基于WiFi控制的智能教室

馬德海

摘 要：隨著電子技術和網絡技術的飛速發展，智能化是當今社會必然的發展方向。利用機械電子裝置控制桌椅自動布置，門窗根據環境而自動開關，天花板上的照明系統自動調整亮度，自動滅火裝置按需消除險情，中控系統監測控制整個教室的運行情況。本文對基于WiFi控制的智能教室的設計方案以及設計創新點進行分析。

關鍵詞：智能化 人性化 wifi 手機app

中圖分類號：G481 文獻標識碼：A 文章編號：1674-2117（2014）20-00-02

當下是信息化、智能化的時代，人類的生活方式也發生著巨大的變化，對于自身生活有了更高層次的追求。就高校而言，高校教室是師生進行學習生活的重要場所，課堂教學環節是學生接受系統教育最重要的環節。然而現階段普遍高校的教學設施還基本停留在傳統的教學設施下，已不能達到現代化的教學需求。智能教室系統作為一種新型的教學空間和現代化教學設施，分別從有一定自由度的機械結構和智能化電路控制方面進行了創新設計，一定能給現今傳統的教育行業帶來了新的機遇。

1 智能教室設計方案

智能教室總體方案考慮了門窗、地板、天花板的設計，由教室內部中空板統一協調控制，中控板上安裝有WiFi信號收發模塊，可以遠距離由手機軟件控制，可以很好地實現遠程人機交互功能。

圖1 智能教室整體裝配圖

圖2 教室內部渲染圖

1.1 可智能識別的門禁系統：在教室門上加裝門禁系統，當門禁被正確打開時智能教室自動開啟該教室系統電源（滅火系統和門窗系統單獨供電）。例如，教師在門禁系統識別區刷教師卡，中控系統分析識別該教師在此時間段是否被允許進入教室，如果識別允許，教室門自動打開并開啟教室系統電源。

1.2 總控制講臺：在教室墻壁上設計中控臺，使用教師卡即可啟動操作。此中控臺可以控制教室桌椅的升降排數，按照相應學生人數進行升降，可防止學生往后排坐，提高授課質量。也可對窗戶的開閉狀態和投影儀黑板位置進行控制。

1.3 可升降學生桌椅（圖3）[1]：利用機械結構（剪叉式升降機構），可以將學生桌完全降到地板以下，桌椅降下地板后，教室處于完全空曠狀態，此時可用于實踐、討論、活動場所。教具及電腦可嵌入桌體和桌面中，實現了節約空間、一個教室多重利用的目的，以此形成地板桌面一體化的可升降學生桌結構。結構的設計原理按照國家標準統一設計，仿真實驗所用軟件為SolidWorks，并且對模型進行了運動算例分析，其所選材料強度剛度、變形量、相對位移、抗疲勞度都符合設計要求。

圖3 學生桌裝配圖

1.4 自動開閉教室窗戶：在教室窗戶上安裝傳感器，監測是否下雨及室內空調是否開啟，若下雨或空調開啟，則窗戶自動關閉。此時教室學生也可手動打開窗戶，手動打開時，計時器開始計時，當達到設定時間后窗戶再次自動關閉，以防止教室遭到雨水破壞，也可以節約空調的資源浪費。

1.5 智能化天花板（圖4）：在天花板上適當距離安裝相應傳感器以及LED燈，監測是否有人在教室，并按照學生分布情況自動開啟或關閉照明范圍。當一個區域沒有教師學生活動時，一定時間后自動關閉照明燈。且在天花板安裝網狀軌道，在軌道上承載電扇和投影儀等裝置，這些裝置均可沿軌道在天花板上按需移動。

圖4 天花板渲染圖

1.6 自動滅火裝置：由煙霧傳感器和熱度傳感器配合檢測是否有火源及火源面積，當達到人為設定值時，教室自動報警，并通過WiFi和手機App把報警信息發往相應手機，機主可以通過手機了解教室狀況并啟動相應操作。若一定時間后無操作，智能教室將啟動自動滅火裝置自動滅火。

1.7 WiFi控制模塊[4]

從理論和實踐的角度，深入了解無線網絡控制技術的核心概念以及無線網絡信息交換處理，并將此方案編入智能教室底層代碼，在相應的手機里植入App軟件，教室管理員可通過手機遠程操控智能教室，了解智能教室實時狀況。WiFi收發模塊為EMW3160閃電套件[6]，該套件是上海慶科信息技術有限公司出產的WiFi開發板套件，套件包括EMB-380-S2評估板以及物聯網WiFi模塊。通過遠程控制手機門窗開關、桌椅升降、空調開關等實時狀態，以此到達遠距離操控目的。

示意圖：

2 智能教室設計創新點

2.1 運用WiFi控制整個教室各個模塊狀況。

2.2 減少教師上課交接鑰匙等煩瑣事項，實現教師卡一卡多用功能。

2.3 教室控制板及伸縮學生桌的使用，大量減少教室裸露電源線的使用，使教室簡潔明了，一室多用，操控更加便捷。

2.4 智能窗戶可以全面防止外界條件干擾教室環境，損壞教具。也可以防止空調制冷、制熱資源浪費，節省電能。

2.5 天花板上安裝傳感器，可以時時監測教室安全，出現異常自動響應報警滅火裝置。LED照明省電，移動的風扇使師生更加舒適。

控制程序利用以上主程序，調用門禁系統、桌椅升降、自動滅火等程序進行控制。以達到智能化目的。

3 結語

智能教室設計方案運用范圍極廣，適用于各階段的教學，大大提升了各校的教室利用率，符合各類教室的教學要求，具有較強的可靠性和穩定性，成本相對低廉，原理簡單，耗能較小。該教室設計方案可有效提高教學質量，正好順應了教學改革的要求而且使安全得到了更有力的保障，更加人性化的實現了機電一體化，為將來實現完全的“夢幻課堂”奠定了路基。

（電子科技大學成都學院，四川 成都611731）

參考文獻：

[1]彭文生.機械設計與機械原理第二版[M].武漢：華中科技大學出版社.2005.

[2]單輝祖.材料力學（I、II）[M].北京：高等教育出版社.1999.

[3]哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學[M].北京：高等教育出版社.2002.

[4]麥祖穆德.無線網絡基礎控制（影印版）[M].北京：科學出版社.2012.

[5]譚浩強.C程序設計[M].北京：清華大學出版社.2009.endprint

摘 要：隨著電子技術和網絡技術的飛速發展，智能化是當今社會必然的發展方向。利用機械電子裝置控制桌椅自動布置，門窗根據環境而自動開關，天花板上的照明系統自動調整亮度，自動滅火裝置按需消除險情，中控系統監測控制整個教室的運行情況。本文對基于WiFi控制的智能教室的設計方案以及設計創新點進行分析。

關鍵詞：智能化 人性化 wifi 手機app

中圖分類號：G481 文獻標識碼：A 文章編號：1674-2117（2014）20-00-02

當下是信息化、智能化的時代，人類的生活方式也發生著巨大的變化，對于自身生活有了更高層次的追求。就高校而言，高校教室是師生進行學習生活的重要場所，課堂教學環節是學生接受系統教育最重要的環節。然而現階段普遍高校的教學設施還基本停留在傳統的教學設施下，已不能達到現代化的教學需求。智能教室系統作為一種新型的教學空間和現代化教學設施，分別從有一定自由度的機械結構和智能化電路控制方面進行了創新設計，一定能給現今傳統的教育行業帶來了新的機遇。

1 智能教室設計方案

智能教室總體方案考慮了門窗、地板、天花板的設計，由教室內部中空板統一協調控制，中控板上安裝有WiFi信號收發模塊，可以遠距離由手機軟件控制，可以很好地實現遠程人機交互功能。

圖1 智能教室整體裝配圖

圖2 教室內部渲染圖

1.1 可智能識別的門禁系統：在教室門上加裝門禁系統，當門禁被正確打開時智能教室自動開啟該教室系統電源（滅火系統和門窗系統單獨供電）。例如，教師在門禁系統識別區刷教師卡，中控系統分析識別該教師在此時間段是否被允許進入教室，如果識別允許，教室門自動打開并開啟教室系統電源。

1.2 總控制講臺：在教室墻壁上設計中控臺，使用教師卡即可啟動操作。此中控臺可以控制教室桌椅的升降排數，按照相應學生人數進行升降，可防止學生往后排坐，提高授課質量。也可對窗戶的開閉狀態和投影儀黑板位置進行控制。

1.3 可升降學生桌椅（圖3）[1]：利用機械結構（剪叉式升降機構），可以將學生桌完全降到地板以下，桌椅降下地板后，教室處于完全空曠狀態，此時可用于實踐、討論、活動場所。教具及電腦可嵌入桌體和桌面中，實現了節約空間、一個教室多重利用的目的，以此形成地板桌面一體化的可升降學生桌結構。結構的設計原理按照國家標準統一設計，仿真實驗所用軟件為SolidWorks，并且對模型進行了運動算例分析，其所選材料強度剛度、變形量、相對位移、抗疲勞度都符合設計要求。

圖3 學生桌裝配圖

1.4 自動開閉教室窗戶：在教室窗戶上安裝傳感器，監測是否下雨及室內空調是否開啟，若下雨或空調開啟，則窗戶自動關閉。此時教室學生也可手動打開窗戶，手動打開時，計時器開始計時，當達到設定時間后窗戶再次自動關閉，以防止教室遭到雨水破壞，也可以節約空調的資源浪費。

1.5 智能化天花板（圖4）：在天花板上適當距離安裝相應傳感器以及LED燈，監測是否有人在教室，并按照學生分布情況自動開啟或關閉照明范圍。當一個區域沒有教師學生活動時，一定時間后自動關閉照明燈。且在天花板安裝網狀軌道，在軌道上承載電扇和投影儀等裝置，這些裝置均可沿軌道在天花板上按需移動。

圖4 天花板渲染圖

1.6 自動滅火裝置：由煙霧傳感器和熱度傳感器配合檢測是否有火源及火源面積，當達到人為設定值時，教室自動報警，并通過WiFi和手機App把報警信息發往相應手機，機主可以通過手機了解教室狀況并啟動相應操作。若一定時間后無操作，智能教室將啟動自動滅火裝置自動滅火。

1.7 WiFi控制模塊[4]

從理論和實踐的角度，深入了解無線網絡控制技術的核心概念以及無線網絡信息交換處理，并將此方案編入智能教室底層代碼，在相應的手機里植入App軟件，教室管理員可通過手機遠程操控智能教室，了解智能教室實時狀況。WiFi收發模塊為EMW3160閃電套件[6]，該套件是上海慶科信息技術有限公司出產的WiFi開發板套件，套件包括EMB-380-S2評估板以及物聯網WiFi模塊。通過遠程控制手機門窗開關、桌椅升降、空調開關等實時狀態，以此到達遠距離操控目的。

示意圖：

2 智能教室設計創新點

2.1 運用WiFi控制整個教室各個模塊狀況。

2.2 減少教師上課交接鑰匙等煩瑣事項，實現教師卡一卡多用功能。

2.3 教室控制板及伸縮學生桌的使用，大量減少教室裸露電源線的使用，使教室簡潔明了，一室多用，操控更加便捷。

2.4 智能窗戶可以全面防止外界條件干擾教室環境，損壞教具。也可以防止空調制冷、制熱資源浪費，節省電能。

2.5 天花板上安裝傳感器，可以時時監測教室安全，出現異常自動響應報警滅火裝置。LED照明省電，移動的風扇使師生更加舒適。

控制程序利用以上主程序，調用門禁系統、桌椅升降、自動滅火等程序進行控制。以達到智能化目的。

3 結語

智能教室設計方案運用范圍極廣，適用于各階段的教學，大大提升了各校的教室利用率，符合各類教室的教學要求，具有較強的可靠性和穩定性，成本相對低廉，原理簡單，耗能較小。該教室設計方案可有效提高教學質量，正好順應了教學改革的要求而且使安全得到了更有力的保障，更加人性化的實現了機電一體化，為將來實現完全的“夢幻課堂”奠定了路基。

（電子科技大學成都學院，四川 成都611731）

參考文獻：

[1]彭文生.機械設計與機械原理第二版[M].武漢：華中科技大學出版社.2005.

[2]單輝祖.材料力學（I、II）[M].北京：高等教育出版社.1999.

[3]哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學[M].北京：高等教育出版社.2002.

[4]麥祖穆德.無線網絡基礎控制（影印版）[M].北京：科學出版社.2012.

[5]譚浩強.C程序設計[M].北京：清華大學出版社.2009.endprint

摘 要：隨著電子技術和網絡技術的飛速發展，智能化是當今社會必然的發展方向。利用機械電子裝置控制桌椅自動布置，門窗根據環境而自動開關，天花板上的照明系統自動調整亮度，自動滅火裝置按需消除險情，中控系統監測控制整個教室的運行情況。本文對基于WiFi控制的智能教室的設計方案以及設計創新點進行分析。

關鍵詞：智能化 人性化 wifi 手機app

中圖分類號：G481 文獻標識碼：A 文章編號：1674-2117（2014）20-00-02

當下是信息化、智能化的時代，人類的生活方式也發生著巨大的變化，對于自身生活有了更高層次的追求。就高校而言，高校教室是師生進行學習生活的重要場所，課堂教學環節是學生接受系統教育最重要的環節。然而現階段普遍高校的教學設施還基本停留在傳統的教學設施下，已不能達到現代化的教學需求。智能教室系統作為一種新型的教學空間和現代化教學設施，分別從有一定自由度的機械結構和智能化電路控制方面進行了創新設計，一定能給現今傳統的教育行業帶來了新的機遇。

1 智能教室設計方案

智能教室總體方案考慮了門窗、地板、天花板的設計，由教室內部中空板統一協調控制，中控板上安裝有WiFi信號收發模塊，可以遠距離由手機軟件控制，可以很好地實現遠程人機交互功能。

圖1 智能教室整體裝配圖

圖2 教室內部渲染圖

1.1 可智能識別的門禁系統：在教室門上加裝門禁系統，當門禁被正確打開時智能教室自動開啟該教室系統電源（滅火系統和門窗系統單獨供電）。例如，教師在門禁系統識別區刷教師卡，中控系統分析識別該教師在此時間段是否被允許進入教室，如果識別允許，教室門自動打開并開啟教室系統電源。

1.2 總控制講臺：在教室墻壁上設計中控臺，使用教師卡即可啟動操作。此中控臺可以控制教室桌椅的升降排數，按照相應學生人數進行升降，可防止學生往后排坐，提高授課質量。也可對窗戶的開閉狀態和投影儀黑板位置進行控制。

1.3 可升降學生桌椅（圖3）[1]：利用機械結構（剪叉式升降機構），可以將學生桌完全降到地板以下，桌椅降下地板后，教室處于完全空曠狀態，此時可用于實踐、討論、活動場所。教具及電腦可嵌入桌體和桌面中，實現了節約空間、一個教室多重利用的目的，以此形成地板桌面一體化的可升降學生桌結構。結構的設計原理按照國家標準統一設計，仿真實驗所用軟件為SolidWorks，并且對模型進行了運動算例分析，其所選材料強度剛度、變形量、相對位移、抗疲勞度都符合設計要求。

圖3 學生桌裝配圖

1.4 自動開閉教室窗戶：在教室窗戶上安裝傳感器，監測是否下雨及室內空調是否開啟，若下雨或空調開啟，則窗戶自動關閉。此時教室學生也可手動打開窗戶，手動打開時，計時器開始計時，當達到設定時間后窗戶再次自動關閉，以防止教室遭到雨水破壞，也可以節約空調的資源浪費。

1.5 智能化天花板（圖4）：在天花板上適當距離安裝相應傳感器以及LED燈，監測是否有人在教室，并按照學生分布情況自動開啟或關閉照明范圍。當一個區域沒有教師學生活動時，一定時間后自動關閉照明燈。且在天花板安裝網狀軌道，在軌道上承載電扇和投影儀等裝置，這些裝置均可沿軌道在天花板上按需移動。

圖4 天花板渲染圖

1.6 自動滅火裝置：由煙霧傳感器和熱度傳感器配合檢測是否有火源及火源面積，當達到人為設定值時，教室自動報警，并通過WiFi和手機App把報警信息發往相應手機，機主可以通過手機了解教室狀況并啟動相應操作。若一定時間后無操作，智能教室將啟動自動滅火裝置自動滅火。

1.7 WiFi控制模塊[4]

從理論和實踐的角度，深入了解無線網絡控制技術的核心概念以及無線網絡信息交換處理，并將此方案編入智能教室底層代碼，在相應的手機里植入App軟件，教室管理員可通過手機遠程操控智能教室，了解智能教室實時狀況。WiFi收發模塊為EMW3160閃電套件[6]，該套件是上海慶科信息技術有限公司出產的WiFi開發板套件，套件包括EMB-380-S2評估板以及物聯網WiFi模塊。通過遠程控制手機門窗開關、桌椅升降、空調開關等實時狀態，以此到達遠距離操控目的。

示意圖：

2 智能教室設計創新點

2.1 運用WiFi控制整個教室各個模塊狀況。

2.2 減少教師上課交接鑰匙等煩瑣事項，實現教師卡一卡多用功能。

2.3 教室控制板及伸縮學生桌的使用，大量減少教室裸露電源線的使用，使教室簡潔明了，一室多用，操控更加便捷。

2.4 智能窗戶可以全面防止外界條件干擾教室環境，損壞教具。也可以防止空調制冷、制熱資源浪費，節省電能。

2.5 天花板上安裝傳感器，可以時時監測教室安全，出現異常自動響應報警滅火裝置。LED照明省電，移動的風扇使師生更加舒適。

控制程序利用以上主程序，調用門禁系統、桌椅升降、自動滅火等程序進行控制。以達到智能化目的。

3 結語

智能教室設計方案運用范圍極廣，適用于各階段的教學，大大提升了各校的教室利用率，符合各類教室的教學要求，具有較強的可靠性和穩定性，成本相對低廉，原理簡單，耗能較小。該教室設計方案可有效提高教學質量，正好順應了教學改革的要求而且使安全得到了更有力的保障，更加人性化的實現了機電一體化，為將來實現完全的“夢幻課堂”奠定了路基。

（電子科技大學成都學院，四川 成都611731）

參考文獻：

[1]彭文生.機械設計與機械原理第二版[M].武漢：華中科技大學出版社.2005.

[2]單輝祖.材料力學（I、II）[M].北京：高等教育出版社.1999.

[3]哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學[M].北京：高等教育出版社.2002.

[4]麥祖穆德.無線網絡基礎控制（影印版）[M].北京：科學出版社.2012.

[5]譚浩強.C程序設計[M].北京：清華大學出版社.2009.endprint