汪正山 楊志學(xué)

摘要：物聯(lián)網(wǎng)方興未艾，微信遍地生根，小程序橫空出世，智能互聯(lián)引領(lǐng)時(shí)代發(fā)展。項(xiàng)目結(jié)合當(dāng)今高校的實(shí)際需求與智能互聯(lián)發(fā)展的技術(shù)，推出了采用微信小程序作為控制終端的智能教室系統(tǒng)。本項(xiàng)目可以通過(guò)微信小程序?qū)淌铱照{(diào)、多媒體、燈光、風(fēng)扇等一系列外設(shè)進(jìn)行智能化管理。并且融入基于RFID的考勤管理系統(tǒng)，解決了大學(xué)生逃課現(xiàn)象和其他一些弊端。

關(guān)鍵詞：小程序、智能互聯(lián)、RFID

1、研究背景

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速的發(fā)展，為其在智能領(lǐng)域的應(yīng)用打開了廣闊的前景，物聯(lián)網(wǎng)較早應(yīng)用于智慧交通、智慧物流等領(lǐng)域，并起到了良好的示范作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日漸成熟，為現(xiàn)代化教育系統(tǒng)帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也為高校教室管理帶來(lái)了全新的技術(shù)手段和管理方法，為了達(dá)到更優(yōu)化的教學(xué)環(huán)境和效果，使學(xué)校的現(xiàn)代化教學(xué)管理水平更上一個(gè)臺(tái)階，我們研究物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)智慧多媒體教室，以實(shí)現(xiàn)教室多媒體、空調(diào)、風(fēng)扇、燈光等各個(gè)外設(shè)的智能化控制、遠(yuǎn)程管理，從而進(jìn)一步提升學(xué)校教室的信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化水平。

2、實(shí)施原理及過(guò)程

2.1 微信小程序開發(fā)

在微信開發(fā)者工具進(jìn)行小程序的開發(fā)，首先開發(fā)基本的操作界面，利用view子控件搭建主界面，再對(duì)子界面進(jìn)行渲染。系統(tǒng)主界面包括：外設(shè)、多媒體、考勤三大部分，外設(shè)部分包括：控制燈光、風(fēng)扇、窗簾的開關(guān)，控制空調(diào)的開關(guān)、模式、溫度。多媒體部分包括：控制教室內(nèi)多媒體上的軟件、課件的播放，控制多媒體的開關(guān)?？记诓糠职ǎ河涗洺銮谌鼻谇闆r，同學(xué)上課狀態(tài)監(jiān)督與記錄。通過(guò)點(diǎn)擊相關(guān)功能，可以繼續(xù)進(jìn)行相應(yīng)的控制，

2.2 單片機(jī)外設(shè)控制及考勤管理

采用STM32單片機(jī)對(duì)外設(shè)進(jìn)行控制，通過(guò)P2.0口控制步進(jìn)電機(jī)從而達(dá)到控制窗簾的目的，P2.1口控制電機(jī)開關(guān)，從而控制風(fēng)扇的停轉(zhuǎn)，P1口控制燈光，控制燈光的開關(guān)。

使用FM1702射頻卡（RFID）模塊讀取刷卡人信息，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸至單片機(jī)，并進(jìn)行存儲(chǔ)。單片機(jī)對(duì)刷卡信息進(jìn)行譯碼后通過(guò)EPS8266可以將刷卡信息傳至服務(wù)器，服務(wù)器再把信息傳送到單片機(jī)上顯示。

同時(shí)采用學(xué)習(xí)型紅外對(duì)空調(diào)進(jìn)行控制，IR_01是一種集紅外學(xué)習(xí)與發(fā)射一體的智能產(chǎn)品，可以支持市面上99.9%以上空調(diào)、電視、DVD、風(fēng)扇等家電的控制?？蓴U(kuò)展遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸方式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。模塊支持定時(shí)發(fā)送功能，可以實(shí)現(xiàn)紅外家電斷電記憶，得電啟動(dòng)功能。

紅外模塊通過(guò)在上位機(jī)上進(jìn)行指令學(xué)習(xí)，以宿舍空調(diào)為學(xué)習(xí)對(duì)象，用空調(diào)遙控器發(fā)送學(xué)習(xí)指令，紅外模塊學(xué)習(xí)指令并且儲(chǔ)存指令。

2.3 多媒體管理

本項(xiàng)目采用python實(shí)現(xiàn)了對(duì)多媒體的遠(yuǎn)程控制，首先建立python與服務(wù)器的連接。

對(duì)于server端：

1 創(chuàng)建socket對(duì)象。調(diào)用socket構(gòu)造函數(shù)。

2 將socket綁定到指定地址。這是通過(guò)socket對(duì)象的bind方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3 使用socket套接字的listen方法接收連接請(qǐng)求。

4 服務(wù)器套接字通過(guò)socket的accept方法等待客戶請(qǐng)求一個(gè)連接。

5 處理階段，服務(wù)器和客戶端通過(guò)send和recv方法通信（傳輸 數(shù)據(jù)）。服務(wù)器調(diào)用send，并采用字符串形式向客戶發(fā)送信息。send方法返回已發(fā)送的字符個(gè)數(shù)。服務(wù)器使用recv方法從客戶接收信息。調(diào)用recv 時(shí)，服務(wù)器必須指定一個(gè)整數(shù)，它對(duì)應(yīng)于可通過(guò)本次方法調(diào)用來(lái)接收的最大數(shù)據(jù)量。recv方法在接收數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)進(jìn)入“blocked”狀態(tài)，最后返回一個(gè)字符 串，用它表示收到的數(shù)據(jù)。如果發(fā)送的數(shù)據(jù)量超過(guò)了recv所允許的，數(shù)據(jù)會(huì)被截短。多余的數(shù)據(jù)將緩沖于接收端。以后調(diào)用recv時(shí)，多余的數(shù)據(jù)會(huì)從緩沖區(qū) 刪除（以及自上次調(diào)用recv以來(lái)，客戶可能發(fā)送的其它任何數(shù)據(jù)）。

6 傳輸結(jié)束，服務(wù)器調(diào)用socket的close方法關(guān)閉連接。

對(duì)于client端：

1 創(chuàng)建一個(gè)socket以連接服務(wù)器：

2 使用socket的connect方法連接服務(wù)器。

3 處理階段，客戶和服務(wù)器將通過(guò)send方法和recv方法通信

4 傳輸結(jié)束，客戶通過(guò)調(diào)用socket的close方法關(guān)閉連接。

如此，在python上運(yùn)行程序，就可以建立與服務(wù)器的連接，python就可以接收到來(lái)自服務(wù)器的指令，在電腦客戶端進(jìn)行相應(yīng)的操作。

而python對(duì)電腦軟件的控制，課件的管理，只需要調(diào)用CMD命令就可以。

3、特色與創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 作品特色

本作品是由switch團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)的一款智能教室產(chǎn)品。本產(chǎn)品緊跟時(shí)代潮流，將微信小程序作為我們的用戶交互平臺(tái)，集成紅外響應(yīng)、無(wú)線信息傳輸、遠(yuǎn)程控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)教室內(nèi)空調(diào)、風(fēng)扇、多媒體等設(shè)備進(jìn)行控制。除此之外，我們通過(guò)打卡簽到的方式，對(duì)學(xué)生的到課率進(jìn)行監(jiān)督，利用攝像頭對(duì)學(xué)生聽課狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督反饋。

3.2 功能創(chuàng)新

1、引入微信小程序作為控制界面，顛覆傳統(tǒng)的app控制形式，緊跟時(shí)代潮流。

2、融入考勤打卡管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生打卡上課，提高學(xué)生到課率。

3、多元素控制，可以方便的控制空調(diào)、燈光、風(fēng)扇等外設(shè)，突破傳統(tǒng)的單一控制模式。方便老師學(xué)生使用教室內(nèi)設(shè)備。

4、利用深度學(xué)習(xí)算法，通過(guò)攝像頭進(jìn)行圖像識(shí)別，辨別每位同學(xué)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，進(jìn)而督促學(xué)生認(rèn)真聽課。

3.3 技術(shù)特色

1、感知技術(shù)的普遍運(yùn)用，各種環(huán)境信息可以隨時(shí)隨地進(jìn)行采集，擺脫時(shí)間上的限制

2、通過(guò)智能控制技術(shù)，有線與無(wú)線的互補(bǔ)充，以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)傳輸保障

3、云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)信息的關(guān)聯(lián)共享

4、不同的組合方案，以實(shí)現(xiàn)不同的教學(xué)方式的需求

4、結(jié)論

本作品利用微信對(duì)教室的各種外設(shè)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)智慧校園。通過(guò)創(chuàng)立微信小程序，把教室的空調(diào)、多媒體設(shè)備、窗簾、燈光等外設(shè)與手機(jī)微信連接，通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)感知教室信息，由單片機(jī)進(jìn)行智能化控制。同時(shí)，建立python與服務(wù)器的socket連接，接受服務(wù)器的指令，然后通過(guò)python進(jìn)行軟件課件的管理。并且融入基于RFID技術(shù)的考勤管理系統(tǒng)，利用射頻技術(shù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行考勤管理，很好的解決了高校點(diǎn)名難這實(shí)際問(wèn)題。本套設(shè)備目前主要為高校、教育機(jī)構(gòu)提供教室設(shè)備的改良，以滿足不同教學(xué)環(huán)境的需要，方便學(xué)校對(duì)教師資源的統(tǒng)一管理，也為教室使用者提供人性化的服務(wù)設(shè)施。

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