一种基于信息数据的教学设备控制系统

技术领域

本发明涉及教学设备控制技术领域，具体涉及一种基于信息数据的教学设备控制系统。

背景技术

随着科技的不断发展，教学设备也在不断地升级，教学设备包括显示屏、播放器等，教师在教学过程中使用显示屏、播放器可以生动展示的教学内容，增强学生的学习体验，并且调节教学设备中的显示屏和播放器是为了提供更好的教学体验，确保教学内容以最佳的形式呈现给学生，并帮助教师更有效地传递知识和信息。

当前教学设备显示屏的亮度主要通过人工进行手动调节，教学设备中播放器的音量也通过人工进行调节，很显然这种调节方式至少具有以下方面问题：1、传统技术中教师在进行显示屏亮度调节时，主要依靠学生的反馈进行调节，无法体现出教学设备的智能化和自动化的控制，无法根据当前教室的环境亮度以及显示屏中显示的对比度和饱和度进行调节，无法保障显示屏亮度调节的准确性，同时也无法保障显示屏显示的美观性，也无法提高学生对教学内容的理解和吸引力，且不同学生所处位置的亮度衰减值不同，当前在进行亮度调节时并没有对不同位置学生的亮度衰减值进行分析与调节，无法保障教室中所有学生的观看体验感，并且也无法保护学生的视力。

2、当前教师在进行播放器音量调节时主要根据学生的感受进行调节，并没有根据教室内外的噪音情况，确认教室中播放器的适宜音量和许可最大音量，无法保障播放器音量的舒适度，另一方面，在进行音量调控时，不同区域中学生的密集度和传播距离不同，导致不同区域学生的音量需求值不同，而人工调节无法保障不同区域音量大小的适宜性，无法满足教室内所有学生音量的需求，进而降低播放器音量调节的效果。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的在于提供一种基于信息数据的教学设备控制系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：本发明提供一种基于信息数据的教学设备控制系统，包括如下模块：显示获取模块，用于当教室中教学设备中显示屏使用时，获取教学设备对应的显示信息和教室对应的环境信息；

显示分析模块，用于从教学设备对应的显示信息获取教学设备中显示屏亮度、对比度、饱和度，并从教室对应的环境信息中获取教学设备中显示屏的显示面积和环境亮度，进而计算教学设备中显示屏对应的亮度符合值，并判断教学设备中显示屏对应的亮度是否需要调整；

亮度调控模块，用于当教学设备中显示屏对应的亮度需要调整时，从教室对应的环境信息中提取显示区各采集点的亮度，计算教学设备中显示屏对应的亮度衰减值，并根据教学设备上显示屏对应的亮度符合值，分析教学设备中显示屏对应的调控亮度，并进行对应的亮度控制；

播放获取模块，用于当教室中教学设备在进行音频播放时，获取教学设备对应的播放信息和环境信息；

播放分析模块，用于从教学设备对应的播放信息中提取教学设备中播放器的音量、放置位置，同时从教室对应的环境信息中提取室内环境噪音值、室外环境噪音值、各学生对应的位置，从而计算教学设备中播放器对应的音量符合值，进而判断教学设备中播放器对应的音量是否需要调整；

音量调整模块，用于当教学设备中播放器对应的音量需要调整时，从教学设备对应的环境信息中提取各采集区对应的学生密集度、各采集区对应的位置，计算各采集区对应的音量需求值，进而根据教学设备中播放器对应的音量符合值，分析教学设备中播放器对应的调控音量，并进行对应的音量控制。

优选地，所述教学设备对应的显示信息包括显示屏亮度、对比度、饱和度；

教室对应的环境信息包括显示面积、环境亮度、各采集点的亮度、室内环境噪音值、室外环境噪音值、各学生对应的位置、各采集区对应的学生密集度、各采集区对应的位置。

优选地，所述计算教学设备中显示屏对应的亮度符合值，具体计算过程如下：将教学设备中显示屏对比度、饱和度分别记为DB、BH，进而代入计算公式

将教学设备中显示屏对应的内部显示亮度评估系数与数据库中存储的各第一参考显示亮度对应的内部显示亮度评估系数区间进行对比，得到教学设备中显示屏对应的第一参考显示亮度，记为LD1；

将教学设备中显示屏对应的环境亮度、显示面积分别记为LD

将教学设备中显示屏对应的外部显示亮度评估系数与数据库中存储的各第二参考显示亮度对应的外部显示亮度评估系数区间进行对比，得到教学设备中显示屏对应的第二参考显示亮度，记为LD2；

依据计算公式

优选地，所述判断教学设备中显示屏对应的亮度是否需要调整，具体判断过程如下：将教学设备中显示屏对应的亮度符合值与数据库中存储的亮度符合值阈值进行对比，若教学设备中显示屏对应的亮度符合值大于或者等于亮度符合阈值，则判定教学设备中显示屏对应的亮度不需要调整，反之则判定教学设备中显示屏对应的亮度需要调整。

优选地，所述计算教学设备中显示屏对应的亮度衰减值，具体计算过程如下：获取显示区中各采集点对应的位置和教学设备中显示屏对应的位置，由此得到各采集点与教学设备中显示屏之间的间距，记为L

优选地，所述分析教学设备中显示屏对应的调控亮度，具体分析过程如下：从数据库中提取教学设备中显示屏对应的许可亮度衰减值，记为χ′，进而依据计算公式

将教学设备中显示屏对应的亮度调整系数与数据库中存储的各调控亮度对应的亮度调整系数区间进行对比，若教学设备中显示屏对应的亮度调整系数在数据库中存储的某调控亮度对应的亮度调整系数区间内，则将该调控亮度作为教学设备中显示屏对应的调控亮度。

优选地，所述计算教学设备中播放器对应的音量符合值，具体计算过程如下：将教室对应的室外环境噪音值与数据库中存储的各许可最大播放音量对应的室外环境噪音值区间进行对比，得到教室对应的许可最大播放音量，记为Y

根据教室中各学生对应的位置和教学设备中播放器对应的放置位置，得到教室中各学生与教学设备中播放器之间的间距，并作为各学生对应的听力距离，进而将各学生对应的听力距离与数据库中存储的各听力距离对应的适宜播放音量进行对比，得到各学生对应的适宜播放音量，记为Y

将教学设备中播放器的音量记为Y，进而代入计算公式

优选地，所述判断教学设备中播放器对应的音量是否需要调整，具体判断过程如下：将教学设备中播放器对应的音量符合值与数据库中存储的音量符合值阈值进行对比，若教学设备中播放器对应的音量符合值大于或者等于数据库中存储的音量符合值阈值，则判定教学设备中播放器对应的音量不需要调整，反之则判定教学设备中播放器对应的音量需要调整。

优选地，所述计算各采集区对应的音量需求值，具体计算过程如下：基于各采集区对应的位置和教学设备中播放器对应的放置位置，得到各采集区对应的传播距离，记为L

优选地，所述分析教学设备中播放器对应的调控音量，具体分析过程如下：将各采集区对应的音量需求值与数据库中存储的各参考调控音量区间对应的音量需求值进行对比，得到各采集区对应的参考调控音量区间，进而取各采集区对应的参考调控音量区间的交集，得到采集区对应的参考调控音量区间；

将数据库中存储的音量符合值阈值减去教学设备中播放器对应的音量符合值，得到教学设备中播放器对应的音量符合差值，进而与数据库中存储的各参照调控音量区间对应的音量符合差值进行对比，得到教学设备中播放器对应的参照调控音量区间；取采集区对应的参考调控音量区间与教学设备中播放器对应的参照调控音量区间的交集，作为教学设备中播放器对应的调控音量区间，并将教学设备中播放器对应的调控音量区间的下限值作为调控音量。

本发明的有益效果在于：1、本发明提供的一种基于信息数据的教学设备控制系统，通过根据显示屏的显示信息和教室的环境信息，判断显示屏亮度是否要调整，并在显示屏亮度需要调整时，对教室内的亮度衰减值进行分析，进而分析显示屏的亮度调控值，同时在播放器使用时，根据室内外的环境噪音和学生的位置，判断播放器音量是否需要调整，并在播放器音量需要调整时，根据各采集区学生的密集度和传播距离，分析各采集区的音量需求值，进而分析播放器的音量调控值，从而进行显示屏亮度与播放器音量的控制，解决了当前技术中人工控制教学设备的不足，实现了教学设备中显示屏与播放器的智能化和自动化控制，提高了显示屏与播放器的控制效果和准确性，为教师提供了更好的教学体验，帮助教师更有效地传递知识和信息。

2、本发明在显示分析模块中根据显示屏中的对比度和饱和度，分析显示屏内部显示亮度评估系数，根据环境亮度和显示面积，分析显示屏外部显示亮度评估系数，由此判断显示屏的亮度是否需要调控，为后续显示屏亮度调节提供有效的参考，同时也增加了显示屏显示的美观性，并且提高了学生对教学内容的理解和吸引力。

3、本发明在亮度调控模块中根据各采集点的亮度，分析显示屏的亮度衰减值，进而分析显示屏的亮度调控值，大大提高了显示屏亮度调节的准确性，保障了教室中所有学生的观看体验感，并且也在一定程度上保护了学生的视力。

4、本发明在播放分析模块中根据教室内外的噪音值，以及教室中各学生的位置，判断播放器音量是否需要调节，提高了后续播放器音量调节的精准性和效果，增加了播放器音量大小的舒适度，同时满足了学生对播放器音量大小的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统结构连接示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明提供了一种基于信息数据的教学设备控制系统，包括如下模块：显示获取模块、显示分析模块、亮度调控模块、播放获取模块、播放分析模块、音量调整模块、数据库。

显示获取模块，用于当教室中教学设备中显示屏使用时，获取教学设备对应的显示信息和教室对应的环境信息；

上述中，教学设备对应的显示信息包括显示屏亮度、对比度、饱和度；教室对应的环境信息包括显示面积、环境亮度、各采集点的亮度、室内环境噪音值、室外环境噪音值、各学生对应的位置、各采集区对应的学生密集度、各采集区对应的位置。

需要说明的是，从显示屏的管理中心获取显示屏亮度、对比度、饱和度。

在显示屏中安装摄像头，通过摄像头采集教室内的图像，进而从教室内的图像中识别出学生区域的面积，作为显示面积，并识别出各学生对应的位置；同时按照预设面积划分各采集区，从教室内的图像中获取各采集区对应的学生数量，从而将各采集区对应的学生数量除以各采集区面积，得到各采集区对应的学生密集度；从教室内的图像中识别各采集区中心点位置，作为各采集区对应的位置；当教学设备中显示屏使用前，启动显示屏中布设的亮度传感器，采集教室内的环境亮度；在教室中按照预设间隔布设各采集点，当教学设备中显示屏使用时，通过亮度传感器采集各采集点的亮度；通过噪声传感器采集教室内环境噪音值、教室外环境噪音值，并作为室内环境噪音值、室外环境噪音值。

显示分析模块，用于从教学设备对应的显示信息获取教学设备中显示屏亮度、对比度、饱和度，并从教室对应的环境信息中获取教学设备中显示屏的显示面积和环境亮度，进而计算教学设备中显示屏对应的亮度符合值，并判断教学设备中显示屏对应的亮度是否需要调整；

在一个具体的实施例中，所述计算教学设备中显示屏对应的亮度符合值，具体计算过程如下：将教学设备中显示屏对比度、饱和度分别记为DB、BH，进而代入计算公式

需要说明的是，ε

将教学设备中显示屏对应的内部显示亮度评估系数与数据库中存储的各第一参考显示亮度对应的内部显示亮度评估系数区间进行对比，得到教学设备中显示屏对应的第一参考显示亮度，记为LD1；

需要说明的是，当教学设备中显示屏对应的内部显示亮度评估系数在数据库中存储的某第一参考显示亮度对应的内部显示亮度评估系数区间内，则将该第一参考显示亮度作为教学设备中显示屏对应的第一参考显示亮度。

将教学设备中显示屏对应的环境亮度、显示面积分别记为LD

需要说明的是，ε

将教学设备中显示屏对应的外部显示亮度评估系数与数据库中存储的各第二参考显示亮度对应的外部显示亮度评估系数区间进行对比，得到教学设备中显示屏对应的第二参考显示亮度，记为LD2；

需要说明的是，当教学设备中显示屏对应的外部显示亮度评估系数在数据库中存储的某第二参考显示亮度对应的外部显示亮度评估系数区间内，则将该第二参考显示亮度作为教学设备中显示屏对应的第二参考显示亮度。

依据计算公式

需要说明的是，γ

在另一个具体的实施例中，所述判断教学设备中显示屏对应的亮度是否需要调整，具体判断过程如下：将教学设备中显示屏对应的亮度符合值与数据库中存储的亮度符合值阈值进行对比，若教学设备中显示屏对应的亮度符合值大于或者等于亮度符合阈值，则判定教学设备中显示屏对应的亮度不需要调整，反之则判定教学设备中显示屏对应的亮度需要调整。

本发明在显示分析模块中根据显示屏中的对比度和饱和度，分析显示屏内部显示亮度评估系数，根据环境亮度和显示面积，分析显示屏外部显示亮度评估系数，由此判断显示屏的亮度是否需要调控，为后续显示屏亮度调节提供有效的参考，同时也增加了显示屏显示的美观性，并且提高了学生对教学内容的理解和吸引力。

亮度调控模块，用于当教学设备中显示屏对应的亮度需要调整时，从教室对应的环境信息中提取显示区各采集点的亮度，计算教学设备中显示屏对应的亮度衰减值，并根据教学设备上显示屏对应的亮度符合值，分析教学设备中显示屏对应的调控亮度，并进行对应的亮度控制；

在一个具体的实施例中，所述计算教学设备中显示屏对应的亮度衰减值，具体计算过程如下：获取显示区中各采集点对应的位置和教学设备中显示屏对应的位置，由此得到各采集点与教学设备中显示屏之间的间距，记为L

需要说明的是，0＜η≤1。

在又一个具体的实施例中，所述分析教学设备中显示屏对应的调控亮度，具体分析过程如下：从数据库中提取教学设备中显示屏对应的许可亮度衰减值，记为χ′，进而依据计算公式

需要说明的是，λ

将教学设备中显示屏对应的亮度调整系数与数据库中存储的各调控亮度对应的亮度调整系数区间进行对比，若教学设备中显示屏对应的亮度调整系数在数据库中存储的某调控亮度对应的亮度调整系数区间内，则将该调控亮度作为教学设备中显示屏对应的调控亮度。

本发明在亮度调控模块中根据各采集点的亮度，分析显示屏的亮度衰减值，进而分析显示屏的亮度调控值，大大提高了显示屏亮度调节的准确性，保障了教室中所有学生的观看体验感，并且也在一定程度上保护了学生的视力。

播放获取模块，用于当教室中教学设备在进行音频播放时，获取教学设备对应的播放信息和环境信息；

上述中，教学设备对应的播放信息包括播放器音量、放置位置。

需要说明的是，从数据库中获取播放器对应的放置位置。

播放分析模块，用于从教学设备对应的播放信息中提取教学设备中播放器的音量、放置位置，同时从教室对应的环境信息中提取室内环境噪音值、室外环境噪音值、各学生对应的位置，从而计算教学设备中播放器对应的音量符合值，进而判断教学设备中播放器对应的音量是否需要调整；

在一个具体的实施例中，所述计算教学设备中播放器对应的音量符合值，具体计算过程如下：将教室对应的室外环境噪音值与数据库中存储的各许可最大播放音量对应的室外环境噪音值区间进行对比，得到教室对应的许可最大播放音量，记为Y

需要说明的是，若教室对应的室内环境噪音值在数据库中存储的某参考播放音量对应的室内环境噪音值区间内，则将该参考播放音量作为教室对应的参考播放音量。

根据教室中各学生对应的位置和教学设备中播放器对应的放置位置，得到教室中各学生与教学设备中播放器之间的间距，并作为各学生对应的听力距离，进而将各学生对应的听力距离与数据库中存储的各听力距离对应的适宜播放音量进行对比，得到各学生对应的适宜播放音量，记为Y

将教学设备中播放器的音量记为Y，进而代入计算公式

需要说明的是，μ

在另一个具体的实施例中，所述判断教学设备中播放器对应的音量是否需要调整，具体判断过程如下：将教学设备中播放器对应的音量符合值与数据库中存储的音量符合值阈值进行对比，若教学设备中播放器对应的音量符合值大于或者等于数据库中存储的音量符合值阈值，则判定教学设备中播放器对应的音量不需要调整，反之则判定教学设备中播放器对应的音量需要调整。

本发明在播放分析模块中根据教室内外的噪音值，以及教室中各学生的位置，判断播放器音量是否需要调节，提高了后续播放器音量调节的精准性和效果，增加了播放器音量大小的舒适度，同时满足了学生对播放器音量大小的需求。

音量调整模块，用于当教学设备中播放器对应的音量需要调整时，从教学设备对应的环境信息中提取各采集区对应的学生密集度、各采集区对应的位置，计算各采集区对应的音量需求值，进而根据教学设备中播放器对应的音量符合值，分析教学设备中播放器对应的调控音量，并进行对应的音量控制。

在一个具体的实施例中，所述计算各采集区对应的音量需求值，具体计算过程如下：基于各采集区对应的位置和教学设备中播放器对应的放置位置，得到各采集区对应的传播距离，记为L

需要说明的是，

在另一个具体的实施例中，所述分析教学设备中播放器对应的调控音量，具体分析过程如下：将各采集区对应的音量需求值与数据库中存储的各参考调控音量区间对应的音量需求值进行对比，得到各采集区对应的参考调控音量区间，进而取各采集区对应的参考调控音量区间的交集，得到采集区对应的参考调控音量区间；

将数据库中存储的音量符合值阈值减去教学设备中播放器对应的音量符合值，得到教学设备中播放器对应的音量符合差值，进而与数据库中存储的各参照调控音量区间对应的音量符合差值进行对比，得到教学设备中播放器对应的参照调控音量区间；取采集区对应的参考调控音量区间与教学设备中播放器对应的参照调控音量区间的交集，作为教学设备中播放器对应的调控音量区间，并将教学设备中播放器对应的调控音量区间的下限值作为调控音量。

本发明在音量调整模块中根据各采集区对应的学生密集度、各采集区对应的位置，计算各采集区对应的音量需求值，进而调控播放器音量，保障了不同区域音量大小的适宜性，满足了教室内所有学生音量的需求，进而提高了播放器音量调节的效果。

数据库，用于存储各第一参考显示亮度对应的内部显示亮度评估系数区间、各第二参考显示亮度对应的外部显示亮度评估系数区间、各调控亮度对应的亮度调整系数区间、各许可最大播放音量对应的室外环境噪音值区间、各参考播放音量对应的室内环境噪音值区间、各听力距离对应的适宜播放音量、各参考调控音量区间对应的音量需求值、各参照调控音量区间对应的音量符合差值，存储亮度符合值阈值、教学设备中显示屏对应的许可亮度衰减值、音量符合值阈值、播放器放置位置。

本发明实施例通过根据显示屏的显示信息和教室的环境信息，判断显示屏亮度是否要调整，并在显示屏亮度需要调整时，对教室内的亮度衰减值进行分析，进而分析显示屏的亮度调控值，同时在播放器使用时，根据室内外的环境噪音和学生的位置，判断播放器音量是否需要调整，并在播放器音量需要调整时，根据各采集区学生的密集度和传播距离，分析各采集区的音量需求值，进而分析播放器的音量调控值，从而进行显示屏亮度与播放器音量的控制，解决了当前技术中人工控制教学设备的不足，实现了教学设备中显示屏与播放器的智能化和自动化控制，提高了显示屏与播放器的控制效果和准确性，为教师提供了更好的教学体验，帮助教师更有效地传递知识和信息。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本说明书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。