线上交互式地理教学设备

    技术2026-06-17  26


    本技术涉及地理设备,尤其涉及一种线上交互式地理教学设备。


    背景技术:

    1、地理科学是一门理论和实践相结合的科学,往往需要大量的实验数据支撑,同时需要学习和研发的参与者进行实地的考察。在高等教育中,不同于初级教育课堂讲授的方式,有大量教学内容,需要实地研学才能获得最优的教学体验。比如山区试验田的检测,往往需要多批次,多时间段的往复间歇观察,即使在同一时间内,相同的试验作物,或者风力环境,也需要不同等高线环境的对比例。现阶段在相关的试验教学环境中,往往理论和实操是分开的,即全体学生集中进行户外数据的采集,之后再集中在实验室或教室对数据进行分析。也就是说,存在产学研脱节的现象。解决该问题的措施在于,有人提出学生分组,轮流进行数据分析和数据采集,但是只要存在数据采集后集中处理,就往往又面临数据延时和数据管理混乱的问题。

    2、现有技术中的中国专利文献:cn106418868a中公开了一种通信头盔。所述通信头盔包括头盔套件以及设置于所述头盔套件上的对讲机,所述头盔套件包括头盔体以及设置于所述头盔体顶部的避让件,所述对讲机设置于所述头盔体上;所述头盔体上开设有装设槽,所述装设槽处于所述头盔体远离所述避让件的一侧,所述装设槽的底部开设有多个固定孔,所述对讲机收容于所述装设槽中并通过所述多个固定孔固定于所述头盔体上。

    3、但上述方案在实施过程中,至少存在如下技术问题:在复杂环境中通信效果不佳,且采用有线通话,对使用者负载影响较大,同时不利于网络教学。

    4、因此,亟需提出一种线上交互式地理教学设备。


    技术实现思路

    1、鉴于以上技术问题,本公开提供了一种线上交互式地理教学设备,解决了现有技术中在复杂环境中通信效果不佳,且采用有线通话,对使用者负载影响较大,同时不利于网络教学的技术问题。应用蓝牙无线通信模块,代替传统头盔上耳麦与对讲机之间的连接线缆,让人们的语音信号通过头盔上的蓝牙模块无线传输到对讲机上的蓝牙模块,在通过对讲机这种媒介,传递到其他头盔中,实现语音无线通信的功能。

    2、根据本公开的一个方面,提供一种线上交互式地理教学设备,包括位于实验室外的便携箱、和位于实验室内的主控模块,所述便携箱内包括多个头盔和样品分析部件,所述主控模块包括stm32主控芯片,所述stm32主控芯片连接电源模块,所述stm32主控芯片经蓝牙模块连接音频输入模块和音频输出模块,所述音频输入模块包括主对讲机,所述音频输出模块包括听筒,所述头盔上安装经蓝牙模块连接主控模块的从对讲机和听筒,所述头盔上还安装摄录部件,所述摄录部件的图像输出端连接设于实验室内的显示器。

    3、所述电源模块包括cr2032锂电池,所述cr2032锂电池的电源电压输出端经ams1117电压转换芯片连接单片机。

    4、所述蓝牙模块包括cc2541芯片和csr8670双模蓝牙芯片,所述cc2541芯片的txd引脚连接stm32主控芯片的rxd引脚,所述cc2541芯片的rxd引脚连接stm32主控芯片的txd引脚;所述csr8670双模蓝牙芯片的mic ap引脚和mic bp引脚连接麦克风电路,所述麦克风电路包括rc滤波电路。

    5、所述音频输出模块包括lm328运算放大器,所述lm328运算放大器的信号输入端连接csr8670双模蓝牙芯片,所述lm328运算放大器的信号输出端连接听筒。

    6、所述主对讲机和从对讲机均为gp328对讲机。

    7、所述样品分析部件包括得以测量岩石样本产状信息的地质罗盘、得以测量植物样本叶面积指数的叶面积仪、得以测量土壤粒径的激光粒度仪、以及得以测量样本可见光光谱数据和样本热红外光谱数据的光谱成像仪。

    8、还包括承托于所述便携箱、得以容纳所述样品分析部件的装调部件,所述装调部件包括底座和设于底座上的支撑架,所述支撑架内对应设置两个立杆,所述立杆中间沿竖直方向设置凹槽,所述凹槽内安装得以在凹槽内移动的滚轮,所述滚轮之间安装支撑框架,所述支撑框架上经挂钩安装拉绳一端,所述拉绳另一端缠绕于挂装在立杆顶部的滚轴上,所述滚轴连接旋转电机的动力输出轴,所述支撑框架一侧经托杆安装便携箱。

    9、所述支撑框架另一侧安装得以调节托杆旋转角度的旋转部件。

    10、所述旋转部件包括电机,所述电机的动力输出轴连接电机蜗杆,所述电机蜗杆传动连接蜗轮,所述蜗轮中心处设置蜗轮轴,所述蜗轮轴贯穿支撑框架经托杆支座连接托杆。

    11、所述便携工具箱底部设置行走轮。

    12、本实用新型的有益效果在于:

    13、通过蓝牙模块连接头盔上的对讲机和听筒,实现师生之间、学生与学生之间的无线语音通信,提高沟通效率。

    14、听筒的设计使得学生可以清晰地听到教师的讲解,实时音频输出,提升学习体验,增强师生之间的互动,提高教学质量和效果。

    15、在室外组,室外组的便携箱内带有多个简易头盔和样品分析部件,头盔上安装正反两个摄录装置和单个听筒,样品分析箱上设有显示屏,显示实验室发送信息,样品分析部件负责室外的采集,主要包括野外采集数据:岩石样本产状信息,植物样本叶面积指数、土壤粒径、样本可见光光谱数据、样本热红外光谱数据室内人员可以帮助室外人员监控身后环境情况,便携箱与头盔间无线连接,与试验平台间经由网络连接。头盔上的摄录部件可以将教学场景实时记录下来,并通过图像输出端显示在实验室内的显示器上,方便学生观看和回顾。学生可以通过头盔上的摄录部件记录自己的学习过程,个性化学习,便于课后复习和反思。

    16、头盔的设计可以减少学生在学习过程中受伤的风险,安全性高。

    17、通过在底座和支撑架上设置装调组件,使得设备更加稳固,不易受到外力的影响而移动或倾斜。

    18、装调组件中的滚轮可以在凹槽内移动,使得设备的调整和调节变得更加便捷,同时,拉绳的设置也使得设备的安装和拆卸更加方便。

    19、安装头盔和样品分析设备,使得设备可以满足多种地理教学的需求,同时,头盔的前后两侧安装的摄录部件可以实时记录教学过程中的图像和声音,方便后续的回顾和总结。

    20、样品分析设备针对不同的地理样本进行全面、系统的分析,涵盖了岩石、植物、土壤和光谱等多个方面,满足了地理教学的多样性和综合性需求,专业、精确的测量工具,提供准确的测量结果,有助于学生更好地理解和掌握地理知识,提高教学质量。

    21、旋转部件的设置使得托杆的旋转角度可以调节,从而满足不同角度的测量需求。

    22、便携工具箱的设置使得设备更加轻便,方便携带和移动。

    23、行走轮的设置使得设备可以在不同的地形和环境下使用,适应性强。



    技术特征:

    1.一种线上交互式地理教学设备,其特征在于:包括位于实验室外的便携箱、和位于实验室内的主控模块,所述便携箱内包括多个头盔和样品分析部件,所述主控模块包括stm32主控芯片,所述stm32主控芯片连接电源模块,所述stm32主控芯片经蓝牙模块连接音频输入模块和音频输出模块,所述音频输入模块包括主对讲机,所述音频输出模块包括听筒,所述头盔上安装经蓝牙模块连接主控模块的从对讲机和听筒,所述头盔上还安装摄录部件,所述摄录部件的图像输出端连接设于实验室内的显示器。

    2.如权利要求1所述的线上交互式地理教学设备,其特征在于:所述电源模块包括cr2032锂电池,所述cr2032锂电池的电源电压输出端经ams1117电压转换芯片连接单片机。

    3.如权利要求1所述的线上交互式地理教学设备,其特征在于:所述蓝牙模块包括cc2541芯片和csr8670双模蓝牙芯片,所述cc2541芯片的txd引脚连接stm32主控芯片的rxd引脚,所述cc2541芯片的rxd引脚连接stm32主控芯片的txd引脚;所述csr8670双模蓝牙芯片的mic ap引脚和mic bp引脚连接麦克风电路,所述麦克风电路包括rc滤波电路。

    4.如权利要求1所述的线上交互式地理教学设备,其特征在于:所述音频输出模块包括lm328运算放大器,所述lm328运算放大器的信号输入端连接csr8670双模蓝牙芯片,所述lm328运算放大器的信号输出端连接听筒。

    5.如权利要求1所述的线上交互式地理教学设备,其特征在于:所述主对讲机和从对讲机均为gp328对讲机。

    6.如权利要求1所述的线上交互式地理教学设备,其特征在于:所述样品分析部件包括得以测量岩石样本产状信息的地质罗盘、得以测量植物样本叶面积指数的叶面积仪、得以测量土壤粒径的激光粒度仪、以及得以测量样本可见光光谱数据和样本热红外光谱数据的光谱成像仪。

    7.如权利要求1所述的线上交互式地理教学设备,其特征在于:还包括承托于所述便携箱、得以容纳所述样品分析部件的装调部件,所述装调部件包括底座和设于底座上的支撑架,所述支撑架内对应设置两个立杆,所述立杆中间沿竖直方向设置凹槽,所述凹槽内安装得以在凹槽内移动的滚轮,所述滚轮之间安装支撑框架,所述支撑框架上经挂钩安装拉绳一端,所述拉绳另一端缠绕于挂装在立杆顶部的滚轴上,所述滚轴连接旋转电机的动力输出轴,所述支撑框架一侧经托杆安装便携箱。

    8.如权利要求7所述的线上交互式地理教学设备,其特征在于:所述支撑框架另一侧安装得以调节托杆旋转角度的旋转部件。

    9.如权利要求8所述的线上交互式地理教学设备,其特征在于:所述旋转部件包括电机,所述电机的动力输出轴连接电机蜗杆,所述电机蜗杆传动连接蜗轮,所述蜗轮中心处设置蜗轮轴,所述蜗轮轴贯穿支撑框架经托杆支座连接托杆。

    10.如权利要求1所述的线上交互式地理教学设备,其特征在于:所述便携箱底部设置行走轮。


    技术总结
    本技术涉及地理设备技术领域,公开了一种线上交互式地理教学设备。旨在解决现有技术中在复杂环境中通信效果不佳,且采用有线通话,对使用者负载影响较大,不利于网络教学的技术问题。本技术包括便携箱和主控模块,便携箱内包括头盔和样品分析部件,主控模块包括STM32主控芯片,STM32主控芯片经蓝牙模块连接主对讲机和听筒,头盔上安装经蓝牙模块连接主控模块的从对讲机和听筒,头盔上还安装摄录部件,摄录部件的图像输出端连接设于实验室内的显示器。本技术应用蓝牙无线通信模块,代替传统头盔上耳麦与对讲机之间的连接线缆,实现语音无线通信的功能,提升教学质量和学习体验。

    技术研发人员:路鹏,吕海杰
    受保护的技术使用者:吉林大学
    技术研发日:20231228
    技术公布日:2024/10/24
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