智慧教室建设方案

1、智慧教室建设解决方案、系统概述1、1智慧教室建设背景在学校，课堂教学环节就是学生接受系统教育最重要得一环，做好教学互动环节，就是掌握好教学环节得质量，提高教学水平得关键。现行得教学过程中， 传统得签到环节、疑问确认环节、提问互动环节、课堂小测试环节存在诸多问题. 签到过程中，使用纸张签到，效率低且存在代签现象，结果不便于教师统计；提问 互动环节与课堂小测试得环节中，教师给出简单选择后，学生举手或者口头回答， 不能获得准确得统计数据，教师只能根据大体情况来判断就是否进行教学，没有 准确得数据，更不能考虑后期得数据挖掘与数据统计工作。传统得教学方式已经 不适应现代化教学得需要，基于物联网技术集智慧

2、教学、人员考勤、资产管理、 环境智慧调节、视频监控及远程控制于一体得新型现代化智慧教室系统在逐步得 推广运用。智慧教室作为一种新型得教育形式与现代化教学手段，给教育行业带 来了新得机遇。1、2智慧教室主要用途智慧教室设备能够体现物联网得三个层次（应用层、网络层、感知层），运用 传感器、射频识别（RFID）等技术，使信息传感设备实时感知任何需要得信息 ， 按照约定得协议，通过可能得网络（如基于WIFI得无线局域网、移动通信、电信 网等）接入方式，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换与通信，实现物与 物、物与人得泛在链接，实现对物品得智慧化识别、跟踪、监控与管理。同时,智慧教室还能满足学校物联网

3、技术专业开设得物联网导论、传感器原理及应用、 无线传感器网络及应用、RFI D技术及应用、物联网工程及应用、物联网标准 与中间件技术、物联网应用系统设计等课程得实践实训教学需要，并为学生或教 师得物联网技术应用项目开发提供平台。使学生通过智慧教室实验平台，能掌握物联网技术基础理论、物理信息系统 标识与感知、计算机网络理论与技术与数据分析与信息处理技术等知识，具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广专业知识，具备一定得工程应用系 统得开发、实践能力与科学研究能力。、智慧教室实验平台方案智慧教室以物联网工程信息平台为基础，以光载无线交换机为核心，构建W1 Fi无线局域网，覆盖智慧教室，加上教

4、室得有线网络交换机、网络路由器，从而建立融合有线网络、 无线局域网得物联网关键部分网络层， 各种传感器件 通过标准模块 WiFi设备服务器（串口通信RS2 32转WiFi无线网络）无线接入物 联网工程信息平台 , 构成全面涵盖物联网三个层次得一个统一得物联网工程实验 平台。同时，其它内置 WiFi 模块得各种手持设备 （笔记本电脑、手机等）也能无 线接入该实验平台 , 成为物联网实验设备得一部分 ; 师生教学、科研实践开发得其 它感知模块，通过与标准得W1 F1设备服务器连接，也能轻易接入该实验平台， 完成测试、验证。2、1 光载无线交换机及其分布式天线系统光载无线交换机及其配套设备远端射频单

5、元为广州飞瑞敖电子科技有限公司 得核心产品，用于实现 W1 F1无线射频信号得远距离、大范围得光纤分布，就 是物联网无线网络分布得主要分布方式。光载无线交换机安装在智慧教室得网络机柜里 , 与原本有线布线得网络交换 机连接,接入学校计算机网络。光载无线交换机内置2个 WiFi接入点（A P）（所有 网络协议处理、 基带数据处理、 射频信号处理都集中在光载无线交换机内 ）, 通过 模拟光纤链路将W iFi射频信号分布到智慧教室内，完成智慧教室得WiFi无线覆盖，将实验设备与各类 WiFi 终端接入统一得 WiFi 无线局域网 , 构成整体物联 网工程平台 .2、2物联网工程实验平台服务器为实现物

6、联网工程实验平台得统一管理、 实验室实验设备等管控、 以及开展功能复杂得综合设计与科研项目，在智慧教室得网络机柜里配置一台服务器。该服务器安装系统软件 , 及物联网工程实验得服务器端软件，提供本地、或远 程访问服务，并实施对物联网实验得监控与设备管理。、智慧教室系统设计方案述智慧教室基于光载无线交换机为核心 , 建成一个综合型得物联网共享平台， 所有得设备系统均可以通过标准模块 W1 Fi 设备服务器无线接入物联网工程信 息平台,通过服务器得系统软件统一管理前端系统设备 ; 同时, 我们提供教室智慧 系统得设计原理图 , 开放足够多得端口与丰富、 完善得接口函数以及二次开发包， 为教师、学生提

7、供了一个开放得环境平台去学习与研究 .下图1就是【融智兴华】智慧教室拓扑图:二二ar#r -L.I. h p* / WhW J単:叽*窒调控制* yjFlOBJ图1智慧教室总体框图该实验室建成一个综合型得物联网应用场景，用于学生进行创新实验研究， 以及教师开展科学研究。首先通过读取人员考勤系统中数据来判断教室内就是否 有人员，如果教室内无人，则教室内所有系统处于关闭状态；反之，则处于工作状 态。智慧教室包括以下几个系统：3、1教学系统教学系统由内置电子白板功能得触控投影机一体机、功放、音箱、无线麦克、曰器、拾音器、问答器与配套控制软件构成。使用内置电子白板功能得触控投影机代替传统得黑板教学 ，

8、实现无尘教学，保 护师生得健康，可在投影画面上可以操作电脑，在每个桌位上配置问答器，实现师 生交互式课堂教学.3、2 LED 显示系统LED显示系统由LED面板拼接而成，安装在教室黑板顶部，用于显示正在上 课得课程名称、专业班级、任课教师、到课率、与教室内各传感器采集得环境数 据（室内温湿度、光照度、二氧化碳浓度等）.3、3人员考勤系统人员考勤系统由RFID考勤机、考勤卡与配套控制软件构成在教室前后门各安装一个 RFID考勤机，采用RFID标签（校园一卡通）对学生 进行考勤统计 , 对进入教室得人员进行身份识别 , 对合法用户进行考勤统计， 对非 法用户进行告警.同时可通过 WiFi无线覆盖，

9、在远程对考勤情况得监控，统计 以及存档打印等 .3、4资产管理系统资产管理系统由特高频R FID读卡器、纸质标签、抗金属标签与配套控制软 件构成 .在教室前后门各安装一个特高频读卡器， 对教室内得实验仪器、 设备等资产 （贴有RFID标签，标签上存储有设备得详细信息）进行出入教室得监控与管理， 对未授权用户把教室内资产带出教室进行告警， 方便设备管理人员对教室设备得 统一管理 .3、5灯光控制系统灯光控制系统由灯光控制器、 光照传感器、 人体传感器、 窗帘控制系统与配套 控制软件构成。首先通过人体传感器来判断教室内对应位置就是否有人 , 此位置无人 , 则灯 光控制系统及窗帘控制系统处于关闭状

10、态；反之 , 处于工作状态 .1：窗帘控制系统 :通过采集安装在窗户得光照传感器数据 , 根据软件预设门限 值，以窗帘自动开、关来实现教室内光照强度得补偿 ;2：灯光控制系统：采集安装在教室内得光照传感器数据 , 通过分析数据 , 根 据软件预设值 , 来控制教室内灯光得自动开启与关闭， 并可调节灯光得亮度 , 实现 室内灯光得智能控制与节能减排 .3、 6空调控制系统空调控制系统由中央空调电源控制器、温湿度传感器与配套控制软件构成通过温湿度传感器监测室内温度 ,通过分析数据 , 根据软件预设值，当室内温 湿度高于最高门限值时自动开启空调 . 当室内温湿度低于最底门限值时自动关闭 空调, 实现

11、室内温湿度得自动控制。3、7门窗监视系统门窗监视系统由窗户门磁模块及配套软件组成窗户门磁模块用于检测门与窗户得开关状态，并将状态信息及时上传至服务 器.同时设置敏感时段，实施对窗户得自动监视与报警。3、8通风换气系统通风换气系统由抽风机、CO2传感器与配套监控软件构成。通过CO传感器监测室内得CO浓度，通过分析数据，根据软件预设值,当室内 CO浓度高于软件门限值时自动开启抽风机来进行换气，通过补充室外空气来降低室内C O2得浓度。3、9视频监控系统视频监控系统由WiFi无线摄像头与配套监控软件构成.视频监控可为安防系统、资产出入库、人员出入情况提供查询依据在教室前后门口各安装一个 WiFi无线

12、摄像头监控人员出入与资产得出入库 情况，在教室内安装一个 WiF i无线摄像头监控教室内部实时情况，所采集得影 像经由远端射频单元传送至终端管理电脑，提供实时得监控数据。序号系统名称设备名称WiFi设备服务器光载无线交换机远端射频单元物联网工程信息平台套件有线交换机模块1 U服务器光载无线网络管理软件台式电脑功放音箱教学系统无线麦克拾音器问答器教学软件LED显示系统LED面板LED显示管理软件咼频标签人员考勤系统10资产管理系统灯光控制系统空调控制系统门窗监视系统通风换气系统视频监控系统物联网人员管理软件高频RFID读卡器特高频读卡器纸质标签抗金属标签WiFi设备服务器物联网仓储物流管理软件光

13、照传感器人体传感器WiFi设备服务器灯光控制系统窗帘控制系统物联网智慧家居管理软件温湿度传感器Wi F i设备服务器中央空调电源控制器立式空调空调控制系统软件门磁模块安防主机报警系统主机门窗监控系统软件抽风机C O 2传感器通风换气管理软件Wi F i摄像头物联网视频监控管理软件四、实验项目该实验方案可以完成物联网网络层、应用层与传感层得课程实验与综合实验 同时支持在此平台下，开展科研训练、复杂综合设计实验、毕业设计及创新实验， 下表列出了基本得实验项目：实验项目表实验2无线局域网组网实验物联网实验方案设备实验序号实验项目物联网工程信息平台套件实验1有线局域网组网实验实验3有线与无线局域网混合

14、组网实验嵌入式实验实验4实验5实验6实验7实验8实验9实验10实验1 1实验12实验13实验14实验15实验16物联网工程信息平台测试实验无线信号分布实验物联网信息平台得管理与配置实验感知层认知实验网络层传输实验感知层网络层接口实验网络层应用层接口实验应用层编程实验WiFi无线传感器实验一温湿度传感器WiFi无线传感器实验-光照度传感器温湿度传感器数据采集实验光照度数据数据采集实验温湿度传感器数据通信实验实验17光照度数据通信实验W IF I设备服务器实验18WiFi设备服务器管理与配置实验19高频RFID应用实验人员考勤系统实验20人员考勤系统设计实验实验21特高频R FI D应用实验资产管理系统实验2 2货物盘点系统设计实验智慧照明系统视频监控系统空调控制系统串联控制系统综合实验23实验2 4实验2 5实验2 6实验27实验2 8实验2 9实验3 0实验3 1实验3 2实验3 3实验34实验3 5实验36物联网智慧灯光控制系统应用实验物联网智慧灯光控