本發(fā)明屬于藍(lán)牙低功耗以及物聯(lián)網(wǎng)智慧課堂應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種基于低功耗藍(lán)牙的教學(xué)簽到及課堂手機(jī)上癮監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。

技術(shù)背景

大學(xué)里學(xué)生課堂上遲到、早退、逃課現(xiàn)象相當(dāng)普遍，此外，隨著移動(dòng)終端的普及，學(xué)生課堂上玩手機(jī)成癮現(xiàn)象也比較嚴(yán)重，對(duì)學(xué)業(yè)造成嚴(yán)重影響，而教師課堂點(diǎn)名能在一定程度上保證教學(xué)效果。

傳統(tǒng)人工點(diǎn)名方式存在費(fèi)時(shí)，不便等缺陷。目前，市場(chǎng)上有指紋打卡簽到、攝像頭人臉簽到以及基于wi-fi的教學(xué)簽到等系統(tǒng)，具有成本高、操作不便、前期需要采集認(rèn)證信息、功耗大等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于低功耗藍(lán)牙的教學(xué)簽到及課堂手機(jī)上癮監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案是：一種基于藍(lán)牙的教學(xué)簽到及課堂手機(jī)上癮監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：由藍(lán)牙beacon基站、教師客戶端、學(xué)生客戶端和服務(wù)器端組成；

放置在教室里的藍(lán)牙beacon基站周期性廣播藍(lán)牙beacon報(bào)文，在藍(lán)牙beacon基站通信廣播范圍內(nèi)，根據(jù)藍(lán)牙接受信號(hào)強(qiáng)度指示，教師客戶端接收到藍(lán)牙beacon報(bào)文，解析藍(lán)牙beacon報(bào)文以及填充課堂認(rèn)證信息到請(qǐng)求簽到簽退報(bào)文，上傳到服務(wù)器端處理，并經(jīng)由服務(wù)器端下載數(shù)據(jù)分發(fā)到學(xué)生客戶端；學(xué)生客戶端接收受制區(qū)域內(nèi)藍(lán)牙beacon報(bào)文，解析藍(lán)牙beacon報(bào)文以及填充個(gè)人信息到確認(rèn)簽到簽退報(bào)文，經(jīng)服務(wù)器端，顯示到教師客戶端學(xué)生信息列表，完成簽到簽退功能；

學(xué)生客戶端周期性上傳學(xué)生客戶端屏亮?xí)r間窗口數(shù)量到服務(wù)器端，服務(wù)器端完成學(xué)生課堂玩手機(jī)時(shí)間統(tǒng)計(jì)，顯示到教師客戶端。

本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是：一種基于藍(lán)牙的教學(xué)簽到及課堂手機(jī)上癮監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：藍(lán)牙beacon基站周期性發(fā)送廣播信號(hào)，廣播信號(hào)中包含uuid數(shù)據(jù)項(xiàng)和measuredpower數(shù)據(jù)項(xiàng)；

步驟2：在藍(lán)牙接受信號(hào)強(qiáng)度抵達(dá)的區(qū)域內(nèi)的教師客戶端和學(xué)生客戶端接受藍(lán)牙beacon基站廣播信號(hào)，解析uuid字段用于下一步簽到簽退認(rèn)證處理；

步驟3：教師客戶端填寫課程編號(hào)、時(shí)間戳及操作碼、uuid，發(fā)送到服務(wù)器端，服務(wù)器端緩存uuid信息后分發(fā)到學(xué)生客戶端響應(yīng)，其中教師客戶端uuid緩存在服務(wù)器本地，便于下一步簽到簽退認(rèn)證處理；所述操作碼為請(qǐng)求簽到操作碼或請(qǐng)求簽退操作碼；

步驟4：學(xué)生客戶端接收藍(lán)牙beacon基站廣播信號(hào)，從廣播信號(hào)中獲取uuid，同時(shí)接收到服務(wù)器端請(qǐng)求簽到報(bào)文或請(qǐng)求簽退報(bào)文，解析課程編號(hào)后，填寫學(xué)生客戶端uuid、課程編號(hào)、學(xué)生學(xué)號(hào)及時(shí)間戳，發(fā)送到服務(wù)器端，完成確認(rèn)簽到或簽退操作；

步驟5：服務(wù)器端校驗(yàn)學(xué)生客戶端簽到報(bào)文或簽退報(bào)文中uuid及個(gè)人信息和教師客戶端緩存的uuid和信息，完成學(xué)生客戶端簽到或簽退認(rèn)證處理，認(rèn)證結(jié)果推送到教師客戶端，教師客戶端端解析每個(gè)學(xué)生客戶端的學(xué)生學(xué)號(hào)、時(shí)間戳及課程編號(hào)，在信息列表中顯示學(xué)生學(xué)號(hào)、課程編號(hào)及簽到或簽退時(shí)間；

步驟6：學(xué)生客戶端在確認(rèn)簽到之后，周期性上傳學(xué)生客戶端亮屏?xí)r間窗口數(shù)量到服務(wù)器端；經(jīng)服務(wù)器端統(tǒng)計(jì)，結(jié)果同步到教師客戶端信息列表，顯示學(xué)生在課堂上玩手機(jī)時(shí)間窗口數(shù)，便于教師課堂評(píng)估。

本發(fā)明的有益效果為：

1、beacon基站基于低功耗藍(lán)牙技術(shù)，一顆紐扣電池能工作長(zhǎng)達(dá)兩年之久，功耗低特性，beacon藍(lán)牙發(fā)射裝置簡(jiǎn)易、便宜和移動(dòng)方便；

2、教師端請(qǐng)求簽到及簽退操作簡(jiǎn)便，學(xué)生端只需要在移動(dòng)終端上完成簽到及簽退，便捷；

3、基于藍(lán)牙接受信號(hào)強(qiáng)度和uuid標(biāo)識(shí)符的身份簽到認(rèn)證，僅在學(xué)生上課的教室區(qū)域內(nèi)完成身份簽到簽退認(rèn)證，安全可靠；

4、通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)生終端設(shè)備有效亮屏?xí)r間來(lái)衡量學(xué)生上課時(shí)間玩手機(jī)量，簡(jiǎn)潔可靠；

5、學(xué)生客戶端通過(guò)亮屏?xí)r間窗口約束來(lái)過(guò)濾短消息、廣告等帶來(lái)的短亮屏干擾，通過(guò)采樣時(shí)間來(lái)剔除學(xué)生課中休息時(shí)間學(xué)生玩手機(jī)時(shí)間，減少統(tǒng)計(jì)時(shí)間帶來(lái)的運(yùn)算壓力和存取壓力，只需要數(shù)據(jù)表中存取時(shí)間戳和每個(gè)學(xué)生的亮屏窗口數(shù)量便可統(tǒng)計(jì)玩手機(jī)時(shí)刻和時(shí)長(zhǎng)；

6、此外，教師客戶端信息列表實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示學(xué)生上課期間玩手機(jī)時(shí)間窗口數(shù)，及支持教師實(shí)時(shí)評(píng)估學(xué)生課堂表現(xiàn)，便于教師結(jié)課成績(jī)打分。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)原理圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。很顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明本質(zhì)和精神的情況下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明公開(kāi)和保護(hù)的范圍。

在該說(shuō)明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”可能并非指的是同一個(gè)實(shí)施例，也不是與其他實(shí)施例相互排斥的相互獨(dú)立或選擇性的實(shí)施例。此外，在流程圖或圖示模塊的順序，或者用來(lái)描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的序號(hào)并非固定的指代任何特定的順序，也不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。

請(qǐng)見(jiàn)圖1和圖2，本發(fā)明提供的一種基于藍(lán)牙的教學(xué)簽到及課堂手機(jī)上癮監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由藍(lán)牙beacon基站1、教師客戶端3、學(xué)生客戶端4和服務(wù)器端7組成；藍(lán)牙beacon基站1包括beacon發(fā)射模塊101和電源模塊102；教師客戶端3包括信息設(shè)置模塊301、請(qǐng)求簽到模塊302、請(qǐng)求簽退模塊303、信息列表模塊304和課堂評(píng)估模塊305；學(xué)生客戶端4包括確認(rèn)簽到模塊401、確認(rèn)簽退模塊402和手機(jī)上網(wǎng)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)模塊403；服務(wù)器端7包括數(shù)據(jù)存取模塊701、簽到認(rèn)證模塊702和信息統(tǒng)計(jì)模塊703。

本實(shí)施例的教師客戶端用于教師在應(yīng)用程序中設(shè)置課程編號(hào)等信息后，發(fā)送請(qǐng)求學(xué)生簽到及簽退指令，指令經(jīng)服務(wù)器端處理后，分發(fā)給教室中的每一位在座的學(xué)生；在學(xué)生客戶端確認(rèn)簽到及簽退后，教師客戶端在信息列表中顯示每一位學(xué)生的簽到及簽退時(shí)刻；此外，教師客戶端學(xué)生信息列表中動(dòng)態(tài)更新顯示每一位學(xué)生課堂上玩手機(jī)時(shí)刻，以及教師可根據(jù)學(xué)生課堂回答問(wèn)題情況和玩手機(jī)時(shí)長(zhǎng)，在學(xué)生列表中評(píng)估學(xué)生的課堂表現(xiàn)，便于給結(jié)課成績(jī)提供參考；具體包括信息設(shè)置模塊、請(qǐng)求簽到模塊、請(qǐng)求簽退模塊、信息列表模塊和課堂評(píng)估模塊；

信息設(shè)置模塊用于教師設(shè)置課程編號(hào)、接收的beacon中的uuid等信息；發(fā)送至服務(wù)器端，服務(wù)器端解析uuid和課程編號(hào)，其中uuid作為當(dāng)前課堂學(xué)生端簽到及簽退認(rèn)證信息，課程編號(hào)通過(guò)請(qǐng)求簽到及簽退指令發(fā)送給學(xué)生客戶端。

請(qǐng)求簽到模塊用于課程上教師給課堂上在座每一位學(xué)生發(fā)送請(qǐng)求簽到指令，包含課程編號(hào)等信息。

請(qǐng)求簽退模塊用于課程上教師給課堂上在座每一位學(xué)生發(fā)送請(qǐng)求簽退指令，包含課程編號(hào)等信息。

信息列表模塊用于動(dòng)態(tài)顯示教師中每一位學(xué)生信息，包含簽到時(shí)刻、簽退時(shí)刻、玩手機(jī)時(shí)間窗口數(shù)等信息。

課堂評(píng)估模塊用于在學(xué)生信息列表中評(píng)估學(xué)生的課堂表現(xiàn)。

本實(shí)施例的學(xué)生客戶端用于學(xué)生在應(yīng)用程序中設(shè)置學(xué)號(hào)、姓名等個(gè)人信息后，發(fā)送到服務(wù)器端，教師客戶端中信息列表動(dòng)態(tài)顯示學(xué)生個(gè)人信息；教師客戶端發(fā)送請(qǐng)求簽退及簽到指令后，學(xué)生客戶端響應(yīng)確認(rèn)簽到及簽退指令，顯示課程信息；每個(gè)學(xué)生客戶端統(tǒng)計(jì)學(xué)生客戶端亮屏?xí)r間窗口數(shù)量，在數(shù)據(jù)連接可用時(shí)以某個(gè)頻率周期性自動(dòng)上報(bào)到服務(wù)器端，在數(shù)據(jù)連接不可用時(shí)緩存時(shí)間窗口數(shù)量直到數(shù)據(jù)連接可用時(shí)上傳到服務(wù)器端，教師客戶端從服務(wù)器端實(shí)時(shí)更新顯示學(xué)生課程上玩手機(jī)時(shí)間窗口數(shù)，本實(shí)例中，為了減小短消息、廣告等短亮屏帶來(lái)的干擾，設(shè)置亮屏?xí)r間檢測(cè)窗口△t＝5s作為約束條件，亮屏窗口數(shù)量上傳頻率為1/60hz，這樣減少服務(wù)器端對(duì)每個(gè)學(xué)生玩手機(jī)時(shí)間統(tǒng)計(jì)帶來(lái)的運(yùn)算和存儲(chǔ)壓力，數(shù)值大小在實(shí)際使用場(chǎng)景中可以依據(jù)需求調(diào)整；具體包括：確認(rèn)簽到模塊、確認(rèn)簽退模塊和手機(jī)上網(wǎng)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)模塊；

確認(rèn)簽到模塊用于在教師客戶端發(fā)送請(qǐng)求簽到指令后，學(xué)生客戶端響應(yīng)確認(rèn)簽到指令。

確認(rèn)簽退模塊用于在教師客戶端發(fā)送請(qǐng)求簽退指令后，學(xué)生客戶端響應(yīng)確認(rèn)簽退指令。

手機(jī)上網(wǎng)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)模塊用于依據(jù)學(xué)生課堂上移動(dòng)終端亮屏?xí)r間窗口數(shù)，周期性自動(dòng)上報(bào)到服務(wù)器端，教師客戶端從服務(wù)器端動(dòng)態(tài)顯示學(xué)生課程上玩手機(jī)時(shí)間窗口數(shù)。學(xué)生客戶端周期性上傳學(xué)生移動(dòng)終端亮屏?xí)r間窗口數(shù)到服務(wù)器端，作為學(xué)生上課期間玩手機(jī)的標(biāo)志，周期性上傳學(xué)生客戶端亮屏?xí)r刻及滅屏?xí)r刻到服務(wù)器端完成統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，計(jì)算結(jié)果動(dòng)態(tài)更新到教師客戶端信息列表。

在上述的學(xué)生客戶端，周期性上傳學(xué)生移動(dòng)終端亮屏有限時(shí)間窗口數(shù)到服務(wù)器端，作為學(xué)生上課期間玩手機(jī)量大小的標(biāo)記，服務(wù)器端數(shù)據(jù)表存取每個(gè)學(xué)生的亮屏有效時(shí)間窗口數(shù)量和對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳，這樣數(shù)據(jù)表通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)功能便可統(tǒng)計(jì)每個(gè)學(xué)生課堂上的手機(jī)使用情況，并且教室客戶端可以通過(guò)設(shè)置采樣時(shí)間窗口數(shù)來(lái)剔除課中休息時(shí)間學(xué)生玩手機(jī)時(shí)長(zhǎng)。

本實(shí)施例的服務(wù)器端用于中轉(zhuǎn)教師客戶端發(fā)送的請(qǐng)求簽到及簽退指令到學(xué)生客戶端；解析教師客戶端發(fā)送請(qǐng)求簽到及簽退報(bào)文中uuid1、課程編號(hào)等信息；解析學(xué)生客戶端發(fā)送的確認(rèn)簽到及簽退報(bào)文中uuid2、學(xué)號(hào)、姓名、課程信息等個(gè)人信息；通過(guò)校驗(yàn)uuid1和uuid2以及個(gè)人信息來(lái)驗(yàn)證學(xué)生能否簽到及簽退成功；緩存學(xué)生客戶端周期性上報(bào)的終端亮屏?xí)r間窗口數(shù)量到數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)更新到教師客戶端動(dòng)態(tài)信息列表；具體包括：數(shù)據(jù)存取模塊、簽到認(rèn)證模塊和信息統(tǒng)計(jì)模塊。

數(shù)據(jù)存取模塊用于緩存來(lái)自教師客戶端的指令，分發(fā)到學(xué)生客戶端；以及緩存來(lái)自每個(gè)學(xué)生客戶端的數(shù)據(jù)，更新到教師客戶端信息列表。

簽到認(rèn)證模塊用于解析比較來(lái)自教師客戶端的認(rèn)證信息和來(lái)自學(xué)生客戶端的認(rèn)證信息，完成認(rèn)證功能。

信息統(tǒng)計(jì)模塊用于統(tǒng)計(jì)來(lái)自學(xué)生客戶端的終端屏幕亮屏?xí)r間窗口數(shù)，更新到教師客戶端相應(yīng)的信息列表。

本實(shí)施例的電源模塊為紐扣電池。

放置在教室里的藍(lán)牙beacon基站1周期性廣播藍(lán)牙beacon報(bào)文，在藍(lán)牙beacon基站通信廣播范圍內(nèi)，根據(jù)藍(lán)牙接受信號(hào)強(qiáng)度指示，教師客戶端3接收到藍(lán)牙beacon報(bào)文，解析藍(lán)牙beacon報(bào)文以及填充課堂認(rèn)證信息到請(qǐng)求簽到簽退報(bào)文，上傳到服務(wù)器端7處理，并經(jīng)由服務(wù)器端7下載數(shù)據(jù)分發(fā)到學(xué)生客戶端4；學(xué)生客戶端4接收受制區(qū)域內(nèi)藍(lán)牙beacon報(bào)文，解析藍(lán)牙beacon報(bào)文以及填充個(gè)人信息到確認(rèn)簽到簽退報(bào)文，經(jīng)服務(wù)器端7，顯示到教師客戶端3學(xué)生信息列表，完成簽到簽退功能；

學(xué)生客戶端4周期性上傳學(xué)生客戶端4屏亮?xí)r間窗口數(shù)到服務(wù)器端7，服務(wù)器端7完成學(xué)生課堂上網(wǎng)時(shí)間統(tǒng)計(jì)，顯示到教師客戶端3。

請(qǐng)見(jiàn)圖3，本發(fā)明提供的一種基于藍(lán)牙的教學(xué)簽到及課堂手機(jī)上癮監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟1：藍(lán)牙beacon基站1周期性發(fā)送廣播信號(hào)，廣播信號(hào)中包含uuid數(shù)據(jù)項(xiàng)和measuredpower數(shù)據(jù)項(xiàng)；

步驟2：在藍(lán)牙接受信號(hào)強(qiáng)度抵達(dá)的區(qū)域內(nèi)的教師客戶端3和學(xué)生客戶端4接受藍(lán)牙beacon基站1廣播信號(hào)，解析uuid字段用于下一步簽到簽退認(rèn)證處理；

步驟3：教師客戶端3填寫課程編號(hào)、時(shí)間戳及操作碼、uuid，發(fā)送到服務(wù)器端7，服務(wù)器端7緩存uuid信息后分發(fā)到學(xué)生客戶端4響應(yīng)，其中教師客戶端3uuid緩存在服務(wù)器本地，便于下一步簽到簽退認(rèn)證處理；操作碼為請(qǐng)求簽到操作碼或請(qǐng)求簽退操作碼；

步驟4：學(xué)生客戶端4接收藍(lán)牙beacon基站1廣播信號(hào)，從廣播信號(hào)中獲取uuid，同時(shí)接收到服務(wù)器端7請(qǐng)求簽到報(bào)文或請(qǐng)求簽退報(bào)文，解析課程編號(hào)后，填寫學(xué)生客戶端4uuid、課程編號(hào)、學(xué)生學(xué)號(hào)及時(shí)間戳，發(fā)送到服務(wù)器端7，完成確認(rèn)簽到或簽退操作；

步驟5：服務(wù)器端7校驗(yàn)學(xué)生客戶端4簽到報(bào)文或簽退報(bào)文中uuid及個(gè)人信息和教師客戶端3緩存的uuid和信息，完成學(xué)生客戶端4簽到或簽退認(rèn)證處理，認(rèn)證結(jié)果推送到教師客戶端3，教師客戶端3端解析每個(gè)學(xué)生客戶端4的學(xué)生學(xué)號(hào)、時(shí)間戳及課程編號(hào)，在信息列表中顯示學(xué)生學(xué)號(hào)、課程編號(hào)及簽到或簽退時(shí)間；

步驟6：學(xué)生客戶端4在確認(rèn)簽到之后，周期性上傳學(xué)生客戶端4屏亮?xí)r間窗口數(shù)到服務(wù)器端7；經(jīng)服務(wù)器端7統(tǒng)計(jì)，結(jié)果同步到教師客戶端3信息列表，顯示學(xué)生在課堂上玩手機(jī)時(shí)間窗口數(shù)，便于教師課堂評(píng)估。教師客戶端3依據(jù)學(xué)生課堂表現(xiàn)情況，在信息列表中給學(xué)生評(píng)估分值，作為結(jié)課成績(jī)參考。

本實(shí)施例的藍(lán)牙beacon基站廣播信號(hào)數(shù)據(jù)中包含兩個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，分別是uuid、measuredpower。其中，uuid是16位的標(biāo)識(shí)符，表示藍(lán)牙beacon基站唯一標(biāo)識(shí)，用于教師客戶端和學(xué)生客戶端現(xiàn)場(chǎng)的簽到認(rèn)證；measuredpower是藍(lán)牙beacon基站與移動(dòng)終端(教師客戶端和學(xué)生客戶端)之間相距時(shí)的參考接收信號(hào)強(qiáng)度(rssi：receivedsignalstrengthindicator)，移動(dòng)終端根據(jù)參考rssi與接收的rssi來(lái)監(jiān)測(cè)學(xué)生是否在教室區(qū)域內(nèi)，用來(lái)進(jìn)行身份認(rèn)證。

本實(shí)例中beacon發(fā)射頻率為0.5hz，數(shù)值大小在實(shí)際場(chǎng)景中可以依據(jù)需求調(diào)整。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。