基于物联网技术的智慧型教室管理系统开发研究

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　　摘  要：随着时代的发展与社会的进步，学生们的教育环境越来越为人们所重视。然而，就目前的情况而言，现代教学课堂环境依旧存在着很多问题。比如：学生们迟到、逃课、考勤等问题难以被查出，学校查课的时间成本和人力成本大等。因此，学校可以充分利用当下物联网技术，为教师和学生建设相应的智慧型教室管理系统，为学生们提供一个良好的学习环境。
　　关键词：物联网;智慧教室;系统开发
　　中图分类号：TP391.4    文献标识码：A    文章编号：1671-2064（2019）24-0000-00
　　0 引言
　　 目前，大多数教室的主要布局是“投影仪+黑板”，教师主要通过这两种教学设备来进行授课。部分学校为了给学生提供一个良好的教学体验，在教室里安装了实物投影，但这距智慧型教室管理系统的创建依旧有很大距离。就目前的情况而言，大部分学校在授课环境、安全安保、学生考勤等方面均有欠缺，主要依靠人力来维持这些方面的保障，总体来说成本较高，效率较低。因此，学校应充分利用当下的物联网技术，为学生们建设智慧型教室管理系统，以此来为学生们提供一个良好的教育环境。
　　1 室内硬件设备的控制
　　1.1 空调、风扇控制系统
　　 目前，大多数教室的风扇主要依靠人对开关的调节;大多数教室的空调主要依靠人通过遥控器来对空调开关及温度进行调节[1]。在这种情况下，人们很难掌握合适的温度，很可能由于温度不适而导致感冒发烧现象发生。并且，如果人们在离开教室时忘记关电扇或者空调的话，那么就会造成很大程度的资源浪费。因此，我们可以通过设置专门的空调、风扇控制系统，以求解决这些问题，为学生们提供一个良好的教学环境。
　　 空调、风扇智能控制系统由红外线感应模块+室内温度感应模块+空气感应模块（干燥度、湿度）这三部分构成，通过微处理器系统来进行数据分析，最终通过远程终端在现有数据基础上，对空调和风扇进行数据分析，并根据分析情况进行自动启动和自动关闭，以此来实现空调和电扇的自动开关、自动调温、自动调湿，进而避免因温度不适而导致的感冒发烧现象、因遗忘而导致的浪费资源现象发生。
　　 空调、风扇智能控制系统的具体操作步骤如：首先，人们应该根据实际情况，对空调、风扇的起始条件进行一个大概的设定，比如：开始温度、开始人数、开始湿度等等。其次，当教室内的条件达到空调或者电扇的启动条件时，空调和电扇会决定自身是否启动，是否开始工作。比如：后台人员将启动人数设置为总人数的百分之五十，那么，当系统检测到超过半数以上的人在教室时，空调将会结合其他两个条件决定自身是否启动。如果教室内有人但是人数较少时，电扇就会结合其他两个条件决定自身是否启动。这样，可以在很大程度上节约电力资源，为学生提供一个良好的学习环境。除此之外，智能空调、电扇系统可以通过对外界温度进行感知，来自行调節室内温度，在着力于为学生们提供一个舒适的学习环境的同时，保障学生们的身体健康，进而为学生们今后的学习和发展奠定基础。
　　1.2 灯光控制系统
　　 目前，大部分教室多使用传统的白炽灯来进行照明，通过人控制开关的形式来决定灯的开关。然而，我们需要明确：白炽灯的寿命较短，耗电量较大，总体上看成本较高。除此之外，我们还需要明确一个问题：教室里人来人往，时常会有忘记关灯的现象发生[2]。如果教室在空无一人的状态下依旧亮着灯的话，那么这无疑是一种资源的浪费。因此，学校可以依据当下物联网技术，开发专门的智能灯光控制系统，以此来解决上述问题，为学生们提供一个良好的学习环境。
　　 智能灯光控制系统主要包括两个部分，即：室内光照感应系统和人体热感应系统。室内光照感应系统，即：系统可以自动检测室内的亮度，如果室内的亮度较低，则自动打开灯光进行照明;如果室内的亮度较高，可以满足人们的需求，那么灯光自行处于待机状态。人体热感应系统，即：系统可以根据人体的热量分布规律，对人体所在位置进行自动检测。当系统检测到人体的存在位置时，可以自动打开距人体存在地最近的灯，确保人体周围有足够的光亮。这样就可以避免教室里只有一个人或者几个人，却打开了教室里面所有的灯的情况发生。既可以节约资源，又可以保护环境，还可以为学生提供一个良好的学习体验和学习环境，可谓一举多得。智能灯光控制系统可以在很大程度上在不改变照明效率的基础之上，实现能源的节约与环境的保护。其将室内光照感应系统与人体热感应系统相结合，要求室内环境必须同时满足二者的条件，照明系统才会起到照明的作用，是一个非常有效的设计。
　　2 室内安全的有效保障
　　2.1 智能防火系统
　　 就目前的情况而言，大部分学校依旧以保安作为学校维护学校安全的主要力量，以楼道里的灭火器、日常的防火演练以及学校的灭火储备用具作为防治火灾的手段。此种方式费心劳力，事倍功半，亟待改革。因此，人们可以通过开发研究智能防火防盗系统，并将其应用于实践当中，以此来更好地保障学生们的安全，为学生们提供一个良好的教学环境和教学体验，进而为学生们今后的学习和发展奠定一个坚实的基础。
　　 “智能防火系统”主要包括几个方面：电路检测系统、烟雾感应系统、视频监控系统和温度感应系统。
　　 以上系统为检测系统，除此之外，“智能防火防盗系统”还包括与检测系统相对应的控制系统，即：通讯警报系统、消防水闸喷雾控制系统、空气净化系统、降温系统和可疑人物探查系统。当电路检测系统检测出某地电路出现故障时，故障报告会在第一时间内传送到后勤部。与此同时，故障电路会自动停止运转，以避免火灾发生。我们需要明确：火灾发生的同时会产生大量的烟雾，这些烟雾中含有大量二氧化碳，极有可能令人窒息身亡。因此，当烟雾感应系统检测出大量烟雾时，首先会发出警报，警示教师和学生们有危险。然后会自动启动空气净化装置，为学生们驱除空气中的烟雾。与此同时，系统会以最快的速度将烟雾检测情况发送至学校安保部门和高层管理者的手中，让该种情况得到解决。火灾发生时，不仅会伴随烟雾的产生，而且会导致室内温度的升高。当烟雾警报器和温度警报器同时响起时，学校安保部门和高层管理者会以最快的速度组织位于教学楼内的教职工和学生尽快撤离，并拨打119火警热线等待救助。在所有教师和学生都撤离完毕后，消防装置会根据火灾的成因去选择合适的灭火方式，以求在最短的时间内扑灭火源，将学校的损失减少到最低。 　　 以上是智能防火系统的组成部分与实际引用，该系统的研发与使用，将会对学校消防产生非常重大的影响，对于保障教职工和学生的安全而言十分有帮助。
　　2.2 门窗控制系统
　　 就目前的情况而言，大部分学校教室的门窗都是由人来进行开关的。这种方式不仅费时费力，而且容易存在遗忘的现象[3]。当面临大雨等恶劣天气时，如果有人忘记关门关窗户的话，那么会对教室内的书籍和多媒体教学设备造成相当大的损害。因此，我们可以将普通的门窗与物联网的智能控制系统进行结合，形成一个独立的“门窗智能控制系统”，以此来保障教室的安全，为学生们提供一个良好的学习环境。
　　 “门窗智能控制系统”主要包括几个方面，即：门窗控制装置、雨水检测装置、风力检测装置、指纹检测系统、人体热感应系统和空气湿度检测装置。
　　 当检测装置检测到周围环境指数超标，环境恶劣时，会自动关闭教室内的门窗，尽最大的可能性保护教室内的书籍和电子教学设备，以此来避免可能因雨水泄露或者风力袭击而造成的校园安全隐患。当教室内空无一人时，教室的门窗会适当关闭，通风口会打开，为室内进行通风。学生们要想进入教室，需要通过录入指纹的形式来解锁教室的大门，指纹符合者方能进入，这样可以在很大程度上避免出现外校人员盗窃现象，能够更好地保障学生们的人身安全和财产安全。总而言之，门窗控制系统能够充分利用当下的物联网技术，对学生们的安全进行切实有效的保护，其研发和运用对于学生们的教室建设而言十分有必要。
　　3 学生日常的有效监督
　　 现如今，各大高校基本通过学习委员点名、学生会查课的形式来确定学生们的到课情况，以上课出勤率作为学生们平时成绩的主要依据。然而，这种查课方式会有很多漏洞，并容易产生很多弊端。替点名、替课等现象时有发生，甚至在有些高校已经演变成了一个产业，这是非常不利于学生们的学习和发展的。因此，我们可以通过设置智能考勤系统，来监督学生们的到课情况和日常学习情况，以此来为学生们今后的学习和发展，奠定一个坚实的基础。
　　 “智能考勤系统”主要包括几部分，即：物联网系统、云计算功能和互联网大数据信息系统。（1）学校可以以学院为单位来下发通知，学院内部可以以班级为单位，要求学生在规定的时间内录入个人信息，包括：面部信息、指纹信息以及其他个人基本信息等等。（2）教务处可以将收集好的信息录入到手机端或者电脑端端口，通过网络大数据的形式来进行分析和储存，并为其设置相应人脸识别系统。（3）学校可以要求学生们在每节课上课之前，先在教室门口刷脸，再进入教室上课。这样，学校就可以在后台轻松知道每节课旷课、替课的学生都有哪些，以此来对其进行规制。除此之外，学校可以在前三個系统的基础之上，增设一个手机智能探测系统，通过该系统来实时检测学生们课上时间玩手机的情况，以此来更好地了解学生们的日常学习情况，对学生们进行切实有效的监督，为学生们今后的生存和发展奠定一个坚实的基础。
　　
　　4 结语
　　 综上所述，基于物联网技术的智慧型教室管理系统开发研究对于学生们今后的学习和发展而言至关重要。智慧型教室管理系统可以从室内硬件设备的控制、室内安全的保障和学生日常学习的监督三个层面来进行系统研发与应用。该系统以物联网技术为基础，以当下热门的互联网技术与大数据信息储存与计算技术为核心，为学生们营造了一个良好的学习环境，对学生们今后的学习和发展会非常有帮助。
　　
　　参考文献
　　[1] 唐培，刘雅，瞿雨秋，等.基于物联网技术的智慧教室管理系统设计[J].现代盐化工，2019，46（3）：43-44+61.
　　[2] 朱剑峰.基于6LoWPAN的智慧教室[D].上海：华东理工大学，2018.
　　[3] 湖南广播电视大学.基于物联网技术的智慧教室：CN201621222399.9[P].2017-05-17.
　　收稿日期：2019-11-04
　　*基金项目：本文是2018年度山东信息职业技术学院院级课题《基于物联网技术的智慧型教室管理系统开发研究》研究成果（2018XYZ004）。
　　作者简介：武际斌（1983—），男，山东潍坊人，本科，毕业于山东师范大学，讲师，研究方向：计算机应用。
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