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一、產品簡介

1.1 產品設計背景

    隨著現代信息技術的不斷發展,特別是物聯網技術的興起,現代課堂教學無論是在教育形式和教學方法上,還是在設備選形上都在發生著前所未有的變化。智慧實驗室將物聯網技術和教學過程完美的結合起來,改進了已往以教師講授為主的單一的課堂教學模式,給教育行業帶來了新的機遇。

1.2 產品設計目標

    飛瑞敖電子科技有限公司智慧實驗建設方案緊密結合物聯網技術,提高學生、教師、教室的互聯度,實現物與物的感知、物與人的感知、系統間的實時感知,通過充分利用信息及通信技術,從物聯化、集成化、智慧化出發,提高教學效果,并有力促進教務管理的高效運行;提高學校影響力,使智慧實驗室成為智慧校園的一部分。
圖1.1 智慧實驗室整體技術方案拓撲圖

1.3 產品創新點

飛瑞敖電子科技有限公司智慧實驗室建設方案的優勢體現在三個方面既:智慧的教,智慧的學,智慧的管!
● 智慧的教:通過電子白板、投影儀、視頻記錄與播放設備,實現交互式教學、教學資源的自動記錄與分發,以及教學過程的智慧化管理;
● 智慧的學:智慧教室系統開發全部端口和資源,支持二次開發和物聯網綜合實訓教學;支持物聯網核心課程(傳感器技術、ZigBee技術、RFID技術、云計算技術、計算機網絡技術、綜合實訓、畢業設計)的實驗教學;同時支持本地/遠程網絡訪問,開展遠程學習和遠程實驗;提供物聯網創新開發基礎平臺。
● 智能的管:通過本地/遠程網絡實現教室設備(教師電腦、投影儀、門禁、燈光、空調、窗簾等)的自動控制;配合傳感器和學校教務系統,實現教室設備的智慧化管理和控制;

二、產品介紹

2.1 產品概述

    依托于廣州飛瑞敖電子科技有限公司物聯網信息平臺建設的智慧實驗室主體功能模塊包括:教務考勤管理系統、智能教學系統、燈光控制系統、窗簾控制系統、空調控制系統、智能安防系統、門禁系統、中控管理系統及軟件八大功能模塊。

2.2 產品拓撲圖

智慧實驗室是一個集教學、管理與控制于一體的系統,其實現的整體布局圖如下圖所示(房間面積80平米,所有設備按真實比例設計):
圖2.1 智慧教室設備整體布局圖

2.3 產品功能詳解
2.3.1 教務考勤管理系統

    智慧教室基于物聯網信息平臺下的教室教務系統管理軟件,可以方便的連入我們現有的學校教務系統中,進行智慧教室的課表導入,實時查詢教室是否正在使用,以便教師的教學安排,對使用教室的老師和學生進行考勤,便于學校考察老師的教學情況,以及老師考察學生的上課情況。
圖2.2 教務系統組網圖

2.3.2 智能教學系統

    智能教學系統主要設備包括投影儀、教師電腦、音響設備、多媒體控制器、音視頻記錄設備、考勤系統設備、智能顯示設備等。實現教學師生在線互動、資源共享與分發、遠程/本地視頻交流、教學管理與教學設備管控等;
智能教學系統可實現如下主體功能:
● 實現無塵教學,智能化交互式教學;
● 采用紅外感應技術,手指或不透光物體可控制白板來操作電腦系統;
● 所有設備統一控制,可接入WiFi網絡實現遠程控制;
● 可對課堂教學實時錄像,錄像可保持至本地或者服務器;

圖2.3 智能教學系統示意圖

2.3.3 燈光控制系統

智能燈光控制系統結合ZigBee無線網絡、燈光控制面板等設備,實現對房間的燈光的智能化管理。
●基于ZigBee無線網絡遠程燈光控制模式,可實現燈光臨時、定時自動開關等功能;
●手動燈光控制模式,通過動動手指對燈光控制面板的操作可實現房間內手動燈光開關控制;
圖2.4 燈光控制單元

2.3.4 窗簾控制系統

智能窗簾控制系統結合ZigBee無線網絡、網關、窗簾電機及導軌等設備,實現對房間窗簾的智能化管理。
● 基于網絡的遠程窗簾控制功能,可遠程實現對房間內窗簾的開關動作;
● 手動開關控制功能,通過窗簾控制面板實現手動控制房間內窗簾開關動作;
圖2.5 窗簾控制示意圖

2.3.5 空調控制系統

空調控制系統通過智能遙控器,實現對實驗室內空調、投影儀等紅外遙控設備進行智能化管理。
● 通過智能遙控器對可紅外遙控設備(空調、投影儀等)進行控制;
● 與室內溫濕度實現聯動,當溫度達到某一預定閾值時,自動打開或關閉空調;

2.3.6 智能安防系統

智能安防系統由WiFi攝像頭、人體探測傳感器、煙霧傳感器、溫濕度傳感器、緊急按鈕以及聲光報警器等設備組成。
● 基于WiFi無線網絡或有線網絡的遠程視頻監控功能;
● 人體探測傳感器、煙霧傳感器以及溫濕度傳感器實時監控室內各種環境信息,一旦有異常情況發生,自動生成報警信號;
● 配合其他硬件系統實現房間內安防監控功能;
圖2.6 安防控制示意圖

2.3.7 門禁系統

智能門禁系統實現對課室門的多種開關方式:
● 基于TCP/IP網絡的遠程開關模式,可實現對課室門禁的定時自動開關,授權人員遠程開關,以及報警自動開啟等;
● RFID授權開關模式,授權管理人員RFID高頻卡,并對管理人員進出日志進行統計管理;
● 按鈕使能開關模式,通過軟件設置實現自由通行時間段的開門按鈕使能;
● 與安防系統實現聯動,監控報警模式,通過煙霧傳感器監控火警報警狀態,實現火警時門禁自動解除,或者通過破碎開關解除鎖定狀態。
圖2.7 門禁安防系統圖

2.3.8 中控管理系統及軟件

    智慧實驗室中控網關通過與各個智能終端相連,運行在數據中心上的管理軟件向中控主機發送命令可統一管理各傳感器與窗簾電機、燈光、門禁系統等設備。通過Zigbee 或WiFi網絡把傳感器與電器聯系起來,使之成為一個整體,互相影響,互相協作運行,實現對實驗室的自動化管理、安防自動化等功能。軟件提供遠程服務,用戶通過軟件可實施遠程設備控制,并實現遠程監控。智慧實驗室中控管理系統與物聯網信息平臺中的有線交換機連接,將服務器中的數據顯示在一體機上。
圖2.8 信息顯示系統示意圖

2.4 主要設備介紹

2.4.1 智慧實驗室中控網關

圖2.9
功能:智慧實驗室中控忘光,它連通著智慧實驗室燈光控制、窗簾控制、智能安防以及空調控制系統,并通過WiFi或以太網與互聯網相連;

2.4.2 86兩位智能開關

圖2.10
功能:智能手機實時控制查看狀態/局域網/遠程控制/定時開關/支持場景/聯動控制;

2.4.3 電動窗簾電機

圖2.11
功能:智能手機實時控制查看狀態/局域網控制/遠程控制/定時開關;

一、智慧實驗室

1.人臉識別考勤機
2.教務考勤管理軟件
3.短焦投影機
4.臺式電腦
5.教師工作臺
6.投影幕
7.音箱
8.無線耳麥
9.多媒體中央控制器
10.視頻展臺
11.兩位智能開關
12.電動窗簾電機
13.電動開合簾軌道
14.智能遙控器
15.煙霧傳感器
16.紅外感應器
17.無線溫濕度計
18.無線攝像頭
19.緊急按鈕
20.聲光報警器
21.門禁控制器
22.門禁機箱電源
23.單門磁力鎖
24.出門按鈕
25.閉門器
26.IC卡讀卡器
27.IC卡發卡機
28.智慧實驗室中控網關
29.47寸電腦一體機
30.智慧教室綜合管理軟件