智慧教室移动端管理平台开发

沈萍萍++曹硕硕++仲佩++王昂

摘要：课题在通过无线传感技术获取到感知数据的基础上，开发手机APP移动端管理平台。移动端通过JSON数据格式实现和智慧教室监控服务器的通信，获取教室环境参数和设备信息。移动端已实现对教室设备的智能总控、课堂考勤登记、教室课表信息查询等。该平台将设备监控和教学管理结合起来，使之成为智慧校园的一个组成部分。

关键词：智慧教室；移动；管理；平台；开发

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）11-0185-02

Abstract：On the basis of the wireless sensor technology to obtain the sensing data， developing the mobile phone APP mobile terminal management platform. Mobile terminal through the JSON data format to communicate with the monitoring server of the intelligent classroom and get the classroom environment parameters and equipment information. The mobile terminal has realized the intelligent control of classroom equipment， complete the attendance registration and schedule information query.The platform combines equipment monitoring and teaching management to make it as a part of the smart campus.

Key words：intelligent classroom； mobile； management； platform； development

目前国内的各类院校中，教室拥有的设备主要是照明设备、温控设备以及多媒体设备，教室各类设备的使用都处于全手工或半手工状态，这种粗放的管理模式还存在很大的能源浪费和安全隐患。在日常教学中，教师如需临时更换上课地点必须实地查询是否空闲，学生自习必须对教室进行实地搜寻以寻找空闲合适的教室，管理人员也无法获取教室的实时使用状态、教室设备的开关状态等信息，教室本身更没有可能对在该教室上课的学生进行出勤考核等，针对这些问题，课题使用物联网感知和控制技术，整合软硬件设备，实现教室智慧化高效管理。

智慧教室，又称未来教室或智能教室，其英文名称为Smart Classroom， Future Classroom，Intelligent Classroom。随着“智慧地球”、“智慧教育”、“智慧校园”等概念的提出，“智慧教室”这个名词也应运而生。国内对智慧教室研究主要从2008年开始，研究成果有智慧教室无线传感网的组建、智慧教室监控系统的开发、智慧教室设计理念和教学模式的构建等，但对智慧教室的应用特别是教室监控和日常教学紧密结合起来，还只是从理论上构建，缺乏全面的实验。课题通过开发手机APP实现教室环境数据采集、教室设备监控管理、学生出勤点名、上课课表查询等功能。

1 智慧教室移动端管理平台实现条件

1.1 基础设施建设完成

基础设施为智慧教室的教学和管理提供必要和完善的物理平台，主要包括： 教室的照明、空调、窗帘等基础设施、活动桌椅、多媒体教学设备，计算机、投影机仪、幕布、功放、音箱、话筒、协调器、终端节点、路由器、有线网络、传感器、摄像头、RFID等。

1.2 无线传感网组建成功

在教室的合适位置合理布置相应传感节点，通过开发Zigbee协议栈组建无线传感网，可以获取到教室的光照、温度、湿度、烟雾、火焰等实时数据。

1.3 应用服务器搭建完成

每个教室的教师主机，同时也是该教室的应用服务器。服务器和底层协调器连接，将获取到的感知数据以及各类监控数据存入数据库中。通过开发上位机软件，终端用户可以通过互联网或者无线网络远程访问服务器查看智慧教室环境和设备信息，联动控制执行设备。

2 智慧教室管理平台实现原理

感知层通过Zigbee协议组建无线传感网，无线传感网络的规模根据教室的大小、使用教室的学生人数决定，终端传感节点通过路由器连接，协调器充当了网关的功能，汇总所有获取到的感知数据。服务器通过串口连接协调器，获取传感数据和继电器状态信息，然后显示接收到的数据并存储。通过IIS服务器编写PHP用JSON数据格式实现和移动端的通信。移动端可以是固网终端，也可以是移动手机或平板，还可以是自助查询终端。连接原理如图1所示。

3 智慧教室移动端管理平台功能介绍

课题开发的智慧教室移动端APP，为智慧教室教学实施和智能管理等提供全新的运行模式，主要功能有如下几个方面：

3.1 监测教学环境信息

智慧教室管理系统通过组建无线传感网，可以感知教室的温度、湿度、光照度、烟雾等环境监测数据，当温度过高时，启动空调；当光照过暗时，打开窗帘。

3.2 安全防范教室隐患

教室设置有火焰报警器，烟雾报警器，在系统中预先设置好警戒阈值，当达到警戒值时，报警器立即响起，可以提醒管理人员第一时间采取措施。

3.3 控管教室资产设备

教室管理员通过管理系统可以远程查询教室设备的状态，比如查看教室的灯、空调等设备是否已经关闭，如发现教室没有人员在内而设备仍在开启时可以远程将其关闭。通过安装的摄像头，教室可以实现无人监考和在线巡逻。

3.4 实现人员日常考勤

学生进入教室后通过一卡通刷卡，教师通过“点名”功能可以看到进入教室的人员信息，实现考勤管理。管理员也可以登录系统查看教室使用情况

3.5 实现教室课表查询

学生或教室通过手机APP登录系统后，可以查看自己的课表和教室的位置，以便第一时间找到教室。学生自习或教室临时更换教室时，也可以迅速查找空闲教室。

3.6 实现教室信息推送

如果遇到教室设备紧急维修等情况时，管理员也可以第一时间发布通知公告信息，登录APP后可以查看。

4 智慧教室移动端管理平台使用介绍

该移动端管理平台目前支持三类用户登录，分别是：教室管理员、教师和学生。图2界面为移动端管理平台主界面。学生登录后，可以查询到该用户本学期的上课课表情况；教师登录后，显示本学期的任课情况，教师通过屏幕左下角的“点名”按钮，可以查看到目前教室中的人数。如图3所示，管理员登录后，可以查看某个教室的设备情况和环境数据，并且可以通过“重要公告”按钮发布教室临时通知。“书海无涯”按钮内嵌浏览器，帮助用户链接到教育资源平台。

5 结束语

构建智能化的学习环境是实现教与学方式变革的基础，智慧学习环境是信息技术发展的必然结果，对教与学有着革命性的影响。课题以学校教室通用的监控管理需求出发，完成了相应的软硬件设计开发，移动端管理平台初步完成，但后期还有很大的努力空间。在今后的工作中，我们将需充分发挥云计算技术支持系统和各智能终端的功能，实现现实教室与虚拟教室（主要面向远程学习者）之间的信息及群体间的互动，实现教学过程的资源共享和交流互动、正式学习和非正式学习无缝连接。

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