物联网技术在高校多媒体教室管理中的应用研究

牛晓强

摘要：近年来，多媒体工具的使用已成为现有教学系统的重要组成部分。随着物联网的飞速发展，物联网技术为大学校园多媒体教室提供了新的技术和信息管理方法。本文以赣南卫生健康职业学院为例，分析了多媒体教室管理存在的问题，并基于物联网技术的智慧多媒体教室功能需求分析，从三个层面对物联网技术在多媒体教室管理中的应用进行了研究，旨在促进多媒体教学设备得到高效利用和有效管理。

关键词：物联网  高校  多媒体教室  管理

近年来，物联网的飞速发展，使其在智能领域的应用有了广阔的前景，也给现代教育系统带来了新的机遇和挑战。随着信息技术的发展，高校将多媒体建设作为教育信息化的重要环节，通过建立信息化的多媒体教室，以增强教学效果，促进教育发展改革。

物联网技术为大学校园中多媒体教室提供了新的技术和信息管理方法，通过应用物联网的技术设计智能多媒体教室，能提高多媒体信息管理水平，实现教室管理系统与现有智慧校园业务系统数据的交互发展。

一、相关概念和理论基础

1.物联网

物联网在欧美被称为IOT（The Internet of Things），强调了万物互联的观念。物联网根据约定的协议使用传感器、射频识别及其他信息工具，与互联网进行连接，并交换被测物的各种信息，如声音、光、热、电、机械、化学、生物等信息。

（1）物联网技术

物联网的关键技术涵盖了信息搜索、传输、存储和处理等全过程，通过RFID射频识别和传感器等技术获得信息，运用通信网络实现信息的传输，并使用多种智能计算技术来分析和处理大量数据与信息，从而实现对网络对象的智能控制和管理。

（2）物联网的组成

典型的物联网系统由三部分組成，即RFID系统、中间件Savant系统和Internet系统。其中，RFID系统代表射频识别，可以快速跟踪项目并交换数据，它主要由标签、读取器和天线组成;Savant是解读器和互联网之间的中间件，是一种数据挖掘工具，用来捕获、监视和传输数据。

2.SQL Server简介

SQL Server是Microsoft发布的数据库平台产品，其功能是可以管理和组织所有数据，包括结构化、半结构化和非结构化文档数据，并且可以即时对数据进行管理。同时，它具有强大的兼容性，允许用户在Microsoft.NET和Visual Studio开发的自定义应用程序中使用数据。在数据时代，SQL Server为企业数据需求提供了重要保证，使企业能够轻松访问数据库，尤其是其具有出色的系统安全性、可靠性和可伸缩性。

3.B/S结构简介

B/S结构是指浏览器和服务器端，它的最大优势是客户端不需要维护，适用于庞大的用户群或客户需求经常变化的情况。对于较大的B/S体系结构软件单元，无论用户有多大，有多少分支机构，都不会增加维护工作量，所有用户只需在服务器上执行操作;如果没有站点，用户只需将服务器连接到专用网络，即可实现远程维护，以及升级和共享。

二、赣南卫生健康职业学院多媒体教室管理存在的问题

目前，赣南卫生健康职业学院多媒体教室共有33间，且分布在不同楼层，管理和维护工作非常困难。由于班级数量的增加及多媒体教学工具的老化，导致多媒体教室管理变得复杂。

1.管理模式落后，效率低下

以教室的反馈信息与统计信息为例，管理人员仍然使用登记簿进行记录，一方面，容易造成管理方之间沟通不畅;另一方面，影响了正常的教学和绩效管理效率。传统的建设模式注重功能建设，忽略了系统运行模式规划，导致系统的运行管理不同程度地依赖于管理人员的介入，高校教室数量众多与管理人员少，服务力量之间不匹配。

2.教师使用方法不当导致设备故障

由于多媒体设备操作困难，许多老教师不了解现代技术产品的操作方法，不能有效发挥多媒体技术的功效。当他们遇到一些简单的问题时，会花费大量时间与管理员联系，以便解决问题。一些教师对操作过程不熟悉，而是在下课时立即拉动钥匙开关，以关闭设备的电源，这通常会损坏计算机和投影仪等设备，容易造成设备故障。

3.硬件损坏经常发生

多媒体类设备的连接是复杂的，并且类型很多。在实际结构中，多个设备是通过集中式中央控制模块接口进行连接和控制。但是，连接的设备越多，操作的复杂性就越高，工作中无法预料的条件也越多。一些教师不熟悉多媒体工具，操作经常出现错误，导致设备损坏现象经常发生，这不仅影响了正常的教学质量，还增加了设备维护的成本。

三、物联网技术在赣南卫生健康职业学院多媒体教室管理中的应用

1.基于物联网技术的智能多媒体教室功能需求分析

智能多媒体教室旨在通过各种软件和硬件设施为教室提供技术支持。当前，基于物联网技术的多媒体教室的功能需求由以下几部分组成：在多媒体教室中，通过物联网中控连接控制平台，以达到远程监控教室的基本条件，还需要对空调、灯光等教室复数设备实现控制功能，并使用射频识别技术收集基本设备信息和维修状态，通过平台及时将信息反馈给检修人员。

2.物联网技术在多媒体教室的架构设计

运用物联网技术建立智能多媒体教室时，高校可以通过分层架构选择合适的连接端口，确保功能可扩展性。当前的体系结构可以分为三层：感知层、网络层、应用层。具体如下：

（1）感知层设计

如图1所示，多媒体教室的感知层：安装RFID系统，管理员可以通过远程处理看见问题;安装适当的检测传感器，以远程控制教学设备，如多媒体柜、计算机、投影仪等;安装身份采集器（包括IC卡、二维码读取），管理员可以了解教室的使用人员。同时，通过与网络层、应用层动态交互最终实现实时感知、动态控制的多媒体教学过程，提高教学工具的智能操作水平。

（2）网络层设计

如图2所示，网络层主要负责以太网与其他类型，如RS232、RS485、USB、DI/DO、ZIGBEE等不同介质类型传输协议之间的转换和上下行数据的通讯，网络应用层以IBM Mosquitto MQTT消息队列遥测传输协议构建基础物联网通讯平台，由学校校园有线无线网、运营商移动网络等基础网络和物联网网关组成。

物联网网关还具备边界计算功能，可以处理来自感知层的数据，根据预设逻辑和控制策略进行智能化控制。

（3）应用层设计

应用层通过感知层数据以生成信息，构建智能教学应用程序平台，如教室访问和考勤系统、硬件设备控制系统、系统环境监控系统、移动教育平台和智能教学管理系统等。应用层设计采用管理平台数据库贯穿体系，可以节省多媒体教学资源，以达到最佳的教学环境，提供实时数据、警报、图形和多媒体教室报告，控制多媒体教室教学工具的运行状态，准确说明多媒体教室设备故障的原因，实现故障的实时处理，协助教师完成多媒體教学工具的操作。

远程功能应用是通过运用视频和音频同步传输控制、telnet、远程虚拟终端等技术实现远程数据传输，其管理模式是：第一，使用读卡器获取使用者信息控制设备电源的关闭和打开;第二，使用虚拟终端技术实现控制台的远程控制;第三，采用telnet技术，可以实现多媒体计算机的远程管理和计算机应答;第四，多媒体类远程管理系统用于数据传输和控制命令的传递，可以将多个多媒体室连接到同一控制终端，以实现同步控制。在控制服务器上，控制端配备有多个警报系统，可以提供有关教室异常、软件故障、设备故障的早期警告，实现对教室设备的控制。

图3  应用层功能示意图

空调、灯光等附属设备的应用是通过带有支持RS485协议应用的三项断路器和灯光控制器控制空调、灯光的附属设备的供电、中控平台读取使用者信息后进行判断，如果通过了认证，则“放行”并从到达时起进行记录，否则“警告”。教师和学生的访问权，以及其他信息将通过该模块存储在学校的教育管理系统中，系统管理员还可以通过移动终端随时进行访问，管理当前数据和系统历史记录。在使用期间，使用者不能拔出授权卡，否则系统会跳出提示;下课时，使用者拔出授权卡，所有附属设备延时断电。通过这样的形式，可以杜绝人走不关灯和空调的现象，节省了大量的电费，从而达到节能减排的目的。

四、结语

通过物联网技术实现智慧多媒体教室的建设，是当前的发展趋势，不仅是实现教学管理的智能化发展，还是实现教室管理系统与现有智慧校园业务系统数据的交互发展。通过物联网技术对智慧教室各项环境的监控，可以实现教室管理的自动化、远程化和集中化，进一步提高教学质量和效率。

参考文献：

[1]王琴，郑敏.基于物联网技术的智慧多媒体教室设计[J].实验室研究与探索，2014（3）.

[2]林德洋.基于物联网技术的智慧多媒体教室设计[J].民营科技，2017（8）.

[3]车向东.基于物联网技术的智慧多媒体教室优化设计与实现[J].自动化与仪器仪表，2015（8）.

※本文系2019年江西省教育厅科技课题“物联网技术在高校多媒体教室管理中的应用”，课题编号：GJJ191537。

（作者单位：赣南卫生健康职业学院）