高校智慧教室物联网系统设计与实现

洪咏琪

摘要：为了更好地运用智慧物联网来提高教学质量充分发挥物联网的作用，本文探讨出一种新型的教室信息管理系统，将时下最新的智慧物联网管理系统，与本身教室的管理系统相结合，通过结合两者不同特点分析高校教室的功能需求，提出具体的物联网系统设计方案，对整体结构，功能方向等进行详尽的设计，以构建智慧教室物联网系统。

关键词：智慧教室 物联网 系统设计

在物联网等新技术持续创新和发展的背景下，高校教室管理逐渐呈现出信息化和系统化的发展趋势。高校教室的计算机化管理水平直接决定了高校教育资源的利用水平，这就是高校教育的多样性，是教育繁荣的重要基础。智慧教室通常是指基于新的教学工具（尤其是高科技软件、软件技术的应用）创建智慧的教室管理系统。为了充分利用物联网的技术优势并全面提高高校教室的信息水平，有种方法可以将最新的互联网技术与传统的高校教室管理模型有机地结合在一起。即基于物联网技术的智慧教室信息管理系统，可以全面提高教室管理效率，真正体现教室的综合价值，创建更好的教学环境。[1]

1. 智慧教室物联网系统功能需求分析

智慧教室是指可以反映教室智能的物联网系统教室，利用先进的物联网系统为教室提供技术支持以便便捷的管理整个教室系统，并提供便捷的信息资源为教学的进行提供技术支持。物联网的功能是将教室，物联网和各种智慧设备连接起来换种方式来说物联网就是智慧教室系统的中枢系统。在智慧教室的“SMART”概念模型中，内容呈现、环境管理、资源获取、及时互动、情境感知五个维度正好体现了智慧教室的特征。[2]基于“SMART”概念模型，智慧教室系统功能需求包括软硬件两大方面：软件应用需求主要包括环境智能感知、采光智能控制、通风智能调节、室内智能实时监测、门禁智能运用、监控管理系统智能兼容平台等。硬件应用需求包括：（1）实现管理和监控所有设备、系统、资源的能力，如对环境信息采集与传输的智能终端，主要包括摄像头、教室环境监测分析和数据存储硬盘等硬件设施;（2）为环境管理提供依据，如对教室温度湿度、照明强度、光线色彩、气味等参数的自动控制功能，其中包括对教学辅助工具如电动投影设备的开关、升降、节目源的切换等智能控制;（3）针对物联网系统的集成控制系统如開拓物联网管理平台的综合集成，通过技术和环境的结合，在空间结构的灵活调整、随堂资源的实时保存、个性教学的精准有效等方面做到以人为本，为师生实现定制信息推送和资源共享、交互方式友好高效、泛在式学习融合和个性化学习支持等提供信息化技术支持。[3]

2. 智慧教室物联网系统架构设计

对于该系统的整体架构设计，共涵盖三个结构部分，第一部分为平台总体结构，第二部分为主端结构，第三部分为子端结构。该教学系统为物联网技术应用系统，分布式无线系统以及光载无线交换机是其主要的核心组成结构。其全部设备系统的接入方式共包括两种，一种为智能网关有线接入，另一种为标准Wi-Fi模块无线接入。[4]（1）综合平台总体结构的设计综合平台总体结构的设计方式为堆叠构建方式。具体分布是：子端平台在下层，二级主端平台在中层，一级主端平台在上层[5]。（2）智慧教室的主端结构设计智慧教室系统的平台主端由应用工作站/维护/调度以及Web服务器/流媒体/数据库/前置通信等，通过网络交换机进行连接并接入各设备子系统数据。（3）智慧教室的子端结构设计智慧教室系统的子端由智能接入，涉及的结构较多，如子端平台软件、网关、光载无线以及音视频系统等。其中，音视频系统相对独立，光载无线交换机可用 Wi-Fi 方式接入设备终端。[4]

参考文献：

[1]贺家兴;张珏，高校智慧教室物联网系统设计研究，【J】，电脑与信息技术，2021，60-62，60-62

[2]黄荣怀，胡永斌，杨俊锋，等.智慧教室的概念及特征[J].开放教育研究，2012，18（2）：22-27.

[3]丁胜和，物联网技术下高校智慧教室建设路径探究，【J】，唐山师范学院学报，2021，90-92，90-92

[4]吴炳志，基于云平台下的高校智慧教室的设计研究，【J】，电脑知识与技术，2020，96-98，96-98

[5] 翦象慧，肖智清，龚全安，等.基于物联网技术和智慧课堂的智慧教室系统研究与设计[J]. 物流工程与管理，2018，40（12）：170-172.