“互联网 教室”系统设计与实现.pdf

责任编辑赵志远SystemMaintenance&Management系统维护与管理互联网教室”系系统设计与实现6+无锡科技职业学院汤佳编者按：将“互联网+”作为信息化发展的核心特征，将物联网技术、移动互联技术有效应用于教室、实验室的管理中，以提高教室和实验室在安防、门禁、考勤、环境管理等方面的效率。同时，通过准确收集学生和教师出勤、安全、环境等方面的数据，对“互联网+学堂”模式下的学生学习行为、学习效率等大数据分析提供一定的数据支撑。“互联网+教室”系统借助于手机这一当下最普及的移动终端，完成教室的门禁、考勤功能，结合安防、环境测控，构建基于物联网技术和移动技术的实验室、教室管理新模式。该系统的构建，将实验室、教室的管理由“人管”转换到“系统管”。一方面可以极大地节约人力管理成本；另一方面可以有效地堵塞因个人疏忽而引起的管理漏洞，并为学校进行学生学习行为、学习效率等大数据分析提供有力的数据支撑。2.技术可行性本次“互联网+教室”系统在底层开发上使用单片机、ZigBee、Wi-Fi、蓝牙等技术，这些技术均比较成熟，物联网师生已经对此进行了很多研究，学生在项目化课程中也均有涉及。在上层开发方面，无论是C#语言、.NET微软操作平台还是SQLServer2008数据库，它们都经历了多年的发展和智能移动设备PC端项目可行性分析1.经济可行性系统服务器采用普通服务器；安防、环境探测、门禁所用的探测设备Wi-Fi模块和执行设备均为常用设备；底层控制系统为自行使用单片机+Wi-Fi和蓝牙模块进行开发；考勤中使用的移动设备可采用人们普遍使用的智能手机即可。Wi-Fi模块电源管理系统门禁管理系统安防报警系统考勤系统环境采集（温控）系统Wi-Fi模块图1总体架构图投稿信箱2023.9107System Maintenance&Management系统维护与管理责任编辑赵志远不断改进，在功能方面都已经非常成熟。因此，该互联网+教室“系统“互联网+教室”系统在技术开发上是完全可行的。管理员用户管型项目总体设计1.总体架构图总体架构图如图1所示。2.系统功能(1）学生考勤学生信息、照片存储在系统（云服务器）中。学生上课使用手机考勤，相关信息自动上传至服务器。学生管理人员（经系统授权）可通过网络查看学生出勤情况，并可核对出勤人员。（此部分功能可制作成为手机App。）保留学生出勤情况数据，便于进行大数据分析。(2）教室门禁教师上课时，需通过手机开关教室门，并将开关门信息上传服务器，对非上课教室则无法开关教室门。教室、机房管理人员可通过网络或手机管理其所负责的教室。（此部分功能可制作成为手机App。）教学管理人员可通过网络查询教师上课出勤情况、教室利用率等数据信息。(3）教室安防下课、放学后，若不再使用某教室，可开启布防模式。若有人经由门窗入侵，可实现自动报警、开灯并使用摄像头拍照上传。门窗开合状态上报服务器，教室管理人员可实时查看门窗开合状态。或下课、放学后，对没有关闭的门窗情况进行自动上报。（4）教室环境参数采集测量教室温度，当温度达到上下限时，系统自动向综合处申请使用空调或自动打开空调。其学生查智能设教室课考使用表勤情况图2 软件总体框架他测量参数显示。（5）设备管理教师可通过网络或手机App实时管理及报修教室内相关设备。(6)数据统计可将一段时间内的学生出勤情况、教师上课情况、教室利用情况、教室安全情况等数据进行大数据分析，以实现对学风教风、学生学习习惯等各方面的状态评估。系统技术架构1.软件总体框架软件总体框架如图2 所示。2.硬件系统系统主要分为门禁模块和服务器端程序两大模块。门禁模块主要实现与Wi-Fi模块、蓝牙模块及MCU的通信，以及对继电器的控制。此外，智能手机端的程序也归入门禁模块。服务器模块主要完成系统数据库的搭建、与门禁模块进行Wi-Fi通信的相关程序实现、权限系统的实现以及其他一些服务器端的工作。3.单个客户端与服务端连接一个教室配备一个Wi-Fi模块，每一个Wi-Fi模块都有自己的IP地址。将窗户、窗帘、日光灯、空查看课表查看考动查询 2023.9投稿信箱责任编辑赵志远SystemMaintenance&Management系统维护与管理调、风扇、门锁等智能硬件通过串口与Wi-Fi模块相连。将该Wi-Fi模块视为客户端，再通过Socket（T CP）协议将串口收到的数据发送到服务端，由服务端处理数据。将Wi-Fi模块发来的数据存入数据库的同时，记录发送数据的Wi-Fi模块的IP地址。4.多个客户端与服务端连接与单个客户端连接服务端一样，一个Wi-Fi模块控制一个教室的硬件设备。每一个Wi-Fi模块都有自已的IP地址。一个服务端可以同时监听多个客户端，设置客户端的连接端口，使其向同一个端口发送数据。服务端接收到数据后，将数据实时存入数据库，同时将发送数据的Wi-Fi模块IP地址存入数据库，实现多个客户端与服务端连接通信。5.数据库表“互联网+教室”系统设计采用数据库方式，根据数据库命名规则进行命名。表名如下：用户表(tbAdmin_User)、设施表（tbFacilities）、教师表（tbTeacher)、课表（tbClass_Schedule)、课程表（tbTime_Table)、考勤表（tbAttendance)、院系深度表（tbDepartments)、教室设备状态表（tbRoom_equipState)、教室使用情况表(tbClassroom_Use)、学生表(tbStudent)。系统实现1.管理员模块管理员负责对整个系统的维护、添加用户等，涉及到各个功能版块。管理员对系统的所有用户拥有操作权限，能够及时掌握员工的动态信息，对课程、教师、学生、教室等相关数据进行系统性管理。管理员界面由以下10 个界面组成：部门管理、设施管理、设施状态、教工管理、学生管理、课程管理、查看课表、添加课表、教室使用情况以及考勤信息。2.教师模块教师是本系统的服务对象，可以在线及时地查看课表，高效地对学生进行考勤，根据教室的使用情况，提前安排自己的课程。3.学生模块学生也是本系统的服务对象。学生登录系统后，可以在线查看自己所需要的信息。例如，可以及时了解自己的课程安排，随时查看自己的考勤情况等。结语“互联网+教室”系统是创新教室管理系统的典范，同时也是一个开端。在该方式的带领下，未来教育教学市场上的相关产品必将呈现出越来越异彩纷呈的状态。对于学校来说，该系统投入成本相对低廉，由此节约的人力、物力成本显著，带来的安全、管理效应巨大，是非常值得投入的项目。欢迎管理员从满一周到简吸周D部门管理设施管理设施状态&教工管理8学生管理课程管理图3管理员用户界面图选择支看方式班级快师学生谦程物联140 1快人次18送到人次：2 8物联张奶市场装1402物联1402物肤王珑龙1402市场然1402市场登1402宁16:1:37市场#2016-4-23图4考勤查询界面快型时间次节次2016-4-23周16:1:37手市场茶宁16:1:372016-4-23161:372016-4-232016-4-2316:1:372016-4-23投稿信箱2023.93109