基于物聯網技術的智慧型教室管理系統開發研究

摘? 要：隨著時代的發展與社會的進步，學生們的教育環境越來越為人們所重視。然而，就目前的情況而言，現代教學課堂環境依舊存在著很多問題。比如：學生們遲到、逃課、考勤等問題難以被查出，學校查課的時間成本和人力成本大等。因此，學校可以充分利用當下物聯網技術，為教師和學生建設相應的智慧型教室管理系統，為學生們提供一個良好的學習環境。

關鍵詞：物聯網;智慧教室;系統開發

中圖分類號：TP391.4? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1671-2064（2019）24-0000-00

0 引言

目前，大多數教室的主要布局是“投影儀+黑板”，教師主要通過這兩種教學設備來進行授課。部分學校為了給學生提供一個良好的教學體驗，在教室里安裝了實物投影，但這距智慧型教室管理系統的創建依舊有很大距離。就目前的情況而言，大部分學校在授課環境、安全安保、學生考勤等方面均有欠缺，主要依靠人力來維持這些方面的保障，總體來說成本較高，效率較低。因此，學校應充分利用當下的物聯網技術，為學生們建設智慧型教室管理系統，以此來為學生們提供一個良好的教育環境。

1 室內硬件設備的控制

1.1 空調、風扇控制系統

目前，大多數教室的風扇主要依靠人對開關的調節;大多數教室的空調主要依靠人通過遙控器來對空調開關及溫度進行調節[1]。在這種情況下，人們很難掌握合適的溫度，很可能由于溫度不適而導致感冒發燒現象發生。并且，如果人們在離開教室時忘記關電扇或者空調的話，那么就會造成很大程度的資源浪費。因此，我們可以通過設置專門的空調、風扇控制系統，以求解決這些問題，為學生們提供一個良好的教學環境。

空調、風扇智能控制系統由紅外線感應模塊+室內溫度感應模塊+空氣感應模塊（干燥度、濕度）這三部分構成，通過微處理器系統來進行數據分析，最終通過遠程終端在現有數據基礎上，對空調和風扇進行數據分析，并根據分析情況進行自動啟動和自動關閉，以此來實現空調和電扇的自動開關、自動調溫、自動調濕，進而避免因溫度不適而導致的感冒發燒現象、因遺忘而導致的浪費資源現象發生。

空調、風扇智能控制系統的具體操作步驟如：首先，人們應該根據實際情況，對空調、風扇的起始條件進行一個大概的設定，比如：開始溫度、開始人數、開始濕度等等。其次，當教室內的條件達到空調或者電扇的啟動條件時，空調和電扇會決定自身是否啟動，是否開始工作。比如：后臺人員將啟動人數設置為總人數的百分之五十，那么，當系統檢測到超過半數以上的人在教室時，空調將會結合其他兩個條件決定自身是否啟動。如果教室內有人但是人數較少時，電扇就會結合其他兩個條件決定自身是否啟動。這樣，可以在很大程度上節約電力資源，為學生提供一個良好的學習環境。除此之外，智能空調、電扇系統可以通過對外界溫度進行感知，來自行調節室內溫度，在著力于為學生們提供一個舒適的學習環境的同時，保障學生們的身體健康，進而為學生們今后的學習和發展奠定基礎。

1.2 燈光控制系統

目前，大部分教室多使用傳統的白熾燈來進行照明，通過人控制開關的形式來決定燈的開關。然而，我們需要明確：白熾燈的壽命較短，耗電量較大，總體上看成本較高。除此之外，我們還需要明確一個問題：教室里人來人往，時常會有忘記關燈的現象發生[2]。如果教室在空無一人的狀態下依舊亮著燈的話，那么這無疑是一種資源的浪費。因此，學校可以依據當下物聯網技術，開發專門的智能燈光控制系統，以此來解決上述問題，為學生們提供一個良好的學習環境。

智能燈光控制系統主要包括兩個部分，即：室內光照感應系統和人體熱感應系統。室內光照感應系統，即：系統可以自動檢測室內的亮度，如果室內的亮度較低，則自動打開燈光進行照明;如果室內的亮度較高，可以滿足人們的需求，那么燈光自行處于待機狀態。人體熱感應系統，即：系統可以根據人體的熱量分布規律，對人體所在位置進行自動檢測。當系統檢測到人體的存在位置時，可以自動打開距人體存在地最近的燈，確保人體周圍有足夠的光亮。這樣就可以避免教室里只有一個人或者幾個人，卻打開了教室里面所有的燈的情況發生。既可以節約資源，又可以保護環境，還可以為學生提供一個良好的學習體驗和學習環境，可謂一舉多得。智能燈光控制系統可以在很大程度上在不改變照明效率的基礎之上，實現能源的節約與環境的保護。其將室內光照感應系統與人體熱感應系統相結合，要求室內環境必須同時滿足二者的條件，照明系統才會起到照明的作用，是一個非常有效的設計。

2 室內安全的有效保障

2.1 智能防火系統

就目前的情況而言，大部分學校依舊以保安作為學校維護學校安全的主要力量，以樓道里的滅火器、日常的防火演練以及學校的滅火儲備用具作為防治火災的手段。此種方式費心勞力，事倍功半，亟待改革。因此，人們可以通過開發研究智能防火防盜系統，并將其應用于實踐當中，以此來更好地保障學生們的安全，為學生們提供一個良好的教學環境和教學體驗，進而為學生們今后的學習和發展奠定一個堅實的基礎。

“智能防火系統”主要包括幾個方面：電路檢測系統、煙霧感應系統、視頻監控系統和溫度感應系統。

以上系統為檢測系統，除此之外，“智能防火防盜系統”還包括與檢測系統相對應的控制系統，即：通訊警報系統、消防水閘噴霧控制系統、空氣凈化系統、降溫系統和可疑人物探查系統。當電路檢測系統檢測出某地電路出現故障時，故障報告會在第一時間內傳送到后勤部。與此同時，故障電路會自動停止運轉，以避免火災發生。我們需要明確：火災發生的同時會產生大量的煙霧，這些煙霧中含有大量二氧化碳，極有可能令人窒息身亡。因此，當煙霧感應系統檢測出大量煙霧時，首先會發出警報，警示教師和學生們有危險。然后會自動啟動空氣凈化裝置，為學生們驅除空氣中的煙霧。與此同時，系統會以最快的速度將煙霧檢測情況發送至學校安保部門和高層管理者的手中，讓該種情況得到解決。火災發生時，不僅會伴隨煙霧的產生，而且會導致室內溫度的升高。當煙霧警報器和溫度警報器同時響起時，學校安保部門和高層管理者會以最快的速度組織位于教學樓內的教職工和學生盡快撤離，并撥打119火警熱線等待救助。在所有教師和學生都撤離完畢后，消防裝置會根據火災的成因去選擇合適的滅火方式，以求在最短的時間內撲滅火源，將學校的損失減少到最低。

以上是智能防火系統的組成部分與實際引用，該系統的研發與使用，將會對學校消防產生非常重大的影響，對于保障教職工和學生的安全而言十分有幫助。

2.2 門窗控制系統

就目前的情況而言，大部分學校教室的門窗都是由人來進行開關的。這種方式不僅費時費力，而且容易存在遺忘的現象[3]。當面臨大雨等惡劣天氣時，如果有人忘記關門關窗戶的話，那么會對教室內的書籍和多媒體教學設備造成相當大的損害。因此，我們可以將普通的門窗與物聯網的智能控制系統進行結合，形成一個獨立的“門窗智能控制系統”，以此來保障教室的安全，為學生們提供一個良好的學習環境。

“門窗智能控制系統”主要包括幾個方面，即：門窗控制裝置、雨水檢測裝置、風力檢測裝置、指紋檢測系統、人體熱感應系統和空氣濕度檢測裝置。

當檢測裝置檢測到周圍環境指數超標，環境惡劣時，會自動關閉教室內的門窗，盡最大的可能性保護教室內的書籍和電子教學設備，以此來避免可能因雨水泄露或者風力襲擊而造成的校園安全隱患。當教室內空無一人時，教室的門窗會適當關閉，通風口會打開，為室內進行通風。學生們要想進入教室，需要通過錄入指紋的形式來解鎖教室的大門，指紋符合者方能進入，這樣可以在很大程度上避免出現外校人員盜竊現象，能夠更好地保障學生們的人身安全和財產安全。總而言之，門窗控制系統能夠充分利用當下的物聯網技術，對學生們的安全進行切實有效的保護，其研發和運用對于學生們的教室建設而言十分有必要。

3 學生日常的有效監督

現如今，各大高校基本通過學習委員點名、學生會查課的形式來確定學生們的到課情況，以上課出勤率作為學生們平時成績的主要依據。然而，這種查課方式會有很多漏洞，并容易產生很多弊端。替點名、替課等現象時有發生，甚至在有些高校已經演變成了一個產業，這是非常不利于學生們的學習和發展的。因此，我們可以通過設置智能考勤系統，來監督學生們的到課情況和日常學習情況，以此來為學生們今后的學習和發展，奠定一個堅實的基礎。

“智能考勤系統”主要包括幾部分，即：物聯網系統、云計算功能和互聯網大數據信息系統。（1）學校可以以學院為單位來下發通知，學院內部可以以班級為單位，要求學生在規定的時間內錄入個人信息，包括：面部信息、指紋信息以及其他個人基本信息等等。（2）教務處可以將收集好的信息錄入到手機端或者電腦端端口，通過網絡大數據的形式來進行分析和儲存，并為其設置相應人臉識別系統。（3）學校可以要求學生們在每節課上課之前，先在教室門口刷臉，再進入教室上課。這樣，學校就可以在后臺輕松知道每節課曠課、替課的學生都有哪些，以此來對其進行規制。除此之外，學校可以在前三個系統的基礎之上，增設一個手機智能探測系統，通過該系統來實時檢測學生們課上時間玩手機的情況，以此來更好地了解學生們的日常學習情況，對學生們進行切實有效的監督，為學生們今后的生存和發展奠定一個堅實的基礎。

4 結語

綜上所述，基于物聯網技術的智慧型教室管理系統開發研究對于學生們今后的學習和發展而言至關重要。智慧型教室管理系統可以從室內硬件設備的控制、室內安全的保障和學生日常學習的監督三個層面來進行系統研發與應用。該系統以物聯網技術為基礎，以當下熱門的互聯網技術與大數據信息儲存與計算技術為核心，為學生們營造了一個良好的學習環境，對學生們今后的學習和發展會非常有幫助。

參考文獻

[1] 唐培，劉雅，瞿雨秋，等.基于物聯網技術的智慧教室管理系統設計[J].現代鹽化工，2019，46（3）：43-44+61.

[2] 朱劍峰.基于6LoWPAN的智慧教室[D].上海：華東理工大學，2018.

[3] 湖南廣播電視大學.基于物聯網技術的智慧教室：CN201621222399.9[P].2017-05-17.

收稿日期：2019-11-04

*基金項目：本文是2018年度山東信息職業技術學院院級課題《基于物聯網技術的智慧型教室管理系統開發研究》研究成果（2018XYZ004）。

作者簡介：武際斌（1983—），男，山東濰坊人，本科，畢業于山東師范大學，講師，研究方向：計算機應用。