物联网技术构建智慧教学

现代信息技术在教学教育以及设备管理过程中得到广泛应用,并且引起了现代教育体系的创新变革,实现教学资源的优化配置,教学质量和设备管理质量的有效提升。在此背景下,如何借助信息技术手段,更好地提高教学管理质量成为社会各行业的研究重点。因此首先是展开对物联网技术的理论分析,提出传统教学管理模式下多媒体设备管理存在的问题,最终提出物联网技术在多媒体设备管理中的具体应用情况以及应用优势,为学院的早日构建智慧校园管理模式提供支持和借鉴。

物联网技术是基于互联网,各种高性能的传感器链接而成的新的管理网络,在物联网技术支持下,能够将人和物,物和物链接在一起,从而实现对教学设备和移动终端的数字化、网络化、信息化、智能化的管理,在教学管理中,物联网技术的应用等于是构建起一个智慧校园,学校的教学资源,教学环境,教学软硬件设施等都能得到资源合理配置,为教学活动与多媒体设备管理提供高质量平台。

在现代信息技术的支持下,物联网技术越来越成熟,逐渐用于各行业的各个方面,为各行业带来更加便捷、智能的发展空间。在学校教学活动中,物联网技术的应用构建起智慧的教学环境,协助学校教学设施更新升级,营造了良好的校园学习氛围,提供了丰富的教学资源,便捷的教学手段等。对此学校要求能够越发重视物联网技术,尽可能的将该技术导入到全校的管理中,早日构建智慧校园管理模式。

智能教室实现方案

环境采集模块:利用传感器实现室内温湿度、CO2浓度、光照强度、室外雨水强度等数据的采集,通过ZigBee、WiFi和蓝牙技术实现数据的存储与实时展示。设备控制模块:实现对教室智能锁、电灯、投影仪、空调、窗户和窗帘的智能控制。对于终端控制智能锁的开闭,电灯能够根据教室是否有人实时开闭,终端能够控制投影仪的开闭,空调能够根据室温自动制冷或制热,窗户能够根据室外天气自动开闭,窗帘能够根据外界光线强度自动开闭。能耗监测模块:对教室电器设备用电数量进行检测,记录电器使用能耗,根据监测数据实现用电设备的安全管理,防止电器长时间运行对电路造成负载。

系统涉及的基础数据通过传感器自带协议获取,对于需要在LCD显示屏或终端上实时显示的数据,传感器与控制器间通过串口、I2C和SPI等协议实现数据传输,终端通过蓝牙或WiFi实现与控制器间的数据传输。对于历史数据的查询与分析,本系统利用传感器和电表通过组态软件将数据传送到远程数据库中,由终端通过HTTP协议或WebService协议实现对数据库的操作。

控制器根据采集到的数据实时控制教室设备的运行状态,利用控制器将采集到的数据显示在LCD显示屏,利用串口协议、C#语言将传感器采集到的数据存储在数据库中供上位机或APP查询与分析,利用WiFi模块实现终端的实时控制。

空调控制硬件电路控制器选用51系列单片机,温度检测部分包含数字温度传感器DS18B20和RTC时钟S35190A,采用24LC02实现温度存储,利用LCD显示实时温度,控制器编写程序实现根据温度控制空调的制冷或制热。

窗户控制硬件电路通过窗户外雨滴传感器获取模拟量数据,经过AD转换芯片送入处理器,处理器根据转换的数字量识别窗外的情况,通过控制器控制步进电机实现窗户的自动打开与关闭,由LCD显示屏显示当前雨滴传感器的数据。

窗帘控制硬件电路通过光敏电阻在外界光线强度变化下的阻值改变情况,使得输出电压发生变化,变化的电压信号通过AD转换芯片,将模拟量转换为数字量,进而输入到单片机处理器,控制步进电机的正转与反转,实现窗帘的打开与关闭,由LCD显示屏显示当前窗帘的状态。

无线数据传输智能终端通过蓝牙模块实现与单片机之间的数据传输,采用HC-06嵌入式蓝牙串口通信模块,通过该模块实现与终端设备的连接,实现两个模块之间的数据互通,终端编写程序控制协议,设置对应波特率、工作方式等。

终端数据分析终端通过HTTP协议获取远程数据库数据,通过终端实现对环境、设备参数的历史数据查询,实现对电表用电数据分析,通过智能分析实时保护设备运行和教室用电安全。

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