?基于校园无线网的教室多媒体远程控制系统

付斌 范馨 王懿 曹峥 张倩 邱召运

摘  要 为方便对教室用电设备和多媒体系统的控制，提高校园用电设备的管理水平，达到节能增效的目的，基于校园无线网，研制一套远程智能遥控系统。阐述该系统的功能、结构以及工作原理，并介绍红外遥控电路和继电器控制电路的工作原理。结果表明，该系统结构简单，操控方便，在校园无线网的覆盖范围内，管理人员手持移动终端对各教室内的用电设备进行远程控制，降低了劳动强度，提高了教室用电设备的管理效率。

关键词 校园无线网;教室多媒体远程控制系统;用电设备;APP

中图分类号：G647    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）18-0028-02

1 前言

多媒体教室的用电和运行管理是保障正常教学工作的重要环节[1-2]。传统教室用电设备的管理是靠教室管理员按照课程表的安排通过现场操作来完成的。但当多媒体教室的数量比较多，特别是使用高峰期时，管理人员巡查一次教学楼所需时间变长，就需要增加教室管理员的数量，由此会导致管理成本升高和管理不及时等问题。

为解决上述问题，有人设计了基于Web的教室用电设备远程监控系统[3]，可通过浏览器实现对风扇和照明灯设备的监测和控制。这类系统要依赖于局域网并通过计算机进行操作，且仅能实现对空调、多媒体和投影仪等用电设备的供电操作，不能实现遥控设备的远程开启操作。

基于以上原因，设计基于校园无线网的教室多媒体远程控制系统，管理人员通过移动终端能够实时了解用电设备的使用情况，借助与主控器相连的红外遥控电路，实现对空调、投影仪等用电设备的遥控打开和关闭操作。主控器具有遥控指令学习功能，可识别、学习原设备遥控器发出的指令，并将指令存储在主控器中;红外接收电路的功能如同万能遥控器[4]。同时，一个教室管理人员手持无线终端，在校园无线网覆盖的范围内，可实现对多个教室的远程控制，有利于降低管理成本，提高管理效率。

2 远程控制系统的设计

系统构成与功能  图1是系统总体构成框图。参照图1，该系统主要由远程控制移动终端和主机控制系统组成，远程控制移动终端和主机控制系统通过校园无线网进行双向通信。图1虚线框内是主机控制系统。远程智能遥控终端通过校园无线网发送控制指令给主机控制系统，由主机控制系统控制教室内的用电设备。主机控制系统设置在教室内，移动终端为智能手机或掌上电脑或笔记本电脑[5]。主控器连接两个控制电路，分别是红外遥控电路和继电器控制电路，红外遥控电路控制多媒体、空调和投影仪，继电器控制电路控制照明灯和电风扇。

主机控制系统构成  图2是主机控制系统构成图。参照图2，主机控制系统包括主控器以及与主控器连接的红外遥控电路、继电器控制电路、光照传感器、温度传感器、键盘和显示器等[6-7]。红外遥控电路分为红外发射电路和红外接收电路：红外发射电路具有遥控功能，遥控多媒体、投影仪等用电设备;红外接收电路具有遥控指令学习功能，能够学习任意一款遥控器的开关指令，实现对不同型号的空调、多媒体等用电设备的控制。温度传感器检测教室内的温度变化数据，光照传感检测教室内光照强度，这些数据会被实时传输给移动终端，便于管理员了解教室环境情况。主控器通过无线接口电路连接到校园无线网，实现主机控制系统与移动终端的双向通信。显示屏显示当前的日期和时间，通过键盘可进行编程、校正或预先设定，实现时钟功能及教室内被遥控设备的定时关机[8]。

3 系统工作原理

主机控制系统工作原理  基于校园无线网，教室管理人员根据各个教室的不同课程安排，通过移动终端多媒体远程控制应用程序（Application，APP）发送远程遥控指令给主控器，主控器接收、分析指令并由控制电路控制相应用电设备。控制功能具体应用为：继电器控制电路的控制开关连接到室内常规用电设备的电源回路上，实现对照明灯和电风扇进行远程控制;受主控器控制的红外发射电路发射红外遥控指令来控制空调、多媒体和投影仪等用电设备。

红外接收装置具有遥控指令学习功能，可将原设备遥控器发出的指令完全拷贝，并存储在存储器中，使用时只需将存储器中记录的波形长度还原成原始指令信号，然后发射对应的控制指令信号，即可实现对该设备的控制。

温度和光照传感器实时检测教室内温度和光照强度，将检测信息反馈给主控器，主控器进行信息的读取、判断，继而发出相应的控制指令给控制电路，实现教室内温度和亮度的自动调节：当温度过高时，空调开始制冷;当温度过低时，空调开始制热;当室内光照亮度充足时，照明灯自动关闭;当室内光照亮度不够时，照明灯自动打开。

教室内用电设备状态的改变会经校园无线网同步到移动终端上，方便教室管理人员实时了解教室内用电设备的使用情况。

移动终端操作界面设计  图3为移动终端操作界面示意图。启动移动终端多媒体远程控制APP，其操作界面分多个模块，包括教室选择模块、工作模式选择模块、用电设备状态显示和控制模块等。管理人员进入移动终端操作界面后，先选择对哪个教室进行操作。

1）对于照明灯、空调等其他用电设备，直接选择手动模式，通过移动终端的控制界面远程手动控制设备打开或关闭。

2）对于多媒体和投影仪的控制，可选择两种不同的工作模式，即自动模式和手动模式：自动模式下程序按照课程安排表和作息时间表，自动控制多媒体和投影仪处于待机状态，需要时可立即遥控打开;手动模式下，教室管理员先选择具体教室并观察该教室内用电设备的运行状态，然后根据需要在用电设备控制界面选择打开或关闭操作。

教室内用电设备使用情况则通过主机控制系统反馈的信息实时显示在移动终端APP的状态显示界面上，同时记录并存储近期的使用状况，方便管理人员查询操作的历史记录。

4 结语

基于校园无线网的教室多媒体控制系统的设计，主机控制系统与移动终端通过校园无线网建立双向通信连接;移动终端经校园无线网发射遥控指令给主机控制系统，主机控制系统通过红外遥控电路发射红外遥控指令控制多媒体、投影仪等用电设备，通过继电器控制电路控制照明灯和电风扇。同时，主机控制系统经校园无线网将设备的状态信息和教室环境情况反馈给移动终端，在移动终端APP的控制界面同步显示。经实验证明，该系统运行可靠，降低了教室管理成本，提高了多媒体教室用电设备的管理效率。

参考文献

[1]李勇.多媒体教室管理系统设计的现状与提升[J].电子技术与软件工程，2018（5）：60-61.

[2]蘇望.基于J2EE的多媒体教室管理系统设计与实现[D].长沙：湖南大学，2014.

[3]冯义飞，陈梅，李鑫.基于Web的教室用电设备远程监控系统[J].仪表技术，2006（6）：4-5.

[4]余志鹏，蔡泽凡.安卓设备控制的万能遥控器的设计与实现[J].电子测试，2015（21）：21-23.

[5]公磊，周聪.基于Android的移动终端应用程序开发与研究[J].计算机与现代化，2008（8）：85-89.

[6]邱召运，李述香，等.基于红外接收模组的智能光电开关设计[J].传感器世界，2009，15（1）：29-32.

[7]马增炜，马锦儒，李亚敏.基于WIFI的智能温室监控系统设计[J].农机化研究，2011，33（2）：154-157，162.

[8]邹向阳，李锋，刘戎.智能仪器仪表中数字温度实时时钟功能的设计[J].自动化仪表，2009，30（2）：60-62.