教室设计范文

导语：如何才能写好一篇教室设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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[关键词]智能节能教室，硬件电路，单片机

中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0305-01

0.引言

随着科技的日益发展非智能化已逐步退出了历史的舞台，现阶段物联网的飞速发展，为此智能节能教室是以物联网为基础，本着智能和节能的设计理念，结合太阳能、传感器、单片机以及自动控制等技术来实现对目前传统教室整体电路的改进，从原始的非智能化完全转为智能化目的，同时也实现节能环保的理念。

1.智能教室系统组成

智能教室的照明系统采用的是红外传感器模块作为控制单元，其核心这是通过LM393对信号的比较处理，从而使红外传感模块输出高低电平进而对继电器发出通断指令，已完成整个照明电路的通断。窗帘系统核心控制则是通过51系列的单片机89C51和光敏电阻来实现对电路的控制，电源模块运用太阳能供电原理以及无线传输对整个系统供电。

2.系统各部分的主要功能

2.1 89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器。

2-1 89C51单片机引脚图

2.2 无线充电模块：无线供电技术（无线充电）可以让接收端隔着空气、纸张或者塑料外壳等就能实现电能的传输，确实大大方便了应用，这项技术是最近才取得突破性的发展并且逐步实用化的。？无线供电采用“磁耦合共振”这种新技术所消耗的电能只有传统电磁感应供电技术的百万分之一，当发射端通电时，它并不会向外发射电磁波，而只是在周围形成一个非辐射的磁场。这个磁场用来和接收端联络，激发接收端的共振， 从而以很小的消耗为代价来传输能量。

2-2系统模拟图

2-3发射端电路图

2-4接收端电路图

2.3 红外传感模块：该传感器模块对环境光线适应能力强，其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号（一个低电平信号），可通过电位器旋钮调节检测距离。

2-5红外传感器电路图

3.该项目的创新点

1.该项目运用红外感应模块，对教室的照明系统进行实时调节，节省不必要的能源浪费；2.项目电源运用电能和太阳能双重供电，充分利用清洁能源。3.项目运用无线充系统对内置电池进行充电，还可以对小型用电设备进行充电；4.智能窗帘系统可以根据教室的光照强度关闭窗帘。

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关键词:无线教室;设计;WLAN

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号: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

无线网络与有线网络相比,有着灵活便利的优势。随着越来越多的师生开始拥有笔记本电脑,校园网的无线覆盖逐渐成为热门。校园网无线覆盖可以使得教师和学生在校园的任何地方,只要拥有无线上网设备,都可以很方便的接入网络,访问校园网或者互联网上的各种资源。但是,目前大多数校园网无线络覆盖方案,都没有考虑无线网络教室的问题。

无线教室网络有其特殊性。所有位于同一教室的用户在同一局域网中,要能够互相访问,共享资源;而且需要统一网络管理,不同教室根据需要设定不同的权限;同时无线教室存在大量用户集中访问,并发流量较大的问题。在一般的校园网无线覆盖方案中,只解决了用户接入位置的问题,而对上述问题没有涉及,无法实现无线教学。

1 无线教室建设的意义

当前许多高校越来越重视学生动手实践能力的培养。特别是高职院校,纷纷着手建立教学做一体化教室。对于计算机及相关专业来说,就是建立计算机房。传统的计算机房建设,面临的最大问题是,机器设备的更新问题。一般来说,一台在机房公用的计算机,使用寿命在三年左右,超过这个时间,一方面损耗严重,需要较大的维修成本;另一方面,性能较差,很难满足教学需要。同时,如果学校想要重新购买设备,则大量的淘汰设备处理起来也有一定难度。

无线教室是对传统计算机房的改进,极大地降低了设备损耗和管理人员的费用,同时,学校也可以将原来计划建设计算机房的资金,用于资助学生购买笔记本电脑等无线上网设备。

2 无线教室设计的主要技术

1)802.11n技术

802.11n技术是相对于传统的802.11a/g提出的。802.11a/g可以实现54Mbps的带宽,实际的用户吞吐率一般在20-25Mbps左右。802.11n可以实现300-600M的物理带宽,数据吞吐率至少在百兆以上,和百兆有线的速率相当,可以满足一些高带宽的应用需求,比如高清的在线教学、IPTV等。

802.11n采用智能天线技术,通过多组独立天线组成的天线阵列,可以动态调整波束,保证让WLAN用户接收到稳定的信号,并可以减少其它信号的干扰,使覆盖范围能达到11G的6倍以上。

在802.11g模式下,如果有多个用户同时接入网络,可能会因为QoS得不到良好的保障,影响实时业务。802.11n在这方面则有很大的改善,由于采用了MIMO技术,无线信号多路收发,有效地解决了多径干扰问题,信号稳定性及抗干扰能力等方面比802.11品大大提高,可以支持WIFI语音等实时业务。

802.11n在设计之初就保证了后向的兼容性,与802.11a/b/g的终端设备仍可以接入802.11n网络。

2)双频AP技术

WLAN可运行于2.4GHz频段和5GHz频段。2.4GHz频段是ISM频段,无需授权就可以使用,因此该频段存在很多干扰设备,如蓝牙、微波炉、无绳电话、玩具遥控器等。这些设备都会对2.4GHz频段产生干扰,造成网络吞吐速率下降。

而5GHz频段相对来说受到干扰的可能性较小,可以很方便的获得较高的吞吐率。如果AP能够支持同时工作在2.4GHz和5GHz频段,则单个AP可连接30～40个用户。这样就可以在相同的物理空间内,提供双倍的接入密度。另外,802.11n也必须要支持5GHz才能达到300Mbps的高速接入。

目前市面上Intel迅驰系列笔记本全部同时支持2.4G和5G频段。

3)FIT AP技术

当前业内解决无线网络部署的技术,主要是FAT AP解决方案和FIT AP解决方案。FAT AP方案中,每个AP单独配置管理,适于家庭应用。组建无线教室需要采用FIT AP方案,所有AP通过无线控制器集中进行配置和管理,AP自身不需要配置,对于WLAN的管理和维护、网络安全管理都在无线控制器上实现,非常的简便快捷。

3 无线教室的设计

无线教室的特点是,地点集中,用户数量大,并发流量大,对于无线网络的设计和实施,都有一定的挑战性。

某学院有软件教学楼一栋,现拟建成无线教室教学楼。学院计划在建立无线教室之后,将原本用于计算机房建设的资金用于资助学生购买笔记本,使得学生可以使用自己的笔记本电脑在无线教室中学习。

该教学楼每层有9间教室,最多每层可以同时容纳712人同时上课。如果将教室改造成机房,则原来50座的教室只能容纳24个计算机机位,学生容量将大大减少,同时还面临机房装修、布线和电源改造等若干问题。该教学楼的楼层平面图如图1所示。

一般情况下,一个无线AP单频可以容纳15～20人,而双频双模的无线AP,可以容纳的用户数量加倍。因此,要满足大量用户同时访问,最好采用双频多模的无线AP。目前有的厂商的无线AP,可以同时工作在WLAN的2.4GHz频段和5GHz频段,并支持IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g和IEEE802.11n四种模式,提供超过100Mbps的无线接入带宽。

为了保证接入容量,该教学楼采用的所有无线AP均为双频双模,部署位置如图2所示,整个设计采用蜂窝式覆盖。为了避免干扰,分别使用了2.4GHz和5GHz两个频段的各三个信道。

所有无线AP以FIT AP方式工作,共使用无线AP23个,需要无线控制器一台。一般的无线控制器可以管理24个AP。无线控制器管理AP的数量是可以扩展的。同时,为了便于布线和管理,一般采用POE交换机对AP进行POE供电。

在施工时,要根据情况测试和调整AP的发射功率,确保无线覆盖互不干扰,并能够有效实现用户接入的均衡分担,满足无线教室高密度集中接入的需求。单个用户的无线接入速度可达到3Mbps以上,能够满足日常课程教学的需要。

另外,在无线教室使用前,还需要对教室电源进行改造,以便笔记本电脑在上课时可以及时充电,保证教学的顺利进行。

参考文献:

[1] H3C公司.构建H3C无线网络[M].2008.

[2] 邓宁,邓文达.无线网络技术在中等职业学校中的应用初探[J].电脑知识与技术,2006(11).

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关键词：教室设计 专业特色

教室设计包括建筑设计与技术设计，它既要满足学生群体对环境的要求，又要尽量提高教学效果满足教学工作的技术要求。其中建筑设计主要是确定教室的样式、结构类型、各部位尺寸及材料性能等，技术设计包括结构设计及给排水、采暖、通风、电气等的设计。这里主要针对畜牧兽医专业的普通教室的功能关系与室内设计。

1.教室与实训室可以兼用

出于校园内各种建筑结构整齐划一考虑，一般做法都是把教学楼与实训楼分开、把教室与实训室分开，教学楼内有的把多媒体室与普通教室分开，有的多媒体教室单用白板或黑板，或白板与黑板相结合。总之为了提高教学效果可谓想尽了千方百计，但总还不如意。畜牧兽医专业的实训室通常有解剖生理实训室、药理实训室、家畜病理、动物微生物与传染病、动物寄生虫、兽医临床综合、畜牧基础、畜禽生产、显微镜室、内科与诊断、生物生化、外科与产科、宠物训养与美容、中兽医等实训室，另外还有中草药园、牧草栽培园、各种小型动物养殖场等校内实训基地。其中有些实训室仪器小而多，有些则仪器大而贵，有些则化学药品多且有毒，有些则经久耐用且无毒副作用或对人体无不良影响。

由于畜牧兽医专业学生毕业后面对的是活的动物，接触的是鲜活的个体，学习的是实用技术，其实践操作性非常强，实训所需仪器设备多且不方便挪动；学生人数一般不太多，多为小班授课，其专业课教学不需要大型阶梯教室。根据这些特点，本人觉得其教室设计可考虑与实训室兼用。这样可增强直观性，方便老师进行演示试验，方便学生理论学习与实训操作相结合，还能提高教室利用率。但教室作为学生每天学习生活的场所，是除寝室以外学生接触最多的地方，如果与实训室兼用，则要求室内没有对人体有害的药品或其他物质，室内仪器较耐用、不易损坏且较廉价，当然还需有严格的管理制度。如教室可与畜禽生产实训室结合，教室外可以与中草药园、植物园、牧草栽培基地相邻；或者教室内贮放一些小型仪器设备，或教室与存放小型仪器设备的小间相连，改变以往教室只有课桌与讲台的现象。如果从整栋建筑来看就是教室设在实训楼，教室与实训室有机结合。不过对桌椅也要精心设计，既要讲究使用的舒适性又要充分利用空间，尽量减少空间浪费，必要时可考虑在教室中间的桌椅上安装滑轮，根据课程需要进行自由组合，靠墙安装柜子存放什物或做成桌子与柜子两用式。

2.教室内布置设计突出专业特色

畜牧兽医专业的教室内布置完全可以与教学结合，增加学生接触专业知识的机会与频率，强化与巩固其专业知识。如室内摆设动物的整体骨架、动物的体表各部位名称图、各种组织器官的结构挂图、各种牧草图片、各种穴位图、药物配伍禁忌图等等，还可张贴各种专业报刊杂志的内容，窗台上可以种植各种真实的牧草或中草药植物，这样可以让学生在天长日久的接触中熟悉、学会专业知识。教室内的多媒体经常播放一些专业视频，也方便学习，增强实践教学效果。此外考虑到专业课教学中小组讨论的需要，也可对室内布局进行合理设计，打破那种桌椅整齐排列的方式，采用分散布置的方式，形成学生之间能交流互动的学习环境。这种教室布置设计也可以充分发挥学生的积极性、主动性，发挥他们的特长与兴趣爱好，发动师生提出设计方案。

3. 教室外围护结构的设计突出专业特色

外围护结构的设计首先是满足保温防寒、隔热防暑、采光照明、通风换气的要求，合理设计其墙壁、天花板与地面结构、材料及门、窗、通风口的数量、尺寸和安装位置等。如电热器、散热板、红外线灯、热风炉、暖风机等防寒采暖设备的选择与安装，喷雾、喷淋、蒸发垫或湿帘降温、冷风机降温等降温设备的选择与安装等，都可以让学生参与，也可以是多种方式结合。不过这样可能增加费用，但有些仪器可以考虑有偿使用的方式，让学生在享受中学会使用仪器。 转贴于

4.与个性化设计相应的管理制度

以上各种突显专业特色的个性化教室设计都会增加管理难度。那么管理方面如何应对呢？

4.1领导更新观念，放宽政策

目前教室一般是制式的，国家有统一的标准，多年来没有什么变化。即使曾经有过某些人性化设计也难于变成现实。在这方面，各级领导者首先应该放宽政策，一切为了学生，为了学生一切。

4.2实行承包责任制：硬件的购买与安装由学校出资完成，管理由承包者负责。承包方可以是以班级为单位，也可以是学生或老师个人。如同学生公寓楼的管理一样，学校给定出经费限额、电的基本限度、水的基本限度等各种基本指标以及各种基本制度，承包方节约的就奖励，超支的就处罚。

4.3定期收集信息，多部门配合：畜牧兽医专业的个性化教室要想更好完成它的功能，就必须成立一个管理委员会，每年进行一次用户调查和可用性评估，收集师生与学校相关职能部门对教室和室内设施的使用与管理的合理化建议。这种专业教室在设计时应该倾听各课程教师的意见，吸收他们参与设计，这样也可减少以后管理的难度。在教室醒目位置张贴求救电话，保证师生使用教室遇到维修问题或需要支持时有畅通的信息渠道，这样可减少对设施的盲目破坏性，增加师生的满意度，利于管理。

参考资料：

1.数控专业工作过程导向一体化教室设计探讨，江洁、詹华西、李艳华，武汉职业技术学院学报，2010.02

2.高等艺术院校美术专业教室设计初探，汤朝晖、孔翠婷、杨晓川，建筑科学，2009.04

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关键词：多媒体；远程教育；视频；音频

随着信息化社会的到来，人们获取信息、接受教育的渠道日益多样化，远程教育就是在这样的背景下产生的一种新型的教育方式，它极大地解决了教育时间与空间的限制问题，对于促进教育的公平也有重要意义。而远程教育的开展离不开软硬件设备的支持。多媒体远程教室作为构建远程教育体系平台的主要组成部分之一，其规划与设计的规范性与科学性直接关系到远程教育系统功能的发挥。因此，加强对多媒体远程教室规划和设计的研究不仅具有非常现实的意义，而且是网络化背景下不断完善远程教育体系，拓展网络教育平台，加强网络设施建设的重要步骤。

1 多媒体远程教室规划和设计的基本原则与主要目标

多媒体远程教室的建设是为了更好的服务于远程学习者与高校教师的教学，因此其规划与设计必须坚持一定的原则，不能偏离既定的目标

1.1 多媒体远程教室规划和设计的基本原则

具体而言，多媒体远程教室规划和设计的基本原则主要包括以下四个方面：

1）坚持开放性与标准性相结合。所谓开放性是指多媒体远程教室在规划与设计要具有很强的兼容性与延续性，具体的设计不能为产品或厂家所限，要有实时更新的空间。而标准性则主要是指多媒体远程教室的规划与设计要严格依据国际国内标准，而不能随意设计与规划。

2）坚持实用性与经济性相结合。一方面，多媒体远程教室是为了方便广大学习者学习，因而必须具有很强的实用性，才有其实际意义；另一方面，由于多媒体远程教室的修建、管理与维护均耗资巨大，因而在规划与设计时必须考虑到成本问题，要在确保实用性的基础上节约成本，对于关乎远程教室功能发挥的设备，不仅要有，而且要选择高质量的材料或设施，对于可要可不要的，要坚决摒弃，这样才能提高多媒体远程教室规划和设计的实效性。

3）要具有很强的可操作性。在进行多媒体教室规划和设计的过程中，不能一味的为了追求先进而运用过于复杂的技术，而是要考虑到操作上的便利，要方面学习者的学习与教师的教学，如在界面系统方面，尽量使用中文系统，而不能为了追求原版而弄成英文版的。第四，坚持稳定性与可调整性相结合。多媒体远程教室规划和设计必须坚持稳定性的原则，如果教室软硬件设施都不稳定，长期有效的远程教育势必难以开展。同时，设计中也需要为其留出必要的调整与发展空间，这样在遇到重大问题时，可以及时调整。

1.2 多媒体远程教室规划和设计的主要目标

现代远程教育系统的建设有其自身特点和要求，而我国也有自身的特殊情况，因此在多媒体远程教室规划和设计的过程中要坚持以下具体的目标：

1）起点要高。一方面，在软件系统方面，要保证先进性；另一方面，在硬件系统方面，也要保证稳定性与延续性，这样才能实现国内远程教育的大接轨，才能与国际接轨，在不断的探索与创新中获得发展。

2）以实用、稳定与先进为基本方针，根据实际教学的需求，在系统高度集成、总体优化与安全稳定可靠三方面下功夫。

3）性价比要高。在规划与设计的过程中要把握住现代网络电子技术的发展方向，充分考虑功能的扩容性和技术的升级性。

2 多媒体远程教室的设计方案

为了推动多媒体远程教室规划和设计的规范性，一般在开始投入建设前，都必须要有详细的设计方案。这是实现多媒体远程教室规划和设计规范化与科学化的必要途径。就设计方案而言，可以从整体设计、集体的系统设计以及系统讯号的处理三个方面着手：

2.1 总体设计

由于多媒体远程教室中学习者面对的是屏幕，因此教师可以坐在控制台前自由的操纵着各种设备,并通过扩音系统作一些必要的讲解,教学过程生动、直观,学生们注意力容易集中,理解的快,记忆更加深刻。而要达到以上效果,在总体设计上要求多媒体远程教室必须具备以下功能：第一，投影视频信号，主要用于播放录像机、dvd 的相关内容。第二，投影计算机的数字信号。主要用来进行计算机教学、培训与演示。第三，声音与画面输入与采集系统，方便学习者与教师在网上面对面交流。

2.2 具体的系统设计

一般而言，为了使设计具体化，可以把多媒体远程教室划分为五个子系统：中央控制子系统、常规多媒体子系统、摄像和视频切换子系统、网络传输子系统、灯光音响子系统。对于每一系统的设计都有其具体的要求：

2.2.1 中央控制子系统

中央控制子系统是整个系统设计中心，是

其他子系统得以运行的前提。一切媒体设备的调用、控制、管理等复杂过程都离不开高性能的中央控制系统。因此，在选择控制系统时应该考虑到以下几个方面:第一，稳定第一。稳定的中央控制系统能简化操作，保证各种设备按部就班的工作。第二，要关注系统的开放性与兼容性。目前国产的中央控制系统大多稳定性较差，建议可以采用国外的相关产品。

2.2.2 常规多媒体子系统

常规多媒体子系统是整个系统的基本组成部分，主要用于完成日常教学与讲座。一般而言，这一子系统主要由投影机、电子白板、实物展示台、计算机、rgb矩阵、rgb分配器等组成，并有笔记本电脑的相关接口。具体操作中，两台投影机分别显示相关内容，投影机由中央控制系统通过串联端口控制，电子白板通过rs—232 串联端口连接到中央控制系统，中央控制系统负责控制白板在不同电脑间的切换。

2.2.3视频切换子系统

视频切换子系统一般包括摄像机、录像机、监视器和音视频矩阵等设备，主要用来完成多路视频的切换与选择，录制高清晰度的教学实况及教学内容，并进行网上直播、广播与点播。具体而言，一般需要三台摄像机拍摄教师教学与学生学习的场景，每台摄像机需要配备变焦镜头与云台，以通过云台镜头控制器进行摄像控制。而音频矩阵主要用来处理相关的音频文件。

2.2.4 网络传输子系统

网络传输子系统也是远程教学不可或缺的组成部分。其主要功能在于实现教学实况与教学内容的远程传递。一般而言，网络传输的实现方式分为硬件式(即配备视频会议终端)与软件式两种。硬件式传输速率较快，图像清晰度较高，但价格相对昂贵；而软件式对图像进行了大幅度的压缩,速度、清晰度受到一定的影响，但其扩充性较好，灵活性较高，在实际的设计中，要根据具体情况而定。

2.2.5 灯光音响子系统

相对而言，灯光音响子系统是一个辅助系统，主要包括dvd、话筒、功放、调音台、混响器和音箱等设备，其功能主要在于配合教学和与摄像。一般而言，灯光需要根据不同的实际情况(如投影教学、非投影教学、现场摄像等) 进行自由调节,以满足不同需求情况下照度及色度的需求。

2.3 信号处理

信号包括图像信号与声音信号两类。所谓的图像信号即指的是计算机信号和视频信号,其中视频信号包括摄像机所拍摄的现场图像信号,录像机信号,以及实物展示台信号。所谓的声音信号指的是有线话筒、无线话筒信号,录像机、有线电视等设备的音频信号,计算机的音频信号等。信号的处理渠道是多媒体远程教室规划和设计的重要工作。因此，在规划与设计中，必须对信号的处理方式、信号的流动渠道进行必要的规范，这样才能使整个多媒体远程教室系统起到其应有的作用。

参考文献：

[1] 汪刚,张霖.多媒体远程教室的规划和设计[j].安徽建筑工业学院学报：自然科学版,2002(3).

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关键词：智慧教室；灯光；ZigBee；CC2430

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）10-00-03

0 引 言

智慧教室的灯光控制是物联网的一项重要应用。因此，从系统硬件、软件和协议数据格式上，对智慧教室的灯光控制系统进行全面的设计，对于物联网的应用推广和节能减排，都具有重要的应用示范价值与实用性意义。

1 总体架构

智慧教室灯光控制系统的基本架构如图1所示。该系统由信息感测节点（ZigBee无线传感器节点）、智能处理平台以及继电器节点组成。系统中的三种功能节点采用ZigBee协议构成无线传感器网络（WSN）。智能处理平台在WSN中担任ZigBee协调器节点，信息感测节点及继电器节点担任ZigBee终端节点。

图1 智慧教室灯光控制系统架构

信息感测节点主要通过传感器技术实现对环境信息的感知及采集，如光照强度、人体感应数据，并通过ZigBee协议将采集结果传至信息处理平台。

信息处理平台中，ZigBee协调器负责接收感知数据，并将接收到的数据通过RS232串口传送到应用开发平台，应用开发平台对收到的采集结果进行分析、决策后，将控制命令从RS232发往ZigBee协调器，ZigBee协调器通过ZigBee无线通信协议将控制命令发送到继电器。

继电器节点通过ZigBee协议接收ZigBee协调器发来的控制命令，执行开或关灯的指令。

ZigBee无线通信协议不需要独立的硬件设备，而是以无线通信模块的形式，在信息感测节点、信息处理平台和继电器节点中均需要实现。

2 硬件设计

2.1 信息感测节点

信息感测节点硬件上由传感器、微处理器、无线通信模块、电池组成。图2所示是信息感测节点的组成图。在设计上，为了降低成本，并提高硬件的可扩展性和灵活性，信息感测节点的微处理器及无线通信模块可采用选用相同的ZB2430底板实现，其核心芯片是TI公司的CC2430，ZB2430电路原理图如图3所示。传感器选用插件式的硬件设计，通过ZB2430的I/O扩展口与ZB2430相连，信息感测节点只在传感器插件上不同。根据智慧教室灯光控制的实际需要，选用了光照、人体两类传感器，共两类信息感测节点。

图2 信息感测节点组成

2.2 信息处理平台硬件

信息处理平台硬件上采用DMATEK的DMA210XP整合平台，其集成了应用开发平台和ZigBee协调器端功能，ZigBee协调器端接收从感测节点采集到的数据，并通过串口传输到应用开放平台，由其对感测数据做进一步的分析、处理和显示，其组成图如图3所示。

ZigBee协调器端采用DAMTEK的ZB2430-03实现， ZB2430-03的硬件组成与信息感测节点的ZB2430完全一致，只在软件上不同，通过在软件上定义ZB2430为从模块（终端）、ZB2430-03为主模块（协调器），实现信息在两者间通信。

图3 信息处理平台组成

应用开发平台采用具有先进ARM Cortex A8核心的Samsung S5PV210处理器，该处理器采用ARM Cortex A8核心，DMA210XP应用平台结合ZigBee 无线感测，实现智慧教室灯光控制的应用 。

2.3 继电器节点硬件

继电器节点硬件设计与信息感测节点硬件类似，但没有传感器模块。

3 软件设计

3.1 信息感测节点软件

信息感测节点的软件可采用嵌入式系统的开发方式与流程，开发工具为IAR。本系统共涉及光照、人体两类传感器，这两类传感器获取到的数据格式略有不同。具体如下：

相同部分：

#define MAX_SEND_BUF_LEN 128 //定义发送缓冲区长度上限

static uint8 pTxData[MAX_SEND_BUF_LEN]； //定义发送缓冲区的大小

/*填充发送缓冲区，对5类传感器均相同，开始*/

pTxData[0] = 0xFF；

pTxData[1] = 0xFD；

pTxData[3] = 4；

pTxData[8] = 0；

pTxData[9] = 0；

pTxData[10] = CheckSum（pTxData，10）； //校验和

/*填充发送缓冲区，对2类传感器均相同，结束*/

不同部分有光电传感器的数据获取与处理：

unsigned intADC_GetValue（void）// 获取传感器采样数据

{

unsigned intadcValue = 0；

adcValue = adcSampleSingle（ADC_REF_AVDD， ADC_12_BIT， HAL_BOARD_IO_ADC_CH）；

return adcValue；

}

/*对采样数据的转换，开始*/

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

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

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

/*对采样数据的转换，结束*/

pTxData[6] = 0x00； //填充发送缓冲区

pTxData[7] = 0x00； //填充发送缓冲区

人体传感器的数据处理：

pTxData[4] = HAL_INT_VAL（）；

pTxData[5] = 0x00；

pTxData[6] = 0x00；

pTxData[7] = 0x00；

信息感测节点应用程序对传感器测量值的获取、转换、缓存及无线发送功能可采用如图4所示的程序流程来实现。

图4 信息感测节点数据处理流程图

3.2 信息处理平台软件

信息处理平台的ZigBee协调器模块通过ZigBee点对点无线通信协议，负责接收和汇聚各传感器采集到的感测信息，并将接收到感测数据通过RS 232串口传输到应用开发平台；同时，负责从RS 232串口接收从应用开发平台下达的控制命令，并通过ZigBee无线通信协议将控制命令发送到ZigBee继电器节点（电灯）。具体程序流程如图5所示。

图5 ZigBee协调器端程序流程图

3.3 继电器节点软件设计

在本系统中，用ZigBee继电器模拟教室电灯，ZigBee继电器通过ZigBee点对点无线通信协议接收ZigBee协调器发来的控制命令，实现对各继电器（电灯）的打开及关闭控制。其ZigBee继电器程序流程如图6所示。

图6 继电器节点程序流程图

4 ZigBee点对点通信参数及数据格式设计

4.1 ZigBee点对点通信参数设计

对Zigbee点对点通信参数的设置，有RF_CHANNEL、PAN_ID、SENSOR_ADDR、COORD_ADDR四项。ZigBee无线传感器节点模块、ZigBee继电器模块、ZigBee协调器模块的RF_CHANNEL、PAN_ID设置一致；无线传感器节点模块的SENSOR_ADDR为无线传感器节点地址；无线传感器节点模块的COORD_ADDR为发送地址，要与协调器模块的COORD_ADDR设置一致；继电器模块的RELAY_ADDR为继电器地址，要与协调器模块的RELAY_ADDR设置一致。本设计采用的设置如下：

#define RF_CHANNEL 22 // 频道 11～26

#define PAN_ID 0x1122 //网络id

#define COORD_ADDR 0x5566 //协调器地址

#define RELAY_ADDR 0x7788 //继电器地址

4.2 ZigBee无线通信数据格式设计

4.2.1 协调器接收格式

本设计的发送端传感器格式（byte1-byte10）如图7所示。

Head Type Len Data Res Chk

0xFA 0xFB Type 0x04 D1 D 2 D 3 D 4 保留 校验和

图7 发送端传感器格式

图7中，byte1，byte2：传感器端数据发送的固定头，固定为0xFA，0xFB；byte3：数据类型的标识，例0x01人体，0x02光照；byte4：为传感数据长度（统一为0x04）；byte5-byte8：传感器采集到的具体数据；byte9：保留；byte10：byte1-byte9校验值（相加取低8位）。

4.2.2 协调器发送数据格式

本设计的接收端为电灯（继电器），格式（byte1-byte10）如图8所示。

Head Number Len Res Chk

0xFB 0xFA Des 0x04 保留 保留 保留 保留 校验和

图8 接收端格式（byte1-byte10）图

图8中，byte1，byte2：Coordinator端数据发送控制继电器命令的固定头0xFA，0xFB；byte3：Coordibator端数据发送对象，是继电器序号；0x01：发送命令给继电器1端，表示电灯1；0x02：发送命令给继电器2端，表示电灯2；0x03：发送命令给继电器3端，表示电灯3；0x04：发送命令给继电器4端，表示电灯4，以此类推；byte4：命令长度，固定为0x04；byte5：发送给继电器的命令内容（0x02为关闭，0x01为开启）；byte6-byte9：保留；byte10：byte1-byte9校验值（相加取低8位）。

4.2.3 电灯（继电器）应答数据格式

本设计的接收端，即协调器的格式（byte1-byte9）如图9所示。

Head Number Len 应答码 Chk

0xFB 0xFA Des 0x04 R1 R2 R3 R4 校验和

图9 协调器的格式图

图9中，byte1-byte4：表示收到的数据原值返回；byte5-byte8：应答码，固定为0xAA 0xBB 0xCC 0xDD；byte9：是byte1-byte8的校验值（相加取低8位）。

5 结 语

智慧教室的灯光控制是物联网的一项重要应用，本文从硬件、软件和协议数据格式上对智慧教室的灯光控制系统进行了较为全面的设计，对物联网的应用推广、节能减排等方面都具有重要的应用价值与实用性，只需在软件上和传感器插件上做少量改动，本系统的应用还可进一步推广，如应用到仓储监控、智慧家居等方面，具有很强的可扩展性。

参考文献

[1]杨子威. 基于ZigBee技术的LED路灯节能控制系统的设计[J].现代电子技术，2014，37（8）： 40-45 .

[2]白成林，马.基于物联网技术的智能路灯监控系统[J]. 电子技术应用，2014，40（3）： 82-85.

[3]孔令荣，王昊.基于无线传感网络的智能路灯照明系统分析[J].电子科技，2013，26（11）： 108-110，113.

篇6

集中式多媒体控制系统一般用于会议室和监控指挥中心等单位，用于信息、整体环境检测和控制等。以会议室为例，中央控制器是所有会议设备的中心控制设备，而会议室内部的很多多媒体设备都和中央控制器相连同时受其控制。使用者只要在操作台前就可以实现对整个系统的操作，包括了系统的开关、设备开关以及各种模式之间的切换和音量调节等。当几个彼此之间相互独立的中央多媒体控制系统连接起来就可以形成一个大型的网络化集成中央控制系统，通过这种大型的网络化中央控制系统可以实现一个区域内部的资源共享和信息互传，同时也能够更好地利用各种现代化的试听设备进行工作，通过各种设备可以制作出一个具有高质量的环绕立体教学环境。比较适合多媒体教学、报告会议、屏幕演示等工作。而红外线遥控设备是多媒体教室控制器中使用的最为广泛的通信手段，红外线遥控设备以其较小的体积、较低的功耗、较强的功能和低廉的价格一直作为电视、录像机等多种多媒体设备的信号传输设备，随着该项技术的日趋成熟，红外线技术开始逐渐适用于空调、音响甚至其他小型设备。

在很多恶劣环境高压、粉尘和辐射进行作业的情况下一般都会采用红外线进行工作，红外线不仅工作性能十分稳定，还能够在很大程度上隔绝电气对于红外设备的干扰。本文中主要以Freescale8这种性能较高同时功耗较低的单片机为载体进行红外控制功能的设计。红外通信设备工作主要分为红外信号发射和红外信号接收两个工作过程，在红外信号发射的过程中首先将信号加载到红外线上然后再发射电路，经过电路的调试后转化为光信号在空中进行传播，然后由专项的红外线接收器接受红外光信号，之后经过电路调制，将传输来的红外光信号处理还原成为能够被系统处理和执行的电信号，再由单片机处理从红外信号传输来的编码，红外信号在通信过程中传播的是载波信号，接收器在检测有载波信号通过时会输出数值信号0，否则则输出1。所以在红外进行传输电信号的过程中一般采用的是二进制的串码。本文所设计的系统采用的红外通信数据采用的是以脉冲编码为主的数据，每个单位的数据信号都通过一个脉冲数据表示，每两个脉冲表示周期为1，一个脉冲周期表示为0，这种脉冲信号都能够被调制在频率为三十八千赫兹的载波上发送出去制好的红外信号传输具有一定的时间间隔，这种间隔一般是由数据的编码决定的，在红外接收的终端进行数据处理的过程正好相反，在接受加载到红外线上的信号时会经过一系列的整形、放大、调制解调等一系列相关处理然后再输出到单片机内进行处理。

红外接收器输出的引脚一般连接在TPM2通道，使用了TPM的输入功能，在进行上升时进行信号的捕捉，这种工作方式能够保证两次捕捉在进行时的通道都寄存在通道寄存器内部，形成一个脉冲周期的宽度，同时根据这个卖出数据发送出的序列就能够了解到脉冲宽度对应的相关信息，通过这种方法进行信息的还原，然后进行更加准确的信息传输。这种信息传输方式较其他的信息传输方式来讲具有更高的安全性，避免了电信号在传播过程中的流失和被拦截，通过加载和调制解调的方法做到了信息传输的准确无误，但是时间周期偏长，同时如果在脉冲宽度上如果判断错误就会导致整个信息传输发生误差，这就要求了红外传输设备在传输过程中保持较高的稳定性，以确保信息传输的过程中能够保证准确的脉冲宽度。

综上所述，在使用多媒体集中控制的条件下，用户只需要通过直观的操作，就可以实现系统以及各部分的开关、明暗度以及亮度调节、信号的切换和控制等多种复杂的功能。这种智能化的多媒体中央媒体控制多用于会议和其他能进行多媒体教育的课堂，通过中央控制系统来实现对其他各个工作部分的工作，极大地提高了工作效率，同时也可以在一个或者几个区域内开发网络式的大型集成中央控制系统进行协调统一的信息传输，实现有限区域内的信息和资源共享，减少资源的重复消耗，提高了资源和信息的利用率和使用效率。

作者：赵强 单位：曲阜师范大学电气信息与自动化学院

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关键词：教室管理；多媒体；JOOMLA

中图分类号：G434

随着计算机技术、多媒体技术及控制技术的日新月异的不断发展，多媒体教学的深入和普及，新建和改造的多媒体教室越来越多，改善了教学环境，但随之而来的却是专业技术人员的缺乏以及设备维护、管理工作量的增加，多媒体教室的教室信息管理成为管理人员需要认真面对的问题。

1 系统设计

1.1 需求分析

中南大学目前已经实现了多媒体教室的网络化集中控制。现有的中央控制系统具有两部分的控制功能，一方面控制和切换多媒体教室内部各类设备的信号，另一方面能够通过校园网远程监控全校多媒体教室的各类设备的运行状态。集中协同控制计算机、投影机等现代化的视听设备，同时对电动幕布等环境设备进行集中控制，通过大屏幕投影，营造一个现代化多媒体视听教学环境。由于学校现有的中控系统开发目的是为了实现控制多媒体教室的投影、计算机、中控机等现代化设备，系统由中控提供商开发设计，导致中控系统忽略了多媒体教室设备产品信息的管理以及维护信息的管理等重要而常用的功能。

现今学校都使用多媒体教室上课，学校有上百间多媒体教室，每间多媒体教室包含：投影机、计算机、音响、IP电话、中控机等设备，这些设备总量较大，造成日常管理和维护工作复杂和繁琐。在日常维护管理多媒体教室过程中，一方面采用纸质记录方式，另一方面是通过电子表格（如EXCEL）记录设备信息及维护信息。日常维护方法中纸质方式明显不如电子表格方式优秀，在这里不再进行比较和深入探讨。针对利用电子表格进行多媒体教室信息的维护工作来说，有三点不足：一、电子表格软件本身具有类似数据库的一部分功能，但它不是数据库软件，与数据库软件在数据库处理速度、数据安全性等方面相比仍然十分欠缺；二、电子表格软件在处理简单的业务和小的数据量方面是完全能够胜任的，可是当业务变的复杂或者存储的记录日益增多后，将无法满足多媒体教室日常维护和管理的需求；三、电子表格软件只能为本地使用，用户无法充分利用网络环境管理和共享信息。

1.2 功能设计

多媒体教室信息网络平台是一个高校不可或缺的重要组成部分，它对于高校的教师和学生来说都至关重要，多媒体教室信息网络平台可以为教学提供充足的资源和快捷的查询手段。

管理和使用多媒体教室人员需要及时掌握教室设备配置、设备使用状态、维护状态等信息。多媒体教室信息网络平台面向的对象是多媒体教室各类管理和使用人员，而面向管理和维修人员，提供的服务主要有注册，登录，用户信息管理，对教室设备信息的添加、删除、查询和修改，对设备维护信息的添加、删除、查询和修改等服务。

多媒体教室信息网络平台是采用基于B/S结构的三层体系架构，系统分为前台和后台两个部分开发。前台有教师和学生等用户，具有教室具体信息查询、教室所拥有的设备查询、教室占用情况查询等功能，后台为教室管理人员和维修人员等使用，具有教室信息管理、设备信息管理和设备维修和维护记录管理等功能。多媒体教室信息网络平台主要模块如下：

（1）各类别设备信息管理模块

该模块主要包括对每间教室的详细设备编号、名称、型号、所属教室、状态说明等记录的添加、删除、查询和修改等业务。此项功能可以使管理人员、使用多媒体设备的老师和学生及时更新和了解教室设备最新状况和信息。同时，可以提供资产报表，多媒体教室设备到达报废年限提示等功能。

（2）故障维护信息管理模块

多媒体教室维修和管理人员可以完成对每次所执行的维护操作记录的添加、删除、查询和修改。故障维护信息管理模块，将规范故障处理流程，提高故障处理速度，准确和详细的记录故障处理过程，将日常值班记录电子化网络化，避免多媒体教室使用的各个部门自行制定格式、存放散乱的问题，提高网络和设备维护水平。该模块还可以为管理人员提供功能强大的基于浏览器的报表呈现及数据查询统计功能。

（3）教室用户信息管理模块

用户信息管理是网络平台基本功能，同时也是一个非常重要的功能模块。本平台主要有学生、教师、管理员、维修人员、系统管理员等5类角色。有管理权限的人员才能使用系统模块，人员根据自己的级别情况具有相应的数据库操作权限。根据用户的权限范围，用户将访问的所属功能模块集合，从而登录此用户默认的页面将有所不同。

2 系统实现

多媒体教室信息网络平台使用WAMP实现本地环境的一键安装与搭建，一键安装后再安装好相关版本的JOOMLA。

JOOMLA是一个开源的采用PHP开发的内容管理系统，具有比较强大的功能。基于JOOMLA来开发多媒体教室管理信息平台，不仅可以减小开发的工作量，而且还具有良好的扩展性。JOOMLA是一个采用PHP开发的开源免费的内容管理系统CMS（ContentManagementSystem），用于快速建立一个网站。

网络平台设计采用基于B/S（Browser/Server）工作模式、浏览器+Web服务器+数据库服务器的三层结构系统形成结构良好的软件构架，易于系统的扩充、升级和维护。无需安装任何专用的客户端软件，仅需标准的Web浏览器，代码在服务器端运行，运行完毕后将结果返回给客户端，具有速度快，执行效率高等优点。系统服务器部署在电教中心总控制室内。

3 结束语

采用开源内容管理系统（JOOMLA），可以实现在低投入的情况下建设多媒体教室信息网络平台，以满足有效缩短排障周期，提高设备可用率，从而达到低成本、高效率、高质量的多媒体教室维护目标。同时，是基于PHP和MySQL的JOOMLA能够对内容进行有效的管理与组织，建立的多媒体教室信息网络平台在一个开放的平台，任何人都可以使用，分享和支持。通过采用先进的多媒体教室信息网络平台，对多媒体教室各类信息进行科学化和网络化的管理，提高了学校信息化程度和管理效率。

参考文献：

[1]乔虹，徐明，宋亮.高等学校多媒体教室服务网的应用探索[J].中国教育技术装备，2012，3（261）：78-79.

[2]周恕义，李冬，宋亮.多媒体教室服务及管理平台的设计与实现[J].现代教育技术，2011，1（21）：77-79.

[3]竺如生.基于闭环控制的多媒体教室群控系统的设计与实现[J].自动化技术与应用，2010，12（29）：21-23.

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[关键词]多媒体教室；信息化；管理

[中图分类号]G40-057　[文献标识码]B　[论文编号]1009－8097(2011)01－077－03

一　引言

随着计算机技术的不断发展，多媒体教室已经成了高校必不可少的组成部分。北京工业大学多媒体教室规模近年来发展迅猛，如今已形成包括六栋教学楼在内，共计226间教室的数量。教室种类包括一般多媒体教室、讨论室、语音教室和直播录播教室等。

规模的扩大也带来了多媒体设备管理上的麻烦，传统的纸质记录已越来越不能满足日常的管理需求。由于各个教学楼的教室信息由人工来记录和更新，记录格式不统一，不利于信息的汇总，信息查询和修改等操作容易出错，对设备的维护也不能及时地提供科学参考。

根据以上实际情况，我们自主开发出了多媒体教室服务与管理系统。系统包括了以教室管理、设备管理和维修记录管理等主要功能，解决了传统管理方式的不足，提高了多媒体教室的科学管理水平。

二　平台设计思路

1　系统需求分析

对于老师来说，教室是进行教学活动的保障，他们需要了解他们要上课的教室和设备的基本情况，例如教室的容纳人数，多媒体教室所提供的教学设备的种类是否满足要求等。多媒体教室的设备连接较多，使用过程容易产生故障，教师由于对设备了解的不够，操作容易出错，就会使设备过早损坏，影响教学任务的完成。由于此类原因，许多院校多媒体教室的部分设备经常出现故障，这样不仅影响了正常教学，而且增加了维修费用：而且教师在使用多媒体设备过程中可能会遇到非设备损坏的一些问题，这些问题中有很大一部分是重叠性的问题，也就是很多教师都会碰到的问题。为了让教师能够更好更快的了解和使用多媒体设备，我们将这些问题整理出来，放在平台上提前让教师学习，这样也就减少了管理人员的工作负担。

教学设备的管理工作主要涉及到新设备的购入，淘汰设备的报废，以及现有设备的掌握情况，对于他们来说，对所有的多媒体设备的概况有一个基本的认识非常重要，这直接影响到设备管理人员对于整个设备情况的整体把握。如何更好的为教学服务是多媒体设备管理人员的工作目标，因此有目的的统计各种设备故障，从中总结出一些经验，有利于以后设备的维修。目前多媒体教学设备的管理往往还停留在使用纸笔记录的层次上，多媒体设备问题的反馈也主要是通过电话、面对面或者问卷调查的方式。在网络环境下，我们可以利用这一平台，编辑针对教室设备的网络调查问卷并对结果进行分析，并建立网上反馈留言板，教师可以随时提出在设备使用中遇到的问题。

2　功能设计

北京工业大学多媒体教室平台是基于B／S的系统架构，主要分为前台和后台两个主要模块。前台面向教师和学生等用户，具有教室具体信息查询、教室所拥有的设备查询、教室占用情况查询和设备使用指南等功能，如图1所示。后台为教室管理人员使用，具有教室管理、设备管理、教室占用情况管理和设备维修记录管理等功能，如图2所示。

3　开发技术

本系统使用基于MVC模式下的JSP技术开发。其中控制层使用struts框架，持久层使用ibatis框架：前台开发则用到了javascript[21、jquery类库和ajax等技术，使系统和用户交互更加简洁和友好。

三　主要模块设计

1　教室占用情况管理

教室占用情况是通过教务处的课程表，来确定某一间教室在某一个时间里的占用情况。系统使用“占用”和“空闲”两种情况来标示教室所处的状态，如图3所示。首先确定一个教室，再选择一个周次，就可以查询这个教室在一周里的教室占用情况了。有颜色块的地方标示在此时段里教室是被占用的，反之则没有。

通过这种方式可以清晰地查看一间教室的一个学期的教室使用情况，老师如果想调课，或者是临时想使用某一间教室的话可以依据教室占用情况作为参考，学生也可以轻松地找到没课的教室上自习了。

2　维修记录管理

与教室相关的设备，如计算机、投影仪都要统一在平台后台进行管理，而这些设备的维修记录也需要被记录到系统。

设备维修记录管理主要分为添加、取消、删除、修改和查询五大部分。其中查询部分较复杂，应当包括与设备有关的组合查询、按教室的查询和按设备号的查询这三种方式。

设备表中的设备状态字段与设备维修记录状态有着密切的关系，这里应当特别注意。当新添加一条维修记录的时候，维修记录状态为“维修中”，此时相应的设备表中的设备状态应当被自动改为“损坏”状态：当取消一个维修记录的时候，该维修记录状态改为“已修复”，此时需要查询维修记录表中该设备是否所有的维修记录都是“已修复”状态，若是则对应设备状态更新为“正常”，否则仍保持“损坏”状态。

3　教室图片的保存方法

若按一般情况，教室信息栏目中每一个教室都有相应的一组图片来对应，但是考虑到实际情况，这样的做法并不科学：首先，有很多教室都有相同的结构，类似的教室使用各自的照片显得过于浪费；其次，教室表需要加上好几个图片地址的字段，使数据库表显得过于臃肿；最后，这种做法需要很大的工作量，且出错的概率会大很多。

基于以上原因，本系统采用了一套新的方案来解决这个问题。教室图片的存储可以由教室图片类型表和教室图片表来共同完成，教室图片类型表按照教室的不同类型来添加数据，而每一种教室类型都对应了反映不同角度拍摄的一组图片，如图4所示。这样一来，教室就只需要用一个字段来指定一种教室图片类型，而同种类型的教室就可以共用一组图片来显示了，减少了系统的冗余，提高了资源的利用率。

四　部署环境

Web服务器和数据库服务器都使用Sun V890型号，内存16G，硬盘410G，操作系统为Solaris 10。应用服务器软件使用Tomem5.o+Apache 2.2.10，数据库软件采用Oracle 10g。

五　结束语

北京工业大学多媒体教室平台(class.bjut.省略)投入运行以来，运行状况良好，给广大师生带来了便利。通过本平台可以轻松地查询到所有教室的具体信息，老师可以根据自己的教学需要来选择适合的教室，学生可以根据教室占用情况采选择教室上自习。同时使用本系统提升了教室和设各进行管理水平，使北京工业大学的多媒体教室管理变得更加信息化和智能化。

参考文献

[1]Begin C.IBATIS inaction[M]北京：人民邮电出版社,2008：1―50

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关键词 教室空气净化节能系统；PLC；PM2.5

中图分类号：G474 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）03-0023-02

1 设计初衷

近年来全国大范围雾霾频发，多地PM2.5爆表，严重影响人们的日常工作与生活，大气环境污染已然成为威胁人类健康与生存的重大问题。室外环境空气中的颗粒物是室内空气中颗粒物的主要来源之一。最新研究表明，北京PM2.5浓度峰值与人类流感病例的延迟增加效应有极其重要的关联。因此，对室内空气污染进行控制和治理是目前改善人类生存环境的有效途径。

对于绝大部分时间都在学校教室进行学习的学生来说，室内空气质量严重影响到了他们的身心健康。为此，自2015年开始，北京市各中小学陆续安装空气净化器。例如：北京市第十五中学南口学校已先后安装150余台新风空气净化器；2016年正式投入使用的清华附中将台路校区给教学楼的30间教室配备了新风换气系统，以保障师生的身心健康。日前，北京市教育委员会已部署中小学、幼儿园安装空气净化设备试点工作，要求积极稳妥、有序推进。

在保证室内空气质量达标的同时，节约电能需要进一步考虑。PLC（可编程逻辑控制器）能够出色地完成数据的采集、判别及控制作用。因此，本文针对教室内的空气净化器，设计一个基于PLC的空气净化自动控制系统，以实现节能效果。

2 PLC与空气净化器简介

PLC介绍 PLC（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，它的硬件结构与微型计算机基本相同，构成为电源、中央处理单元、存储器、输入输出接口电路、功能模块和通信模块。当PLC投入运行后，它的工作过程一般来说分为3个阶段，即输入采样、用户程序执行与输出刷新。1969年，美国数字设备公司研制出第一台PLC――PDP-14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制。这是第一代可编程逻辑控制器。1974年，中国研制出第一台PLC。20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30%～40% 。在这时期，PLC在各方面的能力都得到大幅度提高。

空气净化器介绍 空气净化器主要是由马达、风扇、空气过滤网等模块组成的，其工作原理为：机器内的马达与风扇使室内的空气循环流动，污染的空气通过机内的空气过滤网后，将各种污染物清除或吸附，达到清洁、净化空气的目的。空气净化器在居家、医疗、工业领域均有应用，居家领域以单机类的家用空气净化器为市场的主流产品，最主要的功能是去除空气中的颗粒物，如PM2.5。由于相对封闭的空间中空气污染物的释放有持久性和不确定性的特点，因此使用空气净化器净化室内空气是国际公认的改善室内空气质量的方法之一。

3 方案设计

设计要求 教室空气净化节能系统的作用是实时监测教室内的PM2.5浓度，在保证教室空气质量正常的情况下，利用PLC自动控制的能力，对空气净化器开关实行智能控制，有效地提高工作效率，以达到节能的效果。

总体设计方案 普通的教室面积一般在50 m2左右。考虑到由于通风，教室门口和室内PM2.5浓度有所差异，同时也避免由于传感器异常造成的测量错误，本文选择在教室的前中后3个位置各安装PM2.5浓度变送器，取其平均值作为标准输入值。一般的空气净化器适用面积在20～40 m2，

所以本文选择在教室的前后各安装1台空气净化器。当教室内出现轻微污染时，PLC给出相应的控制信号，开启1台空气净化装置；当教室内出现严重污染时，开启2台空气净化装置。如果自动调节系统出现异常，报警器发出报警信号，同时启动手动模式进行控制。

系统结构 系统结构如图1所示。

4 硬件选择

PLC类型选择 系统的设计要从保证系统的可靠性、实用性和可扩展性等方面入手。本控制系统采用可靠性和可扩展性很好的西门子S7-200系列的PLC作为控制器。用PM2.5浓度变送器来检测教室内的空气污染情况，并将信号输入PLC中。

PM2.5浓度变送器选择 本文选择的是北京盛创达科技有限公司生产的SC03PM2.5变送器，它可用于各类商业综合体、政府大楼、医院、学校以及住宅的空气质量监测。

空气净化器选择 本文选择的是TCL生产的型号为TKJ312F-A1的空气净化器，适用面积为23～40 m2，空气净化器风量为301～400 m3/小时，适用于办公室、教室等中小型场所。

5 软件设计

按图1将硬件接好线后，将编写好的控制程序装载到PLC中。按下启动按钮，总启动灯亮，并选择自动模式，此时控制系统自动运行，3个传感器检测当前的PM2.5浓度，并将测得的信号求取平均值送入PLC中，与预设值进行比较，判断当前的污染程度：若为轻度污染，则开启1台空气净化器；若为重度污染，则2台空气净化器全部开启；若系统出现异常，则报警灯亮，此时可以切换到手动模式进行手动控制。系统中需要设置自动模式与手动模式互锁，保证系统只运行在一种模式下。程序框图如图2所示。

6 结束语

本文使用西门子S7-200系列PLC编程软件，完成了教室空气净化自动控制系统的设计。本控制系统设有自动、手动两种工作模式，自动模式为正常运行状态，手动模式用于应对突发状况。系统中如果需要修改PM2.5浓度的设定值，更改程序的设定值即可实现。教室空气净化自动控制系统只是智能控制模型中的一个典型应用，科技发展日新月异，以计算机技术、通信技术和软件技术为核心的信息技术取得更加迅猛的发展，各种装备与设备上嵌入式计算与系统的广泛应用，使智能系统将逐步走进人们的生活。

参考文献

[1]石芳芳，邱利民，于川，等.室内空气净化技术及产品综述[J].制冷学报，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和组态软件的电站通风控制系统[J].自动化技术与应用，2007，26（10）：108-110.

篇10

关键词：智慧教室；大学英语教学；项目式教学

信息技术是教育变革的必要条件之一，能够推动教育理念革新和教育体系变革。当前信息技术在教育中的应用催生了教与学的智慧环境—智慧教室。智慧教室作为信息化教学的全新智能载体，能为各种教学模式和教学策略提供智慧支持。这就为推动传统的大学英语教学向新时代新形势下的信息化大学英语教学改革提供了可能。当前，智慧教室已经走进很多高校，为大学英语教学与信息化相融合提供了有利的教学环境和技术支持。然而，要实现良好的教学效果，不仅要有强有力的教学设备和技术支持，还要配合有效的教学模式。项目式教学设计模式在国内外的英语教学实践中取得了良好得到教学效果，是一种颇受欢迎的教学模式。所以在智慧教室的环境下，施行项目式大学英语教学，将会一定程度上取得更好的教学效果。

一、智慧教室

关于智慧教室的概念，一直以来都在随着时代和技术的不断革新而发生变化。“智慧教室”最早源起于1988年，罗纳德雷西尼奥提出的“Smart－Classroom”。他认为“Smart－Classroom”，就是在传统教室嵌入个人电脑、交互式光盘视频节目、闭路电视、VHS程序、卫星链接、本地区域网络和电话调制解调器的教室[1]。从其定义来看，当时的“智慧教室”并不突出强调“智慧性”。2008年，随着“智慧地球”概念的提出，国内对于智慧教育的核心阵地-智慧教室的探索和实践开始大量涌现。很多关于智慧教室的定义也开始发生变化，突出体现“智慧性”。2012年黄荣怀等认为智慧教室的智慧性体现在内容呈现、教学管理、资源获取、实时互动、情境感知五个维度，由此提出了智慧教室的“S.M.A.R.T”概念模型[2]。智慧教室功能丰富，包括人性化的物理环境、多样化的内容呈现、丰富的资源获取路径、智能的交互性和学习支持等。“智慧教室”发展以来，出现了许多优秀的案例，例如意大利布雷西亚大学的节能“智慧教室”和有清华大学的“智能教室”研究项目等。实践证明，“智慧教室”在提升教学效果、培养学生自主学习意识和学习兴趣、拓展学习深度和广度等方面都有较优的效果。

二、项目式教学

项目式教学法（PBL：Problem-basedLearning）是学生在教师指导下，完成一个个独立的学习项目，在项目运行过程中，收集信息、设计方案、实施项目及完成评价,都由学生相互协作完成。该教学法源于美国教育家杜威提出的“做中学”理念。皮亚杰的“建构主义”理论也是其重要的理论基础。项目式教学法最显著的特点是把教学过程作为一项完整的项目来实施，学生不再处于被动接受知识的状态，而是作为学习的主人翁角色，在教师指导下团结协作、自主探究解决问题的途径和方案。教师角色就相应地也发生了变化，教师不再作为教学过程的主体，而是承担着指导者和监督者的角色。该教学法的核心理念便是通过学生作为学习主体的方式，让学生在项目运行中学习和内化并且应用知识，以此培养学生自主学习能力、独立解决问题的能力、合作学习以及思辨思维等能力。项目式教学法从其运行的角度来看，不再只是完全关注学习结果，而是更多地也关注到学习过程，这也有利于调动班级全体学生学习的积极性，因为每个人在项目式学习模式中也都要承担项目运行的相应角色。项目式教学法在各种教学实践中，取得了较理想的效果，因此在大学英语教学中也颇受亲睐。而智慧教室能为项目式教学法的实践创造更多更有利的条件，因此将其用于大学英语教学中切实可行。

三、智慧教室环境下的大学英语项目式教学设计

当下，大学英语教学改革虽然走过了不少年头，但是大学英语教学仍然存在不少问题。例如，许多教师还是遵循传统教学模式，展示课件、进行简单地互动问答、讲解；互动多数情况仅限于课堂之上。有的课堂甚至是“一言堂”，教师完全掌握着“话语霸权”。此外，许多教师以教材为依托，给学生输入的文本类型相对较单一。文本类型单一容易造成学生的知识结构“营养不均”，也不利于保持学生的学习兴趣[3]。然而，上述这些问题，在智慧教育的新时代下，一定程度上，可以得到有效的解决。智慧教室的强大的智能化功能为教师的教，学习者的学提供了强大的支持。而PBL转变了学生被动接受知识的角色，使其成为了学习的主角，同时也更强调过程性学习和交互性学习，使得学生在学习过程中，既掌握一定的理论知识又发展了一定的实践技能，是目前大学英语教学中较为受欢迎的一种教学模式。PBL与智慧教室环境下的大学英语实验教学相结合将会为学习者提供更加系统的技术和知识支撑与介入[4]。现以《新视野大学英语》（第三版）读写1（综合版）第4单元TextAHeroesamongUs为例，探讨在智慧教室的环境下大学英语项目式教学设计。项目立项为：你心目中的英雄。教学设计思路简表如下：本课项目式教学法的设计理念是围绕单元主题进行项目立项，把学习者的课前课中课后学习都完全纳入教学计划。利用智慧教室资源优势，把项目教学的教师讲解和英语语言知识输入迁移到课前学习部分，课堂时间用于在同伴合作和教师指导下进行语言知识的内化和项目的实施，使最终项目作品的输出既有语言保障，又有实际内容，实现教学活动的高效性[5]。