物聯(lián)網(wǎng)技術在高校多媒體教室管理中的應用研究

牛曉強

摘要：近年來，多媒體工具的使用已成為現(xiàn)有教學系統(tǒng)的重要組成部分。隨著物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術為大學校園多媒體教室提供了新的技術和信息管理方法。本文以贛南衛(wèi)生健康職業(yè)學院為例，分析了多媒體教室管理存在的問題，并基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧多媒體教室功能需求分析，從三個層面對物聯(lián)網(wǎng)技術在多媒體教室管理中的應用進行了研究，旨在促進多媒體教學設備得到高效利用和有效管理。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)? 高校? 多媒體教室? 管理

近年來，物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，使其在智能領域的應用有了廣闊的前景，也給現(xiàn)代教育系統(tǒng)帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。隨著信息技術的發(fā)展，高校將多媒體建設作為教育信息化的重要環(huán)節(jié)，通過建立信息化的多媒體教室，以增強教學效果，促進教育發(fā)展改革。

物聯(lián)網(wǎng)技術為大學校園中多媒體教室提供了新的技術和信息管理方法，通過應用物聯(lián)網(wǎng)的技術設計智能多媒體教室，能提高多媒體信息管理水平，實現(xiàn)教室管理系統(tǒng)與現(xiàn)有智慧校園業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互發(fā)展。

一、相關概念和理論基礎

1.物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)在歐美被稱為IOT（The Internet of Things），強調(diào)了萬物互聯(lián)的觀念。物聯(lián)網(wǎng)根據(jù)約定的協(xié)議使用傳感器、射頻識別及其他信息工具，與互聯(lián)網(wǎng)進行連接，并交換被測物的各種信息，如聲音、光、熱、電、機械、化學、生物等信息。

（1）物聯(lián)網(wǎng)技術

物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術涵蓋了信息搜索、傳輸、存儲和處理等全過程，通過RFID射頻識別和傳感器等技術獲得信息，運用通信網(wǎng)絡實現(xiàn)信息的傳輸，并使用多種智能計算技術來分析和處理大量數(shù)據(jù)與信息，從而實現(xiàn)對網(wǎng)絡對象的智能控制和管理。

（2）物聯(lián)網(wǎng)的組成

典型的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由三部分組成，即RFID系統(tǒng)、中間件Savant系統(tǒng)和Internet系統(tǒng)。其中，RFID系統(tǒng)代表射頻識別，可以快速跟蹤項目并交換數(shù)據(jù)，它主要由標簽、讀取器和天線組成;Savant是解讀器和互聯(lián)網(wǎng)之間的中間件，是一種數(shù)據(jù)挖掘工具，用來捕獲、監(jiān)視和傳輸數(shù)據(jù)。

2.SQL Server簡介

SQL Server是Microsoft發(fā)布的數(shù)據(jù)庫平臺產(chǎn)品，其功能是可以管理和組織所有數(shù)據(jù)，包括結構化、半結構化和非結構化文檔數(shù)據(jù)，并且可以即時對數(shù)據(jù)進行管理。同時，它具有強大的兼容性，允許用戶在Microsoft.NET和Visual Studio開發(fā)的自定義應用程序中使用數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)時代，SQL Server為企業(yè)數(shù)據(jù)需求提供了重要保證，使企業(yè)能夠輕松訪問數(shù)據(jù)庫，尤其是其具有出色的系統(tǒng)安全性、可靠性和可伸縮性。

3.B/S結構簡介

B/S結構是指瀏覽器和服務器端，它的最大優(yōu)勢是客戶端不需要維護，適用于龐大的用戶群或客戶需求經(jīng)常變化的情況。對于較大的B/S體系結構軟件單元，無論用戶有多大，有多少分支機構，都不會增加維護工作量，所有用戶只需在服務器上執(zhí)行操作;如果沒有站點，用戶只需將服務器連接到專用網(wǎng)絡，即可實現(xiàn)遠程維護，以及升級和共享。

二、贛南衛(wèi)生健康職業(yè)學院多媒體教室管理存在的問題

目前，贛南衛(wèi)生健康職業(yè)學院多媒體教室共有33間，且分布在不同樓層，管理和維護工作非常困難。由于班級數(shù)量的增加及多媒體教學工具的老化，導致多媒體教室管理變得復雜。

1.管理模式落后，效率低下

以教室的反饋信息與統(tǒng)計信息為例，管理人員仍然使用登記簿進行記錄，一方面，容易造成管理方之間溝通不暢;另一方面，影響了正常的教學和績效管理效率。傳統(tǒng)的建設模式注重功能建設，忽略了系統(tǒng)運行模式規(guī)劃，導致系統(tǒng)的運行管理不同程度地依賴于管理人員的介入，高校教室數(shù)量眾多與管理人員少，服務力量之間不匹配。

2.教師使用方法不當導致設備故障

由于多媒體設備操作困難，許多老教師不了解現(xiàn)代技術產(chǎn)品的操作方法，不能有效發(fā)揮多媒體技術的功效。當他們遇到一些簡單的問題時，會花費大量時間與管理員聯(lián)系，以便解決問題。一些教師對操作過程不熟悉，而是在下課時立即拉動鑰匙開關，以關閉設備的電源，這通常會損壞計算機和投影儀等設備，容易造成設備故障。

3.硬件損壞經(jīng)常發(fā)生

多媒體類設備的連接是復雜的，并且類型很多。在實際結構中，多個設備是通過集中式中央控制模塊接口進行連接和控制。但是，連接的設備越多，操作的復雜性就越高，工作中無法預料的條件也越多。一些教師不熟悉多媒體工具，操作經(jīng)常出現(xiàn)錯誤，導致設備損壞現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，這不僅影響了正常的教學質量，還增加了設備維護的成本。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術在贛南衛(wèi)生健康職業(yè)學院多媒體教室管理中的應用

1.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能多媒體教室功能需求分析

智能多媒體教室旨在通過各種軟件和硬件設施為教室提供技術支持。當前，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的多媒體教室的功能需求由以下幾部分組成：在多媒體教室中，通過物聯(lián)網(wǎng)中控連接控制平臺，以達到遠程監(jiān)控教室的基本條件，還需要對空調(diào)、燈光等教室復數(shù)設備實現(xiàn)控制功能，并使用射頻識別技術收集基本設備信息和維修狀態(tài)，通過平臺及時將信息反饋給檢修人員。

2.物聯(lián)網(wǎng)技術在多媒體教室的架構設計

運用物聯(lián)網(wǎng)技術建立智能多媒體教室時，高?？梢酝ㄟ^分層架構選擇合適的連接端口，確保功能可擴展性。當前的體系結構可以分為三層：感知層、網(wǎng)絡層、應用層。具體如下：

（1）感知層設計

如圖1所示，多媒體教室的感知層：安裝RFID系統(tǒng)，管理員可以通過遠程處理看見問題;安裝適當?shù)臋z測傳感器，以遠程控制教學設備，如多媒體柜、計算機、投影儀等;安裝身份采集器（包括IC卡、二維碼讀取），管理員可以了解教室的使用人員。同時，通過與網(wǎng)絡層、應用層動態(tài)交互最終實現(xiàn)實時感知、動態(tài)控制的多媒體教學過程，提高教學工具的智能操作水平。

（2）網(wǎng)絡層設計

如圖2所示，網(wǎng)絡層主要負責以太網(wǎng)與其他類型，如RS232、RS485、USB、DI/DO、ZIGBEE等不同介質類型傳輸協(xié)議之間的轉換和上下行數(shù)據(jù)的通訊，網(wǎng)絡應用層以IBM Mosquitto MQTT消息隊列遙測傳輸協(xié)議構建基礎物聯(lián)網(wǎng)通訊平臺，由學校校園有線無線網(wǎng)、運營商移動網(wǎng)絡等基礎網(wǎng)絡和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關組成。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關還具備邊界計算功能，可以處理來自感知層的數(shù)據(jù)，根據(jù)預設邏輯和控制策略進行智能化控制。

（3）應用層設計

應用層通過感知層數(shù)據(jù)以生成信息，構建智能教學應用程序平臺，如教室訪問和考勤系統(tǒng)、硬件設備控制系統(tǒng)、系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、移動教育平臺和智能教學管理系統(tǒng)等。應用層設計采用管理平臺數(shù)據(jù)庫貫穿體系，可以節(jié)省多媒體教學資源，以達到最佳的教學環(huán)境，提供實時數(shù)據(jù)、警報、圖形和多媒體教室報告，控制多媒體教室教學工具的運行狀態(tài)，準確說明多媒體教室設備故障的原因，實現(xiàn)故障的實時處理，協(xié)助教師完成多媒體教學工具的操作。

遠程功能應用是通過運用視頻和音頻同步傳輸控制、telnet、遠程虛擬終端等技術實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸，其管理模式是：第一，使用讀卡器獲取使用者信息控制設備電源的關閉和打開;第二，使用虛擬終端技術實現(xiàn)控制臺的遠程控制;第三，采用telnet技術，可以實現(xiàn)多媒體計算機的遠程管理和計算機應答;第四，多媒體類遠程管理系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)傳輸和控制命令的傳遞，可以將多個多媒體室連接到同一控制終端，以實現(xiàn)同步控制。在控制服務器上，控制端配備有多個警報系統(tǒng)，可以提供有關教室異常、軟件故障、設備故障的早期警告，實現(xiàn)對教室設備的控制。

圖3? 應用層功能示意圖

空調(diào)、燈光等附屬設備的應用是通過帶有支持RS485協(xié)議應用的三項斷路器和燈光控制器控制空調(diào)、燈光的附屬設備的供電、中控平臺讀取使用者信息后進行判斷，如果通過了認證，則“放行”并從到達時起進行記錄，否則“警告”。教師和學生的訪問權，以及其他信息將通過該模塊存儲在學校的教育管理系統(tǒng)中，系統(tǒng)管理員還可以通過移動終端隨時進行訪問，管理當前數(shù)據(jù)和系統(tǒng)歷史記錄。在使用期間，使用者不能拔出授權卡，否則系統(tǒng)會跳出提示;下課時，使用者拔出授權卡，所有附屬設備延時斷電。通過這樣的形式，可以杜絕人走不關燈和空調(diào)的現(xiàn)象，節(jié)省了大量的電費，從而達到節(jié)能減排的目的。

四、結語

通過物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)智慧多媒體教室的建設，是當前的發(fā)展趨勢，不僅是實現(xiàn)教學管理的智能化發(fā)展，還是實現(xiàn)教室管理系統(tǒng)與現(xiàn)有智慧校園業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互發(fā)展。通過物聯(lián)網(wǎng)技術對智慧教室各項環(huán)境的監(jiān)控，可以實現(xiàn)教室管理的自動化、遠程化和集中化，進一步提高教學質量和效率。

參考文獻：

[1]王琴，鄭敏.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧多媒體教室設計[J].實驗室研究與探索，2014（3）.

[2]林德洋.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧多媒體教室設計[J].民營科技，2017（8）.

[3]車向東.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧多媒體教室優(yōu)化設計與實現(xiàn)[J].自動化與儀器儀表，2015（8）.

※本文系2019年江西省教育廳科技課題“物聯(lián)網(wǎng)技術在高校多媒體教室管理中的應用”，課題編號：GJJ191537。

（作者單位：贛南衛(wèi)生健康職業(yè)學院）