教室設計范文

導語：如何才能寫好一篇教室設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

[關鍵詞]智能節能教室，硬件電路，單片機

中圖分類號：TP 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）35-0305-01

0.引言

隨著科技的日益發展非智能化已逐步退出了歷史的舞臺，現階段物聯網的飛速發展，為此智能節能教室是以物聯網為基礎，本著智能和節能的設計理念，結合太陽能、傳感器、單片機以及自動控制等技術來實現對目前傳統教室整體電路的改進，從原始的非智能化完全轉為智能化目的，同時也實現節能環保的理念。

1.智能教室系統組成

智能教室的照明系統采用的是紅外傳感器模塊作為控制單元，其核心這是通過LM393對信號的比較處理，從而使紅外傳感模塊輸出高低電平進而對繼電器發出通斷指令，已完成整個照明電路的通斷。窗簾系統核心控制則是通過51系列的單片機89C51和光敏電阻來實現對電路的控制，電源模塊運用太陽能供電原理以及無線傳輸對整個系統供電。

2.系統各部分的主要功能

2.1 89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器。

2-1 89C51單片機引腳圖

2.2 無線充電模塊：無線供電技術（無線充電）可以讓接收端隔著空氣、紙張或者塑料外殼等就能實現電能的傳輸，確實大大方便了應用，這項技術是最近才取得突破性的發展并且逐步實用化的。？無線供電采用“磁耦合共振”這種新技術所消耗的電能只有傳統電磁感應供電技術的百萬分之一，當發射端通電時，它并不會向外發射電磁波，而只是在周圍形成一個非輻射的磁場。這個磁場用來和接收端聯絡，激發接收端的共振， 從而以很小的消耗為代價來傳輸能量。

2-2系統模擬圖

2-3發射端電路圖

2-4接收端電路圖

2.3 紅外傳感模塊：該傳感器模塊對環境光線適應能力強，其具有一對紅外線發射與接收管，發射管發射出一定頻率的紅外線，當檢測方向遇到障礙物（反射面）時，紅外線反射回來被接收管接收，經過比較器電路處理之后，綠色指示燈會亮起，同時信號輸出接口輸出數字信號（一個低電平信號），可通過電位器旋鈕調節檢測距離。

2-5紅外傳感器電路圖

3.該項目的創新點

1.該項目運用紅外感應模塊，對教室的照明系統進行實時調節，節省不必要的能源浪費；2.項目電源運用電能和太陽能雙重供電，充分利用清潔能源。3.項目運用無線充系統對內置電池進行充電，還可以對小型用電設備進行充電；4.智能窗簾系統可以根據教室的光照強度關閉窗簾。

篇2

關鍵詞:無線教室;設計;WLAN

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)32-8948-02

The Design of Wireless Classroom in Campus

DENG Wen-da1, DENG Ning2

(1.Changsha Social Work College, Changsha 410004, China; 2.Beijing Applied Senior Technical School, Beijing 100085, China)

Abstract: Nowadays, more and more colleges and universities begin to build their wireless campus network. The author introduced the main technology of the wireless classroom in campus, and provide an instance in building wireless classroom in a college.

Key words: wireless classroom; WLAN; design

無線網絡與有線網絡相比,有著靈活便利的優勢。隨著越來越多的師生開始擁有筆記本電腦,校園網的無線覆蓋逐漸成為熱門。校園網無線覆蓋可以使得教師和學生在校園的任何地方,只要擁有無線上網設備,都可以很方便的接入網絡,訪問校園網或者互聯網上的各種資源。但是,目前大多數校園網無線絡覆蓋方案,都沒有考慮無線網絡教室的問題。

無線教室網絡有其特殊性。所有位于同一教室的用戶在同一局域網中,要能夠互相訪問,共享資源;而且需要統一網絡管理,不同教室根據需要設定不同的權限;同時無線教室存在大量用戶集中訪問,并發流量較大的問題。在一般的校園網無線覆蓋方案中,只解決了用戶接入位置的問題,而對上述問題沒有涉及,無法實現無線教學。

1 無線教室建設的意義

當前許多高校越來越重視學生動手實踐能力的培養。特別是高職院校,紛紛著手建立教學做一體化教室。對于計算機及相關專業來說,就是建立計算機房。傳統的計算機房建設,面臨的最大問題是,機器設備的更新問題。一般來說,一臺在機房公用的計算機,使用壽命在三年左右,超過這個時間,一方面損耗嚴重,需要較大的維修成本;另一方面,性能較差,很難滿足教學需要。同時,如果學校想要重新購買設備,則大量的淘汰設備處理起來也有一定難度。

無線教室是對傳統計算機房的改進,極大地降低了設備損耗和管理人員的費用,同時,學校也可以將原來計劃建設計算機房的資金,用于資助學生購買筆記本電腦等無線上網設備。

2 無線教室設計的主要技術

1)802.11n技術

802.11n技術是相對于傳統的802.11a/g提出的。802.11a/g可以實現54Mbps的帶寬,實際的用戶吞吐率一般在20-25Mbps左右。802.11n可以實現300-600M的物理帶寬,數據吞吐率至少在百兆以上,和百兆有線的速率相當,可以滿足一些高帶寬的應用需求,比如高清的在線教學、IPTV等。

802.11n采用智能天線技術,通過多組獨立天線組成的天線陣列,可以動態調整波束,保證讓WLAN用戶接收到穩定的信號,并可以減少其它信號的干擾,使覆蓋范圍能達到11G的6倍以上。

在802.11g模式下,如果有多個用戶同時接入網絡,可能會因為QoS得不到良好的保障,影響實時業務。802.11n在這方面則有很大的改善,由于采用了MIMO技術,無線信號多路收發,有效地解決了多徑干擾問題,信號穩定性及抗干擾能力等方面比802.11品大大提高,可以支持WIFI語音等實時業務。

802.11n在設計之初就保證了后向的兼容性,與802.11a/b/g的終端設備仍可以接入802.11n網絡。

2)雙頻AP技術

WLAN可運行于2.4GHz頻段和5GHz頻段。2.4GHz頻段是ISM頻段,無需授權就可以使用,因此該頻段存在很多干擾設備,如藍牙、微波爐、無繩電話、玩具遙控器等。這些設備都會對2.4GHz頻段產生干擾,造成網絡吞吐速率下降。

而5GHz頻段相對來說受到干擾的可能性較小,可以很方便的獲得較高的吞吐率。如果AP能夠支持同時工作在2.4GHz和5GHz頻段,則單個AP可連接30～40個用戶。這樣就可以在相同的物理空間內,提供雙倍的接入密度。另外,802.11n也必須要支持5GHz才能達到300Mbps的高速接入。

目前市面上Intel迅馳系列筆記本全部同時支持2.4G和5G頻段。

3)FIT AP技術

當前業內解決無線網絡部署的技術,主要是FAT AP解決方案和FIT AP解決方案。FAT AP方案中,每個AP單獨配置管理,適于家庭應用。組建無線教室需要采用FIT AP方案,所有AP通過無線控制器集中進行配置和管理,AP自身不需要配置,對于WLAN的管理和維護、網絡安全管理都在無線控制器上實現,非常的簡便快捷。

3 無線教室的設計

無線教室的特點是,地點集中,用戶數量大,并發流量大,對于無線網絡的設計和實施,都有一定的挑戰性。

某學院有軟件教學樓一棟,現擬建成無線教室教學樓。學院計劃在建立無線教室之后,將原本用于計算機房建設的資金用于資助學生購買筆記本,使得學生可以使用自己的筆記本電腦在無線教室中學習。

該教學樓每層有9間教室,最多每層可以同時容納712人同時上課。如果將教室改造成機房,則原來50座的教室只能容納24個計算機機位,學生容量將大大減少,同時還面臨機房裝修、布線和電源改造等若干問題。該教學樓的樓層平面圖如圖1所示。

一般情況下,一個無線AP單頻可以容納15～20人,而雙頻雙模的無線AP,可以容納的用戶數量加倍。因此,要滿足大量用戶同時訪問,最好采用雙頻多模的無線AP。目前有的廠商的無線AP,可以同時工作在WLAN的2.4GHz頻段和5GHz頻段,并支持IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g和IEEE802.11n四種模式,提供超過100Mbps的無線接入帶寬。

為了保證接入容量,該教學樓采用的所有無線AP均為雙頻雙模,部署位置如圖2所示,整個設計采用蜂窩式覆蓋。為了避免干擾,分別使用了2.4GHz和5GHz兩個頻段的各三個信道。

所有無線AP以FIT AP方式工作,共使用無線AP23個,需要無線控制器一臺。一般的無線控制器可以管理24個AP。無線控制器管理AP的數量是可以擴展的。同時,為了便于布線和管理,一般采用POE交換機對AP進行POE供電。

在施工時,要根據情況測試和調整AP的發射功率,確保無線覆蓋互不干擾,并能夠有效實現用戶接入的均衡分擔,滿足無線教室高密度集中接入的需求。單個用戶的無線接入速度可達到3Mbps以上,能夠滿足日常課程教學的需要。

另外,在無線教室使用前,還需要對教室電源進行改造,以便筆記本電腦在上課時可以及時充電,保證教學的順利進行。

參考文獻:

[1] H3C公司.構建H3C無線網絡[M].2008.

[2] 鄧寧,鄧文達.無線網絡技術在中等職業學校中的應用初探[J].電腦知識與技術,2006(11).

篇3

關鍵詞：教室設計 專業特色

教室設計包括建筑設計與技術設計，它既要滿足學生群體對環境的要求，又要盡量提高教學效果滿足教學工作的技術要求。其中建筑設計主要是確定教室的樣式、結構類型、各部位尺寸及材料性能等，技術設計包括結構設計及給排水、采暖、通風、電氣等的設計。這里主要針對畜牧獸醫專業的普通教室的功能關系與室內設計。

1.教室與實訓室可以兼用

出于校園內各種建筑結構整齊劃一考慮，一般做法都是把教學樓與實訓樓分開、把教室與實訓室分開，教學樓內有的把多媒體室與普通教室分開，有的多媒體教室單用白板或黑板，或白板與黑板相結合。總之為了提高教學效果可謂想盡了千方百計，但總還不如意。畜牧獸醫專業的實訓室通常有解剖生理實訓室、藥理實訓室、家畜病理、動物微生物與傳染病、動物寄生蟲、獸醫臨床綜合、畜牧基礎、畜禽生產、顯微鏡室、內科與診斷、生物生化、外科與產科、寵物訓養與美容、中獸醫等實訓室，另外還有中草藥園、牧草栽培園、各種小型動物養殖場等校內實訓基地。其中有些實訓室儀器小而多，有些則儀器大而貴，有些則化學藥品多且有毒，有些則經久耐用且無毒副作用或對人體無不良影響。

由于畜牧獸醫專業學生畢業后面對的是活的動物，接觸的是鮮活的個體，學習的是實用技術，其實踐操作性非常強，實訓所需儀器設備多且不方便挪動；學生人數一般不太多，多為小班授課，其專業課教學不需要大型階梯教室。根據這些特點，本人覺得其教室設計可考慮與實訓室兼用。這樣可增強直觀性，方便老師進行演示試驗，方便學生理論學習與實訓操作相結合，還能提高教室利用率。但教室作為學生每天學習生活的場所，是除寢室以外學生接觸最多的地方，如果與實訓室兼用，則要求室內沒有對人體有害的藥品或其他物質，室內儀器較耐用、不易損壞且較廉價，當然還需有嚴格的管理制度。如教室可與畜禽生產實訓室結合，教室外可以與中草藥園、植物園、牧草栽培基地相鄰；或者教室內貯放一些小型儀器設備，或教室與存放小型儀器設備的小間相連，改變以往教室只有課桌與講臺的現象。如果從整棟建筑來看就是教室設在實訓樓，教室與實訓室有機結合。不過對桌椅也要精心設計，既要講究使用的舒適性又要充分利用空間，盡量減少空間浪費，必要時可考慮在教室中間的桌椅上安裝滑輪，根據課程需要進行自由組合，靠墻安裝柜子存放什物或做成桌子與柜子兩用式。

2.教室內布置設計突出專業特色

畜牧獸醫專業的教室內布置完全可以與教學結合，增加學生接觸專業知識的機會與頻率，強化與鞏固其專業知識。如室內擺設動物的整體骨架、動物的體表各部位名稱圖、各種組織器官的結構掛圖、各種牧草圖片、各種穴位圖、藥物配伍禁忌圖等等，還可張貼各種專業報刊雜志的內容，窗臺上可以種植各種真實的牧草或中草藥植物，這樣可以讓學生在天長日久的接觸中熟悉、學會專業知識。教室內的多媒體經常播放一些專業視頻，也方便學習，增強實踐教學效果。此外考慮到專業課教學中小組討論的需要，也可對室內布局進行合理設計，打破那種桌椅整齊排列的方式，采用分散布置的方式，形成學生之間能交流互動的學習環境。這種教室布置設計也可以充分發揮學生的積極性、主動性，發揮他們的特長與興趣愛好，發動師生提出設計方案。

3. 教室外圍護結構的設計突出專業特色

外圍護結構的設計首先是滿足保溫防寒、隔熱防暑、采光照明、通風換氣的要求，合理設計其墻壁、天花板與地面結構、材料及門、窗、通風口的數量、尺寸和安裝位置等。如電熱器、散熱板、紅外線燈、熱風爐、暖風機等防寒采暖設備的選擇與安裝，噴霧、噴淋、蒸發墊或濕簾降溫、冷風機降溫等降溫設備的選擇與安裝等，都可以讓學生參與，也可以是多種方式結合。不過這樣可能增加費用，但有些儀器可以考慮有償使用的方式，讓學生在享受中學會使用儀器。 轉貼于

4.與個性化設計相應的管理制度

以上各種突顯專業特色的個性化教室設計都會增加管理難度。那么管理方面如何應對呢？

4.1領導更新觀念，放寬政策

目前教室一般是制式的，國家有統一的標準，多年來沒有什么變化。即使曾經有過某些人性化設計也難于變成現實。在這方面，各級領導者首先應該放寬政策，一切為了學生，為了學生一切。

4.2實行承包責任制：硬件的購買與安裝由學校出資完成，管理由承包者負責。承包方可以是以班級為單位，也可以是學生或老師個人。如同學生公寓樓的管理一樣，學校給定出經費限額、電的基本限度、水的基本限度等各種基本指標以及各種基本制度，承包方節約的就獎勵，超支的就處罰。

4.3定期收集信息，多部門配合：畜牧獸醫專業的個性化教室要想更好完成它的功能，就必須成立一個管理委員會，每年進行一次用戶調查和可用性評估，收集師生與學校相關職能部門對教室和室內設施的使用與管理的合理化建議。這種專業教室在設計時應該傾聽各課程教師的意見，吸收他們參與設計，這樣也可減少以后管理的難度。在教室醒目位置張貼求救電話，保證師生使用教室遇到維修問題或需要支持時有暢通的信息渠道，這樣可減少對設施的盲目破壞性，增加師生的滿意度，利于管理。

參考資料：

1.數控專業工作過程導向一體化教室設計探討，江潔、詹華西、李艷華，武漢職業技術學院學報，2010.02

2.高等藝術院校美術專業教室設計初探，湯朝暉、孔翠婷、楊曉川，建筑科學，2009.04

篇4

關鍵詞：多媒體；遠程教育；視頻；音頻

隨著信息化社會的到來，人們獲取信息、接受教育的渠道日益多樣化，遠程教育就是在這樣的背景下產生的一種新型的教育方式，它極大地解決了教育時間與空間的限制問題，對于促進教育的公平也有重要意義。而遠程教育的開展離不開軟硬件設備的支持。多媒體遠程教室作為構建遠程教育體系平臺的主要組成部分之一，其規劃與設計的規范性與科學性直接關系到遠程教育系統功能的發揮。因此，加強對多媒體遠程教室規劃和設計的研究不僅具有非?，F實的意義，而且是網絡化背景下不斷完善遠程教育體系，拓展網絡教育平臺，加強網絡設施建設的重要步驟。

1 多媒體遠程教室規劃和設計的基本原則與主要目標

多媒體遠程教室的建設是為了更好的服務于遠程學習者與高校教師的教學，因此其規劃與設計必須堅持一定的原則，不能偏離既定的目標

1.1 多媒體遠程教室規劃和設計的基本原則

具體而言，多媒體遠程教室規劃和設計的基本原則主要包括以下四個方面：

1）堅持開放性與標準性相結合。所謂開放性是指多媒體遠程教室在規劃與設計要具有很強的兼容性與延續性，具體的設計不能為產品或廠家所限，要有實時更新的空間。而標準性則主要是指多媒體遠程教室的規劃與設計要嚴格依據國際國內標準，而不能隨意設計與規劃。

2）堅持實用性與經濟性相結合。一方面，多媒體遠程教室是為了方便廣大學習者學習，因而必須具有很強的實用性，才有其實際意義；另一方面，由于多媒體遠程教室的修建、管理與維護均耗資巨大，因而在規劃與設計時必須考慮到成本問題，要在確保實用性的基礎上節約成本，對于關乎遠程教室功能發揮的設備，不僅要有，而且要選擇高質量的材料或設施，對于可要可不要的，要堅決摒棄，這樣才能提高多媒體遠程教室規劃和設計的實效性。

3）要具有很強的可操作性。在進行多媒體教室規劃和設計的過程中，不能一味的為了追求先進而運用過于復雜的技術，而是要考慮到操作上的便利，要方面學習者的學習與教師的教學，如在界面系統方面，盡量使用中文系統，而不能為了追求原版而弄成英文版的。第四，堅持穩定性與可調整性相結合。多媒體遠程教室規劃和設計必須堅持穩定性的原則，如果教室軟硬件設施都不穩定，長期有效的遠程教育勢必難以開展。同時，設計中也需要為其留出必要的調整與發展空間，這樣在遇到重大問題時，可以及時調整。

1.2 多媒體遠程教室規劃和設計的主要目標

現代遠程教育系統的建設有其自身特點和要求，而我國也有自身的特殊情況，因此在多媒體遠程教室規劃和設計的過程中要堅持以下具體的目標：

1）起點要高。一方面，在軟件系統方面，要保證先進性；另一方面，在硬件系統方面，也要保證穩定性與延續性，這樣才能實現國內遠程教育的大接軌，才能與國際接軌，在不斷的探索與創新中獲得發展。

2）以實用、穩定與先進為基本方針，根據實際教學的需求，在系統高度集成、總體優化與安全穩定可靠三方面下功夫。

3）性價比要高。在規劃與設計的過程中要把握住現代網絡電子技術的發展方向，充分考慮功能的擴容性和技術的升級性。

2 多媒體遠程教室的設計方案

為了推動多媒體遠程教室規劃和設計的規范性，一般在開始投入建設前，都必須要有詳細的設計方案。這是實現多媒體遠程教室規劃和設計規范化與科學化的必要途徑。就設計方案而言，可以從整體設計、集體的系統設計以及系統訊號的處理三個方面著手：

2.1 總體設計

由于多媒體遠程教室中學習者面對的是屏幕，因此教師可以坐在控制臺前自由的操縱著各種設備,并通過擴音系統作一些必要的講解,教學過程生動、直觀,學生們注意力容易集中,理解的快,記憶更加深刻。而要達到以上效果,在總體設計上要求多媒體遠程教室必須具備以下功能：第一，投影視頻信號，主要用于播放錄像機、dvd 的相關內容。第二，投影計算機的數字信號。主要用來進行計算機教學、培訓與演示。第三，聲音與畫面輸入與采集系統，方便學習者與教師在網上面對面交流。

2.2 具體的系統設計

一般而言，為了使設計具體化，可以把多媒體遠程教室劃分為五個子系統：中央控制子系統、常規多媒體子系統、攝像和視頻切換子系統、網絡傳輸子系統、燈光音響子系統。對于每一系統的設計都有其具體的要求：

2.2.1 中央控制子系統

中央控制子系統是整個系統設計中心，是

其他子系統得以運行的前提。一切媒體設備的調用、控制、管理等復雜過程都離不開高性能的中央控制系統。因此，在選擇控制系統時應該考慮到以下幾個方面:第一，穩定第一。穩定的中央控制系統能簡化操作，保證各種設備按部就班的工作。第二，要關注系統的開放性與兼容性。目前國產的中央控制系統大多穩定性較差，建議可以采用國外的相關產品。

2.2.2 常規多媒體子系統

常規多媒體子系統是整個系統的基本組成部分，主要用于完成日常教學與講座。一般而言，這一子系統主要由投影機、電子白板、實物展示臺、計算機、rgb矩陣、rgb分配器等組成，并有筆記本電腦的相關接口。具體操作中，兩臺投影機分別顯示相關內容，投影機由中央控制系統通過串聯端口控制，電子白板通過rs—232 串聯端口連接到中央控制系統，中央控制系統負責控制白板在不同電腦間的切換。

2.2.3視頻切換子系統

視頻切換子系統一般包括攝像機、錄像機、監視器和音視頻矩陣等設備，主要用來完成多路視頻的切換與選擇，錄制高清晰度的教學實況及教學內容，并進行網上直播、廣播與點播。具體而言，一般需要三臺攝像機拍攝教師教學與學生學習的場景，每臺攝像機需要配備變焦鏡頭與云臺，以通過云臺鏡頭控制器進行攝像控制。而音頻矩陣主要用來處理相關的音頻文件。

2.2.4 網絡傳輸子系統

網絡傳輸子系統也是遠程教學不可或缺的組成部分。其主要功能在于實現教學實況與教學內容的遠程傳遞。一般而言，網絡傳輸的實現方式分為硬件式(即配備視頻會議終端)與軟件式兩種。硬件式傳輸速率較快，圖像清晰度較高，但價格相對昂貴；而軟件式對圖像進行了大幅度的壓縮,速度、清晰度受到一定的影響，但其擴充性較好，靈活性較高，在實際的設計中，要根據具體情況而定。

2.2.5 燈光音響子系統

相對而言，燈光音響子系統是一個輔助系統，主要包括dvd、話筒、功放、調音臺、混響器和音箱等設備，其功能主要在于配合教學和與攝像。一般而言，燈光需要根據不同的實際情況(如投影教學、非投影教學、現場攝像等) 進行自由調節,以滿足不同需求情況下照度及色度的需求。

2.3 信號處理

信號包括圖像信號與聲音信號兩類。所謂的圖像信號即指的是計算機信號和視頻信號,其中視頻信號包括攝像機所拍攝的現場圖像信號,錄像機信號,以及實物展示臺信號。所謂的聲音信號指的是有線話筒、無線話筒信號,錄像機、有線電視等設備的音頻信號,計算機的音頻信號等。信號的處理渠道是多媒體遠程教室規劃和設計的重要工作。因此，在規劃與設計中，必須對信號的處理方式、信號的流動渠道進行必要的規范，這樣才能使整個多媒體遠程教室系統起到其應有的作用。

參考文獻：

[1] 汪剛,張霖.多媒體遠程教室的規劃和設計[j].安徽建筑工業學院學報：自然科學版,2002(3).

篇5

關鍵詞：智慧教室；燈光；ZigBee；CC2430

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）10-00-03

0 引 言

智慧教室的燈光控制是物聯網的一項重要應用。因此，從系統硬件、軟件和協議數據格式上，對智慧教室的燈光控制系統進行全面的設計，對于物聯網的應用推廣和節能減排，都具有重要的應用示范價值與實用性意義。

1 總體架構

智慧教室燈光控制系統的基本架構如圖1所示。該系統由信息感測節點（ZigBee無線傳感器節點）、智能處理平臺以及繼電器節點組成。系統中的三種功能節點采用ZigBee協議構成無線傳感器網絡（WSN）。智能處理平臺在WSN中擔任ZigBee協調器節點，信息感測節點及繼電器節點擔任ZigBee終端節點。

圖1 智慧教室燈光控制系統架構

信息感測節點主要通過傳感器技術實現對環境信息的感知及采集，如光照強度、人體感應數據，并通過ZigBee協議將采集結果傳至信息處理平臺。

信息處理平臺中，ZigBee協調器負責接收感知數據，并將接收到的數據通過RS232串口傳送到應用開發平臺，應用開發平臺對收到的采集結果進行分析、決策后，將控制命令從RS232發往ZigBee協調器，ZigBee協調器通過ZigBee無線通信協議將控制命令發送到繼電器。

繼電器節點通過ZigBee協議接收ZigBee協調器發來的控制命令，執行開或關燈的指令。

ZigBee無線通信協議不需要獨立的硬件設備，而是以無線通信模塊的形式，在信息感測節點、信息處理平臺和繼電器節點中均需要實現。

2 硬件設計

2.1 信息感測節點

信息感測節點硬件上由傳感器、微處理器、無線通信模塊、電池組成。圖2所示是信息感測節點的組成圖。在設計上，為了降低成本，并提高硬件的可擴展性和靈活性，信息感測節點的微處理器及無線通信模塊可采用選用相同的ZB2430底板實現，其核心芯片是TI公司的CC2430，ZB2430電路原理圖如圖3所示。傳感器選用插件式的硬件設計，通過ZB2430的I/O擴展口與ZB2430相連，信息感測節點只在傳感器插件上不同。根據智慧教室燈光控制的實際需要，選用了光照、人體兩類傳感器，共兩類信息感測節點。

圖2 信息感測節點組成

2.2 信息處理平臺硬件

信息處理平臺硬件上采用DMATEK的DMA210XP整合平臺，其集成了應用開發平臺和ZigBee協調器端功能，ZigBee協調器端接收從感測節點采集到的數據，并通過串口傳輸到應用開放平臺，由其對感測數據做進一步的分析、處理和顯示，其組成圖如圖3所示。

ZigBee協調器端采用DAMTEK的ZB2430-03實現， ZB2430-03的硬件組成與信息感測節點的ZB2430完全一致，只在軟件上不同，通過在軟件上定義ZB2430為從模塊（終端）、ZB2430-03為主模塊（協調器），實現信息在兩者間通信。

圖3 信息處理平臺組成

應用開發平臺采用具有先進ARM Cortex A8核心的Samsung S5PV210處理器，該處理器采用ARM Cortex A8核心，DMA210XP應用平臺結合ZigBee 無線感測，實現智慧教室燈光控制的應用 。

2.3 繼電器節點硬件

繼電器節點硬件設計與信息感測節點硬件類似，但沒有傳感器模塊。

3 軟件設計

3.1 信息感測節點軟件

信息感測節點的軟件可采用嵌入式系統的開發方式與流程，開發工具為IAR。本系統共涉及光照、人體兩類傳感器，這兩類傳感器獲取到的數據格式略有不同。具體如下：

相同部分：

#define MAX_SEND_BUF_LEN 128 //定義發送緩沖區長度上限

static uint8 pTxData[MAX_SEND_BUF_LEN]； //定義發送緩沖區的大小

/*填充發送緩沖區，對5類傳感器均相同，開始*/

pTxData[0] = 0xFF；

pTxData[1] = 0xFD；

pTxData[3] = 4；

pTxData[8] = 0；

pTxData[9] = 0；

pTxData[10] = CheckSum（pTxData，10）； //校驗和

/*填充發送緩沖區，對2類傳感器均相同，結束*/

不同部分有光電傳感器的數據獲取與處理：

unsigned intADC_GetValue（void）// 獲取傳感器采樣數據

{

unsigned intadcValue = 0；

adcValue = adcSampleSingle（ADC_REF_AVDD， ADC_12_BIT， HAL_BOARD_IO_ADC_CH）；

return adcValue；

}

/*對采樣數據的轉換，開始*/

ADC_VALUE = ADC_GetValue（）*3.3/16384/2；

pTxData[4] = （uint8）ADC_VALUE%10 + 48；

pTxData[5] = （uint8）（ADC_VALUE*10）%10 + 48；

/*對采樣數據的轉換，結束*/

pTxData[6] = 0x00； //填充發送緩沖區

pTxData[7] = 0x00； //填充發送緩沖區

人體傳感器的數據處理：

pTxData[4] = HAL_INT_VAL（）；

pTxData[5] = 0x00；

pTxData[6] = 0x00；

pTxData[7] = 0x00；

信息感測節點應用程序對傳感器測量值的獲取、轉換、緩存及無線發送功能可采用如圖4所示的程序流程來實現。

圖4 信息感測節點數據處理流程圖

3.2 信息處理平臺軟件

信息處理平臺的ZigBee協調器模塊通過ZigBee點對點無線通信協議，負責接收和匯聚各傳感器采集到的感測信息，并將接收到感測數據通過RS 232串口傳輸到應用開發平臺；同時，負責從RS 232串口接收從應用開發平臺下達的控制命令，并通過ZigBee無線通信協議將控制命令發送到ZigBee繼電器節點（電燈）。具體程序流程如圖5所示。

圖5 ZigBee協調器端程序流程圖

3.3 繼電器節點軟件設計

在本系統中，用ZigBee繼電器模擬教室電燈，ZigBee繼電器通過ZigBee點對點無線通信協議接收ZigBee協調器發來的控制命令，實現對各繼電器（電燈）的打開及關閉控制。其ZigBee繼電器程序流程如圖6所示。

圖6 繼電器節點程序流程圖

4 ZigBee點對點通信參數及數據格式設計

4.1 ZigBee點對點通信參數設計

對Zigbee點對點通信參數的設置，有RF_CHANNEL、PAN_ID、SENSOR_ADDR、COORD_ADDR四項。ZigBee無線傳感器節點模塊、ZigBee繼電器模塊、ZigBee協調器模塊的RF_CHANNEL、PAN_ID設置一致；無線傳感器節點模塊的SENSOR_ADDR為無線傳感器節點地址；無線傳感器節點模塊的COORD_ADDR為發送地址，要與協調器模塊的COORD_ADDR設置一致；繼電器模塊的RELAY_ADDR為繼電器地址，要與協調器模塊的RELAY_ADDR設置一致。本設計采用的設置如下：

#define RF_CHANNEL 22 // 頻道 11～26

#define PAN_ID 0x1122 //網絡id

#define COORD_ADDR 0x5566 //協調器地址

#define RELAY_ADDR 0x7788 //繼電器地址

4.2 ZigBee無線通信數據格式設計

4.2.1 協調器接收格式

本設計的發送端傳感器格式（byte1-byte10）如圖7所示。

Head Type Len Data Res Chk

0xFA 0xFB Type 0x04 D1 D 2 D 3 D 4 保留 校驗和

圖7 發送端傳感器格式

圖7中，byte1，byte2：傳感器端數據發送的固定頭，固定為0xFA，0xFB；byte3：數據類型的標識，例0x01人體，0x02光照；byte4：為傳感數據長度（統一為0x04）；byte5-byte8：傳感器采集到的具體數據；byte9：保留；byte10：byte1-byte9校驗值（相加取低8位）。

4.2.2 協調器發送數據格式

本設計的接收端為電燈（繼電器），格式（byte1-byte10）如圖8所示。

Head Number Len Res Chk

0xFB 0xFA Des 0x04 保留 保留 保留 保留 校驗和

圖8 接收端格式（byte1-byte10）圖

圖8中，byte1，byte2：Coordinator端數據發送控制繼電器命令的固定頭0xFA，0xFB；byte3：Coordibator端數據發送對象，是繼電器序號；0x01：發送命令給繼電器1端，表示電燈1；0x02：發送命令給繼電器2端，表示電燈2；0x03：發送命令給繼電器3端，表示電燈3；0x04：發送命令給繼電器4端，表示電燈4，以此類推；byte4：命令長度，固定為0x04；byte5：發送給繼電器的命令內容（0x02為關閉，0x01為開啟）；byte6-byte9：保留；byte10：byte1-byte9校驗值（相加取低8位）。

4.2.3 電燈（繼電器）應答數據格式

本設計的接收端，即協調器的格式（byte1-byte9）如圖9所示。

Head Number Len 應答碼 Chk

0xFB 0xFA Des 0x04 R1 R2 R3 R4 校驗和

圖9 協調器的格式圖

圖9中，byte1-byte4：表示收到的數據原值返回；byte5-byte8：應答碼，固定為0xAA 0xBB 0xCC 0xDD；byte9：是byte1-byte8的校驗值（相加取低8位）。

5 結 語

智慧教室的燈光控制是物聯網的一項重要應用，本文從硬件、軟件和協議數據格式上對智慧教室的燈光控制系統進行了較為全面的設計，對物聯網的應用推廣、節能減排等方面都具有重要的應用價值與實用性，只需在軟件上和傳感器插件上做少量改動，本系統的應用還可進一步推廣，如應用到倉儲監控、智慧家居等方面，具有很強的可擴展性。

參考文獻

[1]楊子威. 基于ZigBee技術的LED路燈節能控制系統的設計[J].現代電子技術，2014，37（8）： 40-45 .

[2]白成林，馬.基于物聯網技術的智能路燈監控系統[J]. 電子技術應用，2014，40（3）： 82-85.

[3]孔令榮，王昊.基于無線傳感網絡的智能路燈照明系統分析[J].電子科技，2013，26（11）： 108-110，113.

篇6

集中式多媒體控制系統一般用于會議室和監控指揮中心等單位，用于信息、整體環境檢測和控制等。以會議室為例，中央控制器是所有會議設備的中心控制設備，而會議室內部的很多多媒體設備都和中央控制器相連同時受其控制。使用者只要在操作臺前就可以實現對整個系統的操作，包括了系統的開關、設備開關以及各種模式之間的切換和音量調節等。當幾個彼此之間相互獨立的中央多媒體控制系統連接起來就可以形成一個大型的網絡化集成中央控制系統，通過這種大型的網絡化中央控制系統可以實現一個區域內部的資源共享和信息互傳，同時也能夠更好地利用各種現代化的試聽設備進行工作，通過各種設備可以制作出一個具有高質量的環繞立體教學環境。比較適合多媒體教學、報告會議、屏幕演示等工作。而紅外線遙控設備是多媒體教室控制器中使用的最為廣泛的通信手段，紅外線遙控設備以其較小的體積、較低的功耗、較強的功能和低廉的價格一直作為電視、錄像機等多種多媒體設備的信號傳輸設備，隨著該項技術的日趨成熟，紅外線技術開始逐漸適用于空調、音響甚至其他小型設備。

在很多惡劣環境高壓、粉塵和輻射進行作業的情況下一般都會采用紅外線進行工作，紅外線不僅工作性能十分穩定，還能夠在很大程度上隔絕電氣對于紅外設備的干擾。本文中主要以Freescale8這種性能較高同時功耗較低的單片機為載體進行紅外控制功能的設計。紅外通信設備工作主要分為紅外信號發射和紅外信號接收兩個工作過程，在紅外信號發射的過程中首先將信號加載到紅外線上然后再發射電路，經過電路的調試后轉化為光信號在空中進行傳播，然后由專項的紅外線接收器接受紅外光信號，之后經過電路調制，將傳輸來的紅外光信號處理還原成為能夠被系統處理和執行的電信號，再由單片機處理從紅外信號傳輸來的編碼，紅外信號在通信過程中傳播的是載波信號，接收器在檢測有載波信號通過時會輸出數值信號0，否則則輸出1。所以在紅外進行傳輸電信號的過程中一般采用的是二進制的串碼。本文所設計的系統采用的紅外通信數據采用的是以脈沖編碼為主的數據，每個單位的數據信號都通過一個脈沖數據表示，每兩個脈沖表示周期為1，一個脈沖周期表示為0，這種脈沖信號都能夠被調制在頻率為三十八千赫茲的載波上發送出去制好的紅外信號傳輸具有一定的時間間隔，這種間隔一般是由數據的編碼決定的，在紅外接收的終端進行數據處理的過程正好相反，在接受加載到紅外線上的信號時會經過一系列的整形、放大、調制解調等一系列相關處理然后再輸出到單片機內進行處理。

紅外接收器輸出的引腳一般連接在TPM2通道，使用了TPM的輸入功能，在進行上升時進行信號的捕捉，這種工作方式能夠保證兩次捕捉在進行時的通道都寄存在通道寄存器內部，形成一個脈沖周期的寬度，同時根據這個賣出數據發送出的序列就能夠了解到脈沖寬度對應的相關信息，通過這種方法進行信息的還原，然后進行更加準確的信息傳輸。這種信息傳輸方式較其他的信息傳輸方式來講具有更高的安全性，避免了電信號在傳播過程中的流失和被攔截，通過加載和調制解調的方法做到了信息傳輸的準確無誤，但是時間周期偏長，同時如果在脈沖寬度上如果判斷錯誤就會導致整個信息傳輸發生誤差，這就要求了紅外傳輸設備在傳輸過程中保持較高的穩定性，以確保信息傳輸的過程中能夠保證準確的脈沖寬度。

綜上所述，在使用多媒體集中控制的條件下，用戶只需要通過直觀的操作，就可以實現系統以及各部分的開關、明暗度以及亮度調節、信號的切換和控制等多種復雜的功能。這種智能化的多媒體中央媒體控制多用于會議和其他能進行多媒體教育的課堂，通過中央控制系統來實現對其他各個工作部分的工作，極大地提高了工作效率，同時也可以在一個或者幾個區域內開發網絡式的大型集成中央控制系統進行協調統一的信息傳輸，實現有限區域內的信息和資源共享，減少資源的重復消耗，提高了資源和信息的利用率和使用效率。

作者：趙強 單位：曲阜師范大學電氣信息與自動化學院

篇7

關鍵詞：教室管理；多媒體；JOOMLA

中圖分類號：G434

隨著計算機技術、多媒體技術及控制技術的日新月異的不斷發展，多媒體教學的深入和普及，新建和改造的多媒體教室越來越多，改善了教學環境，但隨之而來的卻是專業技術人員的缺乏以及設備維護、管理工作量的增加，多媒體教室的教室信息管理成為管理人員需要認真面對的問題。

1 系統設計

1.1 需求分析

中南大學目前已經實現了多媒體教室的網絡化集中控制?，F有的中央控制系統具有兩部分的控制功能，一方面控制和切換多媒體教室內部各類設備的信號，另一方面能夠通過校園網遠程監控全校多媒體教室的各類設備的運行狀態。集中協同控制計算機、投影機等現代化的視聽設備，同時對電動幕布等環境設備進行集中控制，通過大屏幕投影，營造一個現代化多媒體視聽教學環境。由于學校現有的中控系統開發目的是為了實現控制多媒體教室的投影、計算機、中控機等現代化設備，系統由中控提供商開發設計，導致中控系統忽略了多媒體教室設備產品信息的管理以及維護信息的管理等重要而常用的功能。

現今學校都使用多媒體教室上課，學校有上百間多媒體教室，每間多媒體教室包含：投影機、計算機、音響、IP電話、中控機等設備，這些設備總量較大，造成日常管理和維護工作復雜和繁瑣。在日常維護管理多媒體教室過程中，一方面采用紙質記錄方式，另一方面是通過電子表格（如EXCEL）記錄設備信息及維護信息。日常維護方法中紙質方式明顯不如電子表格方式優秀，在這里不再進行比較和深入探討。針對利用電子表格進行多媒體教室信息的維護工作來說，有三點不足：一、電子表格軟件本身具有類似數據庫的一部分功能，但它不是數據庫軟件，與數據庫軟件在數據庫處理速度、數據安全性等方面相比仍然十分欠缺；二、電子表格軟件在處理簡單的業務和小的數據量方面是完全能夠勝任的，可是當業務變的復雜或者存儲的記錄日益增多后，將無法滿足多媒體教室日常維護和管理的需求；三、電子表格軟件只能為本地使用，用戶無法充分利用網絡環境管理和共享信息。

1.2 功能設計

多媒體教室信息網絡平臺是一個高校不可或缺的重要組成部分，它對于高校的教師和學生來說都至關重要，多媒體教室信息網絡平臺可以為教學提供充足的資源和快捷的查詢手段。

管理和使用多媒體教室人員需要及時掌握教室設備配置、設備使用狀態、維護狀態等信息。多媒體教室信息網絡平臺面向的對象是多媒體教室各類管理和使用人員，而面向管理和維修人員，提供的服務主要有注冊，登錄，用戶信息管理，對教室設備信息的添加、刪除、查詢和修改，對設備維護信息的添加、刪除、查詢和修改等服務。

多媒體教室信息網絡平臺是采用基于B/S結構的三層體系架構，系統分為前臺和后臺兩個部分開發。前臺有教師和學生等用戶，具有教室具體信息查詢、教室所擁有的設備查詢、教室占用情況查詢等功能，后臺為教室管理人員和維修人員等使用，具有教室信息管理、設備信息管理和設備維修和維護記錄管理等功能。多媒體教室信息網絡平臺主要模塊如下：

（1）各類別設備信息管理模塊

該模塊主要包括對每間教室的詳細設備編號、名稱、型號、所屬教室、狀態說明等記錄的添加、刪除、查詢和修改等業務。此項功能可以使管理人員、使用多媒體設備的老師和學生及時更新和了解教室設備最新狀況和信息。同時，可以提供資產報表，多媒體教室設備到達報廢年限提示等功能。

（2）故障維護信息管理模塊

多媒體教室維修和管理人員可以完成對每次所執行的維護操作記錄的添加、刪除、查詢和修改。故障維護信息管理模塊，將規范故障處理流程，提高故障處理速度，準確和詳細的記錄故障處理過程，將日常值班記錄電子化網絡化，避免多媒體教室使用的各個部門自行制定格式、存放散亂的問題，提高網絡和設備維護水平。該模塊還可以為管理人員提供功能強大的基于瀏覽器的報表呈現及數據查詢統計功能。

（3）教室用戶信息管理模塊

用戶信息管理是網絡平臺基本功能，同時也是一個非常重要的功能模塊。本平臺主要有學生、教師、管理員、維修人員、系統管理員等5類角色。有管理權限的人員才能使用系統模塊，人員根據自己的級別情況具有相應的數據庫操作權限。根據用戶的權限范圍，用戶將訪問的所屬功能模塊集合，從而登錄此用戶默認的頁面將有所不同。

2 系統實現

多媒體教室信息網絡平臺使用WAMP實現本地環境的一鍵安裝與搭建，一鍵安裝后再安裝好相關版本的JOOMLA。

JOOMLA是一個開源的采用PHP開發的內容管理系統，具有比較強大的功能?；贘OOMLA來開發多媒體教室管理信息平臺，不僅可以減小開發的工作量，而且還具有良好的擴展性。JOOMLA是一個采用PHP開發的開源免費的內容管理系統CMS（ContentManagementSystem），用于快速建立一個網站。

網絡平臺設計采用基于B/S（Browser/Server）工作模式、瀏覽器+Web服務器+數據庫服務器的三層結構系統形成結構良好的軟件構架，易于系統的擴充、升級和維護。無需安裝任何專用的客戶端軟件，僅需標準的Web瀏覽器，代碼在服務器端運行，運行完畢后將結果返回給客戶端，具有速度快，執行效率高等優點。系統服務器部署在電教中心總控制室內。

3 結束語

采用開源內容管理系統（JOOMLA），可以實現在低投入的情況下建設多媒體教室信息網絡平臺，以滿足有效縮短排障周期，提高設備可用率，從而達到低成本、高效率、高質量的多媒體教室維護目標。同時，是基于PHP和MySQL的JOOMLA能夠對內容進行有效的管理與組織，建立的多媒體教室信息網絡平臺在一個開放的平臺，任何人都可以使用，分享和支持。通過采用先進的多媒體教室信息網絡平臺，對多媒體教室各類信息進行科學化和網絡化的管理，提高了學校信息化程度和管理效率。

參考文獻：

[1]喬虹，徐明，宋亮.高等學校多媒體教室服務網的應用探索[J].中國教育技術裝備，2012，3（261）：78-79.

[2]周恕義，李冬，宋亮.多媒體教室服務及管理平臺的設計與實現[J].現代教育技術，2011，1（21）：77-79.

[3]竺如生.基于閉環控制的多媒體教室群控系統的設計與實現[J].自動化技術與應用，2010，12（29）：21-23.

篇8

[關鍵詞]多媒體教室；信息化；管理

[中圖分類號]G40-057　[文獻標識碼]B　[論文編號]1009－8097(2011)01－077－03

一　引言

隨著計算機技術的不斷發展，多媒體教室已經成了高校必不可少的組成部分。北京工業大學多媒體教室規模近年來發展迅猛，如今已形成包括六棟教學樓在內，共計226間教室的數量。教室種類包括一般多媒體教室、討論室、語音教室和直播錄播教室等。

規模的擴大也帶來了多媒體設備管理上的麻煩，傳統的紙質記錄已越來越不能滿足日常的管理需求。由于各個教學樓的教室信息由人工來記錄和更新，記錄格式不統一，不利于信息的匯總，信息查詢和修改等操作容易出錯，對設備的維護也不能及時地提供科學參考。

根據以上實際情況，我們自主開發出了多媒體教室服務與管理系統。系統包括了以教室管理、設備管理和維修記錄管理等主要功能，解決了傳統管理方式的不足，提高了多媒體教室的科學管理水平。

二　平臺設計思路

1　系統需求分析

對于老師來說，教室是進行教學活動的保障，他們需要了解他們要上課的教室和設備的基本情況，例如教室的容納人數，多媒體教室所提供的教學設備的種類是否滿足要求等。多媒體教室的設備連接較多，使用過程容易產生故障，教師由于對設備了解的不夠，操作容易出錯，就會使設備過早損壞，影響教學任務的完成。由于此類原因，許多院校多媒體教室的部分設備經常出現故障，這樣不僅影響了正常教學，而且增加了維修費用：而且教師在使用多媒體設備過程中可能會遇到非設備損壞的一些問題，這些問題中有很大一部分是重疊性的問題，也就是很多教師都會碰到的問題。為了讓教師能夠更好更快的了解和使用多媒體設備，我們將這些問題整理出來，放在平臺上提前讓教師學習，這樣也就減少了管理人員的工作負擔。

教學設備的管理工作主要涉及到新設備的購入，淘汰設備的報廢，以及現有設備的掌握情況，對于他們來說，對所有的多媒體設備的概況有一個基本的認識非常重要，這直接影響到設備管理人員對于整個設備情況的整體把握。如何更好的為教學服務是多媒體設備管理人員的工作目標，因此有目的的統計各種設備故障，從中總結出一些經驗，有利于以后設備的維修。目前多媒體教學設備的管理往往還停留在使用紙筆記錄的層次上，多媒體設備問題的反饋也主要是通過電話、面對面或者問卷調查的方式。在網絡環境下，我們可以利用這一平臺，編輯針對教室設備的網絡調查問卷并對結果進行分析，并建立網上反饋留言板，教師可以隨時提出在設備使用中遇到的問題。

2　功能設計

北京工業大學多媒體教室平臺是基于B／S的系統架構，主要分為前臺和后臺兩個主要模塊。前臺面向教師和學生等用戶，具有教室具體信息查詢、教室所擁有的設備查詢、教室占用情況查詢和設備使用指南等功能，如圖1所示。后臺為教室管理人員使用，具有教室管理、設備管理、教室占用情況管理和設備維修記錄管理等功能，如圖2所示。

3　開發技術

本系統使用基于MVC模式下的JSP技術開發。其中控制層使用struts框架，持久層使用ibatis框架：前臺開發則用到了javascript[21、jquery類庫和ajax等技術，使系統和用戶交互更加簡潔和友好。

三　主要模塊設計

1　教室占用情況管理

教室占用情況是通過教務處的課程表，來確定某一間教室在某一個時間里的占用情況。系統使用“占用”和“空閑”兩種情況來標示教室所處的狀態，如圖3所示。首先確定一個教室，再選擇一個周次，就可以查詢這個教室在一周里的教室占用情況了。有顏色塊的地方標示在此時段里教室是被占用的，反之則沒有。

通過這種方式可以清晰地查看一間教室的一個學期的教室使用情況，老師如果想調課，或者是臨時想使用某一間教室的話可以依據教室占用情況作為參考，學生也可以輕松地找到沒課的教室上自習了。

2　維修記錄管理

與教室相關的設備，如計算機、投影儀都要統一在平臺后臺進行管理，而這些設備的維修記錄也需要被記錄到系統。

設備維修記錄管理主要分為添加、取消、刪除、修改和查詢五大部分。其中查詢部分較復雜，應當包括與設備有關的組合查詢、按教室的查詢和按設備號的查詢這三種方式。

設備表中的設備狀態字段與設備維修記錄狀態有著密切的關系，這里應當特別注意。當新添加一條維修記錄的時候，維修記錄狀態為“維修中”，此時相應的設備表中的設備狀態應當被自動改為“損壞”狀態：當取消一個維修記錄的時候，該維修記錄狀態改為“已修復”，此時需要查詢維修記錄表中該設備是否所有的維修記錄都是“已修復”狀態，若是則對應設備狀態更新為“正?！保駝t仍保持“損壞”狀態。

3　教室圖片的保存方法

若按一般情況，教室信息欄目中每一個教室都有相應的一組圖片來對應，但是考慮到實際情況，這樣的做法并不科學：首先，有很多教室都有相同的結構，類似的教室使用各自的照片顯得過于浪費；其次，教室表需要加上好幾個圖片地址的字段，使數據庫表顯得過于臃腫；最后，這種做法需要很大的工作量，且出錯的概率會大很多。

基于以上原因，本系統采用了一套新的方案來解決這個問題。教室圖片的存儲可以由教室圖片類型表和教室圖片表來共同完成，教室圖片類型表按照教室的不同類型來添加數據，而每一種教室類型都對應了反映不同角度拍攝的一組圖片，如圖4所示。這樣一來，教室就只需要用一個字段來指定一種教室圖片類型，而同種類型的教室就可以共用一組圖片來顯示了，減少了系統的冗余，提高了資源的利用率。

四　部署環境

Web服務器和數據庫服務器都使用Sun V890型號，內存16G，硬盤410G，操作系統為Solaris 10。應用服務器軟件使用Tomem5.o+Apache 2.2.10，數據庫軟件采用Oracle 10g。

五　結束語

北京工業大學多媒體教室平臺(class.bjut.省略)投入運行以來，運行狀況良好，給廣大師生帶來了便利。通過本平臺可以輕松地查詢到所有教室的具體信息，老師可以根據自己的教學需要來選擇適合的教室，學生可以根據教室占用情況采選擇教室上自習。同時使用本系統提升了教室和設各進行管理水平，使北京工業大學的多媒體教室管理變得更加信息化和智能化。

參考文獻

[1]Begin C.IBATIS inaction[M]北京：人民郵電出版社,2008：1―50

篇9

關鍵詞 教室空氣凈化節能系統；PLC；PM2.5

中圖分類號：G474 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）03-0023-02

1 設計初衷

近年來全國大范圍霧霾頻發，多地PM2.5爆表，嚴重影響人們的日常工作與生活，大氣環境污染已然成為威脅人類健康與生存的重大問題。室外環境空氣中的顆粒物是室內空氣中顆粒物的主要來源之一。最新研究表明，北京PM2.5濃度峰值與人類流感病例的延遲增加效應有極其重要的關聯。因此，對室內空氣污染進行控制和治理是目前改善人類生存環境的有效途徑。

對于絕大部分時間都在學校教室進行學習的學生來說，室內空氣質量嚴重影響到了他們的身心健康。為此，自2015年開始，北京市各中小學陸續安裝空氣凈化器。例如：北京市第十五中學南口學校已先后安裝150余臺新風空氣凈化器；2016年正式投入使用的清華附中將臺路校區給教學樓的30間教室配備了新風換氣系統，以保障師生的身心健康。日前，北京市教育委員會已部署中小學、幼兒園安裝空氣凈化設備試點工作，要求積極穩妥、有序推進。

在保證室內空氣質量達標的同時，節約電能需要進一步考慮。PLC（可編程邏輯控制器）能夠出色地完成數據的采集、判別及控制作用。因此，本文針對教室內的空氣凈化器，設計一個基于PLC的空氣凈化自動控制系統，以實現節能效果。

2 PLC與空氣凈化器簡介

PLC介紹 PLC（Programmable Logic Controller）即可編程邏輯控制器，它的硬件結構與微型計算機基本相同，構成為電源、中央處理單元、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊和通信模塊。當PLC投入運行后，它的工作過程一般來說分為3個階段，即輸入采樣、用戶程序執行與輸出刷新。1969年，美國數字設備公司研制出第一臺PLC――PDP-14，在美國通用汽車公司的生產線上試用成功，首次采用程序化的手段應用于電氣控制。這是第一代可編程邏輯控制器。1974年，中國研制出第一臺PLC。20世紀80年代至90年代中期，是PLC發展最快的時期，年增長率一直保持為30%～40% 。在這時期，PLC在各方面的能力都得到大幅度提高。

空氣凈化器介紹 空氣凈化器主要是由馬達、風扇、空氣過濾網等模塊組成的，其工作原理為：機器內的馬達與風扇使室內的空氣循環流動，污染的空氣通過機內的空氣過濾網后，將各種污染物清除或吸附，達到清潔、凈化空氣的目的?？諝鈨艋髟诰蛹?、醫療、工業領域均有應用，居家領域以單機類的家用空氣凈化器為市場的主流產品，最主要的功能是去除空氣中的顆粒物，如PM2.5。由于相對封閉的空間中空氣污染物的釋放有持久性和不確定性的特點，因此使用空氣凈化器凈化室內空氣是國際公認的改善室內空氣質量的方法之一。

3 方案設計

設計要求 教室空氣凈化節能系統的作用是實時監測教室內的PM2.5濃度，在保證教室空氣質量正常的情況下，利用PLC自動控制的能力，對空氣凈化器開關實行智能控制，有效地提高工作效率，以達到節能的效果。

總體設計方案 普通的教室面積一般在50 m2左右?？紤]到由于通風，教室門口和室內PM2.5濃度有所差異，同時也避免由于傳感器異常造成的測量錯誤，本文選擇在教室的前中后3個位置各安裝PM2.5濃度變送器，取其平均值作為標準輸入值。一般的空氣凈化器適用面積在20～40 m2，

所以本文選擇在教室的前后各安裝1臺空氣凈化器。當教室內出現輕微污染時，PLC給出相應的控制信號，開啟1臺空氣凈化裝置；當教室內出現嚴重污染時，開啟2臺空氣凈化裝置。如果自動調節系統出現異常，報警器發出報警信號，同時啟動手動模式進行控制。

系統結構 系統結構如圖1所示。

4 硬件選擇

PLC類型選擇 系統的設計要從保證系統的可靠性、實用性和可擴展性等方面入手。本控制系統采用可靠性和可擴展性很好的西門子S7-200系列的PLC作為控制器。用PM2.5濃度變送器來檢測教室內的空氣污染情況，并將信號輸入PLC中。

PM2.5濃度變送器選擇 本文選擇的是北京盛創達科技有限公司生產的SC03PM2.5變送器，它可用于各類商業綜合體、政府大樓、醫院、學校以及住宅的空氣質量監測。

空氣凈化器選擇 本文選擇的是TCL生產的型號為TKJ312F-A1的空氣凈化器，適用面積為23～40 m2，空氣凈化器風量為301～400 m3/小時，適用于辦公室、教室等中小型場所。

5 軟件設計

按圖1將硬件接好線后，將編寫好的控制程序裝載到PLC中。按下啟動按鈕，總啟動燈亮，并選擇自動模式，此時控制系統自動運行，3個傳感器檢測當前的PM2.5濃度，并將測得的信號求取平均值送入PLC中，與預設值進行比較，判斷當前的污染程度：若為輕度污染，則開啟1臺空氣凈化器；若為重度污染，則2臺空氣凈化器全部開啟；若系統出現異常，則報警燈亮，此時可以切換到手動模式進行手動控制。系統中需要設置自動模式與手動模式互鎖，保證系統只運行在一種模式下。程序框圖如圖2所示。

6 結束語

本文使用西門子S7-200系列PLC編程軟件，完成了教室空氣凈化自動控制系統的設計。本控制系統設有自動、手動兩種工作模式，自動模式為正常運行狀態，手動模式用于應對突發狀況。系統中如果需要修改PM2.5濃度的設定值，更改程序的設定值即可實現。教室空氣凈化自動控制系統只是智能控制模型中的一個典型應用，科技發展日新月異，以計算機技術、通信技術和軟件技術為核心的信息技術取得更加迅猛的發展，各種裝備與設備上嵌入式計算與系統的廣泛應用，使智能系統將逐步走進人們的生活。

參考文獻

[1]石芳芳，邱利民，于川，等.室內空氣凈化技術及產品綜述[J].制冷學報，2014（5）：14-18.

[2]Ozkaynak H， Xue J， Spengler J， et al. Personal exposure to airborne particles and metals： Results from the Particle TEAM study in Riverside California[J].Journal of Exposure Analysis and Environment Epidemiology，1996，6（1）：57-58.

[3]Liang YJ， Fang LQ， Pan H， et al. PM2.5 in Beijing-temporal pattern and its association with influenza[J].Environmental Health，2014，13（1）：102-109

[4]王杰，梁珍.基于PLC和組態軟件的電站通風控制系統[J].自動化技術與應用，2007，26（10）：108-110.

篇10

關鍵詞：智慧教室；大學英語教學；項目式教學

信息技術是教育變革的必要條件之一，能夠推動教育理念革新和教育體系變革。當前信息技術在教育中的應用催生了教與學的智慧環境—智慧教室。智慧教室作為信息化教學的全新智能載體，能為各種教學模式和教學策略提供智慧支持。這就為推動傳統的大學英語教學向新時代新形勢下的信息化大學英語教學改革提供了可能。當前，智慧教室已經走進很多高校，為大學英語教學與信息化相融合提供了有利的教學環境和技術支持。然而，要實現良好的教學效果，不僅要有強有力的教學設備和技術支持，還要配合有效的教學模式。項目式教學設計模式在國內外的英語教學實踐中取得了良好得到教學效果，是一種頗受歡迎的教學模式。所以在智慧教室的環境下，施行項目式大學英語教學，將會一定程度上取得更好的教學效果。

一、智慧教室

關于智慧教室的概念，一直以來都在隨著時代和技術的不斷革新而發生變化?！爸腔劢淌摇弊钤缭雌鹩?988年，羅納德雷西尼奧提出的“Smart－Classroom”。他認為“Smart－Classroom”，就是在傳統教室嵌入個人電腦、交互式光盤視頻節目、閉路電視、VHS程序、衛星鏈接、本地區域網絡和電話調制解調器的教室[1]。從其定義來看，當時的“智慧教室”并不突出強調“智慧性”。2008年，隨著“智慧地球”概念的提出，國內對于智慧教育的核心陣地-智慧教室的探索和實踐開始大量涌現。很多關于智慧教室的定義也開始發生變化，突出體現“智慧性”。2012年黃榮懷等認為智慧教室的智慧性體現在內容呈現、教學管理、資源獲取、實時互動、情境感知五個維度，由此提出了智慧教室的“S.M.A.R.T”概念模型[2]。智慧教室功能豐富，包括人性化的物理環境、多樣化的內容呈現、豐富的資源獲取路徑、智能的交互性和學習支持等?！爸腔劢淌摇卑l展以來，出現了許多優秀的案例，例如意大利布雷西亞大學的節能“智慧教室”和有清華大學的“智能教室”研究項目等。實踐證明，“智慧教室”在提升教學效果、培養學生自主學習意識和學習興趣、拓展學習深度和廣度等方面都有較優的效果。

二、項目式教學

項目式教學法（PBL：Problem-basedLearning）是學生在教師指導下，完成一個個獨立的學習項目，在項目運行過程中，收集信息、設計方案、實施項目及完成評價,都由學生相互協作完成。該教學法源于美國教育家杜威提出的“做中學”理念。皮亞杰的“建構主義”理論也是其重要的理論基礎。項目式教學法最顯著的特點是把教學過程作為一項完整的項目來實施，學生不再處于被動接受知識的狀態，而是作為學習的主人翁角色，在教師指導下團結協作、自主探究解決問題的途徑和方案。教師角色就相應地也發生了變化，教師不再作為教學過程的主體，而是承擔著指導者和監督者的角色。該教學法的核心理念便是通過學生作為學習主體的方式，讓學生在項目運行中學習和內化并且應用知識，以此培養學生自主學習能力、獨立解決問題的能力、合作學習以及思辨思維等能力。項目式教學法從其運行的角度來看，不再只是完全關注學習結果，而是更多地也關注到學習過程，這也有利于調動班級全體學生學習的積極性，因為每個人在項目式學習模式中也都要承擔項目運行的相應角色。項目式教學法在各種教學實踐中，取得了較理想的效果，因此在大學英語教學中也頗受親睞。而智慧教室能為項目式教學法的實踐創造更多更有利的條件，因此將其用于大學英語教學中切實可行。

三、智慧教室環境下的大學英語項目式教學設計

當下，大學英語教學改革雖然走過了不少年頭，但是大學英語教學仍然存在不少問題。例如，許多教師還是遵循傳統教學模式，展示課件、進行簡單地互動問答、講解；互動多數情況僅限于課堂之上。有的課堂甚至是“一言堂”，教師完全掌握著“話語霸權”。此外，許多教師以教材為依托，給學生輸入的文本類型相對較單一。文本類型單一容易造成學生的知識結構“營養不均”，也不利于保持學生的學習興趣[3]。然而，上述這些問題，在智慧教育的新時代下，一定程度上，可以得到有效的解決。智慧教室的強大的智能化功能為教師的教，學習者的學提供了強大的支持。而PBL轉變了學生被動接受知識的角色，使其成為了學習的主角，同時也更強調過程性學習和交互性學習，使得學生在學習過程中，既掌握一定的理論知識又發展了一定的實踐技能，是目前大學英語教學中較為受歡迎的一種教學模式。PBL與智慧教室環境下的大學英語實驗教學相結合將會為學習者提供更加系統的技術和知識支撐與介入[4]?，F以《新視野大學英語》（第三版）讀寫1（綜合版）第4單元TextAHeroesamongUs為例，探討在智慧教室的環境下大學英語項目式教學設計。項目立項為：你心目中的英雄。教學設計思路簡表如下：本課項目式教學法的設計理念是圍繞單元主題進行項目立項，把學習者的課前課中課后學習都完全納入教學計劃。利用智慧教室資源優勢，把項目教學的教師講解和英語語言知識輸入遷移到課前學習部分，課堂時間用于在同伴合作和教師指導下進行語言知識的內化和項目的實施，使最終項目作品的輸出既有語言保障，又有實際內容，實現教學活動的高效性[5]。