前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的校园智能化管理方案主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
>> 浅谈现代多媒体教室智能化管理系统的设计与实现镇江 多媒体教室的人工智能化设计研究 智能化多媒体教室管理系统构建探析 多媒体教室智能化管理系统在数字化校园中的应用 智能化教室 探讨如何构建智能化多媒体教室管理系统 基于WebService的多媒体教室管理系统的设计 基于虚拟桌面的高校多媒体教室设计 教室照明节能控制系统的智能化和可视化设计 录播教室的智能化多功能设计及建设 智能化多功能录播教室建设的分析 基于多元智能化的小学英语教学模块设计 经济管理院系多媒体教学系统智能化设计 基于现场总线控制的建筑智能化设计 基于RFID的智能化馆藏管理系统设计 基于智能化弱电系统的优化设计浅谈 基于PID的智能化红茶发酵系统设计 打造智能化\信息化\人本化的多媒体教学环境 智能化3D多媒体中心 5款多媒体PC助力电视智能化 常见问题解答 当前所在位置:l,各节点信息如图3所示。
3.3 网络拓扑连通性测试
在Mininet环境下用pingall测试h1主机和h2主机连通性,如图4所示。研发人员可以通过Floodlight的Restful API接口来向Floodlight平台请求交换机状态、能力、拓扑等各种信息,而策略控制Static Flow Pusher机制则是通过Restful API接口来管理流表的。本文使用Static Flow Pusher 改变流表,让h2 ping不通h1,具体命令如下:
sudo curl http://219.245.196.25:8080/wm/staticflowentrypusher /clear//json
sudo curl ?X DELETE ?d ′{″name″:″flow?mod?1″}′
http://:8080/wm/staticflowentrypusher/json
3.4 故障自恢复实验
(1) 利用Floodlight控制平台为网络的主机之间设置两条转发路径,为h1和h2下发主路径,备份路径,测试拓扑如图5所示。
(2) 模拟单故障情形,Mininet中输入命令link s1, 模拟链路中断。使用Iperf从h1向h2发送数据,分别发送普通UDP数据分组和视频文件流。
(3) 通过观察h2的Iperf服务器端输出信息以及使用WireShark抓包工具分析分组传递路径可知,在上述故障情形下主机h1可通过备用路径到达目的主机h2,系统能够准确地检测故障,并对故障情形进行诊断判别,最终能够进行路由恢复,ping结果见图6。
测试结果表明,基于SDN的多媒体教室网络架构是可行的,比传统的IP网络架构更有优势。基于此,在南校区数字化教学楼两个英语多媒体教室部署了SDN网络,通过英语老师的实际使用情况来分析SDN多媒体网络架构给英语教学服务带来的影响。
4 实践及效果分析
为了评测SDN多媒体教室网络给英语教学带来的效果,分别在2016年第一学期(已部署SDN)和2015年第二学期(未部署SDN)对在数字化楼多媒体教室上课的A班和B班学生和教师(共82人)就SDN多媒体网络对英语教学产生的影响进行了访谈调查,调查结果如表1所示。
由统计结果可知,部署SDN多媒体网络的多媒体教室比没进行网络改造的多媒体教室故障率底,没有出现网络故障;部署SDN后,师生对校园网络应用于在线视频播放、在线学习、实时视频交流三个方面满意度大幅提升,部署的SDN网络更好地满足了英语教学的需求,提升了英语网络教学的现代教育技术水平,有助于老师教学和学生英语学习。
5 结 语
本文提出了一种基于SDN的英语多媒体教室网络架构,解决了英语多媒体教室网络管理中的一些问题。本文设计的 SDN 架构采用 OpenFlow 技术实现了业务数据和控制数据的分离,通过控制器集中灵活管理多媒体教室的中控设备,减少了网管人员维护量。通过利用Mininet 软件和Floodlight控制平台,实现了控制器对中控设备的灵活控制,说明了基于SDN的多媒w教室网络架构的设计方案可行。最后,经过实践验证可知,SDN多媒体网络给教学提供了更好的服务。
参考文献
[1] 杨永兰.项目教学法在初中信息技术兴趣小组实践活动中的应用研究[D].呼和浩特:内蒙古师范大学,2011.
[2] 袁正义.如何维护和管理单位互联网络[J].电脑知识与技术:学术交流,2009(24):6669?6670.
[3] 万昕.关于SDN如何解决传统网络问题的探究[J].江西通信科技,2013(2):11?13.
[4] 佚名.SDN发展历程回顾[J].中国教育网络,2013(8):20?21.
[5] 马云.华为企业SDN解决方案让网络更便捷地为业务服务[J].中国教育网络,2013(8):58?59.
[6] 沈成彬,蒋铭,曾涛.SDN/NFV技术的接入网应用[J].中兴通讯技术,2015(4):15?19.
[7] 张朝昆,崔勇,唐Gt,等.软件定义网络(SDN)研究进展[J].软件学报,2015,26(1):62?81.
[8] 黄孙亮.基于SDN的未来数据中心网络探讨[J].通信世界,2013(20):39.
关键词:物联网;RFID;WSN;应用框架;智慧校园
中图分类号:TP302.1 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)31-7114-03
校园信息化发展历经了网络化,数字化,信息化等各阶段后,随着信息技术的进一步发展及物联网技术的逐步形成和发展,目前和未来,校园正在进入智慧化建设阶段。智慧校园通过透彻的感知,高速的互联,面向服务的运算,实现更实时的控制,提供更便捷的服务,制定更科学的决策,从而营造绿色、和谐、高效、舒适的校园环境。
1 智慧校园建设的支撑技术
1.1 物联网技术
物联网是指利用条码、射频识别(RFID)、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,实现人与人、人与物、物与物的在任何时间、任何地点的连接,从而进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的庞大网络系统[1]。关键技术涵盖物联网架构技术、统一标识技术、通信技术、网络技术、软件服务与算法、硬件、功率和能量存储、安全和隐私技术及标准等方面。
基于物联网的感知层、网络层和应用层三层体系结构讨论:感知层负责通过对条码、电子标签、传感器、智能卡等在内的自动识别与近场通信技术进行信息采集,核心技术主要涉及传感器技术、射频识别技术、二维码技术、微机电系统、传感网自组网技术;网络层负责完成对感知层所收集到的信息向数据中心的传递任务,通信网络包括有internet、WIFI以及无线通信网络等,核心技术包括局域网技术及广域网技术;应用层是构建在物联网技术架构之上的应用系统,主要完成对网络层传输数据的分析和处理,智能决策和提供服务,核心技术有专家系统、云计算、API接口、GIS、ERP、垂直行业应用、系统集成、资源打包等。
基于物联网技术的智慧校园建设涉及的关键核心技术包括:
1) 射频识别(RDIF)技术
物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的,其中非常重要的技术是射频识别(Radio Frequency Identification)技术,也称电子标签技术[2]。RFID是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预,可工作于各种恶劣环境,可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。最基本的RFID系统一般由天线、读写器、感应标签和相应的应用软件组成。
2) 编码技术
物联网是全新的网络架构,可以实现全球范围内物品的跟踪与信息的共享,这需要从公共物联网的角度探讨物品的编码方法,使全球物品都纳入到统一的编码之中。编码技术包括EPC、条形码、国家物品编码体系等[3]。EPC(Electronic Product Code,产品电子代码)是新一代的产品编码体系,相对于可标识一类物品的条形码,EPC可标识到同类物品中的每件单品,通过附着于需跟踪物品上的射频电子标签,可全球流通并对物品进行识别和读写,实现信息的传递。EPC 码中包括物品的一些基本信息及简要参考信息,可通过与后台数据库相连,实时获取EPC 码对应的物品详细信息。
3) 无线传感器网络(WSN)
传感器属于物联网的神经末梢,是物联网中采集信息和实现现实世界感知的重要设备,是人类全面感知自然的最核心元件。各类传感器的大规模部署和应用是构成物联网中感知层的基本条件。
无线传感器网络(Wireless Sensor Network)就是由部署在监测区域内大量的微型传器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。WSN技术主要由传感器、通讯网络和信息处理系统三部分构成,实现实时数据采集、监督、控制等功能。在实际应用项目开发中需考虑实用性,在设计WSN时,要充分考虑传感网中的传感器功耗、节点供电、节点寿命和节点失效等问题[4],选择最优可行的解决方案。
1.2 云计算技术
在物联网中,从感知层采集了大量的数据,需要运用云计算技术,处理海量数据,进行实时动态管理,智能分析,以实现各种不同的应用需求。云计算将数据存储于云上、软件和服务置于云中、构筑于各种标准和协议之上,可以通过各种设备获得[5]。通过云计算模式可以帮助实现高效、动态、大规模扩展的计算处理能力。云计算是实现物联网的核心,又促进了物联网和互联网的智能融合。云计算平台是支撑智慧校园的第二大平台。利用云计算技术,可以建设虚拟实验室[6]。
2 智慧校园总体应用框架
智慧校园是以物联网为基础,利用先进的信息化手段和工具,以各种应用服务系统为载体,为师生构建的一个集教学、管理、科研和校园生活为一体的新型智慧化的工作、学习和生活环境[7]。主要实现从环境(包括实验室、教室、设备等)、资源(如公文、图书、讲义、课件等)、到活动(包括教、学、科研、管理、服务、办公等)的全部数字化、智能化,在传统校园的基础上构建一个数字空间,以拓展现实校园的时间和空间维度,从而提升传统校园的效率,扩展传统校园的功能,最终实现教育过程的全面信息化,从而达到提高教育管理水平和效率的目的。
根据现代校园的智能化管理需求,综合浙江大学、南京邮电大学和西南大学的智慧校园建设目标和方案,该文提出了由五个层面构成的智慧校园系统总体应用框架,自上而下分别为:校园网统一信息门户、校园综合信息应用系统、基于物联网的校园智慧应用、公共支撑平台和硬件和网络基础设施,并且在各个层面的规划和建设过程中,遵照统一的信息标准与规范,根据工作体系与管理机制,考虑了应用系统需具有良好的扩充性。努力使系统建设具有标准规范化,系列一体化,数据共享化,应用智能化,扩充可行化等特点。具体如图1所示。通过基础设施层、数据层和应用层[8]的建设,最终为教师、学生和管理者提供一个开放、协作、集成、智能的综合信息服务平台。
3 智慧校园建设的主要内容
物联网技术和云计算技术的在校园中的运用将会促进教育信息化的进一步发展,带来教学模式和管理模式的创新和变革,智慧校园建设需要一个逐步和长期的建设过程。
3.1 建设硬件和网络基础设施
智慧校园需要解决物和物、人和物及人和人之间的相互通讯与信息交互,无线的末端接入手段是必要条件。建立有线/无线双覆盖的网络环境,是实现泛在的感知信息接入和多源信息互联的前提,也是智慧校园的重要基础设施[9]。
3.2 建设统一身份认证平台,建设共享数据中心和建设校园网统一信息门户
统一身份认证可以实现全校统一的用户管理,为校园网各应用提供统一安全的身份认证服务,实现网络单点登录或手机认证登录。建立安全高效、统一共享的数据中心,整合资源,减少学校在运行环境、维护人员等方面的重复投资,架设合理的数据库结构,方便应用之间的数据交换和共享,有利于实施有效的安全防护与数据存储管理,为学校领导和有关部门信息利用、分析决策提供支持。统一信息门户是将校内各类应用聚集展现与集成,应用内容管理,提供统一的访问入口,实现个性化工作界面定制。
3.3 建设统一校园卡应用系统
通过为师生手机上SIM 卡贴上RFID 电子标签,由标签识别器(射线辐射传感器)读取师生用户手机SIM 中嵌入的EPC 码信息,实现身份标识、身份认证与消费、考勤、图书借阅等功能,实现手机终端以及校园信息服务系统的融合,实现“一机在手,走遍校园”。如目前校园“翼机通”客户数量在不断增长。
3.4 建设基于物联网的校园智慧应用
采用多种传感器、传感器网络、RFID 、GPS、视频技术、智能物体等标识、定位、实时感知物理对象的状态并进行远程控管。如智慧图书馆的建设,实现对图书的查询、定位、自动借还、书架智能导航和图书错架报警功能[10],大大提升图书馆的管理服务能力。如通过安装智能表,延伸接入网络,实现远程集抄和实施监控,建立用能设备的监控系统,建立校园路灯控制等,建设绿色校园。通过建立门禁系统、校园巡更和安全监控系统,实现智慧安防,建设平安校园。
3.5 建设校园综合信息应用系统
坚持“以人为本”,打破部门界限,以师生在学校的各项活动为线索,建立以“用户为中心”的综合应用系统,并将教师和学生综合应用系统有机衔接,实现数据共享,更好地服务于师生,创造便捷、人性化的校园e生活。重构管理流程,打造一体化应用,建设财务管理、资产管理、文档管理等一体化系统。用好沉淀数据,建设共享数据库,做好决策支持系统,提供科学的教学、科研、师生管理和财务和资产管理决策。
4 结束语
智慧校园建设是一个长期的演进过程,需要遵循“统一规划,分步实施,逐步完善”的原则。[9] 智慧校园不仅是实现物物之间的联系,而且要实现人与物、系统与系统之间的实时感知。因此,智慧校园建设的核心是数据融合,需要重视资源与应用的开发,实现基础设施与数字资源的充分融合[11]。随着物联网技术的日益成熟,充分利用学校教学、科研的先发优势来提高校园的智能化程度,构建教学、科研、管理和校园生活为一体的新型智慧化的工作、学习和生活环境。从物联化、集成化、智能化出发,实现校园中人、财、物和学、研、管业务过程中的信息获取、信息共享和信息服务,变革教学模式和管理模式,创新应用和服务,科学决策,规范管理,从而推进智慧化的教学、科研、管理、生活、以及服务的实现进程,提高学校影响力和服务社会的能力,让智慧校园成为智慧城市的一部分。
参考文献:
[1] 孔晓波.物联网概念和演进路径[J]. 电信工程技术与标准化,2009(12):12-14.
[2] 吴健.从M2M到物联网——智能化的未来[J]. 通讯世界,2009(11):15-17.
[3] 张明会,孟印.物联网关键技术融合体系[J]. 物流科技,2012(2):92-95.
[4] 徐喆,张军虎.物联网中的无线传感网技术及其应用技术瓶颈分析[J]. 物联网技术,2011(8).
[5] 张克宏.云计算平台下物联网助力B2C电子商务的策略分析[J]. 电脑知识与技术,2012,8(2):491-493.
[6] 李征,王璐.云计算在智慧校园中的应用研究[J].计算机与现代化,2012(5):48-50.
[7] 杨志和.智慧校园的基础网络建设[J].上海电机学院学报,2011,14(3):182-185.
[8] 刘岚,翟鸿雁,陈宁.基于物联网技术的智慧校园建设方案探讨[J].科技视界,2012(7):175-176.
[9] 宗平,朱洪波,黄刚,等.智慧校园设计方法的研究[J].南京邮电大学学报,2010,30(4):15-19.
关键词:智能化弱电工程;系统功能;对策。
中图分类号:TP212.6文献标识码: A 文章编号:
1 弱电工程的系统功能
电力应用大致分为强电和弱电,这主要是按照电力输送功率的强弱来分的。一般来说,强电主要用于机器动力的运转、照明等,而弱电在智能社区和酒店等系统中的功能不可忽视。
总体来说,弱电工程在建筑中主要有以下几种系统功能:电话通信系统、计算机局域网系统、音乐 / 广播系统、有线电视信号分配系统、保安监控系统、消防报警系统、出入口控制系统、停车场收费管理系统、楼宇自控系统等。
弱电工程要实现电话通信系统的通信功能,主要是针对三类传真机以及可视电话等,利用星形拓扑结构,使用三类或三类以上非屏蔽双绞线来实现的。这样使得信号的传输频率在音频范围内。电话通信系统功能对于弱电工程是不可缺少的,在这个信息为王的时代,人们可以说很多时间都在与通信工具接触。没有好的可行的通信系统,一个智能化的弱电系统可以说就不能称之为智能化, 这是最基本的功能,也是在系统功能中必须做好管理和维护的。
而计算机局域网系统则是使用五类或五类以上非屏蔽双绞线来传输数字信号的,它是实现办公室自动化以及各种数字传输的网络基础。可以说,局域网不是仅限于办公室系统的,在小区、餐厅、酒店、学校,甚至一个城市,局域网发挥着越来越大的功能,局域网功能的建设也越来越受到重视。因此,在智能化弱电系统中,计算机局域网系统功能就显得不可忽视。
音乐 / 广播系统是使用铜芯绝缘导线作为传输线,将扬声器安装在客房、餐厅、商场等地方,可以用来进行现场广播、播放音乐等,它使用的是多路总线结构。一个温馨的家庭少不了美妙和谐的音乐,一个有秩序、令人陶醉的校园少不了优美的旋律和充满文化气息的广播,一个和谐的小区也少不了音乐和广播。广播在给人们提供及时信息以及各种紧急情况等方面也发挥着很大的作用,也是智能化弱电工程应该重视的部分。
智能化弱电工程的有线电视信号分配系统主要是采用分支、分配器进行信号分配,将有线电视信号均匀分配到楼内的各用户点,这样分配的布线是随建筑物的分布而不同的,而且是树形结构,这样布线的主要目的是为了减少信号失真和衰减。
保安监控系统则是通过在建筑物的出入口以及一些重要场所安装摄像机、防盗探测器等进行监视并针对异常情况进行警报。分为控制信号和视频信号,在智能社区,酒店和各种建筑内,保安监控系统都起着监视和提醒的巨大作用,为安定和团结的生活起着保障。
消防报警系统和保安监控系统在警报方面有着异曲同工的功能。消防报警系统主要有火灾警报、消防联动系统、消防广播系统、火警对讲系统等组成。在很多情况下,这两大系统对人生安全有着巨大的作用,是弱电工程不可缺少的安全系统的组成部分。
出入口控制系统主要是针对智能化社区的弱电工程,主要是通过使用计算机读卡器功能,对出入口进行监视和记录等。而停车场收费管理系统是通过人工或者半自动或者自动的收费管理系统,实现收费和控制电动栏杆的启闭, 这样的系统在一般的智能社区和公共场所,起的主要是管理车辆的作用。
对于楼宇自控系统,目前并没有国际标准,但是,楼宇自控系统主要是对大楼内外的各种环境参数以及楼内各种设备的工作状态进行检测和控制等。以保证设备的正常合理地运行。
当然,以上说到的弱电工程的几大系统功能并不是分开的。一个建筑尤其是智能化社区,可能只有集中系统,也可能集中系统功能都很完善。随着技术的发展和生活水平的提高,我们对系统功能的要求也在提高。
2 弱电工程系统功能现状
作为一个发展中国家,弱电控制技术在我国起步比较晚,所以在弱电工程的系统功能在现实生活中还存在着这样那样的问题,尤其是在系统功能的管理和维护方面,这无疑给人们的生活带来一定的影响。总体来看,主要存在一下问题:
(1)设计和施工人员专业素质较低。智能化弱电技术的设计和施工人员专业素质决定了工程的质量。由于弱电智能系统工程所需要的知识涵盖了机械电子、自动化控制、通信技术和建筑技术等,这就要求从事智能建筑弱电技术必须具备各方面的知识,能够在施工过程中结合工程需要采取合理的处理办法。然而,我国当前从事弱电工程人员相对较少,具备综合素质的人员更少,这就造成了智能建筑弱电工程对人才的需求增加。缺乏高素质人才的工程往往难以控制系统工程质量,造成由于不能将建筑设计与施工与网络、通信等技术充分的结合,出现工程漏洞,造成较大的安全隐患。
(2)建筑设计缺乏合理指导。随着现代开发商对于建筑实用性的关注增加,导致设计师在规划智能弱电设备中重视功能,往往采取尽可能的功能覆盖面来吸引客户的关注。但是,在此过程中就出现了由于不重视相关技术的发展,使所设计的智能弱点技术得不到充分发挥,大大降低了智能弱电技术的推广。并且,建筑设计缺乏在智能化要求的指导,不能对于所使用的智能弱电工程提出具体的要求,使施工过程中不能贯彻设计思想。因此,只有建立合理的设计指导思想,弱电智能化系统工程才能有实质性的进展。
(3)管理维护缺乏专业检测设备,缺乏专业的维护管理人才,弱电系统的管理维护中缺乏必要的系统性和科学性。
3 针对弱电工程系统功能现状的对策
针对弱电工程的系统功能存在的现状,一些学者提出了一些建设性的意见,主要有:
一是构建弱电系统的信息化管理,提升弱电系统管理维护水平。对于弱电系统的管理,不能仅仅依赖于传统的信息管理,而需要系统的故障检测系统。要应用新的科学技术如计算机技术、网络技术、多媒体技术等来提升弱电系统的信息化管理平台。
二是完善弱电工程的自动化检测,提高弱电系统管理维护效率。通过完善弱电系统的自动检测和控制功能, 可以提升弱电系统的管理和维护水平、提高管理维护效率和水平、降低弱电系统的工作故障发生的概率。具体而言,可以通过对空调系统、给排水系统、照明系统、广播系统、消防系统等的完善和控制来提升弱电系统进行维护和管理水平。
三是实施弱电工程过程化管理,降低弱电系统故障维护概率。这主要是从加强弱电工程施工管理的角度来降低弱电系统的故障发生概率,可以从弱电工程施工的前期准备阶段,深化设计阶段,工程安装阶段,调试、测试及试运行阶段等四个施工环节进行过程化管理。
四是提高设计规范,加强智能化设计水平。设计阶段主要包括功能设计和施工方案设计,在此阶段决定了建筑弱电智能化系统工程总体方案。为了保证所设计工程的质量,必须保证所设计功能、使用设备和设计方法符合施工合同要求,从用户的角度客观评价智能化水平。在所设计的弱电工程中,要结合设计设备的具体功能制定相应的施工内容。所提供的智能化设计内容要积极结合当前电子设备技术发展,不断地引进新的智能化设计方案。此外,要保证所设计工程的系统功能、信号匹配、施工工序合理性,严格审核施工总体方案,从而保证智能化工程设计规范性。
五是做好验收检验,保证实施建筑的可靠度。施工过程不可避免的存在失误,通过验收工作能够有效地控制工程质量,为用户提供最规范的智能化弱电设备。建筑弱电由于受到环境温度、湿度和清洁程度的影响,因此在施工过程中的不规范施工很可能是弱电设备使用寿命缩减,通过设备的使用说明,分别验证弱电设备的工作状态。在验收过程中若发现设备存在信号、电压、电流不稳定情况,应立即组织技术和管理人员进行分析,分析出现不稳定状况的原因,进行返工或者技术维护。
六是提高弱电设备的功能和品质,满足用户功能需求。在新时期,人们对于居住提出了新的要求,例如拓宽居住环境、提高居住的安全性和视觉感受等,建筑弱电智能化工程应紧密结合客户需求,定期开展客户要求调查,不断地推出新的智能化服务。此外,在提供全方位服务的过程中应注重设备的可靠度,不断地提高施工品质,维护人们对弱电设备的使用感受。
除了上面的六点之外,还可以笼统的提出一些对策。首先,要加强专业检测设备运用,这样对于问题的出现有一个好的预警;其次,是要有加强弱电系统管理和维护的从业人员的专业性的培养,让从业人员能应付更大更复杂的问题;最后,一个具备系统性和科学性的弱电管理和维护系统应该是有一个完善的计划和工作流程,有一个齐全的管理系统,定期对弱电系统进行常规检查,在问题出现之前做好预警和防范,而不是等问题出现再进行亡羊补牢式的维护,这样的维护既会对民众的生活和工作造成不便,也会对弱电工程的发展不利。
3 结语
弱电工程的系统功能在现代可以说是关系国计民生的一大力量,如果像上文提到的问题,尤其是平时没有问题是不关心、小问题小修补、大问题大修补这样的观念是不适合长远发展的。本文主要就弱电工程的这些显而易见的问题提出一些对策性的看法,供相关人员参考和借鉴。
参考文献
[1]翟伟盛.浅谈弱电系统管理及维护[J].消费导刊,2009(05).
[2]何庆华.智能化建筑弱电工程的实施[J].中国科技信息,2005(17)
随着高校信息化和数字化的推进,智能化校园的构建正在不断完善。如何将各类智能化技术合理地应用到教学环节中,是各高校努力追寻的目标。多媒体智控管理系统,充分考虑了教学需求,实现了“一个中心、两个目标”,即以节能减排为中心,安全智能操作为第一目标,低成本高性能为第二目标。进一步完善智能化多媒体教学系统,为多媒体教学走向现代化提供了更加前沿的技术支持,对高质量、高效率教学有着重大的意义。
关键词:
智控;节能减排;安全;低成本高性能
多媒体教学在教学方式中以其智能、高效、充满活力等优势在教学领域独树一帜。在当前的信息化时代里,各种智能技术也正在飞速发展。技术融合,是各项事业水平提高的必要条件。多媒体教学系统从历史发展到如今,也正逐步地将各种智能技术融入进来,多媒体教学系统的智能化越来越强大。多媒体智能化使得操作流程趋于简单化,这也使得教师操作多媒体设备更加便利。而作为多媒体设备管理者,应考虑的是在当前的教学环境下,如何根据现有的硬件基础,融入更多的智能化技术,为教师提供更优质的教学环境。当前,很多教室都已经改为多媒体教室,但是教室的分布地点比较分散,这使得日常维护狠繁杂[1],同时教师每次上下课还需要到多媒体办公室来取送多媒体机柜钥匙。本文针对这种现象,根据多媒体教学需求,把现有的门禁刷卡技术进行改进,然后融入到当前的多媒体体系中,使多媒体硬件发挥更大的功效,也使教学系统更加的强大。通过对多数高校的走访、调研,发现其中多数都已经建设了数字化、网络化的教学环境,而且每位教师都配发了一张校园卡。但是以往的校园卡仅仅用作校内饮食、购物、上网缴费等。在教学方面还没发挥其功能。本文的多媒体教学智控管理系统就是将其功能进行了拓展,把它变成了每个任课教师的一把“钥匙”。在为教师提供便利的同时,也进一步完善了整个多媒体教学环境。
1多媒体教学智控系统分析
每一项智能技术的融入对于教育教学系统来说都是一次重大变革。而正因为每一次变革都影响着整个教学,所以需要考虑的因素也必然会很多。下面从智控基础、节能减排、安全操作、低成本高性能4个方面进行分析、论述,探讨多媒体教学智控系统对教育教学改革具有重大意义。
1.1“智控”是基础
多媒体教学设备能够为教师的教学提供必要的辅助作用。设备操作的繁杂必然会给教师的教学操作带来诸多不便。所以,智能控制是简化操作的基础。本文所述的智控系统的核心硬件就是现在风靡全球,正在被广泛使用的Arduino开发平台[4]。作为本系统的核心硬件平台,Arduino有着不可或缺的优势。Arduino抛开了传统硬件开发的复杂操作,不需要了解硬件的内部结构和寄存器设置,也不需要过多的电子知识和编程知识,只需通过简单的学习,了解各个引脚和函数的作用,便可利用它开发出各种出色的项目[3]。此系统可以实现两种运作方案:第一种是本地存储、智能操作;第二种为远程访问,远程核实信息。两种方式的区别在于校园卡信息的存储方式不同,这也使得此系统可以适应多媒体教学平台。如果现行多媒体教学管理系统是架设在校园网环境下,就可以外设一台服务器,用来存储教师校园一卡通的信息,同时与任课教师的课程安排相关联。然后将此系统的核心硬件放置于教室多媒体机柜中,与服务器的数据库通过网络进行数据传输[5]。这样任课教师在自己的任课时间里,可以直接到对应多媒体教室进行课前准备操作,无需到多媒体管理办公室取送机柜钥匙。任课教师只需用自己的校园卡进行刷卡操作,即可开启多媒体机柜,根据上课需求,进行选择操作。如出现教师在本地操作无法打开多媒体机柜,多媒体管理人员还可以通过控制机进行远程开关锁操作。若多媒体教学管理系统没有建立网络连接,仍然仅实现本地操作,此系统仍可以很好地与多媒体管理系统进行融合[6]。多媒体管理人员只需在机柜的核心硬件系统中嵌入存储器,然后将对应课程安排的电子数据库传入存储器,这样任课教师就可以通过校园卡对多媒体机柜进行操作。以上两种智能控制模式也可以实现双模式协作,这样有无网络都不影响任课教师的课前准备工作。
1.2“节能减排”是中心
在各领域逐渐走向现代化的同时,各种各样的资源也在不断地被消耗着。发展固然是好事,但也要时刻考虑到如何才能节约能源,减少有害物质的排放。此系统的融入,直接节约了多媒体设备运行的电力资源[7]。此系统在执行关闭指令的同时,也会向电源控制器发送断电指令。在保证多媒体设备正常关机的前提下,将不使用的多媒体设备进行断电操作。而当教师执行刷卡操作,信息准确发送开锁指令的时候,也会对电源控制器进行加电操作。这时电源正常接通,多媒体设备处于待机状态,等待教师选择操作。这种断电、待机行为都为教学机构节省了大量的电能,也间接地实现了减少废弃物排放。
1.3“安全操作”是第一目标
对于操作对象,需要在操作方面考虑每一个细节。这样,才能保证使用对象的安全操作。教师的整个操作过程,都无需直接接触到柜内的多媒体设备,这也从客观上保证了教师的操作安全。教师只需将校园卡放在指定范围,使读卡器读取校园卡信息,然后控制核心会把卡内信息通过网络模块传输到服务器,与服务器数据进行比对。如果信息正确,就会返给控制核心一个开锁指令,控制核心会根据多媒体管理人员起初的设置来进行指令派发,如对多媒体机柜发送开柜信号,对电源控制器发送电路连通信号等[8]。对于电子设备,首先要考虑的就是电的问题。在实现机柜表面绝缘的条件下,还需要考虑教师的整个操作过程不需要直接接触到电[9]。以前幕布上升、下降的控制,控制按键原理就是直接在设备电源的火线上连接了开关,通过两个电路的连通和断开,实现幕布的升降。但现在直接通过智能管理系统,给出升降指令,用弱电控制强电,来实现安全操作的目的。使用者无需直接触碰到强电开关,只需要按一下指令按键即可,真正实现了教师的安全操作。
1.4“低成本高效能”是第二目标
在保证以上条件的情况下,对于一种新的智能技术的引入,多媒体智能管理系统的构建还需考虑如何降低技术成本[10]。本文论述的智控系统所采用的硬件设备完全符合低成本原则。本多媒体智能管理系统使用Arduino作为开发平台,有以下几个优势。如Arduino可以在Windows、MacOSX和Linux三大主流操作系统上运行;ArduinoIDE基于ProcessingIDE开发,有着很大的灵活性且极易掌握;Arduino的硬件原理图、电路图、IDE软件及核心库文件都是开源的,这也为开发者提供了一个免费的开发资源[11]。并且Arduino简单的开发方式也使得开发者更加关注于创意与实现,可以更快地完成自己的项目开发,大大节约学习的成本,缩短开发周期。同时,采用Arduino研发的多媒体智能管理系统还具有很好的再扩充性。如当前系统不能满足新的需求或是在某个功能上有了更好的操控模式,多媒体管理人员可以自行对其进行功能拓展[12]。在硬件方面,只需要添加相应的功能模块即可;代码编程为大家熟知的C语言编程,所以学习难度相对较小。这样就完全可以实现以低的成本购进系统,通过后期非重复式的功能嵌入,使其发挥高效能。
2智能革新意义重大
“智能化”在现代化教育教学改革中是一个亮点,亦是一个重点。“现代化”、“信息化”、“信息高速公路”、“多元化”、“高效能”等新的有代表性的名词频频出现在教育教学的研究领域。这也意味着想真正地实现现代化教学,智能革新势在必行[13]。传统的教育教学模式的特点是以理论教学为主,导致理论与实践结合演示的过程难以实现。而如今的现代化教学模式需要将学生培养成理论联系实践,理论知识更加注重实用性。所以现代化多媒体教学系统必然成为当前教学的主力[14]。利用多媒体将理论知识通过动态演示的方式展现给学生,使学生在学习的过程中有身临其境的感觉。然而,早先的多媒体设备价格昂贵,操作安全系数低,制作周期也非常漫长。所以教育教学领域的研究人员都在积极探索如何将其它领域的智能技术融入到当前的多媒体教学系统中,使整个系统能够达到使用需求[15]。但智能研究又具有一定的局限性,因为研究智能化需要投入大量的人力、物力,同时也具有一定的风险性,使得许多研究人员望而却步。随着各个领域专业技术的不断发展,硬件基础的日益雄厚,智能化研究也逐渐转向低成本投入,这也使得教育教学智能化研究群体越发壮大。智能化的硬件设备也是层出不穷。通过人们不断地使用、对比,智能化操控技术也是日益精进。多媒体教学智控管理系统也正是通过这样不断地尝试、创新,并逐步地将各种主客观因素考虑进去,才慢慢地成为当前简单实用的系统体系。智能革新的意义也正是在此,即把当前的现代化多媒体管理系统与更加便捷的智能化操控管理技术完美地融合起来,达到多媒体授课教师的使用需求,同时充分考虑使用者的感受,通过添加硬件功能模块及编译新功能代码,使整个教学系统在环保、安全、低成本等条件下,能够在整个教学过程中充分地发挥其辅助功效,也使“教”与“学”能够收到事半功倍的效果,最重要的是使得整个教育教学体系能够与信息化时代齐头并进,将教育事业推向更高峰。
作者:贾立伟 王俊鹏 单位:沈阳航空航天大学教务处
参考文献:
[1]胡景.基于网络中控和校园卡的多媒体教室智能化管理[J].长江大学学报,2014(7):57-60.
[2]陈吕洲.Arduino程序设计基础(第2版)[M].北京:北京航空航天大学出版社,2015.
[3]克拉夫特(Craft,B.).电子达人.我的第一本Ardui-no项目制作手册[M]郑思怡,译,北京:人民邮电出版社,2015.
[4]胡斌.电源电路识图入门突破[M].北京:人民邮电出版社,2009.
[5]方向阳.一种多媒体教室综合管理系统的研究和实现[D].广州:华南理工大学,2012.
[6]左渠.多媒体教室IC卡控制管理系统的设计与实现[J].现代教育技术,2010(7):37-39.
[7]骆源喜,高荣国.浅析多媒体教室教学系统的技术与管理[J].江苏教育学院学报(自然科学版),2011(2):70-73.
[8]李伽.基于校园网的多媒体设备远程集控管理策略[J].宜宾学院学报,2012(6):106-109.
[9]刘媛.高校多媒体教室中央控制系统的实现[D].天津:河北工业大学,2010.
[10]竺如生.基于校园网的多媒体教室管理信息系统的设计与实现[J].中国现代教育装备,2010(23):66-68.
[11]张一春,马青玉.打造智能化、信息化、人本化的多媒体教学环境[J].现代教育技术,2011(9):70-74.
[12]陈纯锴.LED驱动电源技术与应用[M].北京:电子工业出版社,2014.
[13]刁叔钧.基于课表联动的多媒体教室信息化管理系统建设[J].实验技术与管理,2014(7):215-218.
关键词:物联网;智慧校园;管理学;教育学;系统科学
1引言
在信息化的教育方式与物联网的影响下,“智慧校园”被提出并逐渐开始实施,不过对智能校园进行建设与推广是非常复杂的,必须要先对其进行深入的研究与探讨,从各个方面搜集智慧校园建设过程中可能会出现的一些问题,只有对智能校园建设有足够的认知,找出智能校园在建设过程中的一些难点,应用多视角理论体系来深度解析其在建设过程中出现的问题,才能够有效的提升智能校园建设的实践效果,使其能够在校园活动中发挥出更好的作用,进而使智慧校园得到更好的发展。
2智慧校园的内涵及其意义
2.1智慧校园的内涵
伴随着物联网技术在教育领域的不断运用,使我国的学校管理与教学模式发生了非常大的改变,“智慧校园”的建设也逐渐的普遍了起来。智慧校园就是以物联网技术为基础,将学校的管理、教育和生活这几方面赋予智慧,进而使学校能够得到更有效的管理,使教师的工作以及学生的学习变得更加便利。智慧校园主要由以下方面组成:将计算机信息技术与学校的教育、生活相结合;给学校内的教师与学生提供一个方便教育与学习的平台;合理的运用信息平台和智能环境,将学校网络与外界互联网链接,以达到教育资源共享的目的。
2.2智慧校园的意义
智慧校园能够使学校的教学方式得到改善,使学生更容易理解教师所讲述的知识,拉近了教师与同学们的距离,加强了同学们的交流与讨论,很大程度的提高了同学们的学习兴趣和学习效率,还进一步实现了校园的智能化与现代化,使学校能够得到更加有效的管理,确保了在校教师与学生们的安全。
3智慧校园建设的必要性
3.1优化教学方式及环境的要求
随着我国各个领域的不断发展与进步,社会各界的人才也是变的极度缺乏,而学校作为人才培养的地方,人们对它的教育条件也是越来越重视,因此学校必须要不断提高自身的教育条件,为学生与教师创造一个良好的学习和教育环境,抓紧对“智慧校园”的建设,合理的应用现代化的物联网技术,能够使学生的学习兴趣大大提高,使教师更加容易对学生进行教育,进而使教师的教学质量与学生的学习效率得到大幅提升。
3.2实现校园生活智慧化的要求
往昔学生在学校里的生活太过于单调,在生活中还很容易碰到一些麻烦,学生们在住校的时候非常的不便,进而导致学生们不能够保持良好的状态去学习。“智慧校园”的建设,能够使这一问题得到有效改善,使学生们的生活与学习变得更加便捷,提高师生在学校内的生活质量。
3.3促进校园管理高效化的要求
早先在对学校进行管理的时候,安全事故频发,给在校师生的人身安全带来了很大的威胁。现如今,随着学校在建设的过程中对物联网技术的普遍应用,大大的提高了校园的安防能力,使在校师生的安全得到有效的保障,彻底改变以往校园的管理模式,使校园管理更加现代化、智能化。
4物联网与智慧校园
在当下这个以网络为主的时代,合理运用相关的计算机技术来加强教育工作的质量是非常有必要的。智能化的教育方式能够有效的提升学生们的学习兴趣,激发他们的学习潜力,使教师的教学质量与学生的学习效率得到大幅的提高,使校园的智能化得到更进一步的发展。
4.1智慧校园的特征
随着物联网技术的普遍应用,让很多学校发展成为了“智慧校园”,使校园内的生活与学习变得更加现代化、智能化,智慧校园具体有以下特点:为许多教师以及学生创造一个能够有效提升教育质量的平台,使学生能够更好的与教师沟通,拉近师生间的距离;将相关的计算机技术应用在学校的各个方面,使信息资料与各方面知识能够得到共享;合理的运用计算机网络,将校园内的网络平台与外界的互联网平台链接在一起,使在校师生能够获取到外界一些有用的知识与教育资料。物联网技术的应用能够使学校得到更好的管理,很大程度的提高在校师生的生活以及教学质量。
4.2物联网在智慧校园中的作用
4.2.1实现学校的可视化智慧管理在智慧校园中,合理的运用物联网技术能够使校园内的各个方面都能够得到监控,对学校内的环境以及教室内的状况实行可视化的监管,及时的发现问题并找出问题出现的原因,校园环境的可视化能够为校园管理工作提供帮助,使校园管理工作更加现代化、智能化,确保在校师生的人身安全。在学校内安装一些安保设施,比如能够感应校内人员声音、运动、光线以及温度的传感器,能够对教师与学生的身份进行识别的设备等,将校内的一些安保设施接入网络,使校内各方面的情况能够得到智能化可视化的监测,这样能够有效的避免校内安全事故的发生。4.2.2构建智慧的教育教学环境随着我国科技领域的不断发展与进步,网络以及多媒体方面的技术水平也是在不断的提高,师生们经常在互联网上获取一些知识与教学资料,大大的提高了教学质量,不过也不能过分的依赖网络来进行学习与教育,过分的依赖网络资料进行学习,学到的知识会变得非常的死板,给学生们带来很大的负面影响。物联网技术的应用能够使现实资料与虚拟的资料相结合,实现互联网信息空间和现实空间的互联,让学生在课堂上学习网络知识的时候能够体验到身临其境的感觉,激起他们的学习兴趣,进而加强教师与学生间的沟通与交流,提高学生们的学习效率。4.2.3促进区域资源共享由于大多数学校内的实体教学材料有限,教师在教学的时候很容易出现资料缺失的情况,使教学不能顺利的进行。物联网技术的应用能够使区域内的学校教学资料得到共享,让教师与学生能够享受到区域内多所学校的教育资源。
5结束语
国内学校要想不断的提高自身的教育能力,就必须要建立起现代化、智能化的“智慧校园”并不断的跟随时代的步伐对其进行改善。“智慧校园”在给学校与师生带来便利的同时,还带来了很多必须解决的问题,比如安全隐私、资源控制、数据保护以及信息共享等等。因此,物联网在教育中的发展不能够急于求成,要明确智慧校园的含义与作用,不断探索新的发展方向。
参考文献
[1]黄瑞钰.智慧校园建设方案与实现[D].华南理工大学,2014.
[2]乔蕊,崔春英.物联网环境下智慧校园建设与发展问题研究[J].周口师范学院学报,2015(02).
2014年1月,福建省人民政府办公厅印发的《城乡基础设施提升行动计划实施方案(2014―2015年)》(以下简称《方案》)中,对于福建今后一段时间内的信息化投入及方向给予了进一步的解释,同时也对超亿元的投资项目做出了说明,这预示着福建下一步将以更加稳健的态度,将智慧福建建设延续下去。
基础奠定勇气
在《方案》中,福建将信息化投入划定为四个工程一个平台,这五项计划将牵动福建140个亿的资金投入,在各地谨慎面对智慧城市再投入的时候,福建的勇气不可小看。
按照福建省政府的规划,至2015年,福建将基本建成全省电子政务公共平台,全面实现城市数字化管理;初步建成智慧城市基础平台,重点领域核心环节初步实现智慧化应用,智慧化应用覆盖率达到20%。
其中,信息网络工程两年力争完成投资100亿元。2014年建成福建省应急通信保障平台,构建天空地一体化应急通信保障体系。加快实施数字福建・宽带工程,推进下一代互联网建设,2015年建成海峡西岸国际通信关口局,完成全省三网融合工程和下一代广播电视网建设,实现双向网络覆盖。
公共服务平台两年力争完成投资16亿元。2014年,建成闽台物联网应用示范服务中心,建成北斗位置信息服务平台,带动福建省终端制造等北斗卫星产业发展。2015年,全省电子政务公共平台基本建成,市、县政务业务信息化率分别超过60%、50%;建成超算中心二期、大数据公共技术服务平台。加快建设数字福建产业园。
重点应用工程两年力争完成投资10亿元。推进民生领域和市县政务信息化集成建设,2015年完成基础数据空间化改造,推进文件证照、政法信息、决策信息共享工程,整合城管、综治、卫生和计划生育等网格资源,推进智慧城市应用工程,建设两岸经贸与口岸信息交换共享平台和两岸电子商务厦门、平潭专区,2015年全面推广应用省交通物流公共信息平台。
消费服务工程两年力争完成投资10亿元。大力开发个性化、定制化信息服务,丰富信息产品。加强全省教育资源、公共就业、公交智能等民生领域公共服务平台建设,2015年全面推广智能公交服务。促进两岸数字媒体、电子教育合作,2015年建成“数字出版平台”,共建“学生电子书包”项目。推进建筑智能化工程和数字家庭示范工程。
信息安全工程两年力争完成投资4亿元。2014年推动福建省成为国家安全可靠工业控制系统产业基地。推进一批安全监控平台、服务平台、应急处置平台和保护测试平台建设。2015年建成重要文件和数据加密存储系统,推广电子认证和签章技术。
从“数字福建”的提出至今,福建关于数字化、智慧化城市发展已经走过了最初的“开荒”时期,且已具备一定基础,因此《方案》中对于项目推进的描述(智慧化应用覆盖率达到20%)似乎略显保守,但从基础设施投入的角度来说,进一步提升城乡信息化投入,在今天也的确需要更为实际的预判。其实,《方案》中对于四个工程与一个平台的描述,在2011年出台的《福建省“十二五”数字福建专项规划》中就已经被全面覆盖了,这进一步印证了《方案》的目的在于扎实稳定的推进既定目标的事实,同时也将工程实施的时间表进一步细化至2年内,多处量化标准与目标的提出既细化了前段时间的工作,也更加明确了近期的重点与进度。
点和面的计划
在《方案》中,除了对于信息工程实施的进一步描述,还在其他领域进行了详细的规划。对照福建的整体建设过程来看,其中不乏点与面的结合与跟进。
其中,《方案》中所列出的3项重点应用工程中的智慧城市应用工程中提到,推进南平、福州、莆田、平潭智慧城市试点建设;同时,在其他设区市推进城市公用设备设施智能化改造,加快实施智能电网、智能交通、智能水务等智慧城市应用工程。按照福建省政府公布的信息来看,目前该项目属在建阶段,福州、南平、平潭已经列入国家智慧城市第一批试点。2014、2015年重点在交通、环境、资源、民生等领域实施智慧化改造应用。
在建设平潭“智慧岛”工程上,福建下了不少功夫。2013年12月,《平潭综合实验区总体发展规划》获得批复,福建省通信管理局相关负责人表示,按照批复,对于建设平潭智慧岛将是一次极好的发展机会。并表示会按照共建模式推进平潭岛新建道路的配套管道建设,大力推进通信管道和基站的共建共享,力争实现新建道路通信管道共建率达100%,将试验区建成信息通信基础设施共建共享的示范区。不断推进平潭便民服务项目建设,开发家政养老、社区医疗、商务支付、校园学习等应用系统,为社区居民提供信息化服务。建立物流智能管控系统和货物信息可视化系统,实现平潭物流全面智能化。此次《方案》中对于平潭等智慧城市试点的再次强调,也表明了平潭试点对于建设智慧福建整体工作的关键。
关键词:人才培养状态数据平台;智能化动态仪表盘;软件开发与应用
中图分类号:TP311.13 文献标识码:A
Study on the Development and Application of a Dynamic Intelligent Meter
Panel Based on the Talent-fostering Status Data Platform
LI Chang1,WEN Yifang2
(1.Jiangsu Institute of Commerce,Nanjing 211168,China;2.Suzhou Institute of Industrial Technology,Suzhou 215104,China)
Abstract:The Status Data Collection Platform comprehensively demonstrates the level of talent-fostering and the features of school-running of colleges of higher vocational education.Many experts on higher vocational education have undertaken quite many researches on the effective in-depth analysis,study and application of the grate volumes of data on the platform.Traditional methods for analyzing data are both time-consuming and inefficient,which are severely restraining the effective functioning of the platform.It is thus necessary to develop dynamic intelligent analysis software for quick,accurate,figurative,multi-dimensional and comprehensive analysis of status data.This paper provides analysis on the various application requirements of different objects,and then offers insights into the development of the Dynamic Meter Panel software which will not only assist scientific decision-making at educational departments at all levels,but also help students,teachers,parents and employers with their comprehensive understanding of higher vocational education.
Keywords:talent-fostering status data platform;dynamic intelligent meter panel;software
development and application
1 引言(Introduction)
新一轮人才培养工作评估将《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高[2006]16号)的精神与要求贯穿于整个方案设计,引导高职院校按照高等职业教育发展的方向进行改革与建设。人才培养工作状态数据采集平台(以下简称数据平台)是新评估方案的核心和基础[1]。用数据支持决策是数据平台的一大特色。状态数据采集平台全面具体展现了各高等职业院校人才培养工作水平和办学特色,也记录了各高等职业院校人才培养工作发展轨迹,更重要的是揭示了学校发展趋势和存在问题。状态数据采集平台建设是学校自身发展的需要,是学校实现管理科学化、现代化、规范化的需要,是深化改革、强化特色、提高人才培养质量,实现又好又快发展的需要[2]。虽然全国各独立设置的高职院校都已建立了平台,也有机构或个人对数据平台进行过一些分析和研究,但是,大多是进行零散的、个体的数据分析与研究,缺乏全面的、系统的数据分析和二次开发软件,这直接影响到数据对决策的作用力,直接限制和影响了数据平台功能的发挥[3]。
因此,有必要开发一种智能化动态仪表盘软件,对高职院校人才培养工作状态数据采集平台进行数据分析和二次开发,以快捷、准确、全面、形象地表达各级教育行政单位、各院校的各类综合信息,特别运用数据挖掘原理,通过纵向发展趋势和横向数据比较,从多维角度对全省及各类高职院校的状态数据进行全面分析,客观评价全省及各类高职院校人才培养情况,为领导和有关部门掌握各类高职院校的办学特点及其存在问题,为科学决策、分类指导和制定相关政策举措,有针对性地开展教育质量工程等,提供较完整、可靠、系统的资料。
2 智能化动态仪表盘软件开发的总体要求(Overall
development requirements of the dynamic
intelligent meter panel software)
智能化动态仪表盘软件开发的要求有三点。一是能够快捷准确地显示出全省高职教育的基本概况、基本办学条件标准和监控指标、校企合作、师资队伍、学生情况、专业情况、课程与教材、招生就业、实习实训等的本年度全省平均值、各院校数据排序、全省与全国数据的对比值、本年度与上年度的对比值等。二是能够对指标进行深入分析和预警,把握全省高职高专院校发展的现状、问题和不足,为各教育主管部门或第三方评价机构对高等职业教育及院校管理的宏观指导与评价评估提供决策信息支持。三是能够与教育部每年度的高职院校人才培养工作状态数据采集平台无缝对接,同时,还要保留与院校现有教学、科研、招生就业和财务等管理系统的接口,为实现校园内信息化管理、提升学校信息化管理水平奠定基础[4,5]。
因此,智能化动态仪表盘软件必须建立江苏省高职院校数据仓库,开发数据库转换程序,完成多次ETL数据处理及数据的清洗,实现对高职院校质量数据的高效存储。仪表盘单机版系统需调用仪表组件对数据仓库、多个数据源的数据映射加载生成flash文件,最后生成整个仪表分析软件的可执行文件。仪表盘网络版系统需采用相应的.NET架构,自动生成动态仪表盘,提供查询功能,并能根据用户权限展示不同的表盘内容。
3 智能化动态仪表盘软件系统设计的原则和思路
(Principles and ideas in the design of the dynamic
intelligent meter panel software system)
3.1 系统设计的原则
系统设计必须遵循实用性原则,可靠性原则,适应性和可扩展性原则、安全性原则、可维护性和可管理性原则、总体规划与分层实施原则。其中,实用性原则要求系统较好地满足数据的快速简单筛选、比较和查询。可靠性原则要求在出现异常的时候,有人性化的异常信息提示方便用户了解原因,并采取适当的应对方案。适应性和可扩展性原则要求系统能够适应于各种运行环境,以应对变化的需求和环境,同时,系统还要易于扩展。安全性原则要求系统保证用户程序的安全、系统安全、用户安全、网络层安全和数据安全。可维护性和可管理性原则要求系统必须有较为完善的管理机制,满足可管理性和可维护性。总体规划、分层实施原则要求在适应系统需求的准则下,设计低耦合的分层结构,提高开发的效率,利于团队成员的分工协作,降低项目的风险,实现各个模块的功能,从而完成整个系统的开发。
3.2 系统设计的思路
系统设计的思路主要有三方面。首先,解决数据采集工作的高效、快捷,克服原有单机版数据采集流程中数据下发、数据回收等环节出现的数据不完整、不一致以及不安全、效率低等问题。其次,解决与高等职业院校人才培养工作状态数据采集平台无缝对接的问题。第三,解决系统的功能拓展问题,包括:根据院校管理的需要定制用于学校运行状况诊断分析的管理仪表盘分析系统,保留与院校现有教学、科研、招生就业、财务等管理系统的接口,为实现校园内信息化管理、提升学校信息化管理水平奠定基础。
4 智能化动态仪表盘软件系统的主要设计内容
(Main designs of the dynamic intelligent meter
panel system)
4.1 系统总体设计框架
为了充分体现应用软件的自动化、信息化、智能化的发展方向,提高管理者的工作效率和管理水平,便于用户操作,动态仪表盘软件就不能对操作系统提任何要求。因此,设计中,软件展现层脱离底层数据仓库,既节约了软件环境配置的时间,又使决策层的管理更高效、系统和科学智能化。系统总体设计框架,如图1所示。
图1 系统总体设计框图
Fig.1 Chart of overall system design
4.2 智能化动态管理仪表盘软件设计框架
数据分析仪表盘系统的主体是智能化动态管理仪表盘软件,其设计框架,如图2所示。主要包括数据预处理、数据抽取、清洗和转换等。首先,对全部数据进行数据预处理,主要是进行维度和格式的验证筛选,以去除一些不符合要求的数据文件,保留符合一定规范约束的数据文件。其次,通过编写的数据库转换程序,完成数据的抽取、转换、加载以及数据清洗流程。最后,把最终整合的质量数据存储到数据仓库中后,利用中间业务层调用质量数据,通过数据展现层的数据组件动态展现数据。
图2 动态管理仪表盘软件设计框图
Fig.2 Chart of software design of dynamic
management meter Panel
4.3 智能化动态仪表盘软件的技术创新与特色
智能化动态仪表盘软件的技术创新与特色主要有两个方面。一是采用delphi技术和BI技术相结合的开发方案,对软件的体系结构、工作流程、软件功能、数据结构等方面进行了总体设计。二是软件包括数据库转换、数据ETL处理、仪表显示、报表输出等四大功能模块,其中数据库转换模块实现了指定文件夹下excel数据源数据批量写入到SQL server数据库中,筛选并修正数据格式。数据ETL处理模块实现了数据的预处理及清洗加载功能。仪表显示模块实现了动态仪表的数据展示功能及指标预警功能。此外,按照业务需求拓展业务功能,充分运用组件展示技巧完成多种特效显示需求。
4.4 智能化动态管理仪表盘的主要表达内容
智能化动态管理仪表盘的主要内容包括十一项内容,如图3所示。通过抽取数据平台中的维度及相关数据,生成维度数据表,再将数据加载到指定的数据表模板中。以数据表模板为数据源,通过业务层抽取数据加载对应的展现层模块中。展现层通过多种组件的调用,多层次多角度分析业务数据。具体包括如下十一项业务数据:全省概况、院校概况、办学条件、监测分析、师资概况、专业状况、院校招生、院校就业、实习实训、办学经费、课程教材。
图3 动态管理仪表盘的主要内容
Fig.3 Main readings of dynamic management
meter panel
动态仪表显示全省高职教育基本概况。包括全省院校总数、国家级示范性高职院校总数、省级示范性高职院校总数、一般院校总数;全省院校与上年相比的增长量;全省在校生总数、教师总数、专任教师数、校外合作企业数、院校占地面积、专业布点总数、教学仪器设备总值等本年度数据,与上年度相比的增量及每一所院校在全省院校中的排序。
动态仪表显示各高职院校基本情况。用可视化动态仪表盘的形式展示全省概况数据的均值以及院校详细概况数据与排序。包括学校在校生总数、学校教师总数、学校校外合作企业数、学校占地面积、学校校外合作企业数、学校专业布点数总数、学校教学仪器设备总值等当年度和上年度数据在全省各高职院校中的排序与对比情况。
动态仪表显示各高职院校主要办学条件硬化指标全省平均值及预警提示。主要包括系统计算生成办学条件硬化指标中的办学指标与检测指标的全省均值,国家示范均值,省级示范均值,普通院校均值,综合师范类均值,理工农林类均值,财经政法类均值,艺术类均值,并用仪表盘显示;各综合师范民族类、工科农林类、医学类、语文财经政法类、体育类、艺术类(按教育主管部门审批的院校类型划分)办学条件指标等。此外,在对学校进行比较分析时,将主动与国家办学基本条件指标对比,如该院校指标低于国家标准时,仪表盘会主动显示预警标记,提醒有关部门给与关注和政策指导。
动态仪表显示全省高职院校师资情况。主要包括全省校内专任教师、校内兼课教师、校外兼职教师、校外兼课教师分类及比例、专任教师学历、年龄、职称结构分析、授课与双师情况等。
动态仪表显示全省高职院校专业情况。主要包括各类型类别院校的专业平均学生数、当年招生专业数、重点建设专业数、特色专业数等情况。
动态仪表显示全省高职院校招生情况。主要包括全省当年计划招生数、实际录取数、实际报到数,9月1日毕业生总数,9月1日就业生总数,上届毕业生总数,12月31日就业生总数、全省招生均值基本信息并统计各院校实际录取率,实际报到率,全日制招生普通高中生结构比例,全日制招生三校生单招结构比例,在校生中非全日制专科学历教育注册生比例等。
动态仪表显示全省高职院校就业情况。主要包括全省当年计划招生数、实际录取数、实际报到数,9月1日毕业生总数,9月1日就业生总数,上届毕业生总数,12月31日就业生总数。此外,动态显示全省就业均值基本信息和各院校就业基本信息,如9月1日毕业数,12月31日就业数,9月1日就业率,12月31日就业率等,并显示各院校的同类排序及全省排序。
动态仪表显示全省高职院校实习实训情况。主要包括全省顶岗实习学生数,全省校企合作顶岗实习数,全省校企订单培养数和全省校内实践基地相关信息等。校内实践基地指标有全省校内使用频率均值,全省社会使用频率均值和全省整体使用频率均值等。此外,仪表盘清晰地显示了各院校均值、各院校在全省的排序和同类院校排序等。
动态仪表显示全省高职院校办学经费收支情况。主要包括全省经费总收入,全省总支出,全省新增教学科研仪器设备值,全省日常教学经费支出总额,全省财政经常性补助总额,全省中央地方财政投入总额,全省年度结余。通过柱形图形象地显示了学校经费收入,支出详情及年度结余总额。同时,也清晰地表达了学费收入、贷款余额等占总收入比例,日常教学经费占学费收入比例,教学科研仪器设备值占总支出比例等相关数据及全省排序情况。
动态仪表显示全省高职院校课程与教材情况。主要包括全省院校国家级精品课程数,省级精品课程数,校企合作开发课程总数,校企合作开发教材总数;全省国家精品课程、省市精品课程数、共同开发课程、共同开发教材等的总值并计算其所占总类中的比例;校企合作开发课程数与校企合作开发教材数均值;校企合作开发课程数占总课程数比例,全省排序及同类院校排序等。
5 智能化动态管理仪表盘的应用(Applications of
the dynamic intelligent management meter panel)
智能化动态管理仪表盘的开发,有助于对高等职业教育的关键数据进行全面而迅捷的评价。首先,各高职院校在管理过程中,如果要了解本院校及各专业在全省所处的位置,或者与兄弟院校之间的差距,提高整改措施的针对性,智能化动态管理仪表盘有助于高职院校对标补差,主动调控,自觉建立发展性的质量保障体系,在机制上保证各项评价与评估的常规化和长效性。其次,学生或家长在院校选择过程中,如果要全面了解全省及各高职院校的概要及特色,智能化动态管理仪表盘可以提供较为全面系统的数据,提高选择的有效性和可靠性。第三,各级教育主管部门在院校评估过程中,通过KPI管理系统的使用,将对高职院校的评估由“一次性评估”升级为“实时的状态数据监控的现场考察”模式,同时,仪表盘成为评估专家手中的有效工具、评估与科学决策的可靠帮手。具体应用效果,如图4和图5所示。
图4 全省办学条件指标效果图
Fig.4 Effect drawing of province-wide indexes of
school-running conditions
图5 全省概况效果图
Fig.5 Effect drawing of province-wide general
readings
6 结论(Conclusion)
智能化动态管理仪表盘的推广应用,必将使高等职业院校人才培养工作状态数据采集工作更加便捷、高效、稳定、安全,为构建数字化校园提供了坚实的基础与保障。
对各级教育行政主管部门而言,智能化动态管理仪表盘发挥了四个有利的重要作用。一是有利于及时掌握高等职业教育的各类综合性信息,强化宏观管理和指导的针对性。二是有利于规范和引导学校的办学行为,统筹优化配置社会教育资源。三是有利于推进教育质量工程建设,进一步推进高等职业教育的可持续发展。四是有利于开展教育政策研究,为科学合理的制定教育宏观调控政策提供决策支持。
对学校而言,智能化动态管理仪表盘有利于其加强和改善自身的教育教学管理,不断规范办学与教学行为。此外,通过纵向比较,有利于查找办学差距和薄弱环节,优化和整合教学资源配置,提高办学治校的科学化水平。
对社会而言,智能化动态管理仪表盘不但使社会对高职教育的状况有更加清晰的认识,提高了高职教育的社会认可度和影响力,发挥了社会舆论的监督作用,不断促进高职教育提高人才培养的质量,而且,用人单位在择人、用人时,广大考生选择学校、选择专业时,有了具有相当公信力的信息窗口。
参考文献(References)
[1] 高等职业院校人才培养工作评估研究课题组.高等职业院
校人才培养工作评估(解读与问答)[M].北京:高等教育出版
社,2009:32-34.
[2] 何锡涛.高职评估数据采集平台的建设与使用[J].高职发展与
评估,2009,(3):89-94.
[3] 刘康宁,董云川.高职高专院校人才培养工作评估指标的聚类
分析[J].高职发展与评估,2007,(2):76-80.
[4] 尚学明.试论高等职业院校人才培养工作状态数据采集平台
的性质与功能[J].山东商业职业技术学院学报,2008,(4):37-39.
[5] 何锡涛.略论高职评估中的深度访谈[J].人力资源管理,2010,
(1):42-44.
作者简介:
李 畅(1962-),男,博士,教授.研究领域:计算机网络管
关键词:物联网;校园安防系统;火情自动报警;宿舍防盗
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2017)04-00-02
0 引 言
近年来,发正在各大高校的威胁学生权益的事故基本分为校园内的恶性人生侵害事件、踩踏事件、宿舍火灾事件等方面,客观反映出校园安全存在的问题。
校@出入。目前绝大多数的校园出入口以及寝室的门禁无论是人行入口还是机动车入口大多数仍采用人工管理方式,无法及时对出入人员进行身份验证。虽然在个别公共场所如图书馆等地安装了应用无源RFID近距离射频识别技术(需要触碰)的自动识别系统,但由于人员流动量大、行进缓慢、持非本人卡等问题的限制,有些系统已被闲置。使得外来非法人员、可疑商贩可自由进入校园甚至学生寝室而不被发现。
校园内的视频监控。校园中很多主要“安全位置”的流动通道和重要公共场所出入口等位置的视频监控大多只能记录片面位置,存在监控死角,且过程中的画面无法实现动态捕捉,没有加入人脸识别等已经成熟的技术,因此无法提供全面的活动信息,无法实现自动异常筛选。此举大大降低了“视频监控”的准确性、及时性,只能在事故发生后进行手动回放操作,增加了监控人员的工作量及劳务开支。
险情预警。目前校园对于火灾预警的执行力度比较大,尤其在教学楼,图书馆等公共场合随处可见火灾报警系统的触发器、防火卷帘等硬件设备,而寝室里违章用电的处罚力度也很大。这些手段都极大地避免了火险灾害造成的损失,但还没有形成完整的预警体系。视频监控、火险探测器、报警器人员疏散等没有实现一体化,相互之间无法智能联动,导致漏报、误报的问题得不到有效解决。
通过基于物联网的校园安防系统可以解决以下问题:
(1)火情自动报警;
(2)智能门禁;
(3)防盗系统自动报警。
1 系统网络构架
随着物联网技术的发展,学校的安防系统越来越趋于智能化、信息化、集成化。学校通过对学校宿舍、教学楼等建筑安装传感器、无线传输设备等来提高学校的安全系数,减少因安防不到位等原因造成的不必要的生命和财产损失。针对上述需求,基于物联网的校园安防系统可分为火情自动报警系统、防盗自动报警系统、智能门禁系统、视频监控系统。系统构成如图1所示。
各系统之间不能被单独分割出来,而单独工作的系统无法提供校园安防的各项功能。只有每个系统相互连接,建立一个完整的体系网络才能体现基于物联网的校园安防系统的真正价值。其网络设计如图2所示。
1.1 火情自动报警网络
通过ZigBee进行传感网络的搭建,收集温度、烟雾等数据,传输到ARM端进行数据存储及分析,如果温度或烟雾浓度达到一定程度后,则控制楼宇总闸断电并报警提醒学生撤离。
1.2 智能门禁网络
通过RFID等技术,采集宿舍内人员的进出情况,上传至数据库,以实时记录宿舍人员的变动。
1.3 防盗自动报警网络
将通过红外检测以及宿舍进出管理系统采集的宿舍内人员情况数据传输到服务器端进行处理。控制非法人员进入,最大限度保障宿舍的安全。
1.4 视频监控网络
通过“物联网”手段汇聚视频采集到的各种信息,并将其上传至数据库,组成庞大的视频监控网络。
2 系统设计方案
2.1 火情自动报警系统
通过MQ-2气体传感器和温湿度传感器检测每个楼层各位置的烟雾、温度等情况。再通过ZigBee终端节点传输至协调器,由协调器通过串口传送至上位机。上位机再将数据记录到数据库中,并实时检测数据是否异常,如有异常,则关闭楼宇总闸并报警。
2.2 智能门禁系统
由于目前大多数采用无源RFID近距离射频识别技术需要“刷卡”会产生诸多弊端,因此我们使用有源RFID产品。该产品在原工作原理上进行(超高频433 MHz,微波2.45GHz和5.8 GHz)远距离自动识别。可以大大提高识别距离及人流行进速度。且在宽度较大的出入口将形成类似超市“防损门”样式的无障碍通行门,将大股人流分为多个并肩跨度在1~2人的小股人流以分开探测。可以有效定位而不会影响学生的流动速度。且“合法通行”的概念也要转变,传统模式下的“合法通行”即身份验证合法后,通过短暂打开机械围栏让行人通过的方式虽然效率相比古老的人力核对信息要高很多,但是却算不上智能门禁!在新的思路下,我们仅关注所谓的“非法”,就如超市“防损门”,即只在未消磁物品通过时才报警,正常合法情况下不会启动报警机制。所以我们将大股人流化为小股人流分开检测,并增添了红外线感应器,当感应器感应到人体红外光谱的变化时,自动接通负载(即RFID射频识别),如果合法则不采取任何措施,反之则启动报警机制。这样我们重点关注的就是“非法”而并非每一位同学。
2.3 防盗系统自动报警
防盗系统从智能门禁系统中获取宿舍内的人员出入信息,当宿舍内所有人员都已外出时,宿舍内就会运行基于红外的人体检测模块,当有人员入侵时,自动报警并锁定门窗,以保证宿舍内的财产安全。
2.4 智能监控系统
传统意义下的监控系统即在人为选取的重点检测位置(交通要道,公共场合等)固定架设监控器,24小时不间断录像并在监控室采用人力方式监督。该模式不但消耗了大量人力资源,还存在监控区域死角,及人为监督实时性不足,大多只能事后调取等问题。 而智能监控系统采用图像处理、模式识别和计算机视觉技术,通过在监控系统中增加智能视频分析模块,借助计算机强大的数据处理能力过滤掉视频画面无用或干扰信息,自动识别不同物体,凭借人脸识别等功能分析抽取视频源中的关键信息,快速、准确的定位现场数据,判断监控画面中出现的异常情况,并以最快和最佳的方式发出警报或触发其它动作,从而有效进行事前预警,事中处理,事后及时取证的全自动、全天候、实时监控的智能系统。
3 结 语
基于物联网的校园安防系统可以运用当下十分成熟的技术,使校园安全监测变得更智能化,以最大限度减少校园危险和突发事件的发生。
参考文献
[1] David FlowersYifeng Yang. MiWi无线网络协议[Z].Microchip Technology Inc,2007.
[2]魏洪兴,胡亮,曲学楼. 嵌入式系统设计与实例开发实验教材[M].北京:清华大学出版社,2005.
[3]周立功. ARM&Windows CE实验与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.
[4]张文祥,李志军,张智勇,等.基于物联网的监控系统设计[J].物联网技术,2016,6(5):79-80.
[5]韩万强,史少辉,吴海滨,等.基于RFID无线传感网智能安防系统的设计[J].物联网技术,2014,4(3):10-13.
[6]裴浩.基于物联网的校园视频监控系统设计[J].电脑知识与技术,2014(6x):3996-4000.
【关键字】 物联网 高校 智慧校园 建设
引言
物网技术高速发展给当前的高校校园建设带来了前所未有的机遇和挑战,智慧校园的概念在近些年逐步融入到校园建设主题中。新的通信技术和数字技术高速发展,高校在信息化建设方面的水平和技术也显著提高,运用新型信息化技术提升教学、科研、管理等方面的智能化程度势在必行。物联网技术在高校智慧校园管理中具有重要的作用,能够实现物与物、人与物、人与人之间的深层次互联,实现各级的资源整合和共享,通过高校的物联网建设,学生能够得到更加优越的学习环境,从而进一步推动我国教育事业的长足发展。
一、物联网技术相关概述
物联网技术是一种建立在互联网基础上的网络技术,其通过激光扫描、全球定位、红外感应和射频识别等辅助技术,能够按照约定的协议,将物品和网络相互连接,通过信息通讯和交换,实现智能化的监控、追踪、定位、识别等效果,并最终实现统一管理。物联网技术将看似复杂的工作变得既简单又高效,较传统的单一化网络技术有着很大的改善。物联网技术主要包括感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合服务层四个层次,合理的整合四个层次便能够实现目标功能的智能化发挥。
二、物联网技术在高校智慧校园建设中的应用
在网络信息化背景下,高校的各类管理活动已经逐渐在向信息化发展,建造者的目标定位从数字化校园向智慧型校园过度。
智慧校园借助云计算、虚拟化和物联网等虚拟的现代化工具将原本复杂的师生、管理者等资源相互整合,最终实现集中管理和交互,让校园管理水平更进一步。
2.1 物联网技术在高校教学管理中的应用
教学管理是高校工作中最重要的一部分,因此在智慧校园物联网管理系统中,最重要的就是教学管理系统。在日常教学中,物联网技术可以提供良好的学习环境,帮助改善课堂质量。通过各类环境传感器,调节教室的温度、湿度、光线、音量等参数,通过统一的平台调配,满足教学需要的各个环节。
同时,还可以在考勤管理中融入物联网技术,通过高效的物联网考勤系统,帮助教师解决出勤统计这一大问题,大幅度的节约课堂时间。在物联网技术帮助下,教师可以更加方便的掌握每一个学生的出勤情况,以便开展针对性的辅导工作。
同时,还可以通过该项技术提升教室利用状态,帮助学生合理选择自习教室;帮助学校合理监督学生考试;帮助教务更加及时的纠正教学环节中的问题等。
2.2 物联网在高校校园生活管理中的应用
在生活管理方面,主要涉及的是消费管理和后勤管理两个方面。通过各项设备的配合,能够更加全面的掌握学生的生活状况和整体情况,清晰的了解学生校园生活的细节。通过对学生消费情况的统计,可以为学生提供更加方便的一站式服务。
2.3 物联网在高校能源资源管理中的应用
高校作为资源消耗的大单位,其在照明、空调、网络等反面都有着庞大的用电量,且在校园内的各个区域,用水量也比较庞大。通过物联网技术与智能校园相结合,可以更加合理和及时的调节能源消耗,对不必要的浪费及时停止,通过重要位置上安装的无线传感器节点,分析能耗,实现实时控制。
2.4物联网在高校实验室资源管理中的应用
在实验室资源管理方面主要针对的是实验室资源。随着当前学生实践能力的需求增大,更多的知识需要学生在实验中获得,而高校的实验设备往往得不到充分、合理、高效的运用,物联网技术在优化实验室资源使用方面有着非常明显的作用。
通过RFID标签的设置可以轻松方便的读取实验室基本信息,及时反馈给管理人员。而在物联网技术的帮助下,实验室工作人员还能够对实验室设备进行更加及时的维护和管理,实时了解设备动态,帮助减少不必要的损耗。
三、结束语
物联网技术在高校智慧校园中的运用,能够显著的提升高校的数字化、智能化和信息化,且对教学环境有着很大的改善,学生在智慧校园中能够得到更加有效的教育服务和更加便捷的生活环境。现阶段该项技术在高校建设中仍然不够完善和全面,还需要后续不断探索和发展。
参 考 文 献
[1]杜非非. 试论物联网技术在高校智慧校园建设中的应用[J]. 山东工业技术,2016,(02):132.
[2]彭嵩松,刘昌鑫. 基于物联网技术的高校智慧校园系统的研究[J]. 科技经济市场,2014,(11):51-52.