學校公共空間智能化改造的設計與實踐

沈晨 吳建家 付剛

摘要：學校報告廳等多功能公共空間的高效管理是學校信息化部門的一項重要工作，本文通過實踐探索出了一套切實可行的學校公共空間智能化改造方案，有效減少了管理過程中的重復工作，提升了公共空間的使用效率。

關鍵詞：公共空間；智能化；智能WIFI斷路器；高清矩陣切換器

中圖分類號：TP27 ?文獻標識碼：B ?論文編號：1674-2117（2024）12-0084-03

問題提出

中小學報告廳等公共空間的高效管理一直是中小學信息化工作中的一個痛點。一方面，報告廳等公共空間設備多，包含燈光控制系統、投影系統、音響系統等多個子系統，普通師生很難掌握好這么多設備的使用方法，這就使得在報告廳開展活動，經常需要一名信息中心的教師專門進行輔助，給信息中心帶來了很大的工作負擔；另一方面，學校積極鼓勵開展豐富多樣的文體活動，“班會課”“演講比賽”“社團活動展示”等眾多公共活動都要使用學校公共空間。因此，如何在現有基礎上對學校公共空間進行智能化改造，提高公共空間的智能化程度，簡化操作步驟，優化操作流程，讓普通教師也能夠輕松學會，同時，提高公共空間的利用效率，成為筆者研究的重點。

結合所在學校的實際情況，筆者制訂了公共空間智能化改造應達到的目標，主要包括公共空間的“預約登記系統”“一鍵燈光系統”“音響和投影智能控制系統”等部分要達到的改造目標。

①預約登記系統：采用網上自動預約登記，先預約先使用，后面需要預約的人只能在空余的時段登記。

②一鍵燈光系統：常用燈光控制集成到一個按鍵上，安裝在門口附近的墻上；開門后，只要按一個鍵就可把常用的燈都打開和關閉，也可以用手機遠程控制。

③音響和投影智能控制系統：公共空間最重要的是音響系統和投影系統，可以安裝一鍵開關，可以一鍵打開音響設備電源，并把多媒體電腦的畫面投影到LED大屏上。使用完畢后，一鍵關閉所有的設備電源。

改造方案設計

1.一鍵燈光控制系統改造方案

燈光控制的目標是在門口設置一鍵開關，方便使用者一鍵打開常用的所有燈光，活動結束后一鍵關閉所有燈光。該燈光系統最好帶有遙控功能，公共空間的管理者也可以遠程遙控開、關燈或進行定時設定。

經過方案比較，筆者認為采用“智能空氣開關”（智能WIFI斷路器）代替傳統“空氣開關”是一個比較好的選擇。該方案不需要重新布線，只需簡單更換控制室中的燈光配電箱里面的“空氣開關”就可達到設計要求。

智能空氣開關在傳統空開配電設備上進行升級，不僅能通過“物聯網技術+智能空開”實現配電設備智能化管理（如下頁圖1），從而實現設備狀態監測和預警報警等功能，還可以實現遠程控制分合閘，并且當電路發生故障時，能對使用中的電器產生保護，避免電器設備發生損壞。

2.“音響和投影智能控制系統”改造方案

報告廳等公共空間最常使用的是音響和投影系統，但傳統的音響系統和投影切換系統包含的設備多，開關不方便。改造的目標是把所有設備集成到中控顯示屏上，音響設備電源開和關、多路信號源切換等功能都可在觸摸屏上一鍵開關、一鍵切換。

（1）硬件原理設計

智能控制系統的核心是一套由“無縫高清矩陣切換器”“電源時序器”“控制面板”組成的自動控制系統（如圖2）。“無縫高清矩陣切換器”是一套完整的音視頻管理切換系統，是能夠擔負眾多的顯示信號源（輸入）和眾多的顯示設備（輸出）之間的任意組合（切換）的矩陣系統。高清矩陣設計減少了不同信號格式的轉化（矩陣內部直接轉換）和施工布線，提高了設備的集成度。音響和投影設備的電源則接在電源時序器上，由電源時序器設定自動開關機順序。電腦主機、筆記本電腦、學海投屏系統等眾多信號源都連接到“無縫高清矩陣切換器”；控制面板則連接“無縫高清矩陣切換器”“電源時序器”“LED大屏控制器”，實現一鍵開啟所有音響設備電源、LED顯示設備，并通過面板方便地切換LED顯示大屏的信號源。

（2）核心控制代碼修改

在硬件設備搭建完畢后，需要根據不同的使用場景，改造控制面板的內容，主要是控制按鈕的創設。圖3所示是學校“第一報告廳”中的智能中控面板主要按鈕布局。

在按需求設置好控制面板的按鈕后，還需要對后臺代碼進行修改，實現不同按鈕控制不同設備的功能。主要包括：①控制電源時序器開關，自動打開和關閉設備的電源。②控制信號切換，選擇不同的信號源投送到LED大屏上。典型代碼如下頁圖4所示。

3.門禁和網絡預約登記系統改造方案

為了實現公共空間的使用自動化，在對燈光、音響、大屏投影系統智能化改造后還必須配合門鎖系統智能化改造，并改造公共空間申請、登記、使用流程，才能真正提高公共空間的使用效率，同時降低信息中心等管理部門的管理壓力。

首先，把所有公共空間的傳統門鎖改造成“智能鎖”。智能鎖具備更多的開鎖方式，如指紋識別、密碼開鎖、NFC設備開鎖、手機APP開鎖、備用鑰匙開鎖，這些開鎖方式都是非常成熟的，安全性和穩定性都很不錯，并且智能門鎖是可以和外界通信的，管理人員能夠遠程獲取狀態或者實現智能聯動，進行遠程開門。同時，師生都有校園卡，只要給予授權，師生就可以刷校園卡自行開門。

其次，更新公共空間預約登記制度，實行公共空間“自動預約使用”制度，遵循先預約先使用的規則。在這方面，“釘釘”自動化辦公平臺的“公共空間預約和審核應用”是一個很好的選擇。教師要使用報告廳等公共空間，必須先到釘釘上預約，選擇可預約的時間段；信息中心負責審核，并根據預約者的要求提前做相關準備工作；當審核通過后，申請教師就可以用校園卡在特定時間內打開所申請的公共空間，并一鍵開關燈光和打開音響、投屏系統，方便地使用公共空間（如圖5）。

運行效果

根據上述原則，筆者所在學校對第一報告廳、第二報告廳等多個公共空間實行了智能化改造，從一段時間的運行結果來看，基本達到了改造目標。

一方面，公共空間遵循先預約先使用的原則，釘釘上清楚地顯示何人何時間使用何公共空間。這樣，不但極大地方便了教師的申請，而且減少了信息中心工作人員手工登記的麻煩。另一方面，公共空間中的設備經過智能化改造，使得信息中心的工作人員不需要參與到公共空間每次的具體使用中，因為普通教師只需要按少數幾個按鍵就可以方便、獨立地使用智能空間的音響投影燈光系統。信息中心只負責重大場合公共空間的使用，以及維護公共空間各種設備的正常使用。

當然，在公共空間智能化改造后，也需要對教師進行培訓，使他們能夠適應新的使用規則。一般來說，青年教師對智能化系統改造接受程度較高，但部分老教師剛開始可能還不適應，需要信息中心的教師在旁邊進行輔助，在經過幾次使用后，他們就能獨立并熟練地使用公用空間，體會到新系統的方便。