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智慧教室建设解决方案
发布日期:2017-04-24   点击次数:3616

一、系统概述
  1.1 智慧教室建设背景
  在学校,课堂教学环节是学生接受系统教育最重要的一环,做好教学互动环节,是掌握好教学环节的质量,提高教学水平的关键。现行的教学过程中,传统的签到环节、疑问确认环节、提问互动环节、课堂小测试环节存在诸多问题。签到过程中,使用纸张签到,效率低且存在代签现象,结果不便于教师统计;提问互动环节和课堂小测试的环节中,教师给出简单选择后,学生举手或者口头回答,不能获得准确的统计数据,教师只能根据大体情况来判断是否进行教学,没有准确的数据,更不能考虑后期的数据挖掘和数据统计工作。传统的教学方式已经不适应现代化教学的需要,基于物联网技术集智慧教学、人员考勤、资产管理、环境智慧调节、视频监控及远程控制于一体的新型现代化智慧教室系统在逐步的推广运用。智慧教室作为一种新型的教育形式和现代化教学手段,给教育行业带来了新的机遇。

  1.2 智慧教室主要用途
  智慧教室设备能够体现物联网的三个层次(应用层、网络层、感知层),运用传感器、射频识别(RFID)等技术,使信息传感设备实时感知任何需要的信息,按照约定的协议,通过可能的网络(如基于WIFI的无线局域网、移动通信、电信网等)接入方式,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,实现物与物、物与人的泛在链接,实现对物品的智慧化识别、跟踪、监控和管理。 同时,智慧教室还能满足学校物联网技术专业开设的物联网导论、传感器原理及应用、无线传感器网络及应用、RFID技术及应用、物联网工程及应用、物联网标准与中间件技术、物联网应用系统设计等课程的实践实训教学需要,并为学生或教师的物联网技术应用项目开发提供平台。
  使学生通过智慧教室实验平台,能掌握物联网技术基础理论、物理信息系统标识与感知、计算机网络理论与技术和数据分析与信息处理技术等知识,具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广专业知识,具备一定的工程应用系统的开发、实践能力和科学研究能力。
二、智慧教室实验平台方案
   智慧教室以物联网数据网关平台为基础,以云服务管理平台为核心,构建融合ZigBee短距离无线传感器网、WiFi无线局域网、移动通信网为一体的网络模式,覆盖整个智慧教室,通过教室内架设的交换机、网络路由器,建立融合有线网络、无线网络的物联网关键部分——网络层。各种传感器通过ZigBee网络/WiFi网络接入物联网数据网关平台,形成物联网的前端感知部分——传感层。数据网关通过架设的以太网或移动通信网络接入云服务器部署的管理平台,为用户提供各种传感器信息查询、控制、编辑的应用接口,形成物联网的用户应用终端——应用层。
  2.1 智慧教室云服务管理平台
1. 平台简介
物联网云平台的应用服务部署在服务器虚拟化云计算平台,向下提供物联网网关的接入、存储、计算服务,向上为用户提供物联网B/S构架软件服务。通过该服务可以提供现场的监测点网关信息查看、现场的实时数据查看和存储以及历史数据查看和报警、历史数据曲线展示等功能。用户可在登陆该服务平台后,通过该应用方便地查看现场监测数据,及时作出决策。
2. 平台构成
物联网云平台是指基于传感器设备(ZigBee传感器、WiFi/BT传感器、有线传感器)、物联网数据网关平台、物联网云服务平台(简称云平台)等软、硬件所构成的物联网监控系统。系统结构如图所示。
 
整个系统的运行可简单的理解为“通过物联网网关将现场传感器的数据传输到云平台,用户访问云平台并获取数据的过程”。
  3. 物联网工程实验平台服务器
  为实现物联网工程实验平台的统一管理、实验室实验设备等管控、以及开展功能复杂的综合设计和科研项目,在智慧教室的网络机柜里配置一台服务器。
该服务器安装系统软件,及物联网工程实验的服务器端软件,提供本地、或远程访问服务,并实施对物联网实验的监控和设备管理。


三、智慧教室系统设计方案
  智慧教室基于云服务管理平台为核心,建成一个综合型的物联网共享平台,所有的设备系统均可以通过标准模块ZIGBEE设备无线接入物联网数据网关平台,通过服务器的系统软件统一管理前端系统设备;同时,我们提供教室智慧系统的设计原理图,开放足够多的端口和丰富、完善的接口函数以及二次开发包,为教师、学生提供了一个开放的环境平台去学习和研究。