智慧教室移動端管理平臺開發(fā)

沈萍萍++曹碩碩++仲佩++王昂

摘要：課題在通過無線傳感技術(shù)獲取到感知數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)手機APP移動端管理平臺。移動端通過JSON數(shù)據(jù)格式實現(xiàn)和智慧教室監(jiān)控服務(wù)器的通信，獲取教室環(huán)境參數(shù)和設(shè)備信息。移動端已實現(xiàn)對教室設(shè)備的智能總控、課堂考勤登記、教室課表信息查詢等。該平臺將設(shè)備監(jiān)控和教學管理結(jié)合起來，使之成為智慧校園的一個組成部分。

關(guān)鍵詞：智慧教室；移動；管理；平臺；開發(fā)

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）11-0185-02

Abstract：On the basis of the wireless sensor technology to obtain the sensing data， developing the mobile phone APP mobile terminal management platform. Mobile terminal through the JSON data format to communicate with the monitoring server of the intelligent classroom and get the classroom environment parameters and equipment information. The mobile terminal has realized the intelligent control of classroom equipment， complete the attendance registration and schedule information query.The platform combines equipment monitoring and teaching management to make it as a part of the smart campus.

Key words：intelligent classroom； mobile； management； platform； development

目前國內(nèi)的各類院校中，教室擁有的設(shè)備主要是照明設(shè)備、溫控設(shè)備以及多媒體設(shè)備，教室各類設(shè)備的使用都處于全手工或半手工狀態(tài)，這種粗放的管理模式還存在很大的能源浪費和安全隱患。在日常教學中，教師如需臨時更換上課地點必須實地查詢是否空閑，學生自習必須對教室進行實地搜尋以尋找空閑合適的教室，管理人員也無法獲取教室的實時使用狀態(tài)、教室設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)等信息，教室本身更沒有可能對在該教室上課的學生進行出勤考核等，針對這些問題，課題使用物聯(lián)網(wǎng)感知和控制技術(shù)，整合軟硬件設(shè)備，實現(xiàn)教室智慧化高效管理。

智慧教室，又稱未來教室或智能教室，其英文名稱為Smart Classroom， Future Classroom，Intelligent Classroom。隨著“智慧地球”、“智慧教育”、“智慧校園”等概念的提出，“智慧教室”這個名詞也應(yīng)運而生。國內(nèi)對智慧教室研究主要從2008年開始，研究成果有智慧教室無線傳感網(wǎng)的組建、智慧教室監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)、智慧教室設(shè)計理念和教學模式的構(gòu)建等，但對智慧教室的應(yīng)用特別是教室監(jiān)控和日常教學緊密結(jié)合起來，還只是從理論上構(gòu)建，缺乏全面的實驗。課題通過開發(fā)手機APP實現(xiàn)教室環(huán)境數(shù)據(jù)采集、教室設(shè)備監(jiān)控管理、學生出勤點名、上課課表查詢等功能。

1 智慧教室移動端管理平臺實現(xiàn)條件

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完成

基礎(chǔ)設(shè)施為智慧教室的教學和管理提供必要和完善的物理平臺，主要包括： 教室的照明、空調(diào)、窗簾等基礎(chǔ)設(shè)施、活動桌椅、多媒體教學設(shè)備，計算機、投影機儀、幕布、功放、音箱、話筒、協(xié)調(diào)器、終端節(jié)點、路由器、有線網(wǎng)絡(luò)、傳感器、攝像頭、RFID等。

1.2 無線傳感網(wǎng)組建成功

在教室的合適位置合理布置相應(yīng)傳感節(jié)點，通過開發(fā)Zigbee協(xié)議棧組建無線傳感網(wǎng)，可以獲取到教室的光照、溫度、濕度、煙霧、火焰等實時數(shù)據(jù)。

1.3 應(yīng)用服務(wù)器搭建完成

每個教室的教師主機，同時也是該教室的應(yīng)用服務(wù)器。服務(wù)器和底層協(xié)調(diào)器連接，將獲取到的感知數(shù)據(jù)以及各類監(jiān)控數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。通過開發(fā)上位機軟件，終端用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)或者無線網(wǎng)絡(luò)遠程訪問服務(wù)器查看智慧教室環(huán)境和設(shè)備信息，聯(lián)動控制執(zhí)行設(shè)備。

2 智慧教室管理平臺實現(xiàn)原理

感知層通過Zigbee協(xié)議組建無線傳感網(wǎng)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模根據(jù)教室的大小、使用教室的學生人數(shù)決定，終端傳感節(jié)點通過路由器連接，協(xié)調(diào)器充當了網(wǎng)關(guān)的功能，匯總所有獲取到的感知數(shù)據(jù)。服務(wù)器通過串口連接協(xié)調(diào)器，獲取傳感數(shù)據(jù)和繼電器狀態(tài)信息，然后顯示接收到的數(shù)據(jù)并存儲。通過IIS服務(wù)器編寫PHP用JSON數(shù)據(jù)格式實現(xiàn)和移動端的通信。移動端可以是固網(wǎng)終端，也可以是移動手機或平板，還可以是自助查詢終端。連接原理如圖1所示。

3 智慧教室移動端管理平臺功能介紹

課題開發(fā)的智慧教室移動端APP，為智慧教室教學實施和智能管理等提供全新的運行模式，主要功能有如下幾個方面：

3.1 監(jiān)測教學環(huán)境信息

智慧教室管理系統(tǒng)通過組建無線傳感網(wǎng)，可以感知教室的溫度、濕度、光照度、煙霧等環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，當溫度過高時，啟動空調(diào)；當光照過暗時，打開窗簾。

3.2 安全防范教室隱患

教室設(shè)置有火焰報警器，煙霧報警器，在系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)置好警戒閾值，當達到警戒值時，報警器立即響起，可以提醒管理人員第一時間采取措施。

3.3 控管教室資產(chǎn)設(shè)備

教室管理員通過管理系統(tǒng)可以遠程查詢教室設(shè)備的狀態(tài)，比如查看教室的燈、空調(diào)等設(shè)備是否已經(jīng)關(guān)閉，如發(fā)現(xiàn)教室沒有人員在內(nèi)而設(shè)備仍在開啟時可以遠程將其關(guān)閉。通過安裝的攝像頭，教室可以實現(xiàn)無人監(jiān)考和在線巡邏。

3.4 實現(xiàn)人員日?？记?/p>

學生進入教室后通過一卡通刷卡，教師通過“點名”功能可以看到進入教室的人員信息，實現(xiàn)考勤管理。管理員也可以登錄系統(tǒng)查看教室使用情況

3.5 實現(xiàn)教室課表查詢

學生或教室通過手機APP登錄系統(tǒng)后，可以查看自己的課表和教室的位置，以便第一時間找到教室。學生自習或教室臨時更換教室時，也可以迅速查找空閑教室。

3.6 實現(xiàn)教室信息推送

如果遇到教室設(shè)備緊急維修等情況時，管理員也可以第一時間發(fā)布通知公告信息，登錄APP后可以查看。

4 智慧教室移動端管理平臺使用介紹

該移動端管理平臺目前支持三類用戶登錄，分別是：教室管理員、教師和學生。圖2界面為移動端管理平臺主界面。學生登錄后，可以查詢到該用戶本學期的上課課表情況；教師登錄后，顯示本學期的任課情況，教師通過屏幕左下角的“點名”按鈕，可以查看到目前教室中的人數(shù)。如圖3所示，管理員登錄后，可以查看某個教室的設(shè)備情況和環(huán)境數(shù)據(jù)，并且可以通過“重要公告”按鈕發(fā)布教室臨時通知?！皶o涯”按鈕內(nèi)嵌瀏覽器，幫助用戶鏈接到教育資源平臺。

5 結(jié)束語

構(gòu)建智能化的學習環(huán)境是實現(xiàn)教與學方式變革的基礎(chǔ)，智慧學習環(huán)境是信息技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，對教與學有著革命性的影響。課題以學校教室通用的監(jiān)控管理需求出發(fā)，完成了相應(yīng)的軟硬件設(shè)計開發(fā)，移動端管理平臺初步完成，但后期還有很大的努力空間。在今后的工作中，我們將需充分發(fā)揮云計算技術(shù)支持系統(tǒng)和各智能終端的功能，實現(xiàn)現(xiàn)實教室與虛擬教室（主要面向遠程學習者）之間的信息及群體間的互動，實現(xiàn)教學過程的資源共享和交流互動、正式學習和非正式學習無縫連接。

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