智慧教室是為教學活動提供智慧應用服務的教室空間及其軟硬件裝備的總和。智慧教室是在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新興信息技術的推動下，教室信息化建設的最新形態(tài)。立足教學活動需求，提供智慧化的應用服務是智慧教室的核心使命，達成最優(yōu)化的教學效果是智慧教室的終極目標。運用智慧技術，提供智慧服務，實現(xiàn)智慧管理是智慧教室區(qū)別于以往多媒體教室和網(wǎng)絡化教室的主要特征。
智慧教室的“智慧性”涉及教學內(nèi)容的優(yōu)化呈現(xiàn)、學習資源的便利獲取、課堂教學的深度互動、情境感知與檢測、教室布局與電氣管理等方面的內(nèi)容，可概括為基礎設施(infrastructure)、網(wǎng)絡感知(network Sensor)、可視管理(visual Manage-ment)、增強現(xiàn)實(Augmented reality)、實時記錄(real-time Recording)、泛在技術(ubiquitous Technology)六個維度。
教室是學生在校學習的主要場所，教室環(huán)境的質(zhì)量直接影響學生的學習效果、健康成長和身心發(fā)展。社會信息化對于革新校園環(huán)境特別是教室環(huán)境的呼聲日益強烈，讓學生在“綠色、舒適、美觀、易用”的教室環(huán)境中體驗樂趣、形成個性、陶冶情操成為社會的基本共識。新一代智慧型多媒體教學平臺的裝備及與之匹配的教學模式的研究是學校信息化發(fā)展到一定階段的內(nèi)在訴求，對于解困目前數(shù)字校園建設、消除多媒體教學面臨的困境、促進學生創(chuàng)造力的提高以及變革信息時代學與教方式具有重要意義。
1. 體系架構
新一代智慧型多媒體教學平臺綜合了物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)和多媒體教學等先進技術，通過高度集成的智慧講臺采集網(wǎng)絡感知系統(tǒng)(網(wǎng)絡接入、射頻識別、傳感器、人體識別等)的各種數(shù)據(jù)，智能化控制基礎設施系統(tǒng)（包括物理空間、電子班牌、供配電、通風空調(diào)、燈光照明等），提供智能化的安全可靠、健康節(jié)能的教學環(huán)境；實現(xiàn)教室內(nèi)資產(chǎn)設備的可視化管理（包括中控、能耗、監(jiān)控、資產(chǎn)管理等），并基于大數(shù)據(jù)進行智能化地分析，管理員可以通過可視化界面和固定或移動網(wǎng)絡查看運行狀況和進行管理操作；增強現(xiàn)實系統(tǒng)包括電磁屏手寫輸入系統(tǒng)（原筆跡智慧講臺）、互動教學系統(tǒng)、遠程互動教學系統(tǒng)等，大大增強了教學信息呈現(xiàn)能力；實時記錄系統(tǒng)包括自動錄播、自動考勤、電子學檔等；泛在技術系統(tǒng)包括云端服務和移動終端等子系統(tǒng)，實現(xiàn)信息技術和環(huán)境融為一體。
2. 智慧講臺結構特點
精密滑軌滑蓋
推拉式滑蓋內(nèi)裝精密滾珠滑軌，保護電磁屏。臺面承重15-20kg。配置電磁鎖。
超高頻RFID電磁鎖
講臺配置UHF RFID控制的電磁鎖。當滑蓋門關閉到位，電磁鎖閉合。讀取到教師卡并驗證通過，自動釋放電磁鎖，打開滑蓋門。
可調(diào)節(jié)電磁屏
根據(jù)用戶的身高，可調(diào)節(jié)22寸電磁屏一體機的角度，使屏幕顯示達到最佳效果。
綜合控制系統(tǒng)面板
采用7寸電容屏，置于講臺的左邊，便于用戶操作，在結構設計上位于合理的放置位置。
智能散熱裝置
當講臺內(nèi)環(huán)境溫度超過設定時，散熱風扇自動啟動，冷卻到設定溫度以下時，風扇自動關閉。
多功能接口板
為臨時設備（如筆記本、展臺等）提供電源、網(wǎng)絡接口、A/V音視頻接口、VGA接口、麥克風接口等。
內(nèi)置WiFi路由器和Zigbee協(xié)調(diào)器
與電子班牌等設備進行網(wǎng)絡通信更新數(shù)據(jù)、以及傳感器和執(zhí)行裝置的Zigbee無線組網(wǎng)。
不間斷電源
講臺關閉斷電后保持對RFID讀卡器等設備供電。
人性化的鼠標及麥克風
鼠標位于使用者右側，符合使用習慣，麥克風角度可調(diào)�；w關閉時，麥克風可收起，置于卡槽內(nèi)。
結構材料
講臺外觀采用具有防磁防靜電功能的特殊鋼材，底部設置有活動輪，模塊化設計易于安裝。
3. 基礎設施
包括物理空間、桌椅裝置、供配電、通風空調(diào)、燈光照明、電子班牌、智慧講臺等子系統(tǒng)。布局合理的物理空間和符合人體工程學的課座椅構成智慧教室的空間環(huán)境。安全可靠、健康節(jié)能的供配電、通風空調(diào)窗簾和燈光是必備的設施條件。智慧型的電子班牌和講臺是智慧教室的典型特征。
電子班牌
顯示班級或教室信息、當前日期和時間、以及由傳感器采集的實時數(shù)據(jù)，包含溫度、濕度、光照度、PM2.5、CO2濃度等。同時顯示當前課堂所處的狀態(tài)，主要包含：課程名稱、任課教師姓名、授課時間等。電子班牌還是一個信息發(fā)布平臺，通過上位機軟件下發(fā)學校的一些重要通知，如簡訊、學校新聞、調(diào)課信息、尋物啟事等。
電子班牌通過上位機軟件還可設置考試模式，考試信息統(tǒng)一下發(fā)，無需采用傳統(tǒng)的方式為每個教室貼紙，為考試的組織實施提供便利。
電子班牌的顯示內(nèi)容通過上位機和WiFi實時傳輸和更新。
電子班牌主要技術參數(shù)：
1.屏幕對角線尺寸22”；
2.最大分辨率：1680×1050；亮度:300cd/m2;對比度:1000:1;
3.采用工業(yè)級面板、性能更穩(wěn)定，使用壽命長達60000小時以上，能7*24小時連續(xù)工作；
4.支持橫屏/豎屏播放，支持180度旋轉(zhuǎn)功能；
5.支持USB、SD卡、WiFi網(wǎng)絡播放和內(nèi)容更新。
環(huán)境控制
智能空調(diào)系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、智能窗簾系統(tǒng)、智能電源系統(tǒng)、智慧講臺系統(tǒng)
由不同傳感器采集的數(shù)據(jù)智能控制空調(diào)，燈光，窗簾及安防設備。當傳感器采集的數(shù)據(jù)超出設定值時相應的反饋設備開啟進行調(diào)節(jié)。如溫度傳感器實時采集溫度數(shù)據(jù)，用戶設置溫度調(diào)節(jié)的上下限，選擇控制方式為手動或自動，當處于自動狀態(tài)時，空調(diào)設備及傳感器設備將配合將溫度控制在用戶設定范圍內(nèi)。
4. 網(wǎng)絡感知
網(wǎng)絡感知系統(tǒng)包括網(wǎng)絡接入、射頻識別、無線傳感網(wǎng)、人體識別等子系統(tǒng)。網(wǎng)絡接入既可以是有線的也可以是無線的。射頻識別(RFID)、人體識別系統(tǒng)(HRS)等傳感裝置，按約定的協(xié)議，把各種設備相連并進行信息交換，實現(xiàn)智能化識別和感知。
網(wǎng)絡接入：
有線網(wǎng)絡接入：智慧講臺與電子白板、視頻設備等通過有線網(wǎng)絡連接，并接入校園網(wǎng)。
無線WiFi接入：電子班牌以及平板電腦通過WiFi接入智慧講臺。
3G/4G接入：管理人員或家長可通過移動通訊3G/4G網(wǎng)絡接入智慧講臺。
射頻識別：
人員卡射頻識別：通過超高頻讀卡器和人員卡對進出教室的教室和學生進行身份識別。
資產(chǎn)標簽射頻識別：通過超高頻讀卡器和資產(chǎn)標簽對進出教室的設備進行識別。
講臺自動開閉：當老師接近講臺時，講臺內(nèi)置的超高頻讀卡器感應教師卡信息，自動釋放滑蓋電磁鎖，接通電源，開啟講臺。
射頻識別主要技術參數(shù)：
工作頻率902～928MHz; 適用電子標簽：UHF頻段專用電子標簽和卡片；輸出功率: 最大30dBm（可調(diào)）；讀寫距離：讀取距離>100cm，寫入距離>10cm (與天線、電子標簽及工作環(huán)境相關）；識別能力：具有防碰撞協(xié)議，具備多標簽識別能力，通訊接口：RS232 串行通訊接口（3VTTL 電平），低功耗設計，單＋5V 電源供電。
傳感器：
溫濕度傳感器：測溫范圍：-20--85°C； 測溫精度：<±0.5°C；
測濕范圍：0—100%RH；測濕精度：<±3%RH（25°C時）；
響應時間：小于1S； 輸出方式：RS485，Zigbee 2007；
光照度傳感器：測量范圍：0—2000Lux；測量精度：±3%FS；
測量分辨率：1Lux； 響應時間：小于2S；
穩(wěn)定性：≤±1%FS； 輸出方式：RS485，Zigbee 2007；
CO2傳感器： 傳感器類型：紅外非擴散式（NDIR）； 精度：±30ppm+3%當前讀數(shù)；
量程：0-2000ppm； 響應時間：小于2分鐘90%的變化；
穩(wěn)定性：小于2%變化； 輸出方式：RS485，Zigbee 2007；
PM2.5傳感器：傳感器類型：粉塵顆粒物傳感器； 傳感器原理：光散射法；
測量范圍：0-600μg/m3； 測量精度：±10μg+5%當前讀數(shù)；
顯示分辨率：0.1μg/m3； 輸出方式：RS485，Zigbee 2007；
人體識別：通過人體紅外傳感器探測教室內(nèi)是否有人，如果沒有人則自動切斷全部電源，反之則接通電源，打開燈光。
5. 可視管理
可視管理系統(tǒng)包括智能資產(chǎn)管理、智能環(huán)境控制、多媒體中控、安防監(jiān)控和遠程管理等子系統(tǒng)。智慧教室中軟硬件裝備、運行能耗、教室現(xiàn)場等都可以被實時監(jiān)控，并基于大數(shù)據(jù)進行智能化地分析，最終管理員可以通過可視化界面本地或遠程查看運行狀況和進行管理操作。
資產(chǎn)管理系統(tǒng)：由特高頻RFID讀卡器、紙質(zhì)標簽、抗金屬標簽和配套控制軟件構成。對室內(nèi)的教學儀器、設備等資產(chǎn)（貼有RFID標簽，標簽上存儲有設備的詳細信息）進行出入教室的監(jiān)控與管理，對未授權用戶把教室內(nèi)資產(chǎn)帶出教室進行告警，方便設備管理人員對教室設備的統(tǒng)一管理。
綜合控制系統(tǒng)：整個教室（實驗室、會議室）中的全部媒體設備和執(zhí)行裝置都由綜合控制系統(tǒng)集中管理智能化控制。它的最大的特點就是讓復雜繁瑣的操作過程簡單化，讓使用者在使用各種設備的過程中輕松、從容。主要包括多媒體教學設備的控制，室內(nèi)設備的控制（燈光，窗簾等），實驗室內(nèi)試驗設備的控制（各種實驗箱等），綜合控制系統(tǒng)是整個智慧教室的核心和中樞。
綜合控制系統(tǒng)主要參數(shù)：
1.物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關采用三星S5PV210處理器，1GB DDR RAM，512MB Nand Flash，配置7寸真彩高清多點電容觸摸屏；
2.板載支持WIFI、藍牙無線傳輸、WCDMA通訊模塊；
3.支持Zigbee自組網(wǎng)，自動采集傳感器數(shù)據(jù)，智能控制窗簾、空調(diào)、燈光等設備，控制投影幕布升降、電子白板開關機等；
4.支持一鍵上下課功能，支持智能化電源管理；
5.內(nèi)置視頻音頻矩陣，支持4路VGA輸入、2路輸出，視頻切換,音頻切換，音量調(diào)節(jié)或靜音；
6.支持云終端遠程控制與管理；
7.專業(yè)音響設備（含功率放大器，無線麥，鵝頸式麥克）；
視頻監(jiān)控系統(tǒng)：
視頻監(jiān)控系統(tǒng)由WiFi無線攝像頭和配套監(jiān)控軟件構成。視頻監(jiān)控可為安防系統(tǒng)、資產(chǎn)出入庫、人員出入情況提供查詢依據(jù)。采集的影像經(jīng)由遠端射頻單元傳送至終端管理電腦，提供實時的監(jiān)控數(shù)據(jù)。
6. 增強現(xiàn)實
增強現(xiàn)實系統(tǒng)包括電磁屏手寫輸入系統(tǒng)，多媒體教學系統(tǒng)、遠程互動教學系統(tǒng)等子系統(tǒng)。電磁屏手寫輸入系統(tǒng)代表著智慧教室的教學信息呈現(xiàn)能力；多媒體教學系統(tǒng)具有良好用戶體驗，有利于充分利用各種教學資源；遠程互動教學系統(tǒng)等子系統(tǒng)支持異地同步互動教學。
電磁屏手寫輸入系統(tǒng)（原筆跡電磁屏一體機）：
采用觸摸屏手寫輸入，配合1024/2048級壓感無源電磁筆，通過投影機、投影幕、配套控制軟件進行教學，教師在屏幕上進行書寫更加方便、靈活，手感好且無滯后現(xiàn)象，從而實現(xiàn)真實的“原筆跡”教學。而且無源電磁筆還可替代鼠標，從而實現(xiàn)真正意義上的教學互動。
產(chǎn)品規(guī)格：
1. 對角尺寸21.5”顯示技術：NextVision真優(yōu)彩
2. 分辨率：1920×1080；亮度:300cd/m2;對比度:1000:1;
3.可視角度:水平 170°/垂直 160°;響應時間:5ms;互動類型:電磁感應;
4.電磁筆:無線無源技術.2048級壓感
5.定位精度:±0.1mm(center), 最大偏差 ±0.4mm (if pen tilted);
6.背光類型:LED;使用壽命: 50000小時;信號輸入:VGA x1 / HDMI 1.3 x1;
7.信號輸出:VGA x1;USB 通訊:USB x1;功耗(最大):48W Max
多媒體互動教學系統(tǒng)：
多媒體互動教學系統(tǒng)是一個先進的、功能強大、內(nèi)容豐富的多媒體互動教學系統(tǒng)。通過它結合網(wǎng)絡系統(tǒng)，使教師和學習者之間的充分溝通和交互提供先進的、方便的教學支撐平臺。多媒體互動教學系統(tǒng)作為基于互聯(lián)網(wǎng)的一種新的教學方式，不完全沿襲傳統(tǒng)的教學方式，必須是以學習者為中心，教師從知識的傳授者和教學的組織者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習的幫助者和引導者的主控式教學方式。通過該互動教學系統(tǒng)，既要支持實時交互教學方式，也要支持非實時的課件教學方式；既要提供傳統(tǒng)的現(xiàn)場情景教學支撐環(huán)境，也要提供一個學習者主動的、探索式學習的場所。多媒體互動教學系統(tǒng)在豐富教學模式的同時也調(diào)動了學生的積極性從而大大的提高了教學效率。
7. 實時記錄
實時記錄系統(tǒng)包括智能考勤、自動錄播、課堂應答等子系統(tǒng)。智能考勤子系統(tǒng)對進入教室的人員進行身份識別和考勤統(tǒng)計；自動錄播子系統(tǒng)用于記錄教學全過程；課堂應答子系統(tǒng)支持課堂教學的及時反饋、深度互動。
智能考勤：
智能考勤系統(tǒng)由特高頻RFID考勤機、人員卡和配套控制軟件構成。采用RFID標簽（校園一卡通）對學生進行考勤統(tǒng)計，對進入教室的人員進行身份識別，對合法用戶進行考勤統(tǒng)計，對非法用戶進行告警，實現(xiàn)統(tǒng)計以及存檔打印等功能。
智能考勤系統(tǒng)可提供三種解決方案：
1）針對智慧教室和智慧實驗室應用，采用超高頻RFID+人員卡方案；
2）針對智慧會議室應用，采用智能手機+NFC方案；
3）針對中小學智慧教室應用，采用平板電腦+WiFI方案。
自動跟蹤錄播：
自動跟蹤錄播系統(tǒng)采用H.264壓縮技術，可實時記錄并保存用戶在電腦桌面上的活動和動作，結合電磁屏一體機，可記錄包括內(nèi)容注釋、文檔、圖片、流媒體播放、網(wǎng)頁瀏覽等內(nèi)容，與自動跟蹤攝像系統(tǒng)捕捉到的演講者畫面相結合，自動生成標準格式文件，同時可上傳到指定的內(nèi)容管理系統(tǒng)網(wǎng)頁以及移動多媒體設備上，供學生重復觀看學習。
8. 泛在技術
泛在技術系統(tǒng)包括云端服務和移動終端等子系統(tǒng)。泛在技術強調(diào)信息技術和環(huán)境融為一體。智慧教室的泛在技術既包括處于云端的海量教育資源和教育應用服務，也包括本地的筆記本、平板電腦、智能手機等移動終端。
遠程管理系統(tǒng)：在網(wǎng)絡狀態(tài)下通過網(wǎng)關設備對室內(nèi)的設備進項管理。遠程管理系統(tǒng)的客戶端可以是固定PC也可以是移動終端。
遠程互動教學系統(tǒng)：結合網(wǎng)絡、視頻、音頻技術具有實時性、互動性的特點。該互動教學系統(tǒng)具備實時傳輸圖像、聲音、電子文檔，實現(xiàn)實時語音交流。實現(xiàn)課程課程管理，教學過程錄制，課件發(fā)布及下載等功能，遠程聽眾如臨現(xiàn)場。
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