智慧教室方案融智兴华.doc

智慧教室方案融智兴华

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2020年4月19日
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北京融智兴华

智慧教室综合管控系统

技

术

方

案

书

方案编制：北京融智兴华科技有限公司

二零一三年六月

目录
目录 - 2 -
一、背景 - 3 -
二、系统综述 - 3 -
三、系统功能 - 4 -
3.1前端显示子系统 - 4 -
3.2空调控制子系统 - 5 -
3.3通风控制子系统 - 6 -
3.4照明控制子系统 - 6 -
3.5门窗监视子系统 - 6 -

3.6投影仪控制子系统 - 7 -
3.7视频监控（选配） - 7 -
四、软件介绍 - 7 -
4.1软件结构 - 8 -
4.2软件界面 - 9 -
五、系统功能特点 - 11 -
六、相关产品 - 11 -
6.1 温湿度传感器 - 11 -
6.2 红外遥控器 - 12 -
6.3 二氧化碳传感器 - 12 -
6.4 光照度传感器 - 13 -
6.5 LCD触摸显示屏 - 13 -
6.6 智慧教室工作站 - 13 -
七、联系方式 - 14 -
一、背景
随着智慧地球、智慧城市等概念的提出和相关技术的发展，充分利用传感技术、红外技术、人工智能技术、网络技术来装备教室和改进学习环境，以及建设智慧型教室已成为一个必然的选择。教室是学生学习知识的场所，学习环境是促进学生发展的各种支持性条件的统合，学生的任何学习活动都是在一定的学习环境中进行的，离开学习环境的支持，学习活动就失去了依托，学习环境的优劣直接关系着学生的学习与发展。学生对学习环境的知觉对其认知和社会发展都发挥着重要作用。智慧教室解决方案旨在为学生提供一个良好的学习环境提高学习效率和学习积极性，为老师提供更科学更便利的管理模式。
二、系统综述
智慧教室综合管控系统是以先进的物联网技术为基础，依托物联网三层体系结构（应用层、网络层、感知层）设计而成。运用传感器、执行器等智能装置经过人的策略控制对物理世界进行感知识别，依托通信网络进行传输和互联，利用计算设施和软件系统进行信息处理和知识挖掘，实现人与物、物与物的信息交互和生产生活信息的无缝链接，进而达到对物理世界的实时控制、精确管理和科学决策。
融智兴华智慧教室就是以先进的物联网技术为依托，为具备条件的教学单位的广大师生创造一个更为智慧、绿色、节能的教学环境管理平台，营造更为高效、舒适的教学环境，进而推动教育事业的发展，为教育、教学提供有力支撑。其主要功能可分为空调控制子系统、通风控制子系统、投影仪控制子系统、照明控制子系统、前端显示子系统、门窗监视子系统、视频监控子系统等。教育的主体是学生，无论是儿童、少年、青年还是成人，在国内受教育的载体主要是学校，因此我们研发的智慧教室综合管控系统，就是围绕学生、围绕教室、围绕教学环境保障、围绕教学主管部门和广大师生的高校互动而展开的系统工程建设项目。
系统的建设不但可实现教室的温湿度与空调、含氧量与通风、光照度与灯光、投影机的使用与幕布/窗帘/照明等教学环境监测变量与教学环境保障设备间的策略化管理的智能联动，更可为教学任务调度变更、教务管理、考试等教学活动提供一个更为高效的网络化的通知通告展示平台。进而对教育教学、教务管理、考务管理以及学生管理提供更为智能、高效和有力的物理环境支撑和信息传递交互环境支撑。

图2-1 功能示意图

图2-2 系统结构连接图

三、系统功能
3.1前端显示子系统
为每个教室配置一个前端显示触摸屏，安装在教室门口，用来显示班级信息，当前课程信息，教室环境信息以及学校的通知信息。为学生和老师提供了便利。
所需设备
触摸显示屏、智能控制主机
系统功能
1、班级信息显示，如：3年级1班，初三（2）班；
2、当前课程信息显示，如：当前课程：语文；授课老师：王老师；也可在二级界面显示该班级的课表信息。
3、环境信息显示，包括教室的当前温度、湿度、CO2浓度、O2浓度、光照度等；
4、通知信息显示，用来显示学校的一些重要通知，如，放假通知，学校新闻，调课信息、寻物启事等。
5、特殊通知显示，该类通知为全屏显示，如考场信息显示或一些重要通知显示，由上位机软件控制显示模式。
3.2空调控制子系统
主要用来智能控制教室里的空调，经过感知教室里的温度和湿度，来自动调节空调，使教室保持最适宜的温度，合理的策略配置，可避免资源的浪费，起到节能减排的效果。
所需设备
温湿度传感器、红外控制器、空调
系统功能
1、经过温湿度传感器实时监测教室内部温湿度，经过数据分析，并根据所设置的阀值，当室内温度高于最高门限值时自动打开空调，当室内温度低于最低门限值自动关闭空调，实现教室内温度的自动控制。
2、可经过软件远程实时监控各教室内部温湿度信息及空调状态，也可为其设置控制策略。
3.3通风控制子系统
主要用来智能控制教室里的空气流通，经过感知教室的CO2浓度及O2浓度来自动控制通风设备，使教室保持良好的空气质量，使学生更能进入学习状态。
所需设备
CO2传感器、O2传感器、通风设备
系统功能
1、经过CO2传感器和O2传感器实时监测教室内空气质量，经过数据分析，并根据所设置的阀值自动控制通风设备。
2、可经过软件远程实时监控各教室内部空气质量及通风状态，也可为其设置控制策略。
3.4照明控制子系统
主要用来智能控制教室里的照明灯，经过感知教室的光照强度来自动控制照明灯及窗帘的开关，避免了在不必要开灯的情况下造成的资源浪费。
所需设备
光照度传感器、电动窗帘、照明灯
系统功能
1、根据教室光照强度，自动控制窗帘的开、闭状态，实现室内光线调节。
2、也可根据光照强度自动开关照明灯，实现灯光智能控制。
3、可经过软件远程实时监测各教室的光照强度，及灯光和窗帘的开、关状态，也可为其设置自动控制策略。
3.5门窗监视子系统
主要用于监测教室门和窗户的开关状态，当在放学时段门窗没有关的情况下蜂鸣器会自动提示告警，为教室安全提供保障。
所需设备
门磁、窗磁、蜂鸣器
系统功能
1、门磁窗磁检测门和窗户的开关状态，并将状态信息实时上传至服务器可经过软件查看各教室门和窗户的开关状态。
2、可经过软件设置敏感时段，实现对门窗的自动监视和告警。
3.6投影仪控制子系统
用于自动进入投影模式，当投影仪被打开时投影幕布自动放下，窗帘自动拉上。当检测到投影机关闭时，幕布收起，窗帘打开。
所需设备
投影仪、投影幕布、电动窗帘、电流感应器
系统功能
1、投影仪开关机状态实时监测。
3.7视频监控（选配）
将视频整合到上位机软件，使软件界面不但显示该班级的环境信息，通知信息，相应的视频也统一显示。

四、软件介绍
智慧教室综合管控系统是基于J2EE架构的一款纯B/S结构的解决方案，实现了以策略管理为核心的网络化综合管控系统， 整个系统依托校园网络。它从环境监控、教室管理、班级管理、课表管理、工作站管理、LCD通知管理、人员管理来构建整个智慧教室综合管控系统。
4.1软件结构

图4-1 软件结构

五、系统功能特点
1、软件采用B/S 结构，被授权用户可在任何地方经过浏览器登录认证操作，而不用安装任何专门的软件，客户端零维护。
2、教室端采用嵌入式智能物联网终端、彩色液晶屏，教室端实时监测、通知动态查询、智能控制等功能均可在断网状态脱离上位机软件独立运行。
3、智慧教室联动，基于用户部署的控制策略，教室端气体监测自动联动通风，光照度监测自动联动照明窗帘，投影机状态监测自动联动幕布、窗帘，一切按需智控。
4、群组化电子通知，校领导、各级管理人员、班主任、教师，均可随时经过浏览器登录系统，向各自授权范围内的教室终端液晶屏发布电子通知、公告。
5、动态电子课表，中心管理软件可随时向选定教室分发通知及电子课程表，教室端智慧教室工作站可动态显示教室当前课程信息，可动态查询最新周课程表。
6、教室健康度显示，系统基于温湿度、CO2以及光照度监测数据，自动计算教室健康度，中心软件及教室端的彩色液晶屏可查看每个教室的环境健康状况，以五颗星分等级显示，更清晰直观。
7、智慧电子班牌，教室端彩色液晶屏安装于教室外，管理者可随时在走廊了解教室所属班级、当前进行课程/教师、室内温度、湿度、CO2、光照、投影状态、照明状态、空调状态、窗磁状态等管理所需信息。
8、远程管理，校领导、班主任即被授权管理者可随时登录系统控管本班电源、空调、照明、通风等设备设施。
六、相关产品
6.1 温湿度传感器
l 量 程：-20℃--85℃，0—100%RH
l 精 度：＜±0.5℃ (0--50℃)
仅供参考，以实物为准
l ＜±3%RH (at 23℃，25—90%R)
l 长期稳定性：＜0.1℃/5年 ，＜1%RH /5年
l 响应时间：小于1S
l 输 出：RS485
l 供 电：12VDC
l 储存环境：-40℃-90℃，0-95%RH(不结露)

6.2 红外遥控器
仅供参考，以实物为准
l 供电电源 12vDC；25mA--60mA
l 载波频率 38KHz
l 遥控距离 在10米以内
l 学习方式 自动识别
l 温度测量范围 -10℃~60℃
l 串行输出 RS485/RS232接口
l 工作环境 -20℃~60 ℃，0~95% RH
l 尺 寸 151×86×30mm
l 重 量 90g
6.3 二氧化碳传感器
仅供参考，以实物为准
l 传感器 红外非扩散式 (NDIR)
l 精度 ±30ppm + 3% 当前读数
l 稳定性 间<2% 变化
l 校准 ABC Logic 自校验
l 响应时间 <2分钟90%的变化
l CO2 量程 0～2,000ppm
l 传感器寿命 标准使用最高达
l 供电 12VAC/12VDC
l 功耗 1.5 W 最大； 0.8 W 平均
l 存储环境 0~50℃(32~122℉)
l 净重 180g
6.4 光照度传感器
仅供参考，以实物为准
l 测量范围 0～ Lux
l 测量精度 ±3 %FS
l 测量分辨率 1Lux 或20lux
l 产品外形 105×105×60mm
l 输出 RS485（Modus协议)
l 波特率 1200 2400 4800 9600 可设，
地址可设0-99
l 供电 12VDC
l 功耗 <0.5W
l 净重 <300g
6.5 LCD触摸显示屏
l 显示屏类型：TFT
l 显示屏大小：9.7寸
l 分辨率：1024*768
l 颜色：65K
l 触摸屏类型：4线电阻式触摸屏
l 工作电压：DC6-42V，带电源反接保护
l 安装方式：嵌入式安装
6.6 智慧教室工作站
l 基于ARM处理器和uCOS操作系统的嵌入式壁挂终端
l 1路RS-232通讯接口
l 3路RS-485通讯接口
仅供参考，以实物为准
l 4路模拟量采集
l 4组特定窗帘控制
l 16路开关量采集和控制
l 10M/100M自适应以太网接口
l 220V交流供电
七、联系方式
阮瑞敏
营销中心
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