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解決方案

智慧教室建設解決方案

一、系統概述
  1.1 智慧教室建設背景
  在學校,課堂教學環(huán)節(jié)是學生接受系統教育最重要的一環(huán),做好教學互動環(huán)節(jié),是掌握好教學環(huán)節(jié)的質量,提高教學水平的關鍵。現行的教學過程中,傳統的簽到環(huán)節(jié)、疑問確認環(huán)節(jié)、提問互動環(huán)節(jié)、課堂小測試環(huán)節(jié)存在諸多問題。簽到過程中,使用紙張簽到,效率低且存在代簽現象,結果不便于教師統計;提問互動環(huán)節(jié)和課堂小測試的環(huán)節(jié)中,教師給出簡單選擇后,學生舉手或者口頭回答,不能獲得準確的統計數據,教師只能根據大體情況來判斷是否進行教學,沒有準確的數據,更不能考慮后期的數據挖掘和數據統計工作。傳統的教學方式已經不適應現代化教學的需要,基于物聯網技術集智慧教學、人員考勤、資產管理、環(huán)境智慧調節(jié)、視頻監(jiān)控及遠程控制于一體的新型現代化智慧教室系統在逐步的推廣運用。智慧教室作為一種新型的教育形式和現代化教學手段,給教育行業(yè)帶來了新的機遇。

  1.2 智慧教室主要用途
  智慧教室設備能夠體現物聯網的三個層次(應用層、網絡層、感知層),運用傳感器、射頻識別(RFID)等技術,使信息傳感設備實時感知任何需要的信息,按照約定的協議,通過可能的網絡(如基于WIFI的無線局域網、移動通信、電信網等)接入方式,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,實現物與物、物與人的泛在鏈接,實現對物品的智慧化識別、跟蹤、監(jiān)控和管理。 同時,智慧教室還能滿足學校物聯網技術專業(yè)開設的物聯網導論、傳感器原理及應用、無線傳感器網絡及應用、RFID技術及應用、物聯網工程及應用、物聯網標準與中間件技術、物聯網應用系統設計等課程的實踐實訓教學需要,并為學生或教師的物聯網技術應用項目開發(fā)提供平臺。
  使學生通過智慧教室實驗平臺,能掌握物聯網技術基礎理論、物理信息系統標識與感知、計算機網絡理論與技術和數據分析與信息處理技術等知識,具備通信技術、網絡技術、傳感技術等信息領域寬廣專業(yè)知識,具備一定的工程應用系統的開發(fā)、實踐能力和科學研究能力。
二、智慧教室實驗平臺方案
   智慧教室以物聯網數據網關平臺為基礎,以云服務管理平臺為核心,構建融合ZigBee短距離無線傳感器網、WiFi無線局域網、移動通信網為一體的網絡模式,覆蓋整個智慧教室,通過教室內架設的交換機、網絡路由器,建立融合有線網絡、無線網絡的物聯網關鍵部分——網絡層。各種傳感器通過ZigBee網絡/WiFi網絡接入物聯網數據網關平臺,形成物聯網的前端感知部分——傳感層。數據網關通過架設的以太網或移動通信網絡接入云服務器部署的管理平臺,為用戶提供各種傳感器信息查詢、控制、編輯的應用接口,形成物聯網的用戶應用終端——應用層。
  2.1 智慧教室云服務管理平臺
1. 平臺簡介
物聯網云平臺的應用服務部署在服務器虛擬化云計算平臺,向下提供物聯網網關的接入、存儲、計算服務,向上為用戶提供物聯網B/S構架軟件服務。通過該服務可以提供現場的監(jiān)測點網關信息查看、現場的實時數據查看和存儲以及歷史數據查看和報警、歷史數據曲線展示等功能。用戶可在登陸該服務平臺后,通過該應用方便地查看現場監(jiān)測數據,及時作出決策。
2. 平臺構成
物聯網云平臺是指基于傳感器設備(ZigBee傳感器、WiFi/BT傳感器、有線傳感器)、物聯網數據網關平臺、物聯網云服務平臺(簡稱云平臺)等軟、硬件所構成的物聯網監(jiān)控系統。系統結構如圖所示。
 
整個系統的運行可簡單的理解為“通過物聯網網關將現場傳感器的數據傳輸到云平臺,用戶訪問云平臺并獲取數據的過程”。
  3. 物聯網工程實驗平臺服務器
  為實現物聯網工程實驗平臺的統一管理、實驗室實驗設備等管控、以及開展功能復雜的綜合設計和科研項目,在智慧教室的網絡機柜里配置一臺服務器。
該服務器安裝系統軟件,及物聯網工程實驗的服務器端軟件,提供本地、或遠程訪問服務,并實施對物聯網實驗的監(jiān)控和設備管理。



三、智慧教室系統設計方案
  智慧教室基于云服務管理平臺為核心,建成一個綜合型的物聯網共享平臺,所有的設備系統均可以通過標準模塊ZIGBEE設備無線接入物聯網數據網關平臺,通過服務器的系統軟件統一管理前端系統設備;同時,我們提供教室智慧系統的設計原理圖,開放足夠多的端口和豐富、完善的接口函數以及二次開發(fā)包,為教師、學生提供了一個開放的環(huán)境平臺去學習和研究。


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