一种终端电子设备统一保管系统的制作方法

1.本发明涉及学校管理技术领域，具体涉及一种终端电子设备统一保管系统。


背景技术：

2.手机目前作为最主要的电子产品，对未成年人的成长环境带来了极大的影响，已到了非限制不可的地步。调查显示，儿童每天持续用平板电脑1至2小时以上，三个月的视力就可以从1.0下降到0.5左右。青少年玩手机的伤害远不止于此，美国一项研究显示，小孩如果每天使用智能手机、电脑和电视等终端电子设备的时间超过一个小时，会伤及心理健康，主要表现在内心幸福感低，焦虑或抑郁的风险高，自我控制能力和情绪稳定性差，好奇心不断下降等。
3.此外，由于现在手机的普遍使用，未成年人几乎也人手一部手机，甚至学生还携带手机上课，因自控力不足而深受其害，难以集中精力对学习带来极大的影响。相反的，在新基建背景下，职业学校某些专业课与时代发展相契合，同时需用手机等智能设备辅助课堂教学，与教育的质量和水平紧密相连。因此，在限定时间内限制学生使用手机，成为研究的趋势。此外，2020年新型冠状病毒肺炎在全球爆发，为及早遏制病毒的蔓延被迫停工、居家隔离、封城、关闭海关等各项应急措施。在我国颁布的第一版《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》中就明确指出病毒的接触传播属性，要求公用物品及公共接触物品或部位要定期清洗和消毒，杜绝病毒的交叉感染。手机保管柜需要频繁开启使用，这样无疑为学生带来了安全隐患，所以在当前疫情防控下，健康、安全地使用就显得尤为重要。


技术实现要素：

4.为解决目前技术存在的不足，本发明实施例提供一种终端电子设备统一保管系统，该系统能够智能化的对学生的终端电子设备进行保管，在设定的时间段内对学生的终端电子设备进行存取。其具体技术方案如下：
5.为实现上述目的，本发明实施例提供一种终端电子设备统一保管系统，包括：
6.分设在学校指定位置、包括多个柜箱的保管柜；所述保管柜用于集中管理所述柜箱所述柜箱、用于存放终端电子设备；
7.用于将获取的当前信息与预先建立和存储在数据库中的预存信息进行比对，根据比对结果生成指令并发送至控制装置的后台服务设备；
8.用于在设定的开启时间段内、根据后台服务设备发送的指令控制对应保管柜的指定柜箱进行开启的控制装置；所述后台服务设备和所述控制装置通信连接。
9.进一步的，所述控制装置包括用于采集当前信息的采集模块，用于通过接收并解析所述后台服务设备发送的指令对所述柜箱进行集中控制和管理的中央处理模块，用于根据所述中央处理模块的控制指令控制对应保管柜的柜箱开启或关闭的控制模块；所述采集模块和所述控制模块分别与所述中央处理模块连接。
10.进一步的，所述柜箱设有箱号，所述保管柜设有柜号，所述当前信息包括学生的生
物特征信息、柜号和当前时间信息；所述生物特征信息包括人脸特征信息或虹膜特征信息中的一种或多种；所述预存信息包括相互绑定的学生的生物特征信息、个人基本信息、分配的所有柜号和箱号、使用时间段信息；其中，所述柜号与所述保管柜布置在学校的地理位置信息绑定。
11.进一步的，所述后台服务设备用于：在所述开启时间段内，获取所述中央处理模块发送的柜号和当前时间信息、以及所述采集模块当前采集的第一生物特征信息；将所述第一生物特征信息与预存的所有学生的第二生物特征信息进行相似度比对；若所述相似度高于预设的相似度阈值，则获取与所述第二生物特征信息绑定的所述使用时间段信息；将所述当前时间信息与所述使用时间段信息进行比对，若所述当前时间信息在所述使用时间段信息内，则将与所述第二生物特征绑定的预存柜号与获取的当前柜号进行比对，若比对成功则获取与所述柜号绑定的箱号并生成开启指令发送至所述中央处理模块；
12.所述中央处理模块用于：接收所述中央处理模块发送的开启指令，解析所述开启指令后，发送控制指令至所述控制模块，由所述控制模块控制对应箱号的所述柜箱开启。
13.进一步的，还包括教师终端设备，用于通过app对所述柜箱的开启时间段和关闭时间段进行统一设定。
14.进一步的，所述保管柜上还包括急停按钮和语音播放装置，所述急停按钮用于在停电情况时机械开启或关闭所述柜箱。
15.进一步的，还包括气动装置；所述柜箱包括双轴双杆气缸；固定安装在所述气缸的气动杆上、且可随气缸运动的、用于存放终端电子设备的抽屉；所述气动装置连接并控制多个气缸；所述气动装置与所述控制装置连接，接收控制装置的指令，释放或缩回所述抽屉。
16.进一步的，所述气缸上还包括到位传感器，用于检测所述抽屉伸出或缩回是否到位；所述抽屉上包括重物检测传感器、人体检测传感器和usb充电插口，所述重物检测传感器用于检测所述抽屉上是否放置物体；所述人体检测传感器用于检测抽屉内是否存在人为操作；在所述气缸的顶部还安装有led紫外线消毒灯，用于对所述终端电子设备进行消毒；所述到位传感器、人体检测传感器、重物检测传感器、usb充电插口和led紫外线消毒灯均与所述控制装置连接。
17.进一步的，所述控制装置采用西门子的型号为simatic s7
‑
200smart的plc。
18.进一步的，所述中央处理模块和所述控制模块之间通过互联网或现场总线连接。
19.本发明实施例提供的一种终端电子设备统一保管系统，包括分设在学校指定位置、包括多个柜箱的保管柜；所述保管柜用于集中管理所述柜箱，所述柜箱用于存放终端电子设备；用于将获取的当前信息与预先建立和存储在数据库中的预存信息进行比对，根据比对结果生成指令并发送至控制装置的后台服务设备；用于在设定的开启时间段内、根据后台服务设备发送的指令控制对应保管柜的指定柜箱进行开启的控制装置；所述后台服务设备和所述控制装置通信连接。本发明通过在学校的多个指定位置设置保管柜，用于在学生上课期间对学生使用的终端电子设备进行保管，在非上课期间学生需要取出终端电子设备时，保管柜通过采集学生当前信息发送到后台服务设备，由后台服务设备将当前信息与预先存储在数据库中的信息进行比对，根据比对结果，发送控制指令至控制装置，由控制装置控制柜箱的开启，电子设备存取过程无需学生手动操作，全程自动化，真正实现无触摸化，减少病毒的传染几率。
20.进一步的，柜箱中设置有可伸缩的透明质抽屉，自动伸缩，方便拿取，也方便清理和擦拭消毒。
21.进一步的，保管柜采用分时分段开启，或教师设置开始统一开启或关闭所有柜箱，具有考勤功能，教师可以在手机app远程操作。
22.进一步的，保管柜内配有led紫外线消毒灯，可以给放置柜内的终端电子设备进行消毒，保证学生的人身安全。新冠病毒对紫外线和热敏感，可以使用紫外线消毒灯将它灭活，同时紫外线消毒灯可消杀真菌、腐败菌、金黄葡萄菌、芽孢菌、各种微生物等。此外还设置有usb充电接口，学生集体存取手机时间段，led紫外灯关闭，终端电子设备充电停止。
附图说明
23.图1是本发明实施例1提供的一种终端电子设备统一保管系统的优选实施方式的结构示意图；
24.图2是本发明实施例1提供的一种终端电子设备统一保管系统的保管柜的结构示意框图；
25.图3是本发明实施例1提供的一种终端电子设备统一保管系统的保管柜的柜箱俯视结构示意图；
26.图4是本发明实施例1提供的一种终端电子设备统一保管系统的保管柜的柜箱主视结构示意图；
27.图5是本发明实施例1提供的一种终端电子设备统一保管系统的保管柜与后台服务设备的交互过程示意图；
28.图中：1、2、
…
、等是柜箱的编号；01、02、
…
、等表示保管柜的编号；a：紧急按钮；b：语音装置；c：摄像头；d：手动排气阀；e：采集装置；f、g：磁性开关；h：双轴双杆气缸；i：重物检测传感器；k：气缸杆；m：抽屉；n：红色指示灯；o：绿色指示灯；p：led紫外线消毒灯；q：人体检测传感器；s：气动装置。
具体实施方式
29.为了使得本发明技术方案能够清楚、详尽的展现出来，以下结合附图对本发明进行说明，但不用来限制本发明的范围。
30.参见图1为本发明实施例1提供的一种终端电子设备统一保管系统的优选实施方式的结构示意图，包括：
31.分设在学校指定位置、包括多个柜箱的保管柜；所述保管柜用于集中管理所述柜箱，所述柜箱用于存放终端电子设备；
32.用于将获取的当前信息与预先建立和存储在数据库中的预存信息进行比对，根据比对结果生成指令并发送至控制装置的后台服务设备；
33.用于在设定的开启时间段内、根据后台服务设备发送的指令控制对应保管柜的指定柜箱进行开启的控制装置；所述后台服务设备和所述控制装置通信连接。
34.上述当前信息可以是学生的当前信息，也可以是教师的当前信息；同样的，预存信息可以是学生预存信息，也可以是教师预存信息。
35.上述保管柜的结构示意图可参见图2，图2是本发明实施例2提供的一种终端电子
设备统一保管系统的保管柜的结构示意框图，图中，保管柜的柜箱从左上角开始编号，按照列式顺序编号为1、2、
…
，学生的终端电子设备存放在有编号的柜箱内；分设在学校不同地方的保管柜也相应设置编号，比如01、02、
…
、等。
36.上述控制装置包括：采集模块、中央处理模块、控制模块；采集模块用于采集信息，中央处理模块用于对多个所述柜箱进行集中控制和管理，控制模块用于根据所述中央处理模块的控制指令控制对应保管柜的柜箱开启或关闭，所述采集模块和所述控制模块分别与所述中央处理模块连接。上述柜箱设有箱号，所述保管柜设有柜号，所述当前信息包括生物特征信息、柜号和当前时间信息；所述生物特征信息包括人脸特征信息或虹膜特征信息；所述预存信息包括相互绑定的生物特征信息、个人基本信息、分配的所有柜号和箱号、使用时间段信息；其中，所述柜号与所述保管柜布置在学校的地理位置信息绑定。
37.在本发明实施例中，如果采集的是人脸图像，则在保管柜上设置至少一个摄像头，用于获取人脸图像。优选的，在本发明实施例中，在保管柜上方两侧设置分别设置一个摄像头。
38.如果是虹膜特征信息则设置相应的装置对信息进行采集。
39.在本发明实施例中，中央处理模块加载当前时间信息和柜号信息，并获取采集模块采集的当前的生物特征信息通过通讯模块将发送至后台服务设备，后台服务设备将当前的生物特征信息、当前时间信息和柜号信息与预先存储在数据库中的对应预存信息进行处理和比对，根据比对结果发送控制指令至中央处理模块，由中央处理模块发送指令到控制模块，控制箱柜的开启。
40.上述后台服务设备可以是服务器，还可以是云端服务器或平台。
41.上述控制装置采用西门子的型号为simatic s7
‑
200smart的plc，所述中央处理模块和所述控制模块之间通过互联网或现场总线通讯连接。plc控制单体i/o点数最高可达60点，满足手机统一保管柜的控制要求，集成了以太网通信功能和1个rs485接口，通过以太网接口与其它cpu模块、计算机通信等轻松组网，plc可对多个保管柜进行管理和控制。
42.上述数据库包括学生数据库和教师数据库，学生数据库和教师数据库中均包括有相互绑定的生物特征信息、个人基本信息、分配的保管柜编号和柜箱编号、使用时间段信息；其中，所述保管柜编号与所述保管柜在学校的地理位置信息绑定，当学生或教师通过终端设备得知，数据库分配获得的保管柜编号和柜箱编号时，可以同时获得所述保管柜所在的位置信息。
43.具体的，参见图5是本发明实施例1提供的一种终端电子设备统一保管系统的保管柜与后台服务设备的交互过程示意图，所述后台服务设备在所述开启时间段内获取中央处理模块发送的柜号和当前时间信息、以及采集模块采集的当前的第一生物特征信息；将所述第一生物特征信息与预存的所有学生的第二生物特征信息进行相似度比对；若所述相似度高于预设的相似度阈值，则获取与所述第二生物特征信息绑定的所述使用时间段信息；将所述当前时间信息与所述使用时间段信息进行比对，若所述当前时间信息在所述使用时间段信息内，则将与所述第二生物特征绑定的预存柜号与获取的当前柜号进行比对，若比对成功则获取与所述柜号绑定的箱号生成开启指令发送至所述中央处理模块；所述中央处理模块用于：接收所述后台服务设备发送的开启指令，解析所述开启指令后，发送控制指令至所述控制模块，由所述控制模块控制对应箱号的所述柜箱开启。
44.在本发明实施例的可选实施方式中，教师可通过手机等终端上的app设定开启时间段权限、教师(班主任)可通过手机app查看存取信息，保管柜同时兼顾学生考勤功能。保管柜采用分时分段开启，或教师设置开始统一开始或关闭所有柜箱，具有考勤功能，教师可以在手机app远程操作。
45.在本发明的可选实施方式中，所述保管柜上还包括手动排气阀和语音播放装置，所述手动排气阀用于在停电情况时机械开启或关闭所述柜箱。当后台服务设备将当前学生的第一生物特征信息、柜号和当前时间信息与预存的所有的第二生物特征信息、预存柜号和使用时间段信息比对不成功时，生成语音提示信息，并发送至语音播放装置进行播放。
46.本发明通过在学校的多个指定位置设置保管柜，用于在学生上课期间对学生使用的终端电子设备进行保管，在非上课期间学生需要取出终端电子设备时，保管柜通过采集学生当前信息发送到后台服务设备，由后台服务设备将当前信息与预先存储在数据库中的信息进行比对，根据比对结果，发送控制指令至控制装置，由控制装置控制柜箱的开启，电子设备存取过程无需学生手动操作，全程自动化，真正实现无触摸化，减少病毒的传染几率。
47.在本发明的可选实施方式中，所述保管柜还包括气动装置，参见图3和图4，分别为单个柜箱的俯视图和主视图，所述柜箱包括双轴双杆气缸；固定安装在所述气缸的气动杆上、且可随气缸运动的、用于存放终端电子设备的抽屉；所述气动装置连接并控制多个气缸；所述气动装置与所述控制装置连接，接收控制装置的指令，控制气缸释放或缩回所述抽屉。
48.本发明采用双轴双杆气缸，气缸伸出缩回同步，并配有磁性开关f、g，磁性开关检测抽屉的伸出和复位，同时磁性开关f、g位置可调，进一步抽屉的伸出和复位可调。进气路和出气路配有节流阀，可调节保管柜盒伸出和复位的速度。采用具有中压机能的三位五通电磁阀1在气缸启动前排气侧产生背压。由于气缸有杆腔和无杆腔的压力作用面积不同，因此考虑电磁阀处于中位时，使气缸两侧的压力保持平衡。如果排气侧没有背压，活塞杆将以很快的速度伸出，有可能发生伤害事故。本气缸装置配有手动二位三通换向阀，当设备停电停止运行，因气动系统有压力，保管柜的柜箱无法打开，此时可以手动换向使气动系统排气，则可以打开保管柜的柜箱。由于双轴双杆气缸装置属于现有装置，在此对其原理不再赘述。
49.在本发明的可选实施方式中，所述气缸上还包括到位传感器，用于检测所述抽屉伸出或缩回是否到位；所述抽屉上包括重物检测传感器、人体检测传感器和usb充电插口，所述重物检测传感器用于检测所述抽屉上是否放置物体；所述人体检测传感器用于检测抽屉内是否存在人为操作；在所述箱柜的顶部还安装有led紫外线消毒灯，用于对所述终端电子设备进行消毒；所述到位传感器、人体检测传感器、重物检测传感器、usb充电插口和led紫外线消毒灯均与所述控制装置连接。
50.参见图3、图4，保管柜单个柜箱的顶部安装led紫外线消毒灯和手机充电usb插口线，当教师设置开启统一存放功能时，所有led紫外线消毒灯关闭和手机充电usb插口线断电。在教师设定时间开启段，学生人脸识别验证通过后led紫外线消毒灯关闭和手机充电usb插口线断电。当重物检测有信号同时复位传感器检测到位后则led消毒灯开启，若没有重物检测信号，复位传感器检测到位后led消毒灯关闭和手机充电usb插口线断电。保管柜
内配有led紫外线消毒灯，可以给放置柜内的终端电子设备进行消毒，保证学生的人身安全。新冠病毒对紫外线和热敏感，可以使用紫外线消毒灯将它灭活，同时紫外线消毒灯可消杀真菌、腐败菌、金黄葡萄菌、芽孢菌、各种微生物等。此外还设置有usb充电接口，学生集体存取手机时间段，led紫外灯关闭，终端电子设备充电停止。
51.此外，本发明实施例中的柜箱中，设置的抽屉为可伸缩的透明质抽屉，自动伸缩，方便拿取，也方便清理和擦拭消毒。
52.下面以人脸生物特征信息，对本发明实施例进行说明。
53.1、学生要存或者取手机，首先要建立学生数据库，学生数据库包括人脸图像、学生基本信息，分配给学生校内每一个手机统一保管柜的具体位置信息(例如教学楼01柜18号、08柜35号等)，这些数据保存在学生手机统一保管柜的后台服务设备中。假设学生来到08柜子前，当学生想要存或者取手机时，如果此时在设定开启时间内，08柜前的摄像头采集当前学生的人脸图像后发送到中央处理模块，中央处理模块把当前加上时间信息和08号柜的人脸识别图像传送到学生手机统一保管柜的后台服务设备进行比对，经过图像比对后，若比对成功后，此时人脸信息加载绑定的学生基本信息和分配给学生校内每一手机统一保管柜的柜号和箱号信息(如08柜35号)、在学校的具体位置信息发送至手机保管柜中央处理模块，中央处理模块经过处理运算输出给08柜35号plc对应的输入信号，plc获得08柜35号输入信号后，对应输出08柜35号气动装置信号，然后气动装置启动，08柜35号双轴双杆气缸动作抽屉伸出，同时消毒灯、充电线关闭。如果此时不在设定开启的时间内，08柜前人脸图像采集区域关闭，摄像头监控1、2全程开启。
54.2、教师手机端aap时间设定，全部开启和关闭权限，设置教师(班主任)手动排气装置，用于假设学生早晨8:00上课，教师可以通过手机aap控制08柜全部开启，信号发送到学生手机统一保管柜的后台服务设备，后台服务设备把08柜全部开启指令传送到08柜的手机保管柜中央处理模块，此保管柜的中央处理模块获得指令并处理后发送给plc输入信号，plc程序进行输入所有柜箱开启动作，此时所有抽屉伸出，抽屉的全部缩回功能均可设置。经服务器授权后教师手机端app可以设定指定手机柜的存取时间段，当不在存取时间段时，手机柜人脸识别摄像头区域关闭并语音提示不在存取时间段。
55.当停电时，整个保管柜系统无法运行，抽屉不能伸出，教师通过钥匙打开手动排气阀开关，手动排气阀可操作排气，排气后抽屉可手动抽出。设置急停按钮，当出现意外情况时，任何人不论何时都可以按急停按钮，系统停止工作，摄像头监控采集图片和视频后发送到学生手机统一保管柜的后台服务设备并报警，恢复后保持当前步骤，保证其他抽屉的手机安全。
56.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。