期p1，读取a类人员终端的传感器参数，用以确定时段t内终端的运动次数、终端触屏次数；
18.策略3，在时段t内，基于预设周期p2，对a类人员终端发起信号测量，获得终端与基站间的信号测量量，并根据测量量计算得到时段t内终端的位置轨迹信息；
19.策略4，统计a类人员终端在时段t内下行总流量数值s0、上行总流量数值s1；
20.策略5，统计a类人员终端在时段t内访问的内容服务网址数量；
21.所述监测策略包括策略1至策略5中的任意一种或几种的组合。
22.优选地，所述内容服务网址不包括终端app软件升级、心跳反馈所访问的网址。
23.优选地，所述步骤3中，测量运算模块根据监测策略，对a类人员在时段t内的行为进行监测及运算，具体方法包括：
24.若监测策略中含有策略1，测量运算模块在时段t起止时刻产生电量读取请求，并发送给基站系统，由基站系统通过信令完成对终端电量的读取，并反馈给测量运算模块；
25.若监测策略中含有策略2，测量运算模块在时段t内，基于预设周期p1向基站发送终端惯性传感器、触屏传感器读取请求，由基站系统通过信令完成对终端惯性传感器、触屏传感器信息的读取，并反馈给测量运算模块；
26.若监测策略中含有策略3，测量运算模块在时段t内，基于预设周期p2向基站发送终端信号测量请求，由基站系统通过信令配置终端发送测量信号，并由基站测量该信号得到基站与终端间的信号测量量，并反馈给测量运算模块，测量运算模块基于基站坐标、终端与各基站间的信号测量量，计算得到终端的位置信息，得到终端的位置轨迹信息；
27.若监测策略中含有策略4，测量运算模块在时段t起止时刻点，向基站发送终端上下行流量数值统计请求，由基站完成流量统计后，把时段t内下行总流量数值s0、上行总流量数值s1反馈给测量运算模块；
28.若监测策略中含有策略5，测量运算模块在时段t起止时刻点，向基站发送终端服务网址访问统计请求，由基站完成终端访问服务网址统计，并反馈给测量运算模块，由测量运算模块剔除终端app软件升级、心跳反馈所访问的网址，得到内容服务网址信息。
29.优选地，所述步骤3中，所述测量运算模块在所述关于终端k的测量请求所得到的响应为测量无结果时，测量运算模块则向核心网发送终端k是否已关机的查询请求，并记录查询结果，如果确定终端k已关机，则本课堂不对该终端进行监测。
30.优选地，若监测策略中含有策略1至策略5，所述步骤4中，诊断模块根据监测结果，输出学生听讲状态报表的具体做法为：
31.步骤4.1、获取课室x课堂y中a类人员信息列表li sta，初始化q0、q1、q2、q3四个队
列为空，所述q0队列代表生源关机，q1队列代表生源旷课或者逃课，q2队列代表生源上课玩手机不认真听讲，q3队列代表生源上课认真听讲；
32.步骤4.2、判定li sta是否为空，如果是，则跳转到步骤4.7，如果否则，跳转到步骤4.3；
33.步骤4.3、从li sta中获取一个终端p，并把该终端从li sta中删除；
34.步骤4.4、判定终端p在课室x课堂y时段t内，是否存在关机行为，如果是，则把终端p写入队列q0中，并跳转到步骤4.2，如果否，则跳转到步骤4.5；
35.步骤4.5、判定终端p位置轨迹在区域z范围的时间占比是否小于门限1，如果是，则把终端p写入队列q1中，如果否，则跳转到步骤4.6中；
36.步骤4.6、判定下列条件是否有效：终端电量消耗是否超过门限2，终端运动次数是否超过门限3，终端触屏次数是否超过门限4，下行总流量s0是否超过门限5，上行总流量s1是否超过门限6，访问的内容服务网址数大于门限7；如果上述任一条件有效，则把终端p写入队列q2中，如果所有条件皆不满足要求，则把终端写入队列q3中，并跳转到步骤4.2；
37.步骤4.7、输出q0、q1、q2、q3四个队列，形成学生听讲状态报表。
38.优选地，所述步骤4中，诊断模块在完成状态报表生成后，发送给课室x课堂y中b类人员。
39.与现有技术相比，本技术的有益效果为：
40.本技术通过基于数字孪生原理，为现实对象建立一个虚拟对象，通过跟踪分析虚拟对象的数字行为，进而得到现实对象的映射行为，从而实现数字化智能监控的目的，有效提升课堂管理效率。
附图说明
41.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
42.图1是本技术一种实施例的方法流程图，
43.图2是本技术一种实施例的系统组成图。
具体实施方式：
44.下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明。
45.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
46.在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
47.如图1至图2所示，本技术提供了授课状态自动监测装置，包括：课堂信息录入模块、监测管理模块、测量运算模块、诊断模块，各模块的功能如下：
48.课堂信息录入模块，该模块负责获取课室x课堂y的a类人员信息、b类人员信息、时段信息t、课室区域范围信息z，并发送给监测管理模块；监测管理模块，该模块负责生成监测策略，并发送给测量运算模块；测量运算模块，该模块负责根据监测策略，对a类人员的终端在时段t内的行为进行监测及运算，并把运算结果发送给诊断模块；诊断模块，该模块根据监测结果，基于诊断规则，输出学生听讲状态报表。
49.各模块相互配合监测诊断学生状态的具体步骤如下：
50.步骤1、课堂信息录入模块获取课室x课堂y的a类人员信息、b类人员信息、时段信息t、课室区域范围信息z，并发送给监测管理模块；
51.步骤2、监测管理模块生成监测策略，并发送给测量运算模块；
52.步骤3、测量运算模块根据监测策略，对a类人员的终端在时段t内的行为进行监测及运算，并把运算结果发送给诊断模块；
53.步骤4、诊断模块根据监测结果，输出学生听讲状态报表。
54.本技术还提供一种学生听讲状态自动监测诊断方法，所述方法的具体步骤与步骤1至步骤4一致。
55.具体地，所述步骤1中，所述a类人员信息为课室x课堂y的学生信息，所述信息至少包括学生姓名、手机号码，所述b类人员信息为课室x课堂y的老师信息，所述信息至少包括老师姓名、手机号码，所述时段信息t是指课室x课堂y的上课时间段，所述课室区域范围信息z是指当前课室的区域边界坐标信息，用以界定课室的物理区域范围。
56.所述a类人员信息、b类人员信息、时段信息t、课室区域范围信息z从数据库获取或者由配置界面设置得到。
57.所述步骤2中，监测策略的备选策略包括：
58.策略1，读取a类人员终端在时段t起止时刻的瞬时电量信息，用于确定时段t内终端的电量消耗量；
59.策略2，在时段t内，基于预设周期p1，读取a类人员终端的传感器参数，用以确定时段t内终端的运动次数、终端触屏次数；
60.策略3，在时段t内，基于预设周期p2，对a类人员终端发起信号测量，获得终端与基站间的信号测量量，并根据测量量计算得到时段t内终端的位置轨迹信息；
61.策略4，统计a类人员终端在时段t内下行总流量数值s0、上行总流量数值s1；
62.策略5，统计a类人员终端在时段t内访问的内容服务网址数量。
63.所述监测策略包括策略1至策略5中的任意一种或几种的组合。
64.所述内容服务网址不包括终端app软件升级、心跳反馈所访问的网址。
65.所述步骤3中，测量运算模块根据监测策略，对a类人员在时段t内的行为进行监测及运算，具体方法包括：
66.若监测策略中含有策略1，测量运算模块在时段t起止时刻产生电量读取请求，并发送给基站系统，由基站系统通过信令完成对终端电量的读取，并反馈给测量运算模块；
67.若监测策略中含有策略2，测量运算模块在时段t内，基于预设周期p1向基站发送终端惯性传感器、触屏传感器读取请求，由基站系统通过信令完成对终端惯性传感器、触屏传感器信息的读取，并反馈给测量运算模块；
68.若监测策略中含有策略3，测量运算模块在时段t内，基于预设周期p2向基站发送
终端信号测量请求，由基站系统通过信令配置终端发送测量信号，并由基站测量该信号得到基站与终端间的信号测量量，并反馈给测量运算模块，测量运算模块基于基站坐标、终端与各基站间的信号测量量，计算得到终端的位置信息，得到终端的位置轨迹信息；
69.若监测策略中含有策略4，测量运算模块在时段t起止时刻点，向基站发送终端上下行流量数值统计请求，由基站完成流量统计后，把时段t内下行总流量数值s0、上行总流量数值s1反馈给测量运算模块；
70.若监测策略中含有策略5，测量运算模块在时段t起止时刻点，向基站发送终端服务网址访问统计请求，由基站完成终端访问服务网址统计，并反馈给测量运算模块，由测量运算模块剔除终端app软件升级、心跳反馈所访问的网址，得到内容服务网址信息。
71.所述步骤3中，所述测量运算模块在所述关于终端k的测量请求所得到的响应为测量无结果时，测量运算模块则向核心网发送终端k是否已关机的查询请求，并记录查询结果，如果确定终端k已关机，则本课堂不对该终端进行监测。
72.若监测策略中含有策略1至策略5，所述步骤4中，诊断模块根据监测结果，输出学生听讲状态报表的具体做法为：
73.步骤4.1、获取课室x课堂y中a类人员信息列表li sta，初始化q0、q1、q2、q3四个队列为空，所述q0队列代表生源关机，q1队列代表生源旷课或者逃课，q2队列代表生源上课玩手机不认真听讲，q3队列代表生源上课认真听讲；
74.步骤4.2、判定li sta是否为空，如果是，则跳转到步骤4.7，如果否则，跳转到步骤4.3；
75.步骤4.3、从li sta中获取一个终端p，并把该终端从li sta中删除；
76.步骤4.4、判定终端p在课室x课堂y时段t内，是否存在关机行为，如果是，则把终端p写入队列q0中，并跳转到步骤4.2，如果否，则跳转到步骤4.5；
77.步骤4.5、判定终端p位置轨迹在区域z范围的时间占比是否小于门限1，如果是，则把终端p写入队列q1中，如果否，则跳转到步骤4.6中；
78.步骤4.6、判定下列条件是否有效：终端电量消耗是否超过门限2，终端运动次数是否超过门限3，终端触屏次数是否超过门限4，下行总流量s0是否超过门限5，上行总流量s1是否超过门限6，访问的内容服务网址数大于门限7；如果上述任一条件有效，则把终端p写入队列q2中，如果所有条件皆不满足要求，则把终端写入队列q3中，并跳转到步骤4.2；
79.步骤4.7、输出q0、q1、q2、q3四个队列，形成学生听讲状态报表。
80.所述步骤4中，诊断模块在完成状态报表生成后，发送给课室x课堂y中b类人员，步骤4.1至步骤4.6为监测策略中含有策略1至策略5的情况，其他监测策略的情况类比步骤4.1至步骤4.6可轻易推知，本技术不再赘述。
81.下面用具体的实施例来描述本技术具体实施方式：
82.实施例：如表1所示，本实施例中，课室x课堂y中a类人员总共包括8名学生，依次为学生a、学生b、学生c、学生d、学生e、学生f、学生g、学生h；b类人员总共包括一名老师，即老师a；课室x课堂y对应时段t，课室x对应区域z。
83.首先，课堂信息录入模块获取课室x课堂y的a类人员信息、b类人员信息、时段信息t、课室区域范围信息z，并发送给监测管理模块，接着，监测管理模块该模块生成监测策略，并发送给测量运算模块，所述监测策略包括策略1至策略1至策略5。
84.接着，所述测量运算模块根据监测策略，对a类人员在时段t内的行为进行监测及运算，具体包括：
85.测量运算模块在时段t起止时刻产生电量读取请求，并发送给基站系统，由基站系统通过信令完成对终端电量的读取，并反馈给测量运算模块；测量运算模块在时段t内，基于预设周期p1向基站发送终端惯性传感器、触屏传感器读取请求，由基站系统通过信令完成对终端惯性传感器、触屏传感器信息的读取，并反馈给测量运算模块；测量运算模块在时段t内，基于预设周期p2向基站发送终端信号测量请求，由基站系统通过信令配置终端发送测量信号，并由基站测量该信号得到基站与终端间的信号测量量，并反馈给测量运算模块，测量运算模块基于基站坐标、终端与各基站间的信号测量量，计算得到终端的位置信息，得到终端的位置轨迹信息；测量运算模块在时段t起止时刻点，向基站发送终端上下行流量数值统计请求，由基站完成流量统计后，把时段t内下行总流量数值s0、上行总流量数值s1反馈给测量运算模块；测量运算模块在时段t起止时刻点，向基站发送终端服务网址访问统计请求，由基站完成终端访问服务网址统计，并反馈给测量运算模块，由测量运算模块剔除终端app软件升级、心跳反馈所访问的网址，得到内容服务网址信息。
86.本实施例中，学生b所对应的终端b在测量运算模块周期性获取其传感数据中tx时刻点出现获取信息失败的问题，而后测量运算模块则向核心网发送终端b是否已关机的查询请求，查询结果为终端b关机了，因此，测量运算模块本课堂不对该终端进行监测。
87.最终，测量运算模块测得课室x课堂y中a类人员在时段t内的监测信息如表1所示。
88.最后，诊断模块根据监测结果，基于诊断规则，输出学生听讲状态报表，具体做法为：
89.诊断模块先获取课室x课堂y中a类人员信息列表li sta，此时li sta包括学生a、学生b、学生c、学生d、学生e、学生f、学生g、学生h，初始化q0、q1、q2、q3四个队列为空，所述q0队列代表生源关机，q1队列代表生源旷课或者逃课，q2队列代表生源上课玩手机不认真听讲，q3队列代表生源上课认真听讲。
90.诊断模块判定li sta是否为空，因为不为空，因此跳转到步骤4.3，即从li sta中获取一个终端p(假定本次取出的是学生a)，并把该终端从li sta中删除(则li sta中只剩下7各学生)。
91.而后，诊断模块判定终端p在课室x课堂y时段t内，是否存在关机行为，由于判定结果为否，因此，跳转到步骤4.5：在步骤4.5中，判定终端p位置轨迹不在区域z范围的时间占比是否大于门限1，由于否，因此跳转到步骤4.6中：在步骤4.6中，依次判定终端电量消耗是否超过门限2、终端运动次数是否超过门限3、终端触屏次数是否超过门限4、下行总流量s0是否超过门限5、上行总流量s1是否超过门限6、访问的内容服务网址数大于门限7，由于判定结果所有条件皆不满足要求，因此，把终端写入队列q3中，注意，各门限取值详见表1。
92.接着，跳转到步骤4.2，继续获取下一个终端进行诊断，诊断规则与前述相同，直到最终完成对8个生源的诊断后，形成表2的诊断报告。
93.表1实施例检测数据示例
[0094][0095][0096]
表2实施例诊断报告示例
[0097]
队列生源构成q0(代表生源关机)学生bq1(代表生源旷课或者逃课)学生d、学生e、学生fq2(代表生源上课玩手机不认真听讲)学生g、学生hq3(代表生源上课认真听讲)学生a、学生c
[0098]
从上述实施例可以看出，本技术基于数字孪生原理，通过建立学生与终端的映射关系，而后分析终端在移动通信网络中的行为，进而形成终端行为分析数据，最终用以反映学生的听讲状态，完成学生课堂学习成效自动监测诊断的目的，采用本发明的方法，可提升教学课堂管理效率。
[0099]
以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人
员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
[0100]
上述虽然结合附图对本技术的具体实施方式进行了描述，但并非对本技术保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本技术的保护范围以内。