一种基于WSN的远程学习行为数据采集和监测系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于WSN的远程学习行为数据采集和监测系统，属于远程教学监测技术领域。

背景技术：

远程学习行为一般是指E-Learning环境中与学习相关的网络学习者的各种行为，包括学生在获取和应用知识过程中表现出来的个性特征和学习者在特定情景下的学习活动的具体化和现实化。在E-learning网络教学过程中，远程教学互动、专题讨论、课程答辩等教学环节需要关注和记录学生的学习行为，以方便后续对远程教学质量进行评估和考核，通过对不同学习群体的学习行为的采集和监测，有助于课程教师进行决策和优化课程教学方式，同时也有助于为学习者提供更加有效的支持服务。目前常用的记录学生学习行为的方式包括签到、点名、测试、提问等，主要由教师手工完成学生学习行为的收集整理工作，互动教学效率低，掌握学生学习行为不全面，不利于教学质量的评估和考核，也不利于课程教师的教学决策和课程教学方式的优化。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对现有远程学习系统掌握学生学习行为不全面、互动教学效率不高的缺点，提出一种基于WSN的远程学习行为数据采集和监测系统，通过无线传感器网络技术建立远程学习行为数据采集和监测系统，自动全面记录学生学习行为，节省教学质量检测和评估人力，提高互动教学效率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于WSN的远程学习行为数据采集和监测系统，包括传感器节点、图像节点、网络中转站、WetGIS服务器19，传感器节点和图像节点分别采用WSN无线传输、通过ZigBee模块与网络中转站连接，WetGIS服务器通过3G无线通信网络与网络中转站连接；所述传感器节点包括二氧化碳传感器11，温湿度传感器12、照度传感器13、第二ZigBee模块10、第二电源模块23，二氧化碳传感器11，温湿度传感器12、照度传感器13均与第二ZigBee模块10连接，对教室内的数据进行采集；所述图像节点模块包括摄像头15、视频解码器16、第二ARM模块14、第三ZigBee 模块18和第三电源模块24，摄像头15、视频解码器16、第二ARM模块14均与第三ZigBee 模块18连接，对采集到的图像进行处理、分析、比对等；网络中转站包括第一ARM模块 1、3G模块9、第一ZigBee模块8、第一电源模块22，3G模块9和第一ZigBee模块8 分别与第一ARM模块1连接。

所述网络中转站的第一ARM模块1上还连接有SORAM接口2、FLASH接口3、第一JTAG接口7、USB接口、UART串口6、以及带PJ45网口5的网口扩展器21，以扩展系统功能。

所述第一ARM模块1连接的USB接口包括USB-Host接口4和USB-Slave接口20。

所述图像节点的第二ARM模块14上还连接有第二JTAG接口17。

所述传感器节点还包括高度传感器、声音传感器、手机无线定位模块等，强化对学生综合行为的监控。

所述图像节点模块包括人脸识别模块，对学生、教师等进行识别，便于加强对学生学习行为的监控和差异性分析。

所述摄像头15、二氧化碳传感器11、温湿度传感器12、照度传感器13模块化，以及高度传感器、声音传感器、手机无线定位模块等安装在远程教学互动教室内，对现场数据进行采集。

所述第一电源模块22、第二电源模块23、第三电源模块24可以采用常规电源或太阳能电源模块，节约能源。

本系统用于远程教学时，上课前可以通过人脸识别模块和手机WLAN定位技术，进行学生自动签到；教学过程中可以采用定时对教师教学过程进行录音录像，如果开展专题讨论的时候，可以对专题讨论的过程进行全程录音录像，为教学检查和评估提供视频和声音素材。教学过程中进行师生互动时，学生举手站立进行互动，高度传感器捕捉到学生信息，同时视频和声音传感器，采集学生的声音和视频信息，为教学检查提供素材。如果教学过程中，声音的噪音数值超过阈值，则向平台进行报警，有教学督导人员介入观察教学过程

本实用新型能够实时、方便地把采集到的远程教学签到、互动、专题讨论等学习行为数据传输到监控中心，在参数异常时还可以发出报警，在教学质量检测和评估方面则可节省人力、提高效率。此外，通过采用无线传感网的方式避免了布线，节省了财力，降低了整体成本。

附图说明

图1是本实用新型系统结构示意图。

图中：1-第一ARM模块，2-SORAM接口，3-FLASH接口，4-USB-Host接口，5-PJ45 网口，6-UART串口，7-第一JTAG接口，8-第一ZigBee模块，9-3G模块，10-第二ZigBee 模块，11-二氧化碳传感器，12-温湿度传感器，13-照度传感器，14-第二ARM模块，15- 摄像头，16-视频解码器，17-第二JTAG接口，18-第三ZigBee模块，19-WetGIS服务器， 20-USB-Slave接口，21-网口扩展器，22-第一电源模块，23-第二电源模块，24-第三电源模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详尽描述，实施例中未注明的技术或产品，均为现有技术或可以通过购买获得的常规产品。

实施例1：如图1所示，本基于WSN的远程学习行为数据采集和监测系统包括传感器节点、图像节点、网络中转站、WetGIS服务器19，传感器节点和图像节点分别采用 WSN无线传输、通过ZigBee模块与网络中转站连接，WetGIS服务器通过3G无线通信网络与网络中转站连接；所述传感器节点包括二氧化碳传感器11，温湿度传感器12、照度传感器13、第二ZigBee模块10、第二电源模块23，二氧化碳传感器11，温湿度传感器 12、照度传感器13均与第二ZigBee模块10连接，对教室内的数据进行采集；所述图像节点模块包括摄像头15、视频解码器16、第二ARM模块14、第三ZigBee模块18和第三电源模块24，摄像头15、视频解码器16、第二ARM模块14均与第三ZigBee模块18 连接，对采集到的图像进行处理、分析、此对等；网络中转站包括第一ARM模块1、3G 模块9、第一ZigBee模块8、第一电源模块22，3G模块9和第一ZigBee模块8分别与第一ARM模块1连接。

网络中转站的第一ARM模块1上还连接有SORAM接口2、FLASH接口3、第一JTAG 接口7、USB接口、UART串口6、以及带PJ45网口5的网口扩展器21，以扩展系统功能。第一ARM模块1连接的USB接口包括USB-Host接口4和USB-Slave接口20。图像节点的第二ARM模块14上还连接有第二JTAG接口17。传感器节点还包括高度传感器、声音传感器、手机无线定位模块等，强化对学生综合行为的监控。图像节点模块还包括人脸识别模块，对学生、教师等进行识别，便于加强对学生学习行为的监控和差异性分析。摄像头15、二氧化碳传感器11、温湿度传感器12、照度传感器13模块化，以及高度传感器、声音传感器、手机无线定位模块等安装在远程教学互动教室内，对现场数据进行采集。第一电源模块22、第三电源模块24可以采用常规电源，第二电源模块23采用太阳能电源模块，以节约能源。

实施例2：如图1所示，本基于WSN的远程学习行为数据采集和监测系统包括传感器节点、图像节点、网络中转站、WetGIS服务器19，传感器节点和图像节点分别采用 WSN无线传输、通过ZigBee模块与网络中转站连接，WetGIS服务器通过3G无线通信网络与网络中转站连接；所述传感器节点包括二氧化碳传感器11，温湿度传感器12、照度传感器13、第二ZigBee模块10、第二电源模块23，二氧化碳传感器11，温湿度传感器 12、照度传感器13均与第二ZigBee模块10连接，对教室内的数据进行采集；所述图像节点模块包括摄像头15、视频解码器16、第二ARM模块14、第三ZigBee模块18和第三电源模块24，摄像头15、视频解码器16、第二ARM模块14均与第三ZigBee模块18 连接，对采集到的图像进行处理、分析、此对等；网络中转站包括第一ARM模块1、3G 模块9、第一ZigBee模块8、第一电源模块22，3G模块9和第一ZigBee模块8分别与第一ARM模块1连接。

网络中转站的第一ARM模块1上还连接有SORAM接口2、FLASH接口3、第一JTAG 接口7、USB接口、UART串口6、以及带PJ45网口5的网口扩展器21，以扩展系统功能。第一ARM模块1连接的USB接口包括USB-Host接口4和USB-Slave接口20。图像节点的第二ARM模块14上还连接有第二JTAG接口17。摄像头15、二氧化碳传感器11、温湿度传感器12、照度传感器13模块化等安装在远程教学互动教室内，对现场数据进行采集。第一电源模块22、第二电源模块23、第三电源模块24采用常规电源。

上面结合附图对本实用新型的技术内容作了说明，但本实用新型的保护范围并不限于所述内容，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下对本实用新型的技术内容做出各种变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。