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1、宿州学院第六届大学生科研立项结项报告书论 文 名 称：基于物联网的智能教室研究 项 目 编 号： KYLXLKYB12-41 负 责 人： 程超超 所在系（院）班： 信息工程学院、 11网工2班 联 系 电 话： 13965302033 结 项 日 期： 2013年5月17日 宿 州 学 院二一三年五月宿州学院学生科研项目结项报告书项 目 名 称基于物联网的智能教室研究与设计项目主要负责人程超超院 班11网工2班电 话13965302033项目参加人员费先玉11网工2班殷正正11网工2班洪月11网工2班石先果11网工2班指 导 教 师陈黎黎项目起止时间2012.5 - 2013.5编 号KYL
2、41XLKYB12-41研 究 成 果成果名称成果形式发表刊物及日期、应用情况物联网智能教室系统架构设计 论文电脑知识与技术 已投稿（待发表）基于物联网技术的智能校园建设研究论文宿州学院学报 已投稿（待发表）最终成果内容简介（研究过程简介、成果内容简介及研究的意义等）一 研究过程： 研究大致分为三个过程:（1）在研究物联网在智能教室的使用之前，首先是相关资料的搜索和整理，其中包括网上查找资料、图书馆资料库下载相关文挡等。学习物联网的一些关键技术，如 EPC/RFID技术、无线射频（RFID)技术、传感器技术等。（2）根据搜集到的资料来初步进行论文的撰写以及可行性分析并对已有的存在的并得到实际应
3、用的智能教室系统进行剖析，为我们的系统提供借鉴之处。分析不同应用系统的不足以及优点取其精华，去其糟粕。（3）根据辅导老师的意见与前两阶段收集到的资料与经验积累，大胆的提出设想与解决想法，经过多方面的沟通探讨，在老师的启发帮助下把我们研究的成果议论文的形式整理成稿。二 研究成果：基于物联网的智能教室研究及设计程超超 ,殷正正 ,洪月 ,石先果 ,费先玉指导老师：陈黎黎宿州学院信息工程学院, 安徽宿州， 234000摘要：智能教室是物联网的一个重要的应用领域，也是未来教育体制改革的重要方向。随着校园信息化平台的建立，越来越多的老师和同学认识到信息化平台管理的方便性，也让越来越多的教育教学工作依靠于
4、信息化平台来完成。但是目前的信息化水平依然没有让高校达到智能化的程度。鉴于此，我们设计了基于物联网的智能教室。在G2School智能教室集控系统的控制下各大系统协调工作，初步实现教室的智能化管理和智能化教学。关键词：智能教室； 物联网； G2School1. 引言 为了满足社会对生产、生活各个环节不断增长的智能化、便捷化的要求，物联网（internet of things）伴随着电信技术、互联网技术和IT技术的发展融合应运而生。所谓物联网就是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片及软件，使这些实体成为“智能物体”，并能通过网络设施实现信息传输、协同和处理，最终
5、实现物与物、物与人之间的通讯。物联网主要具备以下三个特征：全面感知，即能随时随地地获取实体的信息；可靠传递，即要求将实体的感知信息实时准确的传递过去；只能处理，即要求对海量的数据信息进行高效的分析和处理并实现对实体的智能化控制。目前，物联网的应用领域主要包括环境监控、污染监控、远程医疗、智能家居、智能教室等。其中智能教室因其应用前景广阔、潜在的市场需求巨大且发展迅猛而收到了厂商的广泛关注。2. 系统的整体架构与层次： 感知层是物联网发展和应用的基础，是物联网的“皮肤”和“五官”，与人体结构中皮肤和五官的作用十分相似。它的作用是识别物体和采集信息。RFID技术、传感和控制技术、二维码、短距离无线
6、通信是感知层的主要技术， 网络层是物联网的“神经中枢”和“大脑”，承担着物联网感知层与应用层之间的数据通信任务。是将感知层获取的信息进行传递和处理。 应用层有各种服务器组成（包括数据库服务）其主要功能包括对采集数据的汇总、转化、分析以及向用户呈现数据界面等。2.1主控系统： 主控系统是智能教室的核心，是实现教室各个设备的智能化管理，人机交互的综合的软硬件平台。我们采用的是国内较为先进的G2school智能教室集控系统软件。支持管理者根据各智能教室对应的课程表，按照课程表的时间要求，在上课前，启动智能教室内的教学设备，比如投影机自动加电打开、投影幕放下、电脑启动到正常状态等等。当课程结束后，系统
7、可以自动关闭这些设备，将智能教室整体设备置于关闭待命状态。针对特定设备如投影机，可设定电源延时切断时间，以保护设备。同时该系统还具备智能考勤、远程示范教学、远程辅助教学录像、网络考试巡查等功能。主控系统对教室所有信息进行全面的搜集并且进行完整的优化管理。2.2显示系统： 承担教室内的信息显示功能。使用带有WIFI功能的交互白板技术来实现，交互白板技术使得以前颜色单调，教学呈现仅止于手写文字和手绘图形的黑板变得五彩缤纷，既可如以往一样自由板书，又可展示、编辑数字化的图片、视频，这将有利于提高学生学习兴趣，让教学更加富有成效。交互式电子白板能实现板书内容即时存储。写画在白板上的任何文字、图形或插入
8、的任何图片都可以被保存至硬盘或移动存储设备，供下节课、下学年或在其他班级使用，或与其他教师共享;也可以以电子格式或打印出来分发给学生，供课后复习或作为复习资料。提供远程授课功能，老师可突破时空限制，根据实际情况进行多班同时授课、录像授课等等，也可以召开视频大会，有效的保证学校有关精神的下达。智能投影仪 交互式白板 可扩展的控制面板 显示系统的关键功能包括： 支持手指触摸识别，你可以用笔写、用手掌擦除、用手指移动物品而不用放下笔去选择其他工具。智能交互式白板会自动为您切换模式。 支持网络连接，它可以连接到你们学校的IP网络上，是您能够接受或者发送数据通过玩站服务器或SNMP客户机。 卓越的图像质
9、量，SMART UF75和SMART UF65采用了 Brilliant Color 技术，为用户呈现一流的图像效果和全真色的画面质量以及高水平的光亮度和对比度。 2.3学生终端系统：2、学生终端系统：具备三种功能,问题互动功能、理解度调查功能和快速测试功能。 问题互动功能：教师将问题的几种可能答案，在智能交互式白板中显示出来，学生可以通过学生终端的按键选择自己支持的观点，教师通过问题互动功能调查学生对于问题的主要看法，进行针对性的讲解。 理解度调查功能：该功能中，学生通过学生终端对于教师刚刚讲解的问题进行理解度评级，教师可以自定义评级种类，例如三类或五类。 快速测试统计功能。教师首先预设选择
10、题，与选择题答案，学生终端上显示题号，学生通过终端上的按键选择答案，当测试完成后，学生提交答案，系统将自动给出成绩，并将测试的结果与统计显示在教师机的终端上，老师还可以根据需要由显示系统自动绘制相应的图表，方便老师更快的估计测试结果和同学们的表现。2.4指纹门禁考勤系统指纹门禁系统结构图实施方案以主要功能指纹门禁安装在出入口的门框上。每一同学将一枚使用指纹和两枚备用指纹录入到指纹仪中，同学通过按压自己的有效指纹进入教室，各房间内设置出门按钮，通过按出门按钮出门；通过门点上安装门磁，实现对门状态的实时监视；在管理主机上安装门禁管理软件，负责对整个门禁系统的维护管理；所有门禁机可以通过TCP/IP
11、和RS485联网，并联接到监控中心管理系统主机；限制外来人员的随意进有效防止内盗外盗。实时显示、记录所有事件数据；数据实时传送给管理系统，可在管理中心电脑中立即显示出来，以记录每个同学的签到信息；可显示各种信息如：用户（姓名、照片等）、事件时间、如出现异常事件会立即报警，并能通过人名、ID号、进出时间进行检索、查询；2.5教室环境监测系统：（1）声光控制教室灯光 声光控集声控、光控、延时自动控制技术为一体,内置声音感应元件,光效感应元件,白天光线较强时，受光控自锁，有声响也不通电开灯；当傍晚环境光线变暗后，开关自动进入待机状态，遇有说话声、脚步声等声响时，会立即通电,亮灯，延时半分钟后自动断电
12、；能延长灯泡寿命6倍以上，节电率达90%；既可避免摸黑找开关造成的摔伤碰伤，又可杜绝楼道灯有人开、没人关的现象。LED声光控灯是及LED灯和声光控电路为一体，安装方便，使用寿命长，声光控电路是集声学、光学和延时技术为一体组成的自动照明开关，白天或光线较强时，开关电路为自锁状态，LED灯不亮，当光线黑暗时或晚上来临时，开关进入预备工作状态，此时，当来人有脚步声、说话声、拍手声等声源时，开关自动打开，灯亮，延时一段时间后自动熄灭，从而实现了“人来灯亮，人去灯熄”，杜绝了长明灯，使得LED声光控灯低能耗、长寿命。（2）温感控制教室温度空调 已经在国民经济的各个领域（如国防、交通、化工、机械制造、航空
13、、仪表、电子、医药、食品工业、农业等）得到了极大的应用和普及， 它的技术水平已相当成熟。 空调器一般都是采用机械压缩式的制冷装置，其基本的元件共有四件：压缩机、蒸发器、冷凝器和节流装置，四者是相通的，其中充灌着制冷剂（又称制冷工质）。压缩机象一颗奔腾的心脏使得制冷剂如血液一样在空调器中连续不断的流动，实现对房间温度进行调节。 制冷剂通常以几种形态存在：液态、气态和气液混合物。在这几种状态互相转化中，会造成热量的吸收和散发，从而引起外界环境温度的变化。在从气态向液态转化的过程，称为液化，会放出热量；反之，从液态向气态转化的过程，叫做汽化（包括蒸发和沸腾）要从外界吸收热量。首先，低压的气态制冷剂被
14、吸入压缩机，被压缩成高温高压的气体；而后，气态制冷剂流到室外的冷凝器，在向室外散热过程中，逐渐冷凝成高压液体；接着，通过节流装置降压（同时也降温）又变成低温低压的气液混合物。此时，气液混合的制冷剂就可以发挥空调制冷的“威力”了：它进入室内的蒸发器，通过吸收室内空气中的热量而不断汽化，这样，房间的温度降低了，它也又变成了低压气体，重新进入了压缩机。如此循环往复，空调就可以连续不断的运转工作了。3亟待解决的问题（1） 标准问题 物联网将给我们的学习、生活带来一个更加舒适、便捷、高效的时代，但目前物联网还有一些瓶颈问题亟待解决，其中之一就是技术标准。由于各国存在不同的标准，因此需要加强各国之间的合作
15、，解决异构标准的集成问题。（2） 价格问题 除了上述标准统一的问题外，物联网在商业应用方面业务模式还不很明朗。另外，目前生产物联网所需的芯片等组件的费用也比较高，把所有的物品都植入识别芯片这一点现在看来还不太现实。（3） 安全问题 还有一个难题是如何实现数据安全和隐私保护，由于物体之间的联系更紧密，甚至物体和人也被连接起来，因此大量的数据及用户隐私如何得到保护，就成了亟待解决的问题。（4） 数据管理平台问题一旦物联网技术真正投入实用，如何有效管理应用物联网技术带来的巨大数据，才能使众多的各类设备武平的实时动态管理变得可能。（5） 有专家分析，面向普通用的物联网，在短期内仍然只会是一个“概念”，在技术发展、商业模式、利益博弈等诸多问题的限制下，要想实现更加“智能”、“物与物对话”的“真正物
