[发明专利]一种基于双网互联的智慧仿真型护理教学系统及构建方法

权利要求书

1.一种基于双网互联的智慧仿真型护理教学系统，其特征在于，身份信息识别模块(1)、数字孪生建模模块(2)、计算机处理模块(3)、虚拟仿真教学模块(4)；

所述身份信息识别模块(1)包括RFID信息牌(11)和物联网感应器(12)，所述RFID信息牌(11)用于记录学生个人信息及考核任务信息；所述物联网感应器(12)安装在教室内部，用于接收RFID信息牌发射的射频频率并进行学生身份识别；

所述数字孪生建模模块(2)包括虚拟教室模型构建单元(21)和模型评估与验证单元(22)，所述虚拟教室模型构建单元(21)通过3D建模、虚拟现实、增强现实、仿真技术对合作医院护理病房中的多元要素进行真实刻画和描述建模，得到对应的虚拟模型；所述模型评估与验证单元(22)用于对所述模型的输入/输出准确度、仿真置信度、灵敏度及精确度进行评估与验证；

所述计算机处理模块(3)包括信号接收比对单元(31)、通信协议接口单元(32)、物理数据采集单元(33)、模型数据生成单元(34)、孪生数据融合单元(35)、智能运算处理单元(36)、云数据存储单元(37)、实验数据录入单元(38)、数据关联单元(39)；所述信号接收比对单元(31)与身份信息识别模块(1)相连，用于接收RFID信息牌的射频信号；所述物理数据采集单元(33)通过所述通信协议接口单元(32)与所述合作医院护理病房相连，通过传感器采集物理数据；所述模型数据生成单元(34)用于将所述物理数据进行镜像复制，生成模型数据；所述孪生数据融合单元(35)用于将所述模型数据与物理数据进行融合，得到融合数据；所述智能运算处理单元(36)用于将所述融合数据进行特征提取、多源清洗、一致性验证，得到孪生数据，并映射在所述数字孪生建模模块(2)构建的所述虚拟模型上，形成互动情景架构；所述云数据存储单元(37)用于同步存储所述互动情景架构以及实训考核的标准参数，实时更新数据库；所述实验数据录入单元(38)用于学生进行考核时填入的实验参数进行记录；所述数据关联单元(39)用于将所述实验参数与标准参数进行关联、比对与整合；

所述虚拟仿真教学模块(4)与云数据存储单元(37)相连，包括教师管理单元(41)、理论讲解单元(42)、演示操作单元(43)、实训考核单元(44)；所述教师管理单元(41)用于学生信息的添加、编辑、删除、教学资料的调取、权限管理；所述理论讲解单元(42)用于通过二维投影的方式显示知识点，并通过人工语音进行讲解；所述演示操作单元(43)在互动情景架构内通过三维投影的方式进行操作演示；所述实训考核单元(44)用于为学生提供实训操作和考核，并将学生的虚拟操作转化为虚拟数据值录入实验数据录入单元(38)。

2.如权利要求1所述的一种基于双网互联的智慧仿真型护理教学系统，其特征在于，所述身份信息识别模块(1)还包括虹膜识别器(13)，所述虹膜识别器(13)设置在教室的入口处，用于在考核时联合所述RFID信息牌(11)对学生身份进行双重核实。

3.如权利要求1所述的一种基于双网互联的智慧仿真型护理教学系统，其特征在于，所述护理教学系统还包括自助服务终端模块(5)，所述自助服务终端模块(5)通过无线通信协议与云数据存储单元(37)相连，自助服务终端模块(5)包括扫描单元(51)、查询单元(52)、打印单元(53)，所述扫描单元(51)通过红外线扫描所述RFID信息牌(11)上的所述身份二维码，用于身份识别；所述查询单元(52)用于查询课程安排、考试安排及考试成绩；所述打印单元(53)用于打印考试成绩单。

4.如权利要求1所述的一种基于双网互联的智慧仿真型护理教学系统，其特征在于，所述多元要素包括几何形状、物理属性、行为响应。

5.如权利要求1所述的一种基于双网互联的智慧仿真型护理教学系统，其特征在于，所述RFID信息牌(11)上设有身份二维码、照片、姓名、专业和班级。

6.如权利要求1所述的一种基于双网互联的智慧仿真型护理教学系统，其特征在于，所述通信协议接口单元(32)可连接1-225个合作医院护理病房。

7.一种基于双网互联的智慧仿真型护理教学系统的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选取5-20个目标合作医院护理病房，所述虚拟教室模型构建单元(21)通过3D建模、虚拟现实、增强现实、仿真技术对合作医院护理病房中的几何形状、物理属性、行为响应进行真实刻画和描述建模，得到对应的虚拟模型；再利用所述模型评估与验证单元(22)对所述模型的输入/输出准确度、仿真置信度、灵敏度及精确度进行评估与验证；

S2：利用所述物理数据采集单元(33)通过所述通信协议接口单元(32)与所述合作医院护理病房相连，通过传感器采集物理数据；然后经所述模型数据生成单元(34)将所述物理数据进行镜像复制，生成模型数据；之后再经所述孪生数据融合单元(35)将所述模型数据与物理数据进行融合，得到融合数据；最后利用所述智能运算处理单元(36)将所述融合数据进行特征提取、多源清洗、一致性验证，得到孪生数据并映射在所述虚拟模型上，形成互动情景架构；同时将互动情景架构同步存储在所述云数据存储单元(37)中；

S3：将学生的信息、课程内容及考核内容通过所述教师管理单元(41)存储在云数据存储单元(37)中，当上课时，学生佩戴所述RFID信息牌(11)进入装有所述物联网感应器(12)的教室，通过射频感应进行签到；教师在云数据存储单元(37)中调取特定时间段内的所述互动情景架构及教学资料；利用理论讲解单元(42)通过二维投影的方式显示知识点，并通过人工语音进行讲解；以及利用演示操作单元(43)在互动情景架构内通过三维投影的方式进行操作演示；学生在所述实训考核单元(44)可进行模仿操作；

S4：在考核中，学生采取单一进入的方式，通过安装在教室入口处的括虹膜识别器(13)以及RFID信息牌(11)进行身份双重识别，学生在实训考核单元(44)中进行虚拟操作，并将所述虚拟操作转化为虚拟数据值录入实验数据录入单元(38)，再通过所述数据关联单元(39)将虚拟数据与标准参数进行关联、比对与整合，给出评判结果；

S5：考核结束后，在规定的时间内学生通过在所述自助服务终端模块(5)利用所述扫描单元(51)扫描RFID信息牌(11)上的所述身份二维码，进行身份识别及登陆，选择所述查询单元(52)查询考试成绩，最后选择所述打印单元(53)打印考试成绩单。