基于WiFi控制的智能教室

马德海

摘 要：随着电子技术和网络技术的飞速发展，智能化是当今社会必然的发展方向。利用机械电子装置控制桌椅自动布置，门窗根据环境而自动开关，天花板上的照明系统自动调整亮度，自动灭火装置按需消除险情，中控系统监测控制整个教室的运行情况。本文对基于WiFi控制的智能教室的设计方案以及设计创新点进行分析。

关键词：智能化 人性化 wifi 手机app

中图分类号：G481 文献标识码：A 文章编号：1674-2117（2014）20-00-02

当下是信息化、智能化的时代，人类的生活方式也发生着巨大的变化，对于自身生活有了更高层次的追求。就高校而言，高校教室是师生进行学习生活的重要场所，课堂教学环节是学生接受系统教育最重要的环节。然而现阶段普遍高校的教学设施还基本停留在传统的教学设施下，已不能达到现代化的教学需求。智能教室系统作为一种新型的教学空间和现代化教学设施，分别从有一定自由度的机械结构和智能化电路控制方面进行了创新设计，一定能给现今传统的教育行业带来了新的机遇。

1 智能教室设计方案

智能教室总体方案考虑了门窗、地板、天花板的设计，由教室内部中空板统一协调控制，中控板上安装有WiFi信号收发模块，可以远距离由手机软件控制，可以很好地实现远程人机交互功能。

图1 智能教室整体装配图

图2 教室内部渲染图

1.1 可智能识别的门禁系统：在教室门上加装门禁系统，当门禁被正确打开时智能教室自动开启该教室系统电源（灭火系统和门窗系统单独供电）。例如，教师在门禁系统识别区刷教师卡，中控系统分析识别该教师在此时间段是否被允许进入教室，如果识别允许，教室门自动打开并开启教室系统电源。

1.2 总控制讲台：在教室墙壁上设计中控台，使用教师卡即可启动操作。此中控台可以控制教室桌椅的升降排数，按照相应学生人数进行升降，可防止学生往后排坐，提高授课质量。也可对窗户的开闭状态和投影仪黑板位置进行控制。

1.3 可升降学生桌椅（图3）[1]：利用机械结构（剪叉式升降机构），可以将学生桌完全降到地板以下，桌椅降下地板后，教室处于完全空旷状态，此时可用于实践、讨论、活动场所。教具及电脑可嵌入桌体和桌面中，实现了节约空间、一个教室多重利用的目的，以此形成地板桌面一体化的可升降学生桌结构。结构的设计原理按照国家标准统一设计，仿真实验所用软件为SolidWorks，并且对模型进行了运动算例分析，其所选材料强度刚度、变形量、相对位移、抗疲劳度都符合设计要求。

图3 学生桌装配图

1.4 自动开闭教室窗户：在教室窗户上安装传感器，监测是否下雨及室内空调是否开启，若下雨或空调开启，则窗户自动关闭。此时教室学生也可手动打开窗户，手动打开时，计时器开始计时，当达到设定时间后窗户再次自动关闭，以防止教室遭到雨水破坏，也可以节约空调的资源浪费。

1.5 智能化天花板（图4）：在天花板上适当距离安装相应传感器以及LED灯，监测是否有人在教室，并按照学生分布情况自动开启或关闭照明范围。当一个区域没有教师学生活动时，一定时间后自动关闭照明灯。且在天花板安装网状轨道，在轨道上承载电扇和投影仪等装置，这些装置均可沿轨道在天花板上按需移动。

图4 天花板渲染图

1.6 自动灭火装置：由烟雾传感器和热度传感器配合检测是否有火源及火源面积，当达到人为设定值时，教室自动报警，并通过WiFi和手机App把报警信息发往相应手机，机主可以通过手机了解教室状况并启动相应操作。若一定时间后无操作，智能教室将启动自动灭火装置自动灭火。

1.7 WiFi控制模块[4]

从理论和实践的角度，深入了解无线网络控制技术的核心概念以及无线网络信息交换处理，并将此方案编入智能教室底层代码，在相应的手机里植入App软件，教室管理员可通过手机远程操控智能教室，了解智能教室实时状况。WiFi收发模块为EMW3160闪电套件[6]，该套件是上海庆科信息技术有限公司出产的WiFi开发板套件，套件包括EMB-380-S2评估板以及物联网WiFi模块。通过远程控制手机门窗开关、桌椅升降、空调开关等实时状态，以此到达远距离操控目的。

示意图：

2 智能教室设计创新点

2.1 运用WiFi控制整个教室各个模块状况。

2.2 减少教师上课交接钥匙等烦琐事项，实现教师卡一卡多用功能。

2.3 教室控制板及伸缩学生桌的使用，大量减少教室裸露电源线的使用，使教室简洁明了，一室多用，操控更加便捷。

2.4 智能窗户可以全面防止外界条件干扰教室环境，损坏教具。也可以防止空调制冷、制热资源浪费，节省电能。

2.5 天花板上安装传感器，可以时时监测教室安全，出现异常自动响应报警灭火装置。LED照明省电，移动的风扇使师生更加舒适。

控制程序利用以上主程序，调用门禁系统、桌椅升降、自动灭火等程序进行控制。以达到智能化目的。

3 结语

智能教室设计方案运用范围极广，适用于各阶段的教学，大大提升了各校的教室利用率，符合各类教室的教学要求，具有较强的可靠性和稳定性，成本相对低廉，原理简单，耗能较小。该教室设计方案可有效提高教学质量，正好顺应了教学改革的要求而且使安全得到了更有力的保障，更加人性化的实现了机电一体化，为将来实现完全的“梦幻课堂”奠定了路基。

（电子科技大学成都学院，四川 成都611731）

参考文献：

[1]彭文生.机械设计与机械原理第二版[M].武汉：华中科技大学出版社.2005.

[2]单辉祖.材料力学（I、II）[M].北京：高等教育出版社.1999.

[3]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].北京：高等教育出版社.2002.

[4]麦祖穆德.无线网络基础控制（影印版）[M].北京：科学出版社.2012.

[5]谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社.2009.endprint

摘 要：随着电子技术和网络技术的飞速发展，智能化是当今社会必然的发展方向。利用机械电子装置控制桌椅自动布置，门窗根据环境而自动开关，天花板上的照明系统自动调整亮度，自动灭火装置按需消除险情，中控系统监测控制整个教室的运行情况。本文对基于WiFi控制的智能教室的设计方案以及设计创新点进行分析。

关键词：智能化 人性化 wifi 手机app

中图分类号：G481 文献标识码：A 文章编号：1674-2117（2014）20-00-02

当下是信息化、智能化的时代，人类的生活方式也发生着巨大的变化，对于自身生活有了更高层次的追求。就高校而言，高校教室是师生进行学习生活的重要场所，课堂教学环节是学生接受系统教育最重要的环节。然而现阶段普遍高校的教学设施还基本停留在传统的教学设施下，已不能达到现代化的教学需求。智能教室系统作为一种新型的教学空间和现代化教学设施，分别从有一定自由度的机械结构和智能化电路控制方面进行了创新设计，一定能给现今传统的教育行业带来了新的机遇。

1 智能教室设计方案

智能教室总体方案考虑了门窗、地板、天花板的设计，由教室内部中空板统一协调控制，中控板上安装有WiFi信号收发模块，可以远距离由手机软件控制，可以很好地实现远程人机交互功能。

图1 智能教室整体装配图

图2 教室内部渲染图

1.1 可智能识别的门禁系统：在教室门上加装门禁系统，当门禁被正确打开时智能教室自动开启该教室系统电源（灭火系统和门窗系统单独供电）。例如，教师在门禁系统识别区刷教师卡，中控系统分析识别该教师在此时间段是否被允许进入教室，如果识别允许，教室门自动打开并开启教室系统电源。

1.2 总控制讲台：在教室墙壁上设计中控台，使用教师卡即可启动操作。此中控台可以控制教室桌椅的升降排数，按照相应学生人数进行升降，可防止学生往后排坐，提高授课质量。也可对窗户的开闭状态和投影仪黑板位置进行控制。

1.3 可升降学生桌椅（图3）[1]：利用机械结构（剪叉式升降机构），可以将学生桌完全降到地板以下，桌椅降下地板后，教室处于完全空旷状态，此时可用于实践、讨论、活动场所。教具及电脑可嵌入桌体和桌面中，实现了节约空间、一个教室多重利用的目的，以此形成地板桌面一体化的可升降学生桌结构。结构的设计原理按照国家标准统一设计，仿真实验所用软件为SolidWorks，并且对模型进行了运动算例分析，其所选材料强度刚度、变形量、相对位移、抗疲劳度都符合设计要求。

图3 学生桌装配图

1.4 自动开闭教室窗户：在教室窗户上安装传感器，监测是否下雨及室内空调是否开启，若下雨或空调开启，则窗户自动关闭。此时教室学生也可手动打开窗户，手动打开时，计时器开始计时，当达到设定时间后窗户再次自动关闭，以防止教室遭到雨水破坏，也可以节约空调的资源浪费。

1.5 智能化天花板（图4）：在天花板上适当距离安装相应传感器以及LED灯，监测是否有人在教室，并按照学生分布情况自动开启或关闭照明范围。当一个区域没有教师学生活动时，一定时间后自动关闭照明灯。且在天花板安装网状轨道，在轨道上承载电扇和投影仪等装置，这些装置均可沿轨道在天花板上按需移动。

图4 天花板渲染图

1.6 自动灭火装置：由烟雾传感器和热度传感器配合检测是否有火源及火源面积，当达到人为设定值时，教室自动报警，并通过WiFi和手机App把报警信息发往相应手机，机主可以通过手机了解教室状况并启动相应操作。若一定时间后无操作，智能教室将启动自动灭火装置自动灭火。

1.7 WiFi控制模块[4]

从理论和实践的角度，深入了解无线网络控制技术的核心概念以及无线网络信息交换处理，并将此方案编入智能教室底层代码，在相应的手机里植入App软件，教室管理员可通过手机远程操控智能教室，了解智能教室实时状况。WiFi收发模块为EMW3160闪电套件[6]，该套件是上海庆科信息技术有限公司出产的WiFi开发板套件，套件包括EMB-380-S2评估板以及物联网WiFi模块。通过远程控制手机门窗开关、桌椅升降、空调开关等实时状态，以此到达远距离操控目的。

示意图：

2 智能教室设计创新点

2.1 运用WiFi控制整个教室各个模块状况。

2.2 减少教师上课交接钥匙等烦琐事项，实现教师卡一卡多用功能。

2.3 教室控制板及伸缩学生桌的使用，大量减少教室裸露电源线的使用，使教室简洁明了，一室多用，操控更加便捷。

2.4 智能窗户可以全面防止外界条件干扰教室环境，损坏教具。也可以防止空调制冷、制热资源浪费，节省电能。

2.5 天花板上安装传感器，可以时时监测教室安全，出现异常自动响应报警灭火装置。LED照明省电，移动的风扇使师生更加舒适。

控制程序利用以上主程序，调用门禁系统、桌椅升降、自动灭火等程序进行控制。以达到智能化目的。

3 结语

智能教室设计方案运用范围极广，适用于各阶段的教学，大大提升了各校的教室利用率，符合各类教室的教学要求，具有较强的可靠性和稳定性，成本相对低廉，原理简单，耗能较小。该教室设计方案可有效提高教学质量，正好顺应了教学改革的要求而且使安全得到了更有力的保障，更加人性化的实现了机电一体化，为将来实现完全的“梦幻课堂”奠定了路基。

（电子科技大学成都学院，四川 成都611731）

参考文献：

[1]彭文生.机械设计与机械原理第二版[M].武汉：华中科技大学出版社.2005.

[2]单辉祖.材料力学（I、II）[M].北京：高等教育出版社.1999.

[3]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].北京：高等教育出版社.2002.

[4]麦祖穆德.无线网络基础控制（影印版）[M].北京：科学出版社.2012.

[5]谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社.2009.endprint

摘 要：随着电子技术和网络技术的飞速发展，智能化是当今社会必然的发展方向。利用机械电子装置控制桌椅自动布置，门窗根据环境而自动开关，天花板上的照明系统自动调整亮度，自动灭火装置按需消除险情，中控系统监测控制整个教室的运行情况。本文对基于WiFi控制的智能教室的设计方案以及设计创新点进行分析。

关键词：智能化 人性化 wifi 手机app

中图分类号：G481 文献标识码：A 文章编号：1674-2117（2014）20-00-02

当下是信息化、智能化的时代，人类的生活方式也发生着巨大的变化，对于自身生活有了更高层次的追求。就高校而言，高校教室是师生进行学习生活的重要场所，课堂教学环节是学生接受系统教育最重要的环节。然而现阶段普遍高校的教学设施还基本停留在传统的教学设施下，已不能达到现代化的教学需求。智能教室系统作为一种新型的教学空间和现代化教学设施，分别从有一定自由度的机械结构和智能化电路控制方面进行了创新设计，一定能给现今传统的教育行业带来了新的机遇。

1 智能教室设计方案

智能教室总体方案考虑了门窗、地板、天花板的设计，由教室内部中空板统一协调控制，中控板上安装有WiFi信号收发模块，可以远距离由手机软件控制，可以很好地实现远程人机交互功能。

图1 智能教室整体装配图

图2 教室内部渲染图

1.1 可智能识别的门禁系统：在教室门上加装门禁系统，当门禁被正确打开时智能教室自动开启该教室系统电源（灭火系统和门窗系统单独供电）。例如，教师在门禁系统识别区刷教师卡，中控系统分析识别该教师在此时间段是否被允许进入教室，如果识别允许，教室门自动打开并开启教室系统电源。

1.2 总控制讲台：在教室墙壁上设计中控台，使用教师卡即可启动操作。此中控台可以控制教室桌椅的升降排数，按照相应学生人数进行升降，可防止学生往后排坐，提高授课质量。也可对窗户的开闭状态和投影仪黑板位置进行控制。

1.3 可升降学生桌椅（图3）[1]：利用机械结构（剪叉式升降机构），可以将学生桌完全降到地板以下，桌椅降下地板后，教室处于完全空旷状态，此时可用于实践、讨论、活动场所。教具及电脑可嵌入桌体和桌面中，实现了节约空间、一个教室多重利用的目的，以此形成地板桌面一体化的可升降学生桌结构。结构的设计原理按照国家标准统一设计，仿真实验所用软件为SolidWorks，并且对模型进行了运动算例分析，其所选材料强度刚度、变形量、相对位移、抗疲劳度都符合设计要求。

图3 学生桌装配图

1.4 自动开闭教室窗户：在教室窗户上安装传感器，监测是否下雨及室内空调是否开启，若下雨或空调开启，则窗户自动关闭。此时教室学生也可手动打开窗户，手动打开时，计时器开始计时，当达到设定时间后窗户再次自动关闭，以防止教室遭到雨水破坏，也可以节约空调的资源浪费。

1.5 智能化天花板（图4）：在天花板上适当距离安装相应传感器以及LED灯，监测是否有人在教室，并按照学生分布情况自动开启或关闭照明范围。当一个区域没有教师学生活动时，一定时间后自动关闭照明灯。且在天花板安装网状轨道，在轨道上承载电扇和投影仪等装置，这些装置均可沿轨道在天花板上按需移动。

图4 天花板渲染图

1.6 自动灭火装置：由烟雾传感器和热度传感器配合检测是否有火源及火源面积，当达到人为设定值时，教室自动报警，并通过WiFi和手机App把报警信息发往相应手机，机主可以通过手机了解教室状况并启动相应操作。若一定时间后无操作，智能教室将启动自动灭火装置自动灭火。

1.7 WiFi控制模块[4]

从理论和实践的角度，深入了解无线网络控制技术的核心概念以及无线网络信息交换处理，并将此方案编入智能教室底层代码，在相应的手机里植入App软件，教室管理员可通过手机远程操控智能教室，了解智能教室实时状况。WiFi收发模块为EMW3160闪电套件[6]，该套件是上海庆科信息技术有限公司出产的WiFi开发板套件，套件包括EMB-380-S2评估板以及物联网WiFi模块。通过远程控制手机门窗开关、桌椅升降、空调开关等实时状态，以此到达远距离操控目的。

示意图：

2 智能教室设计创新点

2.1 运用WiFi控制整个教室各个模块状况。

2.2 减少教师上课交接钥匙等烦琐事项，实现教师卡一卡多用功能。

2.3 教室控制板及伸缩学生桌的使用，大量减少教室裸露电源线的使用，使教室简洁明了，一室多用，操控更加便捷。

2.4 智能窗户可以全面防止外界条件干扰教室环境，损坏教具。也可以防止空调制冷、制热资源浪费，节省电能。

2.5 天花板上安装传感器，可以时时监测教室安全，出现异常自动响应报警灭火装置。LED照明省电，移动的风扇使师生更加舒适。

控制程序利用以上主程序，调用门禁系统、桌椅升降、自动灭火等程序进行控制。以达到智能化目的。

3 结语

智能教室设计方案运用范围极广，适用于各阶段的教学，大大提升了各校的教室利用率，符合各类教室的教学要求，具有较强的可靠性和稳定性，成本相对低廉，原理简单，耗能较小。该教室设计方案可有效提高教学质量，正好顺应了教学改革的要求而且使安全得到了更有力的保障，更加人性化的实现了机电一体化，为将来实现完全的“梦幻课堂”奠定了路基。

（电子科技大学成都学院，四川 成都611731）

参考文献：

[1]彭文生.机械设计与机械原理第二版[M].武汉：华中科技大学出版社.2005.

[2]单辉祖.材料力学（I、II）[M].北京：高等教育出版社.1999.

[3]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].北京：高等教育出版社.2002.

[4]麦祖穆德.无线网络基础控制（影印版）[M].北京：科学出版社.2012.

[5]谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社.2009.endprint