4483998928基于物聯(lián)網(wǎng)的智能教室研究與設(shè)計(jì)

1、宿州學(xué)院第六屆大學(xué)生科研立項(xiàng)結(jié)項(xiàng)報(bào)告書論 文 名 稱：基于物聯(lián)網(wǎng)的智能教室研究 項(xiàng) 目 編 號(hào)： kylxlkyb12-41 負(fù) 責(zé) 人： 程超超 所在系（院）班： 信息工程學(xué)院、 11網(wǎng)工2班 聯(lián) 系 電 話：結(jié) 項(xiàng) 日 期： 2013年5月17日 宿 州 學(xué) 院二一三年五月宿州學(xué)院學(xué)生科研項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)報(bào)告書項(xiàng) 目 名 稱基于物聯(lián)網(wǎng)的智能教室研究與設(shè)計(jì)項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人程超超院 班11網(wǎng)工2班電 目參加人員費(fèi)先玉11網(wǎng)工2班殷正正11網(wǎng)工2班洪月11網(wǎng)工2班石先果11網(wǎng)工2班指 導(dǎo) 教 師陳黎黎項(xiàng)目起止時(shí)間2012.5 - 2013.5編 號(hào)kyl

2、41xlkyb12-41研 究 成 果成果名稱成果形式發(fā)表刊物及日期、應(yīng)用情況物聯(lián)網(wǎng)智能教室系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì) 論文電腦知識(shí)與技術(shù) 已投稿（待發(fā)表）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能校園建設(shè)研究論文宿州學(xué)院學(xué)報(bào) 已投稿（待發(fā)表）最終成果內(nèi)容簡(jiǎn)介（研究過(guò)程簡(jiǎn)介、成果內(nèi)容簡(jiǎn)介及研究的意義等）一 研究過(guò)程： 研究大致分為三個(gè)過(guò)程:（1）在研究物聯(lián)網(wǎng)在智能教室的使用之前，首先是相關(guān)資料的搜索和整理，其中包括網(wǎng)上查找資料、圖書館資料庫(kù)下載相關(guān)文擋等。學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)的一些關(guān)鍵技術(shù)，如 epc/rfid技術(shù)、無(wú)線射頻（rfid)技術(shù)、傳感器技術(shù)等。（2）根據(jù)搜集到的資料來(lái)初步進(jìn)行論文的撰寫以及可行性分析并對(duì)已有的存在的并得到實(shí)際應(yīng)

3、用的智能教室系統(tǒng)進(jìn)行剖析，為我們的系統(tǒng)提供借鑒之處。分析不同應(yīng)用系統(tǒng)的不足以及優(yōu)點(diǎn)取其精華，去其糟粕。（3）根據(jù)輔導(dǎo)老師的意見與前兩階段收集到的資料與經(jīng)驗(yàn)積累，大膽的提出設(shè)想與解決想法，經(jīng)過(guò)多方面的溝通探討，在老師的啟發(fā)幫助下把我們研究的成果議論文的形式整理成稿。二 研究成果：基于物聯(lián)網(wǎng)的智能教室研究及設(shè)計(jì)程超超 ,殷正正 ,洪月 ,石先果 ,費(fèi)先玉指導(dǎo)老師：陳黎黎宿州學(xué)院信息工程學(xué)院, 安徽宿州， 234000摘要：智能教室是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，也是未來(lái)教育體制改革的重要方向。隨著校園信息化平臺(tái)的建立，越來(lái)越多的老師和同學(xué)認(rèn)識(shí)到信息化平臺(tái)管理的方便性，也讓越來(lái)越多的教育教學(xué)工作依靠于

4、信息化平臺(tái)來(lái)完成。但是目前的信息化水平依然沒有讓高校達(dá)到智能化的程度。鑒于此，我們?cè)O(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能教室。在g2school智能教室集控系統(tǒng)的控制下各大系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，初步實(shí)現(xiàn)教室的智能化管理和智能化教學(xué)。關(guān)鍵詞：智能教室； 物聯(lián)網(wǎng)； g2school1. 引言 為了滿足社會(huì)對(duì)生產(chǎn)、生活各個(gè)環(huán)節(jié)不斷增長(zhǎng)的智能化、便捷化的要求，物聯(lián)網(wǎng)（internet of things）伴隨著電信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和it技術(shù)的發(fā)展融合應(yīng)運(yùn)而生。所謂物聯(lián)網(wǎng)就是指在物理世界的實(shí)體中部署具有一定感知能力、計(jì)算能力和執(zhí)行能力的嵌入式芯片及軟件，使這些實(shí)體成為“智能物體”，并能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施實(shí)現(xiàn)信息傳輸、協(xié)同和處理，最終

5、實(shí)現(xiàn)物與物、物與人之間的通訊。物聯(lián)網(wǎng)主要具備以下三個(gè)特征：全面感知，即能隨時(shí)隨地地獲取實(shí)體的信息；可靠傳遞，即要求將實(shí)體的感知信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的傳遞過(guò)去；只能處理，即要求對(duì)海量的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高效的分析和處理并實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體的智能化控制。目前，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括環(huán)境監(jiān)控、污染監(jiān)控、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能家居、智能教室等。其中智能教室因其應(yīng)用前景廣闊、潛在的市場(chǎng)需求巨大且發(fā)展迅猛而收到了廠商的廣泛關(guān)注。2. 系統(tǒng)的整體架構(gòu)與層次： 感知層是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)，是物聯(lián)網(wǎng)的“皮膚”和“五官”，與人體結(jié)構(gòu)中皮膚和五官的作用十分相似。它的作用是識(shí)別物體和采集信息。rfid技術(shù)、傳感和控制技術(shù)、二維碼、短距離無(wú)線

6、通信是感知層的主要技術(shù)， 網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的“神經(jīng)中樞”和“大腦”，承擔(dān)著物聯(lián)網(wǎng)感知層與應(yīng)用層之間的數(shù)據(jù)通信任務(wù)。是將感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞和處理。 應(yīng)用層有各種服務(wù)器組成（包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)）其主要功能包括對(duì)采集數(shù)據(jù)的匯總、轉(zhuǎn)化、分析以及向用戶呈現(xiàn)數(shù)據(jù)界面等。2.1主控系統(tǒng)： 主控系統(tǒng)是智能教室的核心，是實(shí)現(xiàn)教室各個(gè)設(shè)備的智能化管理，人機(jī)交互的綜合的軟硬件平臺(tái)。我們采用的是國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的g2school智能教室集控系統(tǒng)軟件。支持管理者根據(jù)各智能教室對(duì)應(yīng)的課程表，按照課程表的時(shí)間要求，在上課前，啟動(dòng)智能教室內(nèi)的教學(xué)設(shè)備，比如投影機(jī)自動(dòng)加電打開、投影幕放下、電腦啟動(dòng)到正常狀態(tài)等等。當(dāng)課程結(jié)束后，系統(tǒng)

7、可以自動(dòng)關(guān)閉這些設(shè)備，將智能教室整體設(shè)備置于關(guān)閉待命狀態(tài)。針對(duì)特定設(shè)備如投影機(jī)，可設(shè)定電源延時(shí)切斷時(shí)間，以保護(hù)設(shè)備。同時(shí)該系統(tǒng)還具備智能考勤、遠(yuǎn)程示范教學(xué)、遠(yuǎn)程輔助教學(xué)錄像、網(wǎng)絡(luò)考試巡查等功能。主控系統(tǒng)對(duì)教室所有信息進(jìn)行全面的搜集并且進(jìn)行完整的優(yōu)化管理。2.2顯示系統(tǒng)： 承擔(dān)教室內(nèi)的信息顯示功能。使用帶有wifi功能的交互白板技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，交互白板技術(shù)使得以前顏色單調(diào)，教學(xué)呈現(xiàn)僅止于手寫文字和手繪圖形的黑板變得五彩繽紛，既可如以往一樣自由板書，又可展示、編輯數(shù)字化的圖片、視頻，這將有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓教學(xué)更加富有成效。交互式電子白板能實(shí)現(xiàn)板書內(nèi)容即時(shí)存儲(chǔ)。寫畫在白板上的任何文字、圖形或插入

8、的任何圖片都可以被保存至硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，供下節(jié)課、下學(xué)年或在其他班級(jí)使用，或與其他教師共享;也可以以電子格式或打印出來(lái)分發(fā)給學(xué)生，供課后復(fù)習(xí)或作為復(fù)習(xí)資料。提供遠(yuǎn)程授課功能，老師可突破時(shí)空限制，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行多班同時(shí)授課、錄像授課等等，也可以召開視頻大會(huì)，有效的保證學(xué)校有關(guān)精神的下達(dá)。智能投影儀 交互式白板 可擴(kuò)展的控制面板 顯示系統(tǒng)的關(guān)鍵功能包括： 支持手指觸摸識(shí)別，你可以用筆寫、用手掌擦除、用手指移動(dòng)物品而不用放下筆去選擇其他工具。智能交互式白板會(huì)自動(dòng)為您切換模式。 支持網(wǎng)絡(luò)連接，它可以連接到你們學(xué)校的ip網(wǎng)絡(luò)上，是您能夠接受或者發(fā)送數(shù)據(jù)通過(guò)玩站服務(wù)器或snmp客戶機(jī)。 卓越的圖像質(zhì)

9、量，smart uf75和smart uf65采用了 brilliant color 技術(shù)，為用戶呈現(xiàn)一流的圖像效果和全真色的畫面質(zhì)量以及高水平的光亮度和對(duì)比度。 2.3學(xué)生終端系統(tǒng)：2、學(xué)生終端系統(tǒng)：具備三種功能,問(wèn)題互動(dòng)功能、理解度調(diào)查功能和快速測(cè)試功能。 問(wèn)題互動(dòng)功能：教師將問(wèn)題的幾種可能答案，在智能交互式白板中顯示出來(lái)，學(xué)生可以通過(guò)學(xué)生終端的按鍵選擇自己支持的觀點(diǎn)，教師通過(guò)問(wèn)題互動(dòng)功能調(diào)查學(xué)生對(duì)于問(wèn)題的主要看法，進(jìn)行針對(duì)性的講解。 理解度調(diào)查功能：該功能中，學(xué)生通過(guò)學(xué)生終端對(duì)于教師剛剛講解的問(wèn)題進(jìn)行理解度評(píng)級(jí)，教師可以自定義評(píng)級(jí)種類，例如三類或五類。 快速測(cè)試統(tǒng)計(jì)功能。教師首先預(yù)設(shè)選擇

10、題，與選擇題答案，學(xué)生終端上顯示題號(hào)，學(xué)生通過(guò)終端上的按鍵選擇答案，當(dāng)測(cè)試完成后，學(xué)生提交答案，系統(tǒng)將自動(dòng)給出成績(jī)，并將測(cè)試的結(jié)果與統(tǒng)計(jì)顯示在教師機(jī)的終端上，老師還可以根據(jù)需要由顯示系統(tǒng)自動(dòng)繪制相應(yīng)的圖表，方便老師更快的估計(jì)測(cè)試結(jié)果和同學(xué)們的表現(xiàn)。2.4指紋門禁考勤系統(tǒng)指紋門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖實(shí)施方案以主要功能指紋門禁安裝在出入口的門框上。每一同學(xué)將一枚使用指紋和兩枚備用指紋錄入到指紋儀中，同學(xué)通過(guò)按壓自己的有效指紋進(jìn)入教室，各房間內(nèi)設(shè)置出門按鈕，通過(guò)按出門按鈕出門；通過(guò)門點(diǎn)上安裝門磁，實(shí)現(xiàn)對(duì)門狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視；在管理主機(jī)上安裝門禁管理軟件，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)門禁系統(tǒng)的維護(hù)管理；所有門禁機(jī)可以通過(guò)tcp/ip

11、和rs485聯(lián)網(wǎng)，并聯(lián)接到監(jiān)控中心管理系統(tǒng)主機(jī)；限制外來(lái)人員的隨意進(jìn)有效防止內(nèi)盜外盜。實(shí)時(shí)顯示、記錄所有事件數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給管理系統(tǒng)，可在管理中心電腦中立即顯示出來(lái)，以記錄每個(gè)同學(xué)的簽到信息；可顯示各種信息如：用戶（姓名、照片等）、事件時(shí)間、如出現(xiàn)異常事件會(huì)立即報(bào)警，并能通過(guò)人名、id號(hào)、進(jìn)出時(shí)間進(jìn)行檢索、查詢；2.5教室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：（1）聲光控制教室燈光 聲光控集聲控、光控、延時(shí)自動(dòng)控制技術(shù)為一體,內(nèi)置聲音感應(yīng)元件,光效感應(yīng)元件,白天光線較強(qiáng)時(shí)，受光控自鎖，有聲響也不通電開燈；當(dāng)傍晚環(huán)境光線變暗后，開關(guān)自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，遇有說(shuō)話聲、腳步聲等聲響時(shí)，會(huì)立即通電,亮燈，延時(shí)半分鐘后自動(dòng)斷電

12、；能延長(zhǎng)燈泡壽命6倍以上，節(jié)電率達(dá)90%；既可避免摸黑找開關(guān)造成的摔傷碰傷，又可杜絕樓道燈有人開、沒人關(guān)的現(xiàn)象。led聲光控?zé)羰羌發(fā)ed燈和聲光控電路為一體，安裝方便，使用壽命長(zhǎng)，聲光控電路是集聲學(xué)、光學(xué)和延時(shí)技術(shù)為一體組成的自動(dòng)照明開關(guān)，白天或光線較強(qiáng)時(shí)，開關(guān)電路為自鎖狀態(tài)，led燈不亮，當(dāng)光線黑暗時(shí)或晚上來(lái)臨時(shí)，開關(guān)進(jìn)入預(yù)備工作狀態(tài)，此時(shí)，當(dāng)來(lái)人有腳步聲、說(shuō)話聲、拍手聲等聲源時(shí)，開關(guān)自動(dòng)打開，燈亮，延時(shí)一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅，從而實(shí)現(xiàn)了“人來(lái)燈亮，人去燈熄”，杜絕了長(zhǎng)明燈，使得led聲光控?zé)舻湍芎?、長(zhǎng)壽命。（2）溫感控制教室溫度空調(diào) 已經(jīng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域（如國(guó)防、交通、化工、機(jī)械制造、航空

13、、儀表、電子、醫(yī)藥、食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)等）得到了極大的應(yīng)用和普及， 它的技術(shù)水平已相當(dāng)成熟。 空調(diào)器一般都是采用機(jī)械壓縮式的制冷裝置，其基本的元件共有四件：壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流裝置，四者是相通的，其中充灌著制冷劑（又稱制冷工質(zhì)）。壓縮機(jī)象一顆奔騰的心臟使得制冷劑如血液一樣在空調(diào)器中連續(xù)不斷的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)房間溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 制冷劑通常以幾種形態(tài)存在：液態(tài)、氣態(tài)和氣液混合物。在這幾種狀態(tài)互相轉(zhuǎn)化中，會(huì)造成熱量的吸收和散發(fā)，從而引起外界環(huán)境溫度的變化。在從氣態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，稱為液化，會(huì)放出熱量；反之，從液態(tài)向氣態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，叫做汽化（包括蒸發(fā)和沸騰）要從外界吸收熱量。首先，低壓的氣態(tài)制冷劑被

14、吸入壓縮機(jī)，被壓縮成高溫高壓的氣體；而后，氣態(tài)制冷劑流到室外的冷凝器，在向室外散熱過(guò)程中，逐漸冷凝成高壓液體；接著，通過(guò)節(jié)流裝置降壓（同時(shí)也降溫）又變成低溫低壓的氣液混合物。此時(shí)，氣液混合的制冷劑就可以發(fā)揮空調(diào)制冷的“威力”了：它進(jìn)入室內(nèi)的蒸發(fā)器，通過(guò)吸收室內(nèi)空氣中的熱量而不斷汽化，這樣，房間的溫度降低了，它也又變成了低壓氣體，重新進(jìn)入了壓縮機(jī)。如此循環(huán)往復(fù)，空調(diào)就可以連續(xù)不斷的運(yùn)轉(zhuǎn)工作了。3亟待解決的問(wèn)題（1） 標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題 物聯(lián)網(wǎng)將給我們的學(xué)習(xí)、生活帶來(lái)一個(gè)更加舒適、便捷、高效的時(shí)代，但目前物聯(lián)網(wǎng)還有一些瓶頸問(wèn)題亟待解決，其中之一就是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。由于各國(guó)存在不同的標(biāo)準(zhǔn)，因此需要加強(qiáng)各國(guó)之間的合作

15、，解決異構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的集成問(wèn)題。（2） 價(jià)格問(wèn)題 除了上述標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的問(wèn)題外，物聯(lián)網(wǎng)在商業(yè)應(yīng)用方面業(yè)務(wù)模式還不很明朗。另外，目前生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)所需的芯片等組件的費(fèi)用也比較高，把所有的物品都植入識(shí)別芯片這一點(diǎn)現(xiàn)在看來(lái)還不太現(xiàn)實(shí)。（3） 安全問(wèn)題 還有一個(gè)難題是如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)，由于物體之間的聯(lián)系更緊密，甚至物體和人也被連接起來(lái)，因此大量的數(shù)據(jù)及用戶隱私如何得到保護(hù)，就成了亟待解決的問(wèn)題。（4） 數(shù)據(jù)管理平臺(tái)問(wèn)題一旦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)真正投入實(shí)用，如何有效管理應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)的巨大數(shù)據(jù)，才能使眾多的各類設(shè)備武平的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理變得可能。（5） 有專家分析，面向普通用的物聯(lián)網(wǎng)，在短期內(nèi)仍然只會(huì)是一個(gè)“概念”，

16、在技術(shù)發(fā)展、商業(yè)模式、利益博弈等諸多問(wèn)題的限制下，要想實(shí)現(xiàn)更加“智能”、“物與物對(duì)話”的“真正物聯(lián)網(wǎng)”還有很長(zhǎng)的路要走！4. 結(jié)束語(yǔ) 當(dāng)今是信息化的時(shí)代，是科技日新月異蓬勃發(fā)展的時(shí)代，人們對(duì)正努力試圖通過(guò)科技的手段來(lái)提高學(xué)習(xí)效率、鞏固學(xué)習(xí)成果、提升教學(xué)質(zhì)量。尤其在發(fā)展比較快的大都市，人們對(duì)教育越來(lái)越重視，而隨著科技的迅猛發(fā)展，電腦等其他的一些教學(xué)設(shè)備的使用又達(dá)到了前所未有的水平，這樣就為物聯(lián)網(wǎng)的興起創(chuàng)造了先機(jī)。所以基于物聯(lián)網(wǎng)的智能教室系統(tǒng)，必然會(huì)為同學(xué)們或老師們創(chuàng)造一個(gè)理想的學(xué)習(xí)環(huán)境和教學(xué)場(chǎng)所。三研究意義： 通過(guò)資料的收集及相關(guān)文獻(xiàn)的拜讀、分析與總結(jié)，讓我對(duì)現(xiàn)今的物聯(lián)網(wǎng)以及在智能教室的應(yīng)用方面有了更加深刻的認(rèn)識(shí)與知識(shí)積累，熟知了該領(lǐng)域里的一些關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)以及所面臨的困境，對(duì)其中的詳盡內(nèi)容有了自己較為全面的見解，為以后類似的研究積累