基于物聯網的智慧教學樓的研究與設計

宋蕾

摘要??? 伴隨著物聯網技術的快速發展，智能應用被廣泛應用于千家萬戶之中。基于物聯網的三層結構，研究與設計了智慧教學樓的架構信息。在分析物聯網的三層軟件的基礎上，設計與分析了智慧教學樓的整體架構與局部細節信息。

【關鍵詞】物聯網 智慧教學樓

1 緒論

物聯網以標準、互通的通信協議為基礎，具有自我配置能力的全球性動態的網絡設施。在物聯網的這個網絡中，所有實質和虛擬的物體都有特定的編碼和物理特性，通過智能界面來實現無縫連接，實現信息共享。

物聯網整體架構包括應用層、傳輸層和傳感層。本文的智慧教學樓的設計主要與物聯網的應用層進行連接與通信，應用層從智慧教學樓接收到數據后，進過相關協議與棧組織與傳輸層進行通信，傳輸層中的數據從應用層接收到，加上相關數據幀頭與數據簇之后，將信息傳遞至傳感層，由傳感層進行綜合識別與感知，進而完成物聯網的智慧教學樓的一系列操作。

2 基于物聯網的智慧教學樓的整體設計

將物聯網于教學樓進行結合，進而形成物聯網下的智慧教學樓。目前物聯網主要由三個部分構成，包括應用層、傳輸層與傳感層

具體的介紹內容如下：

2.1 應用層

在應用層面上，本文將傳感器節點安裝在各個教室內部，以便進行溫濕度控制、電源開關控制、聲波控制等自動化軟件系統操作。傳感器節點由傳感層經過數模轉換器，或者通過光釬將電信號轉化為光信號。不論是自動化辦公軟件、自動化監控軟件還是及時通信軟件都在應用層布置傳感器節點，以便于上層及時通信。

2.2 傳輸層

應用層的數據轉換為光信號后，將由傳輸層的以太網交換機、光釬交換機等網絡設備進行信號接收，進而將光信號轉發出去。該層實現了感知層數據和控制信息的雙向傳輸、路由以及控制，在傳輸大量感知信息的同時，對傳輸的信息進行了融合等處理。

2.3 應用層

該層是物聯網與用戶的接口，針對不同的用戶與應用提供了相應的管理平臺和運行平臺，并且與不同行業的專業知識和業務模型相結合，實現了更加準確個精細的智能化信息管理。由傳輸層的光信號傳輸至應用層，經過數模轉換器，將信號轉換成電腦可以識別的二進制數字，傳送到應用層的電腦所控制的終端節點，由相關管理人員進行操控。

3 智慧教學樓的模塊化設計

物聯網應用層、傳輸層與傳感層分別對應于智慧教學樓的自動化辦公軟件模塊、自動化監控軟件模塊和及時通信軟件模塊。

3.1 自動化控制軟件

該模塊主要負責對環境的感知與控制，其核心是直接數字控制器DDC，主要在各種建筑物中進行溫濕度調節、開關控制以及程序操作的電子機械組件。將每個DDC控制器通過Zigbee協議，由無線傳感器網絡來實現對教學樓內每間教室的控制，中間經過傳輸線路，傳輸至樓宇自動化管理平臺（終端電腦），進而由一臺或者幾臺終端電腦直接操控智慧教學樓里面每間教室。

傳輸線路可以由雙絞線來部署，將終端設備與智慧教學樓之間的距離盡量縮短至雙絞線傳輸不產生誤差的距離。

3.2 自動化監控軟件

該軟件模型包括了圖像信息的采集，圖像/數字轉換器，數字控制模型，圖像的輸出，視頻的采樣與錄像。

圖像的采集與輸出主要通過已成型的監控設備以及視頻輸入輸出轉換器來進行架構，監控設備實時監控教學樓的點滴變化，形成圖像化信息。

數字控制模型，圖像信息轉換為數字信息之后，通過傳輸設備在該模型下進行存儲，主要負責數字信息的存儲與處理，主要位于視屏分配器處得位置。

不同設備之間通過同軸電纜來進行連接，考慮到數據輸入輸出速率不匹配的問題，可以在不同模型之間添加Mini-USB，也就是連接兩個不同接口，中間穿插兩個緩存器，有mini核心控制器來組成的器件，通常Mini-USB隱藏在傳輸線路之內。

3.3 及時通信軟件

該模塊主要用于即時通信與及時反饋。在網絡通信協議中，存在著單播、多播和任播三種通信模式。本文借鑒這三種模式介紹該模塊主要實現的功能。

單播模式，此處的設計，類似于信訪制度，目的是實現老師與老師之間、學生與學生之間，以及師生之間的及時交流。

多播模式，在該模塊中可以作為廣播模擬裝置。在教學樓各個教室之間安裝廣播器作為前端裝置，通過傳輸廣播線，可選用RVV2*1.5規格的廣播線進行音頻傳輸。以總線連接的方式，與終端的通信設備進行連接。以實現消息及時傳達、廣播的效果。

任播模式，是指在自動化監視軟件實現之后，一對一的通信反饋即時問題，作為應急處理措施，優先級別為最高。在理論操控上，可以作為報警系統來看待。也就是，在監視軟件處，凡認為重要優先的地段，如考場、醫院等，穿插安裝報警系統。

4 總結

物聯網與教學樓的結合，可以滿足人們對建筑環境信息化、智能化的需求，三大模塊的出現提供給師生們了安全舒適的辦公環境。

參考文獻

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