基于物联网与云平台的智慧教室控制系统设计与实现

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随着《教育信息化2.0行动计划》的颁布,智慧教室开始大量建设。智慧教室控制系统作为智慧教室的重要组成部分,直接决定着智慧教室设备管理的智能化程度和方便性。目前,典型的智慧教室控制系统有通过PC端在局域网内控制设备、通过单片机控制设备以及通过嵌入式系统控制设备等方案。为了进一步提高智慧教室控制系统使用的方便性、降低集成成本,本研究在以上方案基础上,提出了借助机智云物联网平台,以手机APP作为统一控制端的解决方案。论文主要阐述了如何设计并实现一款基于机智云物联网平台的嵌入式智慧教室控制系统,研究重点放在如何更智能化的实现智慧教室中设备的智能感知和智能控制,论文的主要工作为:(1)智慧教室控制系统分析与设计。对该系统进行功能需求、系统结构及通讯过程进行分析,设计出了以硬件设备层、无线通信层、云服务层、应用层、终端设备层为基础的智慧教室控制系统设计模型。(2)智慧教室控制系统开发与实现。搭建该系统的开发环境,成功移植μcos-Ⅲ操作系统到STM32F429IGT6芯片上,优化了内存并实现了任务的并发处理;对系统中的各功能模块进行了软件实现;搭建了 JAVA开发环境并基于Android开源框架,完成了 APP的开发;在机智云平台处进行开发,完成了设备端、APP与云平台之间的接入,实现了APP对智能设备的控制。(3)智慧教室控制系统性能测试。对系统进行测试,证明设备端、APP与云平台通信正常;系统各功能模块运行正常;设备控制距离完全符合系统设计要求。与同类研究相比:该系统中通过手机作为统一控制终端进行教室内设备的控制减小了教师对教学环境管理的复杂性;相关低成本的单片机、传感器、wifi芯片的使用有效降低系统制作的成本;根据系统功能定制的μ cos-Ⅲ嵌入式操作系统让整个控制系统运行更为稳定节能;通过私有云的接入让设备在云端就可以模拟开发、调试及维护,有效降低了开发、维护成本;其很强的实用性也让该设备在市场的投入使用成为可能。
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