一种基于物联网的智慧教室方案的设计与实现探究

一种基于物联网的智慧教室方案的设计与实现探究

作者：李迎春

来源：《科学导报·学术》2017年第12期

摘要：随着中国社会经济水平的不断提升，人民在满足了温饱的基本需求后，就逐渐的将目光转到了关乎到未来发展的教育事业上，而提到教育，现在最为引人注目的大概就是建设智慧校园，所谓的智慧校园就是将教室内的设备管理、教学过程中的网络化信息化建设等工作，而这其中比较重要的就是怎样将教室内的教学设施通过现代化手段进行高效、便捷的管理。这篇文章就立足于目前中国智慧校园的建设基本情况，对于怎样管理教学设施进行了探讨，并且将物联网思维和技术引入其中，设计了一套具有极高的可操作性的管理系统，希望能够为同行业的从业者提供一些借鉴，并且全面推动我国智慧校园以及智慧教室的发展水平。

关键词：智慧教室；物联网；人体位置检测；灯光控制；

【中图分类号】 TN929.5 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2017）12-0038-02

引言

国际商用机器公司在近年来提出了一个全新的“智慧地球”的思路，而这种全新的思路的提出就为我们着力发现的教育事业上提供了全新的契机，许多专家学者基于智慧地球的全新理念，开发出一个名为“智慧校园”的教育方面的新型控制手段，这种全新的智慧化管理模式能够大大的提升中国目前教室设备管理以及校园基础设施管理水平。而在这其中，与实际教学关系最为密切的就是智慧教室的建立，它在整个智慧化系统中占有举足轻重的地位，但是在发现了重要性的基础上，并没有太多的人对如何操作进行研究，智慧教室也可以称为未来教室、灵敏教室等等，它不仅仅是一种思维，更是真实存在的一种现代化信息化的控制系统和设施设备，将这种智能化的教室落成之后，就能够为教师们改善自己的教学手法提供基础支持，也能够为教育改革的进步保驾护航。这就从一个侧面反应出了智慧教室的重要性。

1 基于物联网的智慧教室体系架构

经过实际调查和对多年教学经验的总结，我们发现，中国现在的许多民办高校和大专类院校在教学设施上的建设还非常的粗略，一般只有照明设施、投影仪、屏幕等一些非常常见的东西，这些设备一般都会总在为学生们播放音频、视频或者教师做的ppt等，直接为学生们的学习生活进行服务，或者是在课程结束以后，可能有一些学生会来到教室进行自主的复习，这个时候也可能会用到这些设施。我们在实际教学中发现，这些设备现在的应用方法非常不便，直接影响到学生们的学习效率和教师的教学质量，这套应用还具有很多可以改进的地方，举个例

子来说，现在教室内的多媒体设备想要使用，就需要让学生踩着很高的椅子桌子上去按动开关，或者是屏幕出现故障的时候就需要把全部的灯都关掉，以背景墙作为屏幕进行投影，有的院校中甚至不是每一个教室都配备了多媒体设备，想要应用的时候就需要整个班级的同学都移动到另一个教室，而教师和教育资源的调配人员也不知道哪个教室的设备正在使用，导致在集体性课程的时候就会出现班级使用混乱的情况，另外就是能源浪费的问题，我们经常可以看到一个班级里面已经没有学生了，但是多媒体设备仍然开着或者是仍然灯火通明，这都是一笔不小的支出。现在除了教育事业，最受关注的就是物联网这个词汇，所以我们在研究中就对如何将物联网与教育事业相结合进行了探讨，最后我们发现，可以将一些先进的传感器和远程的控制手段引入到教室设施的管理中去，举个例子来说，在教室中可以设置一个监测屋内红外线的设施，如果发现屋内并没有能够发射红外线的事物存在，就可以通过网络化的管理系统，将屋子里面的灯和多媒体关掉，这样就能够在很大程度上减少能源的浪费，减少学校在这方面的开支。

2 人体位置检测

上文提到过，我们可以在教室中安置好各种传感设备，从而达到对教室内的设施进行远程监控和管理的基本目标，而这一切的最终目的就是为了能够对设施设备进行控制，减少能源浪费和一应支出。而我们想要达到智慧化管理的效果，就必须要知道教室的各个角落是否有人，有多少人，这样才能根据实际的情况，将照明设备、换气设备的工作频率以及工作时间调整好，目前有一种刚刚投入使用的传感器就正好能够满足这样的要求，它包括监控设备和信息传输设备两个方面，由监控设备判断整个教室中的人员分布，而信息传输设备则是利用现有的无线局域网技术将收集到的数据传输给控制管理系统，这样就能够达到根据人数的分布来控制各种设备的工作方案的目的。在进行真正的教室人体传感系统建设的过程中，我们可以将一整个教室分为四个区域，然后针对每一个区域的特殊情况再设定好该区域的监测设备和信息传输设备，这样既能为每个传感器的顺利工作提供保证，又能够在整个教室的监测过程中，确保不出现一块死角，从而实现对整个教室的完美智慧化管理。

3 灯光控制

一个教室主要的耗能设施就是照明设备，如果我们能够把照明设备的开关管理工作做好，就能够在很大的程度上提升节能减排工作的工作水平，也能够为学校减少整体支出，关于如何远程控制教学场所中的照明设备，已经有许多的专家学者提供了自己的手段和方法，而在这篇文章中，我们就提出了一种全方位、立体化、多层次的照明设备管理手段，一个教室不是每天都是整天在上课的，有的时候在结束课程之后，会有一些学生在这儿进行复习和明天的预习，这种情况下，人数较少就不必要将照明设备开到与整个班级上课的时候的水平，只需要能够满足几个学生学习的要求就可以了。所以我们在研究中就发现，我们可以利用相关的传感器，计算好哪个位置有学生以及学生的人数，而后将数据传送给控制系统，最后由控制系统将这个班级的照明设备调配至最符合要求的亮度，这样就能够在很大程度上减少照明设备带来的浪费。

4 系统实现

为了解决以上的几种情况，我们就可以针对每一种要求设计出独立的控制系统和监测设施，而后将其进行集成化安装，将整个智能教室的系统分为软件和硬件两个部分，软件设施主要就是远程控制系统和信息传输系统，这两个主要是负责将硬件设备收集到的数据进行归纳整理，并且进行分析，而后将分析结果传输到主控制系统中去。而硬件设备就是负责对教室中人数、学生的分布情况、温度、湿度等具体数据进行采集和分类，负责的主要是前期的工作，最后需要注意的就是远程控制系统，一定要能够准确、高效的识别出教室的位置和对应的开关，并且及时的将教室内的设施设备关闭。只有做好了整个系统的集成化建设，才能真正的发挥出各个部分的重要作用，才能体现出智慧化教室建设的积极意义。在实际建设中，除了要求工作人员要对自己的本职工作具有足够的耐心和责任心，还需要他们具有十分高超的专业素养，这样才能保证智慧化教室系统化的建成。

5 结语

总而言之，智慧化教室的建设有利于整个校园智慧网络的建成，我们在工作中必须要结合不同的学校的具体情况，设计出最符合使用要求的管理系统和整体方案，并且依照设计方案一丝不苟的将硬件设施安装妥善，从而将高度发达的物联网思维与最为重要的教育事业进行有机的融合，为我国教育事业的不断进步打下坚实基础，并推动中国教育改革做出一份贡献。