基于物联网的教育与教学设备监控的研究与应用

摘要:新的现代化技术服务于教育是高职院校现代教育发展的必然趋势，文章系统地叙述了高职院校为进一步推动物联网在教育与教学设备监控的应用，做了不断的探索和实践，以期对高职院校的教育与教学设备监控建设工作提供一些借鉴。

关键词:物联网；教育现代化；多媒体教室

中图分类号：TP391.44文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 04-0000-02

一、背景

什么是物联网？物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

随着科技的发展，我们已经进入了一个高速发展的信息时代，以计算机技术为核心的多媒体以及通信技术被广泛的应用于各种领域。在教育领域也是一样,随着技术的更新和电子产品成本的降低，多媒体教室建设已在全国各地、尤其是沿海地区的各个学校普及。多媒体教室为学生带去了丰富、精彩、多变的各种计算机文化,图文并茂的传授形式；不仅缓解了上课教师的劳动强度，也满足了培养具有新技术、新知识密集型人才的需要。

随着多媒体教室的日益增多，其应用与管理之间的矛盾也日益显现出来。一方面，需要保证教师能够轻松的获得设备的使用权；另一方面，又需要保证这些设备在非上课时间段能够被有效控制，防止被非授权人员滥用。

二、目标

（一）根据需求，要求改造80个左右多媒体的教室（其中43个己安装多媒体中控），把全院多媒体教室建设成为集成校园视频网络监控系统并实现电视墙功能的现代化多媒体教室。

（二）每间教室安装投影仪、电动幕布、讲台、功放音箱并由网络中控集中控制，实现一体化操作和远程管理。

（三）教室安装摄像机，通过校园网实现视频网络监控，实现电子监考、远程听课、精品课程录制等并建设主控室，实现远程监控、电视墙功能和即时IP对讲。

三、预期效果

（一）所有多媒体教室都将实现网络视频监控，您可以在监控中心察看到任意一间您想看的教室情况。

（二）所有多媒体教室网络中控都将实现一卡通功能，在您刷卡开启时，系统将自动为您打开多媒体设备。

（三）可以在校园内任意地点登录管理系统，对所有多媒体教室的设备进行控制与管理。

（四）可以对所有设备使用情况进行记录与统计分析，便于您更好的管理与维护这些设备。

四、己达到的要求

目前，我院己对43个多媒体教室、34个机房、语音室进行了前期的改造，已安装基于一卡通管理模式的多媒体网络中控系统。即将教师的一卡通信息记录到后台的数据库中，并通过设定相应的程序对其授权。这样，教师只需携这一卡通进教室，将其插入读卡器内就可以打开设备。

同时，后台应用系统会记录使用的日志数据。这些数据可以作为教师签到记录。管理人员和督导等可以在网上看到教师上课的时实情况，可以为考核教师提供依据。现在教师上课明显降低了上课迟到率和提早下课率。

在管理方面，减少了管理人员的数量，提高设备管理效率。在没有改造之前，40个多媒体教室需要二个管理人员手动管理，故障率还特高，采用多媒体网络中控管理后，减少到0.5人来管理，免去了教师领取遥控器、话筒等步骤，也免去了教师登记等步骤，系统装进行自动登记，自动处理报表等工作，系统还提供远程开关多媒体设备功能，让管理变得简单。

五、技术系统架构

（一）网络多媒体教室整体解决方案。在电教中心建立中控室，对所有多媒体教室、机房等通过网络设备进行物联网。

（二）多媒体教室设备。投影机、计算机、讲台、网络中控、电动幕布、功放音箱、视频展示台(可选)、DVD/VCD(可选)

（三）采用全硬件方案，配置简单，运行稳定，管理方便。教室前端设备的连接情况：计算机、投影仪、电动幕布、音箱功放、视频展示台等直接连接到讲台内的网络中控上，多路摄像信号连接至视频编码器，编码器连接至网控，通过网络中控连接至校园主干网。实现设备的一个远程集中管理与控制、网络视频监控功能及电视墙功能的实现。管理员可远程设备管理的多样性与快捷性，大大提高教学工作的时效。网络视频监控功能的实现，大大的迈进了现代信息化教学的步伐，实现了教学监控、电子监考等。

六、功能介绍

（一）基本功能。（1）所有设备实现集中控制，教师上课只需要刷卡或插钥匙（5V弱电锁）。（2）具有对设备延时保护关机功能，可自行设定保护时间。（3）支持远程开关机，且配置应急开关。（4）对分散的楼宇可跨网段对设备进行远程开关机、检测。（5）嵌入式交换机，方便使用笔记本，无需外购交换机模块。

（二）管理功能。（1）远程设备控制与查看。（2）计划任务、定时开关设备。（3）远程写码、便于维护。（4）支持电子课表。（5）系统日志、报表功能。（6）数据统计与分析。（7）权限管理、安全配置。（8）投影仪控制码管理。（9）计划任务，定时开关设备。计划任务可以根据管理员的设定定时对某个教室或者所有教室进行开关机等操作。比如在每天所有课程结束后自动检查各个教室的设备运行状态，并自动执行关闭操作。（10）支持电子课表功能。通过教室管理的课表导入功能，系统可以方便把对应支持格式的课表信息导入到中控管理软件当中。而且，也可以支持通过课表开关多媒体教室，或者开启和关闭多媒体教室使用权限。（11）系统日志和报表功能。设备的所有使用记录，比如教师的刷卡记录、设备电源开启关闭时间、报警信息等都将记录在系统日志当中。管理员通过日志查询方便的了解到特定教室、特定时间的系统使用情况；也可以根据需要导出Excel文件。（12）数据统计。数据统计功能提供了针对教室、教师、故障三个主要数据的统计结构。管理可以通过数据统计情况，方便的查看多媒体教室的使用率、投影机使用时间等多媒体教室的汇总情况；也可以查阅到教师使用多媒体教室的次数时间和授课教室的统计信息；还能查阅所有多媒体教室发生过的故障数据，并且还有图形化的故障统计图表，方便管理员对故障类型进行分析和整理。

七、视频监控

八、电视墙

根据项目的需求以及更好的达到对教学的监管，我们在主控室整合了电视墙监查系统。

根据需求，电视墙配置1台52液晶电视、10台22英寸液晶电视。10台22英寸液晶电视可自动和手动轮巡显示100间教室的监控画面并可实时在大屏幕上显示单个教室的画面或多个教室的画面，自动轮巡时间间隔可调。选择视频解码器对数字信号进行集中解码，实现电视墙功能。每台解码器可解码1路，4路或同时解9路数据，可以单路循环切换也可以9路同时切换。本项目11台监视器共需要配置11台解码器来解码上电视墙，通过本公司电视墙管理软件切换就可完成所有数据的监控。

九、一卡通

本系统的另一大特色是将多媒体教室的使用权限与一卡通系统相结合，这样教师可以拿着自己一卡通的IC卡来使用多媒体教室。最大限度的简化了使用权限的管理工作，插卡启动所有设备,拔卡关闭所有设备。同时系统还可以对教师使用时段进行控制，对使用时间进行记录与统计。

批量写卡和断网认证

通过数据库导入功能，系统可以非常方便的把学校现有一卡通资料导入到多媒体教室控制管理中心系统。

而通过批量写卡功能，管理员只需点击以下按钮，系统就会把数据库中的一卡通资料烧写到所有的在线网控主机上，从而实现了即使网络断线，网控也能进行身份识别的断网认证功能。

如果有新的教师卡出现，管理员可以采用写卡模块，非常方便的把新的教师卡信息读入到数据库中。读入之后，则只需再点击一次批量写卡的功能按键，即可对所有在线网控实现数据更新。

十、建设周期

总的建设过程三年完成：

（一）2011年，东校区1，2#楼在现有网络中控条件下，在40个多媒体教室内安装摄像机，通过校园网实现视频网络监控，实现电子监考、远程听课、精品课程录制等并建设主控室 ，实现电视电视墙功能和即时IP对讲。

（二）2012年，对外语学院楼23个多媒教室进行改造，安装网络中控，进行集中控制，实现一体化操作和远程管理。并在每个多媒体教室内安装摄像机，通过校园网实现视频网络监控，实现电子监考、远程听课、精品课程录制等并建设主控室 ，实现电视电视墙功能和即时IP对讲。

（三）2013年，对海天楼17个多媒教室进行改造，安装网络中控，进行集中控制，实现一体化操作和远程管理。并在每个多媒体教室内安装摄像机，通过校园网实现视频网络监控，实现电子监考、远程听课、精品课程录制等并建设主控室，实现电视电视墙功能和即时IP对讲。

经过三年的改造，在全院多媒体教室实现本文二提出的目标。