一种基于低功耗电子校徽的智能校园管理方法技术

本发明专利技术提出一种基于低功耗电子校徽的智能校园管理方法，结合学生的使用场景并考虑到后期考勤的管理及异常的监控等，提出高功耗、低功耗、运动、休眠及心跳五种功耗管理模式，同时在模式切换时提出最小算力转换方法，极大降低了系统功耗，解决了校园环境下，智能电子校徽功耗不可控，缓解学生一天课程还未结束，电子校徽就已经没电的情况。并通过BLE技术获取电子校徽的信息，实现远程考勤打卡，解决了走班制不容易进行考勤管理问题。班制不容易进行考勤管理问题。班制不容易进行考勤管理问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于低功耗电子校徽的智能校园管理方法


[0001]本专利技术涉及电子校徽


技术介绍

[0002]电子校徽目前已在校园中应用，其可以别在胸前，通过安置在校门口的感应器捕捉电子校徽的信息，把学生进出校门的时间传输给终端服务器，方便考勤，同时为老师、家长和学生之间搭建起信息交流平台。如申请号为202010706972.8的专利技术专利公开一种基于NB物联网的电子校徽装置及其管理方法。其中，基于NB物联网的电子校徽装置，包括卡体，设于卡体上的PCB板，电池，及定位模块；电池和定位模块均与PCB板连接；PCB板上设有NB
‑
IOT通信模块，WIFI模块，加速度传感器。本专利技术实现了对师生的出勤、迟到、早退状态实时监测，高效保障师生在校安全，以校园为界限，划定电子围栏，使电子校徽定时上报位置信息，自动统计师生进出校园的时间及次数等信息，对出勤等信息进行统计分析，免去了教师大量的考勤统计工作，还可实时获取各师生在校活动情况，避免学生逃课，在家长老师未知情的情况下离开校园带来的安全隐患。
[0003]如上技术存在如下缺陷：1、电子校徽一直处于工作模式，功耗消耗较高，在校园环境下不方便给电子校徽充电进而导致设备关机，学生异常情况不能监控等问题；2、通过刷卡考勤，一方面麻烦，另一方面，学生如果刷完卡就走，不能确定学生上课期间都在教室，无法精确实现走班考勤。

技术实现思路

[0004]为解决现有电子校徽存在的校园走班考勤难，设备功耗高且校园环境不方便充电导致设备关机等问题，提出一种基于低功耗电子校徽的智能校园管理方法。
[0005]步骤A1、判断电子校徽是否进入校门，若是，进入高功耗模式，否则维持休眠模式；所述高功耗模式下，主控制器、系统时钟、IMU、BLE、GPS、GPRS均处于工作状态；
[0006]步骤A2、判断电子校徽扫描到的环境中的MAC地址，是否与校徽本地的MAC进行匹配，如果有一个MAC地址匹配上，则发送考勤信息，并转入运动模式，否则发送异常命令；所述运动模式下，主控制器、系统时钟、IMU、GPS、均处于工作状态，BLE和GPRS处于休眠状态；
[0007]步骤B、判断检测到的MAC地址是否固定，若是，转入低功耗模式，否则维持运动模式；所述低功耗模式下降低主控制器的工作频率，系统时钟、IMU、均处于工作状态，BLE、GPRS和GPS处于休眠状态；
[0008]步骤C、判断学生是否处在上课时间段，若是，转入心跳模式，否则维持低功耗模式，所述心跳模式下，主控制器、系统时钟、GPRS、均处于工作状态，BLE间隔10分钟上线一次，IMU和GPS处于休眠状态；
[0009]步骤D，判断是否检测到放置在家中的从设备的BLE的MAC地址，若是，转入休眠模式，否则处于高功耗模式，所述休眠模式下，主控制器、系统时钟、IMU、BLE、GPS、GPRS均处于休眠状态。
[0010]进一步地，所述步骤B中在低功耗模式下进一步包括，电源管理模块上电量计监测到的系统电量，判断是否进入休眠模式，若低于电量阈值，则直接从低功耗模式切换到休眠模式。
[0011]进一步地，所述步骤B中在低功耗模式下进一步包括，判断是否小于若是，直接从低功耗模式切换到运动模式，其中，是学生的正常走路的平均加速度，ACC
X(i)
是X轴坐标加速度值，ACC
y(i)
是Y轴坐标加速度值，ACC
Z(i)
是Z轴坐标加速度值,其中i为时间参数,n值是每分钟更新数据的频率。
[0012]进一步地，所述步骤C中，通过判断ACC
ΔIMU_i
低于阈值时，直接从低功耗模式切换到心跳模式，其中，
[0013]ACC
ΔIMU_i
是加速度瞬时变量，ACC
X(i)
是X轴坐标加速度值，ACC
y(i)
是Y轴坐标加速度值，ACC
Z(i)
是Z轴坐标加速度值。
[0014]进一步地，所述步骤A1中，通过判断是否检测到电子校徽刷进入校门RFID阅读器进而判断电子校徽是否进入校门。
[0015]进一步地，所述步骤A2运动模式下还包括：启动GPS对学生位置信息进行监护，如果GPS信息出现异常，比如定位到校外，则直接从运动模式切入高功耗模式，再通过BLE进行扫描，判断当前环境下是否有校园BLE发生器MAC地址，如果有则判定为GPS误判，再次切回到运动模式，如果未检测到MAC地址，则会一直处于高功耗模式进行学生位置监护。
[0016]进一步地，各模式下通过三色LED指示灯状态进行区分，所述运动模式下为绿灯常亮；所述高功耗模式下，红灯常亮；所述低功耗模式下为白灯常亮；所述心跳模式下为白色呼吸灯；所述休眠模式下三色LED指示灯关闭。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果如下：
[0018]1、结合学生的使用场景并考虑到后期考勤的管理及异常的监控等，提出五种功耗管理模式，解决了校园环境下，智能电子校徽功耗不可控，缓解学生一天课程还未结束，电子校徽就已经没电的情况。
[0019]2、通过BLE技术获取电子校徽的信息，实现远程考勤打卡，解决了走班制不容易进行考勤管理问题。
附图说明
[0020]图1为本专利技术电子校徽的智能校园管理系统原理框简图；
[0021]图2为本专利技术电子校徽原理框图；
[0022]图3为本专利技术实施例中功耗状态切换示意图。
具体实施方式
[0023]本专利技术在提出之初充分考虑学生群体的特征：上课坐着的时间长，运动的时间短，
异常情况出现需要立即响应。但是立即响应也就意味着系统不能处于简单的休眠模式，必然导致系统整体的功耗很高，为了满足高实时性、检测精度要求且系统处于低功耗的状态，申请人根据学生的应用场景进行状态切换，以满足实时的监控学生状态的需求为前提，来实现低功耗管理。结合学生的使用场景并考虑到后期考勤的管理及异常的监控等，本申请设计五种功耗模式：休眠模式、心跳模式、运动模式、高功耗模式，五种模式下功耗的排名依次增大。进一步，本专利技术面临的实现难点在于，五种模式切换必定消耗系统算力，如何在多模式切换下进一步降低功耗是本专利技术面临的课题之一。在充分考虑现有切换方法的弊端基础上提出了新的方法来满足实时性和低功耗的需求。
[0024]下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0025]本专利技术涉及到的硬件设备参考图1及图2，电子校徽包括主控制器MCU，与MCU相连的BLE模块、射频模块、GPS模块、GPRS模块、IMU模组及电源管理模块、三色LED灯。智慧校园管理系统中，电子校徽由于其体积小，内部的电池小，所以具备低功耗处理能力非常重要，不同场景下设备会进入不同模式，不同模式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于低功耗电子校徽的智能校园管理方法，其特征在于包括：步骤A1、判断电子校徽是否进入校门，若是，进入高功耗模式，否则维持休眠模式；所述高功耗模式下，主控制器、系统时钟、IMU、BLE、GPS、GPRS均处于工作状态；步骤A2、判断电子校徽扫描到的环境中的MAC地址，是否与校徽本地的MAC进行匹配，如果有一个MAC地址匹配上，则发送考勤信息，并从高功耗模式转入运动模式，否则发送异常命令；所述运动模式下，主控制器、系统时钟、IMU、GPS、均处于工作状态，BLE和GPRS处于休眠状态；步骤B、判断检测到的MAC地址是否固定，若是，转入低功耗模式，否则维持运动模式；所述低功耗模式下降低主控制器的工作频率，系统时钟、IMU、均处于工作状态，BLE、GPRS和GPS处于休眠状态；步骤C、判断学生是否处在上课时间段，若是，转入心跳模式，否则维持低功耗模式，所述心跳模式下，主控制器、系统时钟、GPRS、均处于工作状态，BLE间隔10分钟上线一次，IMU和GPS处于休眠状态；步骤D，判断是否检测到放置在家中的从设备的BLE的MAC地址，若是，转入休眠模式，否则处于高功耗模式，所述休眠模式下，主控制器、系统时钟、IMU、BLE、GPS、GPRS均处于休眠状态。2.根据权利要求1所述的基于低功耗电子校徽的智能校园管理方法，其特征在于：所述步骤B中在低功耗模式下进一步包括，获得电源管理模块上电量计监测到的系统电量，判断系统电量是否低于电量阈值，若是，则直接从低功耗模式切换到休眠模式，否则维持低功能模式。3.根据权利要求1所述的基于低功耗电子校徽的智能校园管理方法，其特征在于：所述步骤B中在低功耗模式下进一步包括，判断是否小于若是，直接从低功耗模式切换到运动模式，其中，是学生的正常走路的平均加速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冠豪，
申请(专利权)人：王冠豪，
类型：发明
国别省市：