高校智慧教室物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

洪詠琪

摘要：為了更好地運(yùn)用智慧物聯(lián)網(wǎng)來提高教學(xué)質(zhì)量充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的作用，本文探討出一種新型的教室信息管理系統(tǒng)，將時(shí)下最新的智慧物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，與本身教室的管理系統(tǒng)相結(jié)合，通過結(jié)合兩者不同特點(diǎn)分析高校教室的功能需求，提出具體的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，對(duì)整體結(jié)構(gòu)，功能方向等進(jìn)行詳盡的設(shè)計(jì)，以構(gòu)建智慧教室物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智慧教室 物聯(lián)網(wǎng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展的背景下，高校教室管理逐漸呈現(xiàn)出信息化和系統(tǒng)化的發(fā)展趨勢(shì)。高校教室的計(jì)算機(jī)化管理水平直接決定了高校教育資源的利用水平，這就是高校教育的多樣性，是教育繁榮的重要基礎(chǔ)。智慧教室通常是指基于新的教學(xué)工具（尤其是高科技軟件、軟件技術(shù)的應(yīng)用）創(chuàng)建智慧的教室管理系統(tǒng)。為了充分利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)并全面提高高校教室的信息水平，有種方法可以將最新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)的高校教室管理模型有機(jī)地結(jié)合在一起。即基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧教室信息管理系統(tǒng)，可以全面提高教室管理效率，真正體現(xiàn)教室的綜合價(jià)值，創(chuàng)建更好的教學(xué)環(huán)境。[1]

1. 智慧教室物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能需求分析

智慧教室是指可以反映教室智能的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)教室，利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為教室提供技術(shù)支持以便便捷的管理整個(gè)教室系統(tǒng)，并提供便捷的信息資源為教學(xué)的進(jìn)行提供技術(shù)支持。物聯(lián)網(wǎng)的功能是將教室，物聯(lián)網(wǎng)和各種智慧設(shè)備連接起來換種方式來說物聯(lián)網(wǎng)就是智慧教室系統(tǒng)的中樞系統(tǒng)。在智慧教室的“SMART”概念模型中，內(nèi)容呈現(xiàn)、環(huán)境管理、資源獲取、及時(shí)互動(dòng)、情境感知五個(gè)維度正好體現(xiàn)了智慧教室的特征。[2]基于“SMART”概念模型，智慧教室系統(tǒng)功能需求包括軟硬件兩大方面：軟件應(yīng)用需求主要包括環(huán)境智能感知、采光智能控制、通風(fēng)智能調(diào)節(jié)、室內(nèi)智能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、門禁智能運(yùn)用、監(jiān)控管理系統(tǒng)智能兼容平臺(tái)等。硬件應(yīng)用需求包括：（1）實(shí)現(xiàn)管理和監(jiān)控所有設(shè)備、系統(tǒng)、資源的能力，如對(duì)環(huán)境信息采集與傳輸?shù)闹悄芙K端，主要包括攝像頭、教室環(huán)境監(jiān)測(cè)分析和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬盤等硬件設(shè)施;（2）為環(huán)境管理提供依據(jù)，如對(duì)教室溫度濕度、照明強(qiáng)度、光線色彩、氣味等參數(shù)的自動(dòng)控制功能，其中包括對(duì)教學(xué)輔助工具如電動(dòng)投影設(shè)備的開關(guān)、升降、節(jié)目源的切換等智能控制;（3）針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的集成控制系統(tǒng)如開拓物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)的綜合集成，通過技術(shù)和環(huán)境的結(jié)合，在空間結(jié)構(gòu)的靈活調(diào)整、隨堂資源的實(shí)時(shí)保存、個(gè)性教學(xué)的精準(zhǔn)有效等方面做到以人為本，為師生實(shí)現(xiàn)定制信息推送和資源共享、交互方式友好高效、泛在式學(xué)習(xí)融合和個(gè)性化學(xué)習(xí)支持等提供信息化技術(shù)支持。[3]

2. 智慧教室物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于該系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，共涵蓋三個(gè)結(jié)構(gòu)部分，第一部分為平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)，第二部分為主端結(jié)構(gòu)，第三部分為子端結(jié)構(gòu)。該教學(xué)系統(tǒng)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)，分布式無線系統(tǒng)以及光載無線交換機(jī)是其主要的核心組成結(jié)構(gòu)。其全部設(shè)備系統(tǒng)的接入方式共包括兩種，一種為智能網(wǎng)關(guān)有線接入，另一種為標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi模塊無線接入。[4]（1）綜合平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)綜合平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式為堆疊構(gòu)建方式。具體分布是：子端平臺(tái)在下層，二級(jí)主端平臺(tái)在中層，一級(jí)主端平臺(tái)在上層[5]。（2）智慧教室的主端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)智慧教室系統(tǒng)的平臺(tái)主端由應(yīng)用工作站/維護(hù)/調(diào)度以及Web服務(wù)器/流媒體/數(shù)據(jù)庫/前置通信等，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行連接并接入各設(shè)備子系統(tǒng)數(shù)據(jù)。（3）智慧教室的子端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)智慧教室系統(tǒng)的子端由智能接入，涉及的結(jié)構(gòu)較多，如子端平臺(tái)軟件、網(wǎng)關(guān)、光載無線以及音視頻系統(tǒng)等。其中，音視頻系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，光載無線交換機(jī)可用 Wi-Fi 方式接入設(shè)備終端。[4]

參考文獻(xiàn)：

[1]賀家興;張玨，高校智慧教室物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，【J】，電腦與信息技術(shù)，2021，60-62，60-62

[2]黃榮懷，胡永斌，楊俊鋒，等.智慧教室的概念及特征[J].開放教育研究，2012，18（2）：22-27.

[3]丁勝和，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下高校智慧教室建設(shè)路徑探究，【J】，唐山師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，90-92，90-92

[4]吳炳志，基于云平臺(tái)下的高校智慧教室的設(shè)計(jì)研究，【J】，電腦知識(shí)與技術(shù)，2020，96-98，96-98

[5] 翦象慧，肖智清，龔全安，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智慧課堂的智慧教室系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J]. 物流工程與管理，2018，40（12）：170-172.