智能学习助手系统

智能学习助手系统（共3篇）

智能学习助手系统 篇1

摘要：根据课程管理系统的实际情况,结合用户对课程管理系统多元化的新需求,提出了以context为核心支撑技术,构建智能学习助手系统。探讨了该系统的主要功能,系统架构和关键技术的实现。实验测试表明,智能学习助手系统能为用户提供较全面的个性化、安全化、易扩展的交互式服务。

关键词：上下文感知,智能学习助手系统,课程管理系统

课程管理系统提供给学生灵活、丰富、便利的在线学习环境,但是它也存在着一些值得我们关注的问题。当前的课程管理系统具有以下特点:1)学习者是单个的、孤立的;2)主要关注学习内容的传送;3)为测试与训练提供较简单的交互。因此在多数情况下,课程管理系统在教师与学生和学生与学生之间就如一层面纱,在很大程度上限制了协作学习的形成,教师也无法看见学生的工作只能从言语上对学生进行指导等。

因此,针对以上在课程管理系统平台中存在的现状,我们设计智能学习助手系统来解决此问题。其主要功能是对课程管理系统中用户的行为进行获取、分析、存储和反馈以创建用户与课程管理系统之间,用户与用户之间良好交互性的教与学环境。同样,该系统可以帮助在课程管理系统中的教师用户实时的掌握学生的学习行为和动向,并对学生的学习活动进行即时指导;可以帮助在课程管理系统中的学生用户形成学习兴趣团队,他们共同学习,相互交流,激发学习兴趣。

智能学习助手系统是一个安全、可靠、稳定、易扩展的设计架构,各个组成部分模块化并松耦合,它可以嵌入到各种课程管理系统中,具有良好的可扩展性,为广大师生提供良好的互操作环境。

1 上下文感知概述

1.1 上下文感知的定义

Dey[1]对于上下文的概念给出了形式化定义:上下文是能够判定一个对象状态的一切信息,这个对象可以是一个用户,一个设备或者任何一个系统关心的实体。通俗地讲,上下文是用来描述用户状态和周围环境的任何信息。

根据用途和属性不同Schilit[2]将上下文分为三类:1)计算上下文(Computing Context)。比如网络连通性、通信带宽以及邻近资源(打印机、显示器、工作站);2)用户上下文(User Context)。比如用户的行为、正在和什么人进行什么活动等;3)物理上下文(Physica Context)。比如照明条件、噪音等级、交通状况以及温度测量等。

上下文感知是指计算系统或网络自动地对上下文,上下文变化以及上下文历史进行感知和利用,并据此做出决策从而自动提供相应的响应或服务。上下文感知包含上下文获取,上下文转换和表达,上下文的使用,上下文的存储和管理等一系列过程。

1.2 上下文感知的应用

上下文感知技术自提出以来,受到了各研究机构的广泛关注,现已开发出了许多的相关应用,这些应用大多用于办公、会议、向导、野外考察等领域。如:贝尔实验室研究的购物助手。系统通过设备指导购物者在商店中购物,提供各种商品的详细信息(商品的位置、价格、折扣)等[3,4]。

在此我们根据上下文感知技术的特点,将其引入到智能学习助手系统中用于感知在课程管理系统中每个参与者的学习活动并进行记录,然后根据用户定制的服务提供相应的通知响应。

2 智能学习助手系统设计与分析

2.1 系统的功能

我们设计的智能学习助手系统基于J2EE技术规范和MVC开发模式,技术上采用JSF+Spring+Hibernate三层开发模式,各个组成部分模块化并松耦合,它可以嵌入到各种课程管理系统中。其主要功能是用于监控在课程管理系统中的用户学习活动并进行及时反馈,所有这些观察的记录都存储在学习助手系统的数据库中,然后根据用户的定制将相应的通知发送到该用户。系统功能模块图见图1所示。

各模块功能需求描述如下:

1)监控用户登录:用户身份有管理员、教师和学生,监控这些用户登录或登出课程管理系统的情况。

2)监控作业工具:对课程管理系统中的作业工具的相关学习活动进行监控,如:教师发布了新的作业

内容,学生完成了作业并进行提交,学生修改已提交的作业,管理员删除已过期的作业等。

3)监控资源库工具:对课程管理系统中的资源库工具中的学习活动进行监控,如:管理员上传了新的资源,教师发布了新的学习课程的资源,管理员删除或修改已发布的学习资源等。

4)监控通知工具:对课程管理系统中的通知工具中的学习活动进行监控,如:管理员发布新的学习活动的通知,教师发布关于此学习课堂的新通知,管理员修改已发布的通知,管理员删除已过期的通知等。

5)监控聊天室工具:对课程管理系统中的聊天室工具中的学习活动进行监控,如:教师或学生发布了新的聊天主题等。

6)监控论坛工具:对课程管理系统中的论坛工具中的学习活动进行监控,如:教师或学生发布了新的讨论主题,学生根据新的讨论主题所发表的言论等。

以上是智能学习助手系统所具有的几大主要功能,同样根据课程管理系统的特点可以添加新的监控其它工具的功能。

2.2 系统框架

本系统总体框架分为课程管理系统、事件通知服务、智能学习助手系统三个部分:课程管理系统指在线学习环境;事件通知服务是一个公共的、高效的、可升级的服务,用于发送、接收和分析事件产生者和事件接收者之间的通知信息;智能学习助手系统是学习活动通知信息的交互者、传送者和记录者。

在整个系统框架的设计中,我们应用了上下文感知的思想和方法,如图2所示。

首先,在课程管理系统中我们基于用户的学习环境对其相关学习活动进行追踪,当在课程管理系统中产生了一个事件(如:提交了一份作业),相应的信息被发送到智能学习助手系统,系统将此信息进一步传送到事件通知服务,事件通知服务负责分析此信息看是否与用户定制的参数相匹配,若匹配则返回一个事件通知到智能学习助手系统,该系统将此进行处理后传送一个XML/RSS格式事件到课程管理系统并通过桌面引擎工具或手机短信反馈给具体用户。这整个流程的设计思想基于对用户上下文感知的基本原则,它能使所有用户均有机会接收到来自他们当前或外部学习环境的感知通知。同时在设计之中,我们以用户为中心提供便捷、良好的交互环境,使他们可以根据自己的需求定义通知参数以接收所需要的通知信息,具体参数的设定如图3所示。

3 智能学习助手系统关键技术

3.1 桌面通知引擎模块

在桌面通知引擎模块的实现中,鉴于Web2.0的理念并以Yahoo!Widget Engine为依托设计可以随用户需求而定制服务的桌面引擎通知窗口。用户无需登陆课程管理系统网站,只要双击打开此桌面引擎就可以轻松知晓在课程管理系统中其它学习者的相关学习活动情况。

桌面通知引擎用来接收从系统中反馈的数据,它使用标准XML定义图片,文本,输入框等对象,内嵌一个Javascript引擎,所有的widget功能都通过Javascript代码来实现。此通知引擎安装在客户端,它允许已注册的学生无需登陆课程管理系统即可获得课堂中其它学习者的在线学习活动信息,包括新通知的发布者/发布时间、作业创建者/创建时间、作业提交者/提交时间、资源上传者/上传时间、资源下载者/下载时间、聊天室主题创建者/创建时间、聊天室评论者/评论时间、论坛主贴创建者/创建时间、论坛回帖者/回帖时间等,如图4所示。

在图4中,在讨论一栏中查阅到课程管理系统中有新的讨论主题出现,其实现代码如下:

同时,在接收课程管理系统中相应的作业,讨论,通知等信息之前,需要在Widget中设置相应的参数。输入学生的姓名,它将显示在桌面通知引擎的右上角处;输入登录ID,它指用户在课程管理系统中注册时的ID号;输入ID,指课程站点的唯一标识;更新时间间隔,指用户可以选择需要更新作业,讨论,通知等信息的更新时间,如选择2分钟,那么每间隔2分钟将会将桌面通知引擎中的相关通知信息更新一次。

3.2 移动通知模块

桌面通知引擎模块为用户提供了具有良好互操作性的界面,但是它也具有一定的局限性,即需要电脑和INTERNET方可接收来自课程站点的通知。因此,我们基于灵活,便捷的特点,设计了移动通知模块接收来自课程站点的通知,即手机短信的接收方式[5]。同桌面通知引擎一样,用户通过设定在课程管理系统中所在课程站点来接收来自此站点的作业,讨论,资源库等通知信息,如图5所示。

具体实现代码如下:

4 结束语

提高课程管理系统的应用层次,使每个教师和学生都能很好的利用这个平台来促进教与学是我们关注的问题。本文基于上下文感知技术的思想和方法构建智能学习助手系统,对课程管理系统中用户的行为进行获取、分析和反馈以创建各用户之间面对面的教与学环境。同时,本系统各个组成部分模块化并松耦合,它可以嵌入到各种课程管理系统中,具有良好的兼容性。望此种设计方法与思想能对课程管理系统的应用起到一些有益的推进作用,今后将对构建更加多元化的智能协作交互环境做进一步的研究与探讨。

参考文献

[1]DEY A K.Towards a Better Understanding of context and context-awareness[C]//Conference on Human Factors in Computing Systems.The Netherlands,2000,3(1):304-307.

[2]Schilit B,Adams N,Want R.Context-aware computing applications[C]//Santa Cruz,California:Proceedings of IEEE Workshop on MobileComputing Systems and Applications.IEEE Computer Society Press,1994:85-90.

[3]李蕊,李仁发.上下文感知计算及系统框架综述[J].计算机研究与发展,2007(2).

[4]岳玮宁,王悦,汪国平.基于上下文感知的智能交互系统模型[J].计算机辅助设计与图形学学报,2005(1).

[5]叶成林.基于网格的移动学习系统建模与设计研究[D].广州:华南师范大学,2006.

智能调料助手系统的设计 篇2

调料盒, 就是厨房里用来装各种调料的小盒子, 质地有玻璃、陶瓷、塑料、骨瓷、不锈钢等等。其多数由环保材料精制而成, 卫生可靠, 使用方便, 有助于保持整洁干净的家居环境, 是家庭厨房里必不可少的物品。同时各种各样的调味盒也成为设计师们的拿手“功课”, 为迎合消费者喜好, 从材料、款式与创意上都花费了不少心思。但是随着生活水平的提高, 人们对美食的追求随之升高, 各种各样的调味品出现在我们的厨房里, 让食物变得美味的同时也让我们手忙脚乱。传统的调料盒虽然只有单一存放调料的功能, 但却是每个家庭厨房不可缺少的部分。

2 智能调料助手系统

智能语音控制调料辅助系统主要由ARM单片机核心系统、语音识别系统、语音合成系统、多组称重系统、多组舵机控制系统、电机控制系统和人机交互系统构成。系统体现了智能电器, 实现未来厨房生活的革命。

系统可以实现:所需调料的语音控制和调度;取用调料重量的实时提醒;取用状态提示;烹饪菜谱的按步骤适时提醒;全程语音合成提醒;液晶灯光按键人机交互界面。

3 智能调料助手硬件系统

系统由ARM单片机最小系统扩展语音识别电路、多组称重电路、多组舵机控制电路、步进电机电路、语音合成电路和液晶灯光按键电路构成。硬件系统整体结构框图如图1所示。

系统各部分电路设计功能如下:

(1) 语音识别电路:通过语音识别芯片采集声音信息, ARM3主控模块进行处理, 使得各个模块协调运作。如:当需要盐时, 说出“盐”, 则通过麦克风检测语音, 送到语音识别芯片, 识别出该指令, 调料盒将盐转到面前, 并将调料盒盖子打开。

(2) 多组称重电路:对调料进行重量采集及管理。当获取调料以后, 测量系统实时测量当前调料的取用重量, 并发送给单片机处理。如:舀出一勺盐后, 系统会发出语音“10克”。

(3) 步进电机电路:转动所需调料盒到烹饪者正前方位置, 方便取用。

(4) 多组舵机控制电路:在取用调料时, 自动打开调料盒盖, 免去烹饪者开盖操作, 使用更便捷。

(5) 语音合成电路:利用语音合成技术, 输出各种提示和介绍语音给烹饪者, 指导烹饪和提示工作状态。

(6) 液晶灯光按键电路:使用液晶和按键实现运行状态的文字灯光提示以及功能的按键选择。在智能调料助手系统工作期间取用过调料、余料不足等状态, 系统会用语音和LED灯同时提醒。

(7) 菜谱工作模式:提前存入菜谱, 可以通过液晶屏选择所要烹饪菜品, 使用语音或按键控制“下一步”操作, 即可根据菜谱, 在语音提示下完成整个烹饪过程。

(8) 系统配置:上位机可通过WIFI进行系统工作状态和数据的更新, 添加食材种类和食材替换, 更改菜谱等。

4 智能调料助手软件系统

(1) 智能调料盒系统由语音识别芯片采集到语音信息, 然后对其进行处理分析, 标示出可识别语音, 然后在有语音输入时, 可检测到可识别语音。流程图如图3所示。

(2) 当系统系统接收到语音时, 由语音芯片检测其是否为可识别语音及其编码, 若果是可识别语音, 则系统开始工作, 此时所有舵机关闭, 步进电机工作, 转到相应位置, 当步进电机停止后, 相应的舵机工作, 实现自动开盖功能。获取调理后, 系统会检测到重量的变化, 下面对应的绿色LED灯会亮起, 达到提醒功能。

(3) 传感器采集到的模拟量转换为数字量, 但所得到的数字量不是我们所需要的重量, 所以每组传感器都有自己的校正公式, 才能得到我们所需要的重量值。通过实时监测其重量, 即调料的剩余, 达到及时提醒的目的。其工作流程如图4所示。

(4) 在系统运行时, 没当调料被取出时, 系统会语音提示当前获取重量, 所以传感器要随时检测重量的变换, 并将变化的值通过语音合成芯片反馈给使用者。

(5) 智能调料盒系统可通过LCD显示屏查看菜谱及调料的剩余情况, 系统基本信息的设定和选择都由按键与显示模块来完成。

(6) 系统共有8路舵机, 每个舵机在软件设计时都有自己的编号, 在接收到指令后, 相应编号的舵机就会开始工作, 打开或者关闭调料盒盖。

(7) 定位是系统的重点也是难点, 系统把步进电机转动前的状态用存储器记下来, 此时面前的调料盒编号设置为Box1, 下一状态需要的调料盒编号设为Box2, 将1周设置为8000个刻度, 舵机每转过1刻度都是固定的时间, 通过控制输入脉冲时间来控制调料盒转动的位置, 系统同时设有中位干簧管, 可以用来矫正步进电机运行误差, 使其转动位置准确。

5 结束语

智能调料助手系统实现的是一种全新的厨房理念, 主要面对中高端客户群体。对于现在社会追求绿色健康的饮食时尚来说, 越来越多的人选择自己动手去做美食, 智能调料助手系统作为厨房的小助手会非常便捷和智能地对主厨提供帮助, 可以给使用者带来非常棒的使用体验, 同时也给厨房生活带来很多的乐趣。

摘要：随着人们对生活品质要求的提高, 使得人们并不满足于外餐的直接食用, 而是越来越多的人喜欢自己动手制作美食。但是有很多人并不熟悉过程, 或者由于忙碌总是对于调料拿捏不准, 顺序错乱, 甚至不分盐糖, 造成浪费。因此实现厨房内的智能化辅助是未来生活发展的必然趋势, 因此提出了基于ARM的智能调料助手系统设计方案, 可以在烹饪时按需提供调料的自动调配和称重, 并具有菜谱模式, 帮助指导初学烹饪的人完成菜品的制作。

智能学习助手系统 篇3

关键词：智能贴身医疗助手,物业服务,应用

随着智能风潮的愈演愈烈,不少医疗产品也逐步走向智能化。那么,随之产生的智能贴身医疗助手也逐步进入了人们的日常生活当中。为了使智能贴身医疗助手在物业管理中得到很好的应用,为物业突发卫生事件的应急处置提供良好的技术支持,对携带物业智能贴身医疗助手设备的业主的生命体征进行实时监测与分析,为业主身体起到保驾护航的目的就显得十分重要了。

一、智能贴身医疗助手研究的背景及意义

(一)智能贴身医疗助手研究的背景

随着改革开放的不断深化,中国经济有了质的飞跃,人们的生活水平也在不断提高。而与此同时,慢性病人数不断增加。据调查,中国每年死于心脑血管疾病的22%为中年人,全国近七成的人有过劳死的危险,白领人群中有76%的人处于亚健康状态,中青年女性的妇科、心脑血管疾病的比例不断增加,中青年男性过劳猝死的风险不断加大,慢性病患病率已高达20%。从这些惊人的数据中可以看出,中国人现在的健康形势不容乐观,关注人们的健康问题已刻不容缓。2016年7月17日,中国之声《新闻纵横》报道,34岁的天涯论坛副主编金波在北京某地铁站内突然晕倒,抢救无效后离世。通常,如果病人在发病3到5分钟之内能够得到及时救治的话,至少能够挽回患者的生命。但是在我国,公共场所急救面临着急救设备缺乏、公众急救意识不足的双重困境。那么,如果在公共场所这些人都没有得到及时救助的话,病人独自在家发病就更难得到及时的救治。值得庆幸的是,科学技术日益发展,产品移动化、智能化、信息化程度越来越高,催生出的智能贴身医疗助手就能够有效避免上述悲剧的发生。

(二)智能贴身医疗助手研究的意义及目的

智能贴身医疗助手以电脑和智能手机为搭载平台,通过红外技术对业主的各项生命体征进行实时监测,中央数据处理系统通过对这些数据的分析,及时发现业主的身体疾病状况,对业主身体可能将要发生的疾病进行预警。

因此,研究智能贴身医疗助手的目的就是将其与物业管理服务相结合。使其在物业管理服务中发挥应有的作用,为业主提供新的特约服务,改善业主的身体健康和医疗状况,提高业主的生命质量和生活质量,使业主感到满意、放心,进而达到提高物业服务企业的服务水平,增强物业服务企业竞争力的目的。

二、智能贴身医疗助手的工作原理及应用技术

智能贴身医疗助手设备由中央数据处理系统、业主信息终端、医生信息终端和物业信息终端组成。具体的运行流程及相关技术如下:

(一)将生命体征数据输入到中央数据处理系统

生命体征红外探测仪是物业智能贴身医疗助手的探测设备,探测仪将探测到的人体生命特征的基本数据实时记录并传给计算机。系统编程人员事先将相关疾病及基本生命体征的变化和诊断的数据信息输入到智能贴身医疗助手的中央数据处理系统的数据库中。

(二)将疾病情况传输给业主

在智能贴身医疗助手终端的界面中,会提供相应疾病的选项,通过这些特定的选项来确定监测业主疾病的重点。智能贴身医疗助手通过红外生命探测技术对业主的各项生命体征进行实时监测,中央数据处理系统对终端传回的用户生命体征数据进行分析,及时对身体可能将要发生疾病的预警信号传输到业主信息终端。业主终端在接到预警信号后及时对业主身体可能将要发生的疾病通过语音播报的形式进行预警,并提出相应的解决措施。

(三)将疾病情况传输给家属、医院和物业服务中心

与此同时,通过4G网路实时将数据及患者的身体情况传输给患者家属、医院和物业服务中心。患者家属可第一时间获知家人的病情,及时采取措施。医院通过智能贴身医疗助手也可对病患进行监护,给医护人员提供协助信息系统,能够快速、准确、便捷地辅助医护人员捕捉病人的生理状态,对预防和治疗疾病具有重要的意义。物业服务中心也可通过智能贴身医疗助手以及本身的报警系统和北斗定位系统准确地找到报警设备的位置,第一时间派出医疗人员赶往报警点,为业主提供医疗帮助。物业智能贴身医疗助手会进一步对患者的情况进行监测和分析,甚至在业主病情危急的情况下,该设备可以启动急救模式,智能拨打120进行报警,并通过4G网路实时将患者的生命体征数据传输给医生终端,医生可以根据该数据进行相应的准备。在报警的同时,智能贴身医疗助手还可以发出声音和光亮,让附近的人发现并对患者进行现场救治。现场人员还可以在专业急救人员未到现场之前,通过设备本身的4G网络技术与医生沟通,医生进而分析该设备传回的数据,对现场人员进行指导和救援,从而争取救治患者的时间,挽救生命。

三、智能贴身医疗助手在物业管理中的应用

由于智能贴身医疗助手具有快速、准确、便捷的特点,因此可以将其应用到物业管理服务中来,为改善业主的身体健康和医疗状况,提高业主的生命质量发挥应有的作用。同时,将二者有效结合,也可提高物业服务企业的服务水平,增强物业服务企业的竞争力。

(一)物业贴身医疗助手服务的准备工作

(1)研发智能贴身医疗助手设备;(2)将智能贴身医疗助手的中央数据处理系统安装于物业服务中心;(3)与网络运营商签订网络服务合同,实现物业管理区域网络全覆盖,为智能贴身医疗助手设备提供网络支持;(4)与相关医院签署合作协议,取得相关的医学支持;(5)制定收费标准,并与相关业主签订物业智能贴身医疗助手服务的合同,发放业主终端;(6)聘请专业的医疗服务团队;(7)成立专门的物业贴身医疗助手服务部,对其他物业人员进行基本的医疗救护培训。

(二)物业智能贴身医疗助手设备服务的流程

要使智能贴身医疗助手在物业服务企业中发挥应有的作用,首先要对智能贴身医疗助手的中央数据处理系统实时收到的数据进行分析处理。当有异常数据出现,系统无法自动处理时,系统会自动接通物业公司的终端和值班医生的终端,医生会根据数据分析的情况决定是否干预。如果需要干预,物业公司的医护人员会第一时间赶往出险业主所在地。

与此同时,出险业主附近的物业人员,在接到物业终端的报警后,根据物业终端提供的信息快速寻找处于危险中的业主,对其提供基本的救助,为专业医疗队伍的到达争取宝贵的时间,及时挽救业主的生命。

四、结论

智能贴身医疗助手能够实时监测用户的生命体征,并对出现的异常数据进行传输、分析,对可能发生的意外情况进行预警,其智能呼救功能可以最大限度争取患者被救治的机会和时间。将智能贴身医疗助手应用于物业服务中,可以防患于未然。它的成功研发将造福于广大业主,大大提高物业服务企业的服务水平。

参考文献

[1]张晔.基于物联网的远程移动医疗监护系统的设计与实现[J].信息技术与信息化,2015,11.

[2]赵泽.一种基于无线传感器网络的远程医疗监护系统[J].信息与控制,2006,04.