高校智慧教室物聯網系統設計與實現

洪詠琪

摘要：為了更好地運用智慧物聯網來提高教學質量充分發揮物聯網的作用，本文探討出一種新型的教室信息管理系統，將時下最新的智慧物聯網管理系統，與本身教室的管理系統相結合，通過結合兩者不同特點分析高校教室的功能需求，提出具體的物聯網系統設計方案，對整體結構，功能方向等進行詳盡的設計，以構建智慧教室物聯網系統。

關鍵詞：智慧教室 物聯網 系統設計

在物聯網等新技術持續創新和發展的背景下，高校教室管理逐漸呈現出信息化和系統化的發展趨勢。高校教室的計算機化管理水平直接決定了高校教育資源的利用水平，這就是高校教育的多樣性，是教育繁榮的重要基礎。智慧教室通常是指基于新的教學工具（尤其是高科技軟件、軟件技術的應用）創建智慧的教室管理系統。為了充分利用物聯網的技術優勢并全面提高高校教室的信息水平，有種方法可以將最新的互聯網技術與傳統的高校教室管理模型有機地結合在一起。即基于物聯網技術的智慧教室信息管理系統，可以全面提高教室管理效率，真正體現教室的綜合價值，創建更好的教學環境。[1]

1. 智慧教室物聯網系統功能需求分析

智慧教室是指可以反映教室智能的物聯網系統教室，利用先進的物聯網系統為教室提供技術支持以便便捷的管理整個教室系統，并提供便捷的信息資源為教學的進行提供技術支持。物聯網的功能是將教室，物聯網和各種智慧設備連接起來換種方式來說物聯網就是智慧教室系統的中樞系統。在智慧教室的“SMART”概念模型中，內容呈現、環境管理、資源獲取、及時互動、情境感知五個維度正好體現了智慧教室的特征。[2]基于“SMART”概念模型，智慧教室系統功能需求包括軟硬件兩大方面：軟件應用需求主要包括環境智能感知、采光智能控制、通風智能調節、室內智能實時監測、門禁智能運用、監控管理系統智能兼容平臺等。硬件應用需求包括：（1）實現管理和監控所有設備、系統、資源的能力，如對環境信息采集與傳輸的智能終端，主要包括攝像頭、教室環境監測分析和數據存儲硬盤等硬件設施;（2）為環境管理提供依據，如對教室溫度濕度、照明強度、光線色彩、氣味等參數的自動控制功能，其中包括對教學輔助工具如電動投影設備的開關、升降、節目源的切換等智能控制;（3）針對物聯網系統的集成控制系統如開拓物聯網管理平臺的綜合集成，通過技術和環境的結合，在空間結構的靈活調整、隨堂資源的實時保存、個性教學的精準有效等方面做到以人為本，為師生實現定制信息推送和資源共享、交互方式友好高效、泛在式學習融合和個性化學習支持等提供信息化技術支持。[3]

2. 智慧教室物聯網系統架構設計

對于該系統的整體架構設計，共涵蓋三個結構部分，第一部分為平臺總體結構，第二部分為主端結構，第三部分為子端結構。該教學系統為物聯網技術應用系統，分布式無線系統以及光載無線交換機是其主要的核心組成結構。其全部設備系統的接入方式共包括兩種，一種為智能網關有線接入，另一種為標準Wi-Fi模塊無線接入。[4]（1）綜合平臺總體結構的設計綜合平臺總體結構的設計方式為堆疊構建方式。具體分布是：子端平臺在下層，二級主端平臺在中層，一級主端平臺在上層[5]。（2）智慧教室的主端結構設計智慧教室系統的平臺主端由應用工作站/維護/調度以及Web服務器/流媒體/數據庫/前置通信等，通過網絡交換機進行連接并接入各設備子系統數據。（3）智慧教室的子端結構設計智慧教室系統的子端由智能接入，涉及的結構較多，如子端平臺軟件、網關、光載無線以及音視頻系統等。其中，音視頻系統相對獨立，光載無線交換機可用 Wi-Fi 方式接入設備終端。[4]

參考文獻：

[1]賀家興;張玨，高校智慧教室物聯網系統設計研究，【J】，電腦與信息技術，2021，60-62，60-62

[2]黃榮懷，胡永斌，楊俊鋒，等.智慧教室的概念及特征[J].開放教育研究，2012，18（2）：22-27.

[3]丁勝和，物聯網技術下高校智慧教室建設路徑探究，【J】，唐山師范學院學報，2021，90-92，90-92

[4]吳炳志，基于云平臺下的高校智慧教室的設計研究，【J】，電腦知識與技術，2020，96-98，96-98

[5] 翦象慧，肖智清，龔全安，等.基于物聯網技術和智慧課堂的智慧教室系統研究與設計[J]. 物流工程與管理，2018，40（12）：170-172.