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一、产品简介

1.1 产品设计背景

    随着现代信息技术的不断发展,特别是物联网技术的兴起,现代课堂教学无论是在教育形式和教学方法上,还是在设备选形上都在发生着前所未有的变化。智慧实验室将物联网技术和教学过程完美的结合起来,改进了已往以教师讲授为主的单一的课堂教学模式,给教育行业带来了新的机遇。

1.2 产品设计目标

    飞瑞敖电子科技有限公司智慧实验建设方案紧密结合物联网技术,提高学生、教师、教室的互联度,实现物与物的感知、物与人的感知、系统间的实时感知,通过充分利用信息及通信技术,从物联化、集成化、智慧化出发,提高教学效果,并有力促进教务管理的高效运行;提高学校影响力,使智慧实验室成为智慧校园的一部分。
图1.1 智慧实验室整体技术方案拓扑图

1.3 产品创新点

飞瑞敖电子科技有限公司智慧实验室建设方案的优势体现在三个方面既:智慧的教,智慧的学,智慧的管!
● 智慧的教:通过电子白板、投影仪、视频记录与播放设备,实现交互式教学、教学资源的自动记录与分发,以及教学过程的智慧化管理;
● 智慧的学:智慧教室系统开发全部端口和资源,支持二次开发和物联网综合实训教学;支持物联网核心课程(传感器技术、ZigBee技术、RFID技术、云计算技术、计算机网络技术、综合实训、毕业设计)的实验教学;同时支持本地/远程网络访问,开展远程学习和远程实验;提供物联网创新开发基础平台。
● 智能的管:通过本地/远程网络实现教室设备(教师电脑、投影仪、门禁、灯光、空调、窗帘等)的自动控制;配合传感器和学校教务系统,实现教室设备的智慧化管理和控制;

二、产品介绍

2.1 产品概述

    依托于广州飞瑞敖电子科技有限公司物联网信息平台建设的智慧实验室主体功能模块包括:教务考勤管理系统、智能教学系统、灯光控制系统、窗帘控制系统、空调控制系统、智能安防系统、门禁系统、中控管理系统及软件八大功能模块。

2.2 产品拓扑图

智慧实验室是一个集教学、管理与控制于一体的系统,其实现的整体布局图如下图所示(房间面积80平米,所有设备按真实比例设计):
图2.1 智慧教室设备整体布局图

2.3 产品功能详解
2.3.1 教务考勤管理系统

    智慧教室基于物联网信息平台下的教室教务系统管理软件,可以方便的连入我们现有的学校教务系统中,进行智慧教室的课表导入,实时查询教室是否正在使用,以便教师的教学安排,对使用教室的老师和学生进行考勤,便于学校考察老师的教学情况,以及老师考察学生的上课情况。
图2.2 教务系统组网图

2.3.2 智能教学系统

    智能教学系统主要设备包括投影仪、教师电脑、音响设备、多媒体控制器、音视频记录设备、考勤系统设备、智能显示设备等。实现教学师生在线互动、资源共享与分发、远程/本地视频交流、教学管理与教学设备管控等;
智能教学系统可实现如下主体功能:
● 实现无尘教学,智能化交互式教学;
● 采用红外感应技术,手指或不透光物体可控制白板来操作电脑系统;
● 所有设备统一控制,可接入WiFi网络实现远程控制;
● 可对课堂教学实时录像,录像可保持至本地或者服务器;

图2.3 智能教学系统示意图

2.3.3 灯光控制系统

智能灯光控制系统结合ZigBee无线网络、灯光控制面板等设备,实现对房间的灯光的智能化管理。
●基于ZigBee无线网络远程灯光控制模式,可实现灯光临时、定时自动开关等功能;
●手动灯光控制模式,通过动动手指对灯光控制面板的操作可实现房间内手动灯光开关控制;
图2.4 灯光控制单元

2.3.4 窗帘控制系统

智能窗帘控制系统结合ZigBee无线网络、网关、窗帘电机及导轨等设备,实现对房间窗帘的智能化管理。
● 基于网络的远程窗帘控制功能,可远程实现对房间内窗帘的开关动作;
● 手动开关控制功能,通过窗帘控制面板实现手动控制房间内窗帘开关动作;
图2.5 窗帘控制示意图

2.3.5 空调控制系统

空调控制系统通过智能遥控器,实现对实验室内空调、投影仪等红外遥控设备进行智能化管理。
● 通过智能遥控器对可红外遥控设备(空调、投影仪等)进行控制;
● 与室内温湿度实现联动,当温度达到某一预定阈值时,自动打开或关闭空调;

2.3.6 智能安防系统

智能安防系统由WiFi摄像头、人体探测传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、紧急按钮以及声光报警器等设备组成。
● 基于WiFi无线网络或有线网络的远程视频监控功能;
● 人体探测传感器、烟雾传感器以及温湿度传感器实时监控室内各种环境信息,一旦有异常情况发生,自动生成报警信号;
● 配合其他硬件系统实现房间内安防监控功能;
图2.6 安防控制示意图

2.3.7 门禁系统

智能门禁系统实现对课室门的多种开关方式:
● 基于TCP/IP网络的远程开关模式,可实现对课室门禁的定时自动开关,授权人员远程开关,以及报警自动开启等;
● RFID授权开关模式,授权管理人员RFID高频卡,并对管理人员进出日志进行统计管理;
● 按钮使能开关模式,通过软件设置实现自由通行时间段的开门按钮使能;
● 与安防系统实现联动,监控报警模式,通过烟雾传感器监控火警报警状态,实现火警时门禁自动解除,或者通过破碎开关解除锁定状态。
图2.7 门禁安防系统图

2.3.8 中控管理系统及软件

    智慧实验室中控网关通过与各个智能终端相连,运行在数据中心上的管理软件向中控主机发送命令可统一管理各传感器与窗帘电机、灯光、门禁系统等设备。通过Zigbee 或WiFi网络把传感器与电器联系起来,使之成为一个整体,互相影响,互相协作运行,实现对实验室的自动化管理、安防自动化等功能。软件提供远程服务,用户通过软件可实施远程设备控制,并实现远程监控。智慧实验室中控管理系统与物联网信息平台中的有线交换机连接,将服务器中的数据显示在一体机上。
图2.8 信息显示系统示意图

2.4 主要设备介绍

2.4.1 智慧实验室中控网关

图2.9
功能:智慧实验室中控忘光,它连通着智慧实验室灯光控制、窗帘控制、智能安防以及空调控制系统,并通过WiFi或以太网与互联网相连;

2.4.2 86两位智能开关

图2.10
功能:智能手机实时控制查看状态/局域网/远程控制/定时开关/支持场景/联动控制;

2.4.3 电动窗帘电机

图2.11
功能:智能手机实时控制查看状态/局域网控制/远程控制/定时开关;

一、智慧实验室

1.人脸识别考勤机
2.教务考勤管理软件
3.短焦投影机
4.台式电脑
5.教师工作台
6.投影幕
7.音箱
8.无线耳麦
9.多媒体中央控制器
10.视频展台
11.两位智能开关
12.电动窗帘电机
13.电动开合帘轨道
14.智能遥控器
15.烟雾传感器
16.红外感应器
17.无线温湿度计
18.无线摄像头
19.紧急按钮
20.声光报警器
21.门禁控制器
22.门禁机箱电源
23.单门磁力锁
24.出门按钮
25.闭门器
26.IC卡读卡器
27.IC卡发卡机
28.智慧实验室中控网关
29.47寸电脑一体机
30.智慧教室综合管理软件