創(chuàng)客工作室環(huán)境之智慧建設(shè)

黃嘉文 重慶市第二十九中學(xué)

一、建設(shè)背景

（一）智慧校園發(fā)展需要

2008年1 1 月IBM提出“智慧地球”概念， 2009年8月，IBM又發(fā)布了《智慧地球贏在中國(guó)》計(jì)劃書(shū)，正式揭開(kāi) IBM“智慧地球”中國(guó)戰(zhàn)略的序幕 。2010年，在信息化“十二五”規(guī)劃中，浙江大學(xué)提出建設(shè)一個(gè)“令人激動(dòng)”的“智慧校園”。這幅藍(lán)圖描繪的是：無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、融合創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)科研、透明高效的校務(wù)治理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活。

智慧校園建設(shè)是教育信息化的重要組成部分，對(duì)于促進(jìn)育現(xiàn)代化具有重要意義?！督逃畔⒒臧l(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》把智慧校園建設(shè)列為重要工作，在學(xué)校信息化能力提升行動(dòng)中，明確提出制訂中小學(xué)校、幼兒園和中等職業(yè)學(xué)校智慧校園建設(shè)基本標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)智慧校園達(dá)標(biāo)建設(shè)。為了探索新時(shí)期智慧校園建設(shè)與應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，引領(lǐng)中小學(xué)智慧校園建設(shè)與應(yīng)用，中央電化教育館組織開(kāi)展了“百所智慧校園示范校建設(shè)項(xiàng)目” 。

（二）目前多數(shù)智慧校園開(kāi)放性差，各自為政

智慧校園建立離不開(kāi)智能化樓宇，智能化建筑基礎(chǔ)，微觀一點(diǎn)說(shuō)，智慧校園物聯(lián)網(wǎng)屬于智能家居范疇。市場(chǎng)預(yù)測(cè)，截止到2018年，中國(guó)的智能家居市場(chǎng)將達(dá)到1000億元。然而現(xiàn)階段，智能家居市場(chǎng)的模式不成熟，大多數(shù)家居制造企業(yè)并非技術(shù)型公司，產(chǎn)品看似“百花齊放”，實(shí)際產(chǎn)品中看不中用局，造成用戶反感、甚至遺棄。

隨著智能化的高速發(fā)展，我們看到以蘋(píng)果、谷歌、阿里云、小米米家、京東等廠商，正在以海納百川之勢(shì)吸納更多的設(shè)備加入進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)更大的互聯(lián)互通（當(dāng)然這里也會(huì)出現(xiàn)壟斷和新的壁壘，本文不作討論），一個(gè)APP 管理一棟樓，一個(gè)APP管理一個(gè)園區(qū)。

（三）選擇小米

截止2017年底，小米聯(lián)網(wǎng)設(shè)備量超過(guò)8500萬(wàn)臺(tái)，已經(jīng)成為全球最大智能硬件IOT平臺(tái)，單日為用戶完成自動(dòng)化場(chǎng)景操控超過(guò)2200萬(wàn)次。數(shù)據(jù)背后有幾個(gè)原因：1、產(chǎn)品線豐富，幾乎做到一個(gè)APP解決所有事情。2、價(jià)格相對(duì)便宜，相比蘋(píng)果、谷歌已經(jīng)國(guó)內(nèi)。3、界面友好，人機(jī)界面友好，智能化模塊功能齊全。

二、建設(shè)搭建

（一）搭建環(huán)境要求

信息化校園建設(shè)的基本是互聯(lián)網(wǎng)，智慧校園中物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)就是校園網(wǎng)。教育部辦公廳關(guān)于印發(fā)《2017年教育信息化工作要點(diǎn)》的通知中明確指出，基本實(shí)現(xiàn)具備條件的學(xué)?；ヂ?lián)網(wǎng)全覆蓋、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境全覆蓋，接入帶寬10M以上的中小學(xué)比例達(dá)到70%，推動(dòng)將學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境和備課環(huán)境建設(shè)納入義務(wù)教育學(xué)校建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)具備條件的學(xué)校配備師生用教學(xué)終端。使具備條件的學(xué)?；緦?shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)全覆蓋、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境全覆蓋。

（二）建設(shè)目標(biāo)

主要是通過(guò)小米的米家智能設(shè)備控制教學(xué)系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)、人員考勤系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)、門(mén)窗監(jiān)控系統(tǒng)、通風(fēng)換氣系統(tǒng)、植物澆灌系統(tǒng)。做到教師開(kāi)門(mén)上課，教學(xué)環(huán)境自動(dòng)匹配；環(huán)境發(fā)生變化自動(dòng)打開(kāi)某項(xiàng)功能。

(三)智能方案

根據(jù)我校創(chuàng)客工作室的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)需要，我們定了一下物聯(lián)網(wǎng)硬件。

1、教師上課開(kāi)設(shè)相應(yīng)模式，不同時(shí)間設(shè)置教室不同模式。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)啟設(shè)備眾多，尤其是部分設(shè)備有先后開(kāi)啟順序，稍不注意就會(huì)造成財(cái)產(chǎn)損失，創(chuàng)客工作室涉及到的東西更多、更雜，智慧實(shí)驗(yàn)室的意義就尤為明顯，有些設(shè)備不及時(shí)關(guān)閉勢(shì)必會(huì)造成能源浪費(fèi)。例1：黃老師第一堂課上3d建模打印課，需要使用到的是教學(xué)電腦、投影儀、話筒功放、學(xué)生電腦、3D打印機(jī)。例2：秦老師10：20上3D打印筆課程，需要使用教學(xué)電腦、投影儀、音響話筒、3D打印筆插座供電，因?yàn)?D打印筆有些許異味，需要自動(dòng)打開(kāi)空氣凈化器。

2、適時(shí)監(jiān)控環(huán)境，做好人居環(huán)境、植被環(huán)境、安防環(huán)境智慧調(diào)節(jié)。

(1）利用煙霧報(bào)警器、PM2.5檢測(cè)儀，適時(shí)檢測(cè)房間空氣環(huán)境。當(dāng)煙霧報(bào)警器或者PM2.5數(shù)字大于常態(tài)，就啟動(dòng)小米音響播放指定文字（空氣環(huán)境不好，注意電器安全），提醒教師和學(xué)生檢測(cè)一下高溫設(shè)備是否正常，同時(shí)打開(kāi)空氣凈化器。當(dāng)環(huán)境溫度高于35攝氏度，自動(dòng)打開(kāi)空調(diào)，播報(bào)指定文字（請(qǐng)管好門(mén)窗，節(jié)約能源）。

(2）隨著生態(tài)環(huán)境建設(shè)，校園綠化環(huán)境建設(shè)也越來(lái)越好，用小米智能插座開(kāi)關(guān)電，控制電磁閥的開(kāi)關(guān)，簡(jiǎn)介做了一個(gè)植物灌溉系統(tǒng)。并且通過(guò)多個(gè)電磁閥的開(kāi)關(guān)，控制澆水還是澆灌營(yíng)養(yǎng)液，做了三個(gè)智能管理。①植物土壤濕度低于20%澆水十分鐘。②植物土壤濕度大于50%或者花盆底部檢測(cè)到溢水停止?jié)菜?。③利用花花草草檢測(cè)儀里面的光照傳感器，控制過(guò)道燈光。當(dāng)光照數(shù)字低于1000lux 打開(kāi)路燈，高于5000lux關(guān)閉路燈。植物灌溉系統(tǒng)

(3）由于我?？萍紭墙Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，教室分散，經(jīng)常有學(xué)生在樓道嬉鬧打跳，存在安全隱患。小米攝像頭抓拍所有進(jìn)出人員影像資料，便于查閱、管理。使用人體紅外傳感器加上小米智能攝像頭，當(dāng)學(xué)生經(jīng)過(guò)某個(gè)固定位置觸發(fā)攝像機(jī)自動(dòng)錄像或者拍照。

(4）3D打印耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)常打印到凌晨，創(chuàng)客工作室電源就一直未關(guān)，存在安全隱患。有了智能攝像頭和門(mén)窗傳感器，巧妙運(yùn)用智能監(jiān)控，觸發(fā)畫(huà)面變化和門(mén)窗傳感器關(guān)閉兩個(gè)條件，自動(dòng)給教師手機(jī)發(fā)信息，并在十分中后切斷整個(gè)創(chuàng)客工作室電源。

當(dāng)材料堆放區(qū)、洛鐵和激光切割機(jī)操作區(qū)放上煙霧傳感器、溫濕度氣壓傳感器預(yù)防火災(zāi)以及控制保存材料的環(huán)境溫度和濕度，用動(dòng)靜貼提醒激光切割機(jī)蓋板是否蓋好。用門(mén)窗傳感器提示門(mén)窗是否閉合，也可以用它管理物品是否歸位等等。

三、本方案的優(yōu)勢(shì)與不足

利用米家搭建智慧實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，成本低、覆蓋廣泛、操作友好，尤其是智能攝像機(jī)的自動(dòng)偵測(cè)，可以有效的抓拍學(xué)生的進(jìn)出影像，間接實(shí)現(xiàn)考勤管理；并且對(duì)于指紋的使用可以達(dá)到教學(xué)環(huán)境的定制，大大減少不必要的消耗和潛在安全隱患。

其實(shí)目前的智慧校園建設(shè)中，智慧教室建設(shè)方案比較成熟，排除互聯(lián)互通的問(wèn)題之外，最大的問(wèn)題就是統(tǒng)計(jì)、管理，以及在統(tǒng)計(jì)管理的基礎(chǔ)上智慧引導(dǎo)缺失。本方案中在創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室里，材料管理問(wèn)題不能有效的解決，不能統(tǒng)計(jì)材料使用情況，不能準(zhǔn)確記錄學(xué)生考勤。創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的地方，有些時(shí)候需要思考、畫(huà)圖，有些需要使用電腦設(shè)計(jì)，而有時(shí)候在加工區(qū)操作，本方案學(xué)生在教室人數(shù)分布不能智能預(yù)警、引導(dǎo)，勢(shì)必會(huì)造成某些區(qū)域?qū)W生過(guò)多、擁擠。目前沒(méi)有合適的解決辦法。