一種基于物聯網的智慧教室方案的設計與實現探究

李迎春

摘 要： 隨著中國社會經濟水平的不斷提升，人民在滿足了溫飽的基本需求后，就逐漸的將目光轉到了關乎到未來發展的教育事業上，而提到教育，現在最為引人注目的大概就是建設智慧校園，所謂的智慧校園就是將教室內的設備管理、教學過程中的網絡化信息化建設等工作，而這其中比較重要的就是怎樣將教室內的教學設施通過現代化手段進行高效、便捷的管理。這篇文章就立足于目前中國智慧校園的建設基本情況，對于怎樣管理教學設施進行了探討，并且將物聯網思維和技術引入其中，設計了一套具有極高的可操作性的管理系統，希望能夠為同行業的從業者提供一些借鑒，并且全面推動我國智慧校園以及智慧教室的發展水平。

關鍵詞： 智慧教室； 物聯網； 人體位置檢測； 燈光控制；

【中圖分類號】 TN929.5 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2236-1879（2017）12-0038-02

引言

國際商用機器公司在近年來提出了一個全新的“智慧地球”的思路，而這種全新的思路的提出就為我們著力發現的教育事業上提供了全新的契機，許多專家學者基于智慧地球的全新理念，開發出一個名為“智慧校園”的教育方面的新型控制手段，這種全新的智慧化管理模式能夠大大的提升中國目前教室設備管理以及校園基礎設施管理水平。而在這其中，與實際教學關系最為密切的就是智慧教室的建立，它在整個智慧化系統中占有舉足輕重的地位，但是在發現了重要性的基礎上，并沒有太多的人對如何操作進行研究，智慧教室也可以稱為未來教室、靈敏教室等等，它不僅僅是一種思維，更是真實存在的一種現代化信息化的控制系統和設施設備，將這種智能化的教室落成之后，就能夠為教師們改善自己的教學手法提供基礎支持，也能夠為教育改革的進步保駕護航。這就從一個側面反應出了智慧教室的重要性。

1 基于物聯網的智慧教室體系架構

經過實際調查和對多年教學經驗的總結，我們發現，中國現在的許多民辦高校和大專類院校在教學設施上的建設還非常的粗略，一般只有照明設施、投影儀、屏幕等一些非常常見的東西，這些設備一般都會總在為學生們播放音頻、視頻或者教師做的ppt等，直接為學生們的學習生活進行服務，或者是在課程結束以后，可能有一些學生會來到教室進行自主的復習，這個時候也可能會用到這些設施。我們在實際教學中發現，這些設備現在的應用方法非常不便，直接影響到學生們的學習效率和教師的教學質量，這套應用還具有很多可以改進的地方，舉個例子來說，現在教室內的多媒體設備想要使用，就需要讓學生踩著很高的椅子桌子上去按動開關，或者是屏幕出現故障的時候就需要把全部的燈都關掉，以背景墻作為屏幕進行投影，有的院校中甚至不是每一個教室都配備了多媒體設備，想要應用的時候就需要整個班級的同學都移動到另一個教室，而教師和教育資源的調配人員也不知道哪個教室的設備正在使用，導致在集體性課程的時候就會出現班級使用混亂的情況，另外就是能源浪費的問題，我們經?？梢钥吹揭粋€班級里面已經沒有學生了，但是多媒體設備仍然開著或者是仍然燈火通明，這都是一筆不小的支出?，F在除了教育事業，最受關注的就是物聯網這個詞匯，所以我們在研究中就對如何將物聯網與教育事業相結合進行了探討，最后我們發現，可以將一些先進的傳感器和遠程的控制手段引入到教室設施的管理中去，舉個例子來說，在教室中可以設置一個監測屋內紅外線的設施，如果發現屋內并沒有能夠發射紅外線的事物存在，就可以通過網絡化的管理系統，將屋子里面的燈和多媒體關掉，這樣就能夠在很大程度上減少能源的浪費，減少學校在這方面的開支。

2 人體位置檢測

上文提到過，我們可以在教室中安置好各種傳感設備，從而達到對教室內的設施進行遠程監控和管理的基本目標，而這一切的最終目的就是為了能夠對設施設備進行控制，減少能源浪費和一應支出。而我們想要達到智慧化管理的效果，就必須要知道教室的各個角落是否有人，有多少人，這樣才能根據實際的情況，將照明設備、換氣設備的工作頻率以及工作時間調整好，目前有一種剛剛投入使用的傳感器就正好能夠滿足這樣的要求，它包括監控設備和信息傳輸設備兩個方面，由監控設備判斷整個教室中的人員分布，而信息傳輸設備則是利用現有的無線局域網技術將收集到的數據傳輸給控制管理系統，這樣就能夠達到根據人數的分布來控制各種設備的工作方案的目的。在進行真正的教室人體傳感系統建設的過程中，我們可以將一整個教室分為四個區域，然后針對每一個區域的特殊情況再設定好該區域的監測設備和信息傳輸設備，這樣既能為每個傳感器的順利工作提供保證，又能夠在整個教室的監測過程中，確保不出現一塊死角，從而實現對整個教室的完美智慧化管理。

3 燈光控制

一個教室主要的耗能設施就是照明設備，如果我們能夠把照明設備的開關管理工作做好，就能夠在很大的程度上提升節能減排工作的工作水平，也能夠為學校減少整體支出，關于如何遠程控制教學場所中的照明設備，已經有許多的專家學者提供了自己的手段和方法，而在這篇文章中，我們就提出了一種全方位、立體化、多層次的照明設備管理手段，一個教室不是每天都是整天在上課的，有的時候在結束課程之后，會有一些學生在這兒進行復習和明天的預習，這種情況下，人數較少就不必要將照明設備開到與整個班級上課的時候的水平，只需要能夠滿足幾個學生學習的要求就可以了。所以我們在研究中就發現，我們可以利用相關的傳感器，計算好哪個位置有學生以及學生的人數，而后將數據傳送給控制系統，最后由控制系統將這個班級的照明設備調配至最符合要求的亮度，這樣就能夠在很大程度上減少照明設備帶來的浪費。

4 系統實現

為了解決以上的幾種情況，我們就可以針對每一種要求設計出獨立的控制系統和監測設施，而后將其進行集成化安裝，將整個智能教室的系統分為軟件和硬件兩個部分，軟件設施主要就是遠程控制系統和信息傳輸系統，這兩個主要是負責將硬件設備收集到的數據進行歸納整理，并且進行分析，而后將分析結果傳輸到主控制系統中去。而硬件設備就是負責對教室中人數、學生的分布情況、溫度、濕度等具體數據進行采集和分類，負責的主要是前期的工作，最后需要注意的就是遠程控制系統，一定要能夠準確、高效的識別出教室的位置和對應的開關，并且及時的將教室內的設施設備關閉。只有做好了整個系統的集成化建設，才能真正的發揮出各個部分的重要作用，才能體現出智慧化教室建設的積極意義。在實際建設中，除了要求工作人員要對自己的本職工作具有足夠的耐心和責任心，還需要他們具有十分高超的專業素養，這樣才能保證智慧化教室系統化的建成。

5 結語

總而言之，智慧化教室的建設有利于整個校園智慧網絡的建成，我們在工作中必須要結合不同的學校的具體情況，設計出最符合使用要求的管理系統和整體方案，并且依照設計方案一絲不茍的將硬件設施安裝妥善，從而將高度發達的物聯網思維與最為重要的教育事業進行有機的融合，為我國教育事業的不斷進步打下堅實基礎，并推動中國教育改革做出一份貢獻。