學(xué)校公共空間智能化改造的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

沈晨 吳建家 付剛

摘要：學(xué)校報(bào)告廳等多功能公共空間的高效管理是學(xué)校信息化部門的一項(xiàng)重要工作，本文通過實(shí)踐探索出了一套切實(shí)可行的學(xué)校公共空間智能化改造方案，有效減少了管理過程中的重復(fù)工作，提升了公共空間的使用效率。

關(guān)鍵詞：公共空間；智能化；智能WIFI斷路器；高清矩陣切換器

中圖分類號(hào)：TP27 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?論文編號(hào)：1674-2117（2024）12-0084-03

問題提出

中小學(xué)報(bào)告廳等公共空間的高效管理一直是中小學(xué)信息化工作中的一個(gè)痛點(diǎn)。一方面，報(bào)告廳等公共空間設(shè)備多，包含燈光控制系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、音響系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)，普通師生很難掌握好這么多設(shè)備的使用方法，這就使得在報(bào)告廳開展活動(dòng)，經(jīng)常需要一名信息中心的教師專門進(jìn)行輔助，給信息中心帶來了很大的工作負(fù)擔(dān)；另一方面，學(xué)校積極鼓勵(lì)開展豐富多樣的文體活動(dòng)，“班會(huì)課”“演講比賽”“社團(tuán)活動(dòng)展示”等眾多公共活動(dòng)都要使用學(xué)校公共空間。因此，如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)校公共空間進(jìn)行智能化改造，提高公共空間的智能化程度，簡化操作步驟，優(yōu)化操作流程，讓普通教師也能夠輕松學(xué)會(huì)，同時(shí)，提高公共空間的利用效率，成為筆者研究的重點(diǎn)。

結(jié)合所在學(xué)校的實(shí)際情況，筆者制訂了公共空間智能化改造應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)，主要包括公共空間的“預(yù)約登記系統(tǒng)”“一鍵燈光系統(tǒng)”“音響和投影智能控制系統(tǒng)”等部分要達(dá)到的改造目標(biāo)。

①預(yù)約登記系統(tǒng)：采用網(wǎng)上自動(dòng)預(yù)約登記，先預(yù)約先使用，后面需要預(yù)約的人只能在空余的時(shí)段登記。

②一鍵燈光系統(tǒng)：常用燈光控制集成到一個(gè)按鍵上，安裝在門口附近的墻上；開門后，只要按一個(gè)鍵就可把常用的燈都打開和關(guān)閉，也可以用手機(jī)遠(yuǎn)程控制。

③音響和投影智能控制系統(tǒng)：公共空間最重要的是音響系統(tǒng)和投影系統(tǒng)，可以安裝一鍵開關(guān)，可以一鍵打開音響設(shè)備電源，并把多媒體電腦的畫面投影到LED大屏上。使用完畢后，一鍵關(guān)閉所有的設(shè)備電源。

改造方案設(shè)計(jì)

1.一鍵燈光控制系統(tǒng)改造方案

燈光控制的目標(biāo)是在門口設(shè)置一鍵開關(guān)，方便使用者一鍵打開常用的所有燈光，活動(dòng)結(jié)束后一鍵關(guān)閉所有燈光。該燈光系統(tǒng)最好帶有遙控功能，公共空間的管理者也可以遠(yuǎn)程遙控開、關(guān)燈或進(jìn)行定時(shí)設(shè)定。

經(jīng)過方案比較，筆者認(rèn)為采用“智能空氣開關(guān)”（智能WIFI斷路器）代替?zhèn)鹘y(tǒng)“空氣開關(guān)”是一個(gè)比較好的選擇。該方案不需要重新布線，只需簡單更換控制室中的燈光配電箱里面的“空氣開關(guān)”就可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

智能空氣開關(guān)在傳統(tǒng)空開配電設(shè)備上進(jìn)行升級(jí)，不僅能通過“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)+智能空開”實(shí)現(xiàn)配電設(shè)備智能化管理（如下頁圖1），從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)警報(bào)警等功能，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制分合閘，并且當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，能對(duì)使用中的電器產(chǎn)生保護(hù)，避免電器設(shè)備發(fā)生損壞。

2.“音響和投影智能控制系統(tǒng)”改造方案

報(bào)告廳等公共空間最常使用的是音響和投影系統(tǒng)，但傳統(tǒng)的音響系統(tǒng)和投影切換系統(tǒng)包含的設(shè)備多，開關(guān)不方便。改造的目標(biāo)是把所有設(shè)備集成到中控顯示屏上，音響設(shè)備電源開和關(guān)、多路信號(hào)源切換等功能都可在觸摸屏上一鍵開關(guān)、一鍵切換。

（1）硬件原理設(shè)計(jì)

智能控制系統(tǒng)的核心是一套由“無縫高清矩陣切換器”“電源時(shí)序器”“控制面板”組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)（如圖2）。“無縫高清矩陣切換器”是一套完整的音視頻管理切換系統(tǒng)，是能夠擔(dān)負(fù)眾多的顯示信號(hào)源（輸入）和眾多的顯示設(shè)備（輸出）之間的任意組合（切換）的矩陣系統(tǒng)。高清矩陣設(shè)計(jì)減少了不同信號(hào)格式的轉(zhuǎn)化（矩陣內(nèi)部直接轉(zhuǎn)換）和施工布線，提高了設(shè)備的集成度。音響和投影設(shè)備的電源則接在電源時(shí)序器上，由電源時(shí)序器設(shè)定自動(dòng)開關(guān)機(jī)順序。電腦主機(jī)、筆記本電腦、學(xué)海投屏系統(tǒng)等眾多信號(hào)源都連接到“無縫高清矩陣切換器”；控制面板則連接“無縫高清矩陣切換器”“電源時(shí)序器”“LED大屏控制器”，實(shí)現(xiàn)一鍵開啟所有音響設(shè)備電源、LED顯示設(shè)備，并通過面板方便地切換LED顯示大屏的信號(hào)源。

（2）核心控制代碼修改

在硬件設(shè)備搭建完畢后，需要根據(jù)不同的使用場景，改造控制面板的內(nèi)容，主要是控制按鈕的創(chuàng)設(shè)。圖3所示是學(xué)校“第一報(bào)告廳”中的智能中控面板主要按鈕布局。

在按需求設(shè)置好控制面板的按鈕后，還需要對(duì)后臺(tái)代碼進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)不同按鈕控制不同設(shè)備的功能。主要包括：①控制電源時(shí)序器開關(guān)，自動(dòng)打開和關(guān)閉設(shè)備的電源。②控制信號(hào)切換，選擇不同的信號(hào)源投送到LED大屏上。典型代碼如下頁圖4所示。

3.門禁和網(wǎng)絡(luò)預(yù)約登記系統(tǒng)改造方案

為了實(shí)現(xiàn)公共空間的使用自動(dòng)化，在對(duì)燈光、音響、大屏投影系統(tǒng)智能化改造后還必須配合門鎖系統(tǒng)智能化改造，并改造公共空間申請(qǐng)、登記、使用流程，才能真正提高公共空間的使用效率，同時(shí)降低信息中心等管理部門的管理壓力。

首先，把所有公共空間的傳統(tǒng)門鎖改造成“智能鎖”。智能鎖具備更多的開鎖方式，如指紋識(shí)別、密碼開鎖、NFC設(shè)備開鎖、手機(jī)APP開鎖、備用鑰匙開鎖，這些開鎖方式都是非常成熟的，安全性和穩(wěn)定性都很不錯(cuò)，并且智能門鎖是可以和外界通信的，管理人員能夠遠(yuǎn)程獲取狀態(tài)或者實(shí)現(xiàn)智能聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程開門。同時(shí)，師生都有校園卡，只要給予授權(quán)，師生就可以刷校園卡自行開門。

其次，更新公共空間預(yù)約登記制度，實(shí)行公共空間“自動(dòng)預(yù)約使用”制度，遵循先預(yù)約先使用的規(guī)則。在這方面，“釘釘”自動(dòng)化辦公平臺(tái)的“公共空間預(yù)約和審核應(yīng)用”是一個(gè)很好的選擇。教師要使用報(bào)告廳等公共空間，必須先到釘釘上預(yù)約，選擇可預(yù)約的時(shí)間段；信息中心負(fù)責(zé)審核，并根據(jù)預(yù)約者的要求提前做相關(guān)準(zhǔn)備工作；當(dāng)審核通過后，申請(qǐng)教師就可以用校園卡在特定時(shí)間內(nèi)打開所申請(qǐng)的公共空間，并一鍵開關(guān)燈光和打開音響、投屏系統(tǒng)，方便地使用公共空間（如圖5）。

運(yùn)行效果

根據(jù)上述原則，筆者所在學(xué)校對(duì)第一報(bào)告廳、第二報(bào)告廳等多個(gè)公共空間實(shí)行了智能化改造，從一段時(shí)間的運(yùn)行結(jié)果來看，基本達(dá)到了改造目標(biāo)。

一方面，公共空間遵循先預(yù)約先使用的原則，釘釘上清楚地顯示何人何時(shí)間使用何公共空間。這樣，不但極大地方便了教師的申請(qǐng)，而且減少了信息中心工作人員手工登記的麻煩。另一方面，公共空間中的設(shè)備經(jīng)過智能化改造，使得信息中心的工作人員不需要參與到公共空間每次的具體使用中，因?yàn)槠胀ń處熤恍枰瓷贁?shù)幾個(gè)按鍵就可以方便、獨(dú)立地使用智能空間的音響投影燈光系統(tǒng)。信息中心只負(fù)責(zé)重大場合公共空間的使用，以及維護(hù)公共空間各種設(shè)備的正常使用。

當(dāng)然，在公共空間智能化改造后，也需要對(duì)教師進(jìn)行培訓(xùn)，使他們能夠適應(yīng)新的使用規(guī)則。一般來說，青年教師對(duì)智能化系統(tǒng)改造接受程度較高，但部分老教師剛開始可能還不適應(yīng)，需要信息中心的教師在旁邊進(jìn)行輔助，在經(jīng)過幾次使用后，他們就能獨(dú)立并熟練地使用公用空間，體會(huì)到新系統(tǒng)的方便。