智慧教室建设项目方案书vera0111复习课程.docx
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智慧教室建设项目方案书vera0111复习课程
智慧教室建设项目方案书（Ver.A）（2016-01-11）
智慧教室建设项目方案书
**学校
第一章解决方案单位简介
武汉创维特信息技术有限公司（WuHanCVTechInfo&TechCO.,LTD.）成立于2003年，总部坐落于光谷藏龙岛科技园内，地处风景秀丽的汤逊湖畔。
公司集研发、生产、销售为一体，专业提供物联网、云计算、RFID、嵌入式、移动互联等教学实验系统及相关技术应用解决方案。
公司是美国风河系统公司大学计划战略合作伙伴；是中国嵌入式行业协会理事单位；是已通过ISO9001及双软认证的高新技术企业。
公司产品面向全国市场，已成功应用于武汉大学、华中科技大学、南京大学、东南大学、中南大学、山东大学、华南理工大学、四川大学等800多所高等院校。
公司的经营理念是“服务成就伟业、创新缔造未来”，公司秉承以服务赢得客户的支持和信赖，以创新在竞争中求生存和发展，努力成为行业优秀的供应商和客户首选的合作伙伴，共同致力于高校的实验室建设。
经过不懈努力，我们的产品、技术及服务得到国内高校的一致认同，并成功入驻众多高校实验室，各高校老师对我公司产品，无论从技术先进性、品质稳定性还是服务及时性等方面都给予了极高的评价。
第二章总体建设规划
2.1.设计思路
进入21世纪的第二个十年，随着以物联网、云计算、移动互联为代表的新一代信息技术的日趋成熟，在教育领域，具有智慧技术、智慧应用、智慧管理等特征的智慧教室成为新的关注热点。
智慧教室是为教学活动提供智慧应用服务的教室空间及其软硬件装备的总和。
智慧教室是在物联网、云计算、大数据等新兴信息技术的推动下，教室信息化建设的最新形态。
立足教学活动需求，提供智慧化的应用服务是智慧教室的核心使命，达成最优化的教学效果是智慧教室的终极目标。
运用智慧技术，提供智慧服务，实现智慧管理是智慧教室区别于以往多媒体教室和网络化教室的主要特征。
创维特智慧实验建设方案紧密结合物联网技术，提高学生、教师、教室的互联度，实现物与物的感知、物与人的感知、系统间的实时感知，通过充分利用信息及通信技术，从物联化、集成化、智慧化出发，提高教学效果，并有力促进教务管理的高效运行；提高学校影响力，使智慧实验室成为智慧校园的一部分。
智慧实验室整体技术方案拓扑图
2.2.系统特点
创维特智慧实验室建设方案的优势体现在三个方面：
智慧的教，智慧的学，智慧的管！
●智慧的教：
通过电子白板、投影仪、视频记录与播放设备，实现交互式教学、教学资源的自动记录与分发，以及教学过程的智慧化管理；
●智慧的学：
智慧教室系统开发全部端口和资源，支持二次开发和物联网综合实训教学；支持物联网核心课程（传感器技术、ZigBee技术、RFID技术、云计算技术、计算机网络技术、综合实训、毕业设计）的实验教学；同时支持本地/远程网络访问，开展远程学习和远程实验；提供物联网创新开发基础平台。
●智慧的管：
通过本地/远程网络实现教室设备（教师电脑、投影仪、门禁、灯光、空调、窗帘等）的自动控制；配合传感器和学校教务系统，实现教室设备的智慧化管理和控制；
2.3.参考效果图
第三章智慧教室主要功能
3.1.教务考勤管理系统
智慧教室基于平台下的教室教务系统管理软件，可以方便的连入我们现有的学校教务系统中，进行智慧教室的课表导入，对智慧教室进行预约，实时查询教室是否正在使用，以便教师的教学安排，对使用教室的老师和学生进行考勤，便于学校考察老师的教学情况，以及老师考察学生的上课情况，通过教室教务系统管理软件还可以记录学生的课程学习成绩，导入到我们学校的教务系统中。
教务系统组网图
智能教学系统主要设备包括投影仪、教师电脑、音响设备、多媒体控制器、音视频记录设备、考勤系统设备、智能显示设备等。
实现教学师生在线互动、资源共享与分发、远程/本地视频交流、教学管理与教学设备管控等；
智能教学系统可实现如下主体功能：
●实现无尘教学，智能化交互式教学；
●采用红外感应技术，手指或不透光物体可控制白板来操作电脑系统；
●所有设备统一控制，可接入WiFi网络实现远程控制；
●可对课堂教学实时录像，录像可保持至本地或者服务器；
智能教学系统示意图
3.3.设备管理系统
系统在教室前后门口各安装一个一体式特高频读卡器，并将RFID标签贴在教室内教学设备和仪器上，通过RFID技术管理设备和仪器。
采用高频读卡器对进出教室的设备进行监控与管理，通过本地有线或无线网络，以及远程授权登陆服务器物资管理软件，实现设备处远程对教室内设备、仪器的监控与管理。
3.4.智能环境监测系统
各种传感器采集的数据通过无线ZigBee网络传输到智能网关，实时监测家庭实际环境数据，并且可以通过设定相关的条件和电器控制进行联动，使整个家居控制更加智能化。
3.5.智能安防监控系统
教室中安装烟雾传感器、门磁传感器、无线人体感应器、声光报警器、无线紧急按钮、燃气检测设备，云智能指纹密码锁，实现、实时检测室内的环境信息，显示结合其他系统，当探测到各种危险发生时，立即给报警主机发出一个报警号，报警主机接到报警信号后立即现场报警。
3.6.智能电器控制系统
1、智能灯光控制
将整个物联网工程中心的灯光等照明设备全部连接起来，统一接受总指令，实现遥控开关、定时开关、全开全关、延时关闭、场景切换、调光等功能。
接受远程控制器指令实现远程控制。
通过网关触摸屏、手机、PC机等实现远程对室内的灯光开关、亮度调节。
例如通过手机调调到学习模式，窗帘自动关闭，天花灯熄灭，立式台灯自动亮起，颜色变得柔和，亮度降低，地面上的地灯缓缓变亮，变换这不同的颜色，整体呈现出一个柔和环境。
再比如靠墙部位设置的展柜，里面摆放一些奖杯、学生作品、科研成果或者一些纪念品，轻点进入展览模式，当人靠近的时候，展柜顶部的壁灯亮起，展柜中不同颜色的灯管亮起，展览物品的特点一览无余。
也可将智能教室的一面墙设置为作品墙，展览模式下，人靠近，作品墙周边不同颜色的灯带将会自动点亮，用户可以根据自身喜好自由设置情景模式，最大限度的发挥灯光效果。
2、智能窗帘控制
智能窗帘控制系统结合平台组建的无线网络、中控主机、窗帘电机及导轨、开关面板等设备，实现对课室窗帘的智能化管理。
●基于网络的远程窗帘控制功能，可远程实现对教室内窗帘的开关动作；
●手动开关控制功能，通过窗帘控制面板实现手动控制教室内窗帘开关动作；
3、智能空调控制
通过在智能教室墙上安装智能插座、全角度红外转发器实现对常用家用电器的电源、遥控控制，接受远程控制器指令实现远程控制；投影机，空调选择片源手机即可实现，并且可与灯光、窗帘、安防进行联动，出现各种情景模式。
4、智能影音系统
可在室内听广播，支持蓝牙，MP5、可与音响等兼容，可远程操控影院的开、关、停。
适用于家庭娱乐，会议，教学等。
3.7.智能门禁监控系统
智能门禁监控系统结合物联网信息平台组建的无线网络、RFID读卡器、无线红外控制套件，实现对课室门禁的智能化管理。
智能门禁监控系统实现对课室门的多种开关方式：
●基于WiFi无线网络的远程开关模式，可实现对课室门禁的定时自动开关，授权人员远程开关，以及报警自动开启等；
●RFID授权开关模式，授权管理人员RFID高频卡，并对管理人员进出日志进行统计管理；
●按钮使能开关模式，通过软件设置实现自由通行时间段的开门按钮使能；
●遥控开关模式，通过红外学习，实现红外遥控的开关功能；
●监控报警模式，通过烟雾传感器监控火警报警状态，实现火警时门禁自动解除，或者通过破碎开关解除锁定状态。
教室内安装云台摄像头、可用手机或平板电脑随时查看教室的摄像头录像信息，并支持云台控制，与安防系统联动，当收到告警信息后，可以第一时间查看教室录像，拍照留取记录。
3.8.智能情景模式设置
可定制自己喜欢的工作方式自由场景模式，离家模式、睡眠模式、休闲娱乐模式、起床模式等实现对教室设备进行个性化情景模式控制，只需要一键按下即可触发该场景模式。
例如一键打开休闲模式，灯光一个个开启或关闭、背景音乐响起、窗帘自动打开或关闭，我们就可以在一个舒适的环境中听听音乐或休息一下了。
3.9.智能家居实训平台
1、物联网智能家居实训平台可完成系统硬件设备的安装、布线与调试，完成智能家居设备的无线组网,既具有展示型又具有实操性；
2、★可在设备平台包含家居控制（灯光/插座/窗帘/智能遥控等控制）、家居监测（温湿度/光照度/智能电表/二氧化碳/雨雪）、音乐系统、安防系统（火警探测器、燃气报警器、红外对射安防报警、人体感应器、多普勒传感器、震动传感器、门窗磁感、紧急按钮、声光警笛）、门禁监控系统、告警联动等的硬件搭建；
3、★通过下载ZigBee透传程序到通用节点，可以远程管理端无线管理ZigBee组网批量设置；
4、★所有节点传感器驱动，通过配置软件和USB接口修改传感节点程序实现切换；
5、★系统内包含26寸电视机、墙面音响设备、电动窗帘及导轨、无线路由器；
6、云平台接入功能：
（1）设备接入：
支持所有设备，接入云端，按照云平台协议接入，就可以通过应用进行远程管理和控制，快速体验云端服务。
（2）随时随地，不受限制：
采用B/S架构，支持多种设备，跨系统使用，无论手机、平板，还是PC电脑，只要能上网，浏览器支持HTML5，就可以轻松访问。
（3）完善的用户权限管理：
支持多用户、多角色权限分配，方便老师对学生的统一管理、查看学生实验完成情况。
（4）丰富的API接口：
提供丰富的二次开发接口，要求较高的同学和用户可以通过API自己设计和开发一套全新的物联网应用管理系统。
（5）支持在线学习，提供了大量的优质课程和在线学习资源、开发文档和教学视频，学生科自行安排学习进度，提高学生的学习效率，减少教师工作量，降低实验室管理难度
7、提供全套二次开发文档，C#/JAVA环境下的SDK开发包；
8、售后技术支撑，现场培训
智能教室创新实践平台为广大师生提供体验实践和课程实习的源代码，为老师们研究学科知识在实际产品中的运用提供捷径。
通过研究源码和智能教室的整体实现方法，老师就能更好的掌握哪些学科知识才是社会生产中最需要的。
老师们只有把握社会生产的脉搏，教学时才能更好的结合社会生产，培养符合社会生产需要的学生，提高学生的就业率和就业质量。
同学们通过研究源代码和智能教室的整体实现方法，可以根据需要进行创新实践活动，开发自己的科技作品。
通过二次开发实践培养同学们的科技创新能力，为参加大型的国家或学校科技竞赛积累经验。
9、★平台软件必须为企业自主研发生产（提供《物联网智能家居系统》软件著作权证书复印件，原件备查）。
3.10.智慧教室综合管理软件
智慧教室综合管理软件紧密结合物联网技术，提高学生、教师、教室的互联度，实现物与物的感知、物与人的感知、系统间的实时感知，通过充分利用信息及通信技术，从物联化、集成化、智慧化出发，提高教学效果，并有力促进教务管理的高效运行；提高学校影响力，使智慧教室成为智慧校园的一部分。
智慧教室综合管理软件功能和主要作用：
智能控制：
通过本地/远程网络实现教室设备（教师电脑、投影仪、门禁、灯光、空调、窗帘等）的自动控制；配合传感器和学校教务系统，实现教室设备的智慧化管理和控制；
智慧实训：
智慧教室系统软件开发全部端口和资源，支持二次开发和物联网综合实训教学；支持物联网核心课程（传感器技术、ZigBee技术、RFID技术、云计算技术、计算机网络技术、综合实训、毕业设计）的实验教学；同时支持本地/远程网络访问，开展远程学习和远程实验；
3.11.基于物联网大数据接入云计算服务系统
智能教室平台可对接公司云平台，更好的方便学生学习和实训.
本智能家居云平台分为三层：
即“云端服务器->设备->传感器&控制器”的架构。
“传感器&控制器”是指可以采集、测量数据或者可以被控制的设备或仪器；“设备”的作用是将设备的采集数据发送到云端服务器上或者将控制数据返回给设备，“设备”前端能够与测量设备进行通信（例如RS232接口，RS485接口），后端需要具备网络功能（例如GPRS，WI-FI和以太网功能）；而“云端服务器”上部署了数据存储、分析等的数据库，最后用户通过客户端（电脑、手机）等可以以浏览器的形式访问数据库，就可以实现丰富多样的基于数据的应用。
传感器接口通过开放的API、可供二次开发使用的API接口、ZigBee协议栈以及相关开源代码，可以将各类传感器、测量设备或接入网关平台，并可以通过开发应用来监管和控制它们，网关模块提供网络转接功能模块，可以让您的所有测量设备都具备联网功能，可以让您集中监控和管理您的设备，并方便的在网上或者手机App上查看您所有测量设备的测量数据，实现远程读数；提供数据查询，分析，对比和告警提醒等基本功能，还可以根据您的实际需求定制；
实时数据：
实时的查看智能控制中心传感器的当前数据显示（空气温湿度、烟雾报警、人体报警、RFID读卡器等）和智能控制中心反向控制控制器（红外遥控、灯光控制、窗帘控制、空调控制、报警灯提醒、门禁控制等）；
历史走势分析：
测量部分有用数据（空气温湿度、RFID标签信息）分类存储以供随时查询和分析，可以查询一段时间内的历史数据走势图，了解数据变化趋势，同时对空气温湿度传感器的历史数据走势图进行对比分析；
数据报警分析：
可以设置您测量传感器数据的的正常值范围，数据的的超出正常值范围时，可以在系统自动联动反向控制控制器，使周边环境达到预设目标。
APP应用开发：
通过开源的移动互联APP，查看测量数据的实时统计、历史走势等信息，实现手机对设备的控制。
★平台软件必须为企业自主研发生产（提供《物联网云服务与大数据系统》软件著作权证书复印件，原件备查）。
第四章支撑课程及实验清单
实验1、物联网智能门禁系统应用实验
实验2、物联网智能门禁系统开发实训
实验3、物联网智能灯光控制系统应用实验
实验4、物联网智能灯光控制系统开发实训
实验5、物联网视频监控应用实训
实验6、物联网视频监控系统开发实训
实验7、实验室空调控制系统应用实训
实验8、物联网空调控制系统开发实训
实验9、Zigbee智能节点管理与配置实验
实验10、Zigbee无线传感器实验-温湿度传感器
实验11、Zigbee无线传感器实验-光照度传感器
实验12、Zigbee无线传感器实验-CO2传感器
实验13、物联网人员管理应用实训
实验14、物联网物资管理应用实训
实验15、物联网人员物资管理系统开发实训
实验16、物联网综合应用开发实训
实验17、数据服务器管理与配置实验
实验18、物联网网络编程实验
实验19、物联网远程控制实验（B/S模式）
实验20、物联网远程控制实验（C/S模式）
第五章设备清单
5.1智慧实验室中控机
序号
设备名称
数量
单位
1
中控智能主机
1
个
序号
设备名称
数量
单位
1
高频读卡器
1
个
2
Zigbee智能节点
1
个
3
47寸电脑一体机
1
台
序号
设备名称
数量
单位
1
短焦投影机
1
台
2
台式电脑
1
套
3
教师工作台
1
套
4
投影幕
1
块
5
音箱功放
1
套
6
无线耳麦
1
套
7
多媒体中央控制器
1
套
8
视频展台
1
台
5.4设备管理系统
序号
设备名称
数量
单位
1
一体式特高频读卡器
2
台
2
纸质特高频标签
50
张
3
抗金属特高频标签
50
张
4
Zigbee智能节点
2
个
5.5智能环境监测系统
序号
设备名称
数量
单位
1
光照传感器
1
个
2
温湿度传感器
1
个
3
CO2传感器
1
个
4
雨雪传感器
1
个
5
Zigbee智能节点
4
个
5.6智能安防监控系统
序号
设备名称
数量
单位
1
门磁感应器
1
个
2
红外人体感应器
1
个
3
烟雾传感器
1
个
4
燃气传感器
1
个
5
Zigbee智能节点
4
个
5.7智能电器控制系统
序号
设备名称
数量
单位
1
触控调光开关
2
个
2
墙面智能插座
2
个
3
红外转换器
2
个
4
窗帘控制器
2
套
5
电动开合帘轨道
2
套
6
电动开合帘电机
2
套
7
双声道音响
1
个
8
MP3控制器
1
个
9
Zigbee智能节点
4
个
5.8门禁系统
序号
设备名称
数量
单位
1
门禁控制器
1
套
2
门禁机箱电源
1
套
3
单门磁力锁
1
个
4
出门按钮
1
个
5
闭门器
1
个
6
IC卡读卡器
1
个
7
IC卡发卡机
1
个
8
消防联动报警模块
1
套
9
网络摄像头
1
个
10
Zigbee智能节点
1
个
5.9管理软件
序号
设备名称
数量
单位
1
智慧教室综合管理软件
1
套
第六章详细技术参数
设备清单及技术参数
序号
系统名称
设备名称
数量
单位
主要技术参数及备注
1
智慧
实验室
中控智能主机
1
台
主机箱外壳：
钣金材质：
金属
开孔大小：
7寸屏，机箱表面氧化处理
CPU：
Cortex-A8内核S5PV210芯片
内存：
512MBDDR2内存
FLASH：
1GBNandFlash
ZigBee：
CC2530协调器节点
液晶屏：
7寸TFT真彩液晶电容触摸屏
网络接入：
10/100M以太网接口
1
套
1、高频读卡器*1
工作频率：
13.56MHz；
工作协议：
ISO/IEC14443TYPEA/B；
通信接口：
RS232；
通信波特率：
9600bps；
读卡距离：
0-10cm；
电源：
DC5V/1AUSB电源供电；
整机电流：
≤120mA；
最大功耗：
100mW；
其他：
内置“看门口”电路，保障可靠工作；防冲突多卡读写设计；丰富、完善的接口函数（动态链接库DLL）以及二次开发包；
2、47寸电脑一体机*1
屏幕尺寸：
47寸；
CPU：
Intel奔腾双核2.7GHz
内存：
4G；
硬盘：
500G；
其它：
自带WiFi通信功能；
3、Zigbee智能节点*1
1）核心参数:
双核:
ARMCortex-M3+ZigBee模块；
STM32F103传感器信号处理；
采用CC2530系列无线模块数据传输；
★ZigBee射频功放芯片NRF24LE01
支持无线管理端，远程ZigBee组网批量设置
抗干扰能力：
2.4G.DSSS扩频技术
网络容量：
16信道，65535个网ID
数据加密方式：
128bitAES加密算法
★无线通信距离：
空旷大于1km，室内大于200m
2）外部接口:
电源输入：
USB接口、DC3.5接口
电源开关：
按键开关
LED指示灯：
三路（电源、数据、链接）
★ZigBee调试接口：
10针JTAG
使用IAR对CC2530调试器和编程器
通过SmartRFFlashProgrammer进行程序烧写
★Cortex-M3调试接口：
4路SWD
支持ST-LINK对STM32进行程序烧写
通过Keil_MDK的软件环境在线调试器和编程器
★通过配置软件和USB接口配置传感器，传感器支持种类20种以上类型选择
★接口：
3线式接线端RS32、2线式接线端RS485接口、5线式多路接线端子ADC接口
★外壳与防护：
金属氧化外壳，保护等级IP36隔离，适用于工控的应用；
1
套
1、短焦投影机*1
投影画面尺寸：
32寸~300寸；
投影镜头：
F=2.6-2.78，f=10.2-12.24mm；
缩放比例：
1.2:
1;
标称亮度（ISO流明）：
3000；
2、台式电脑*1
CPU:
双核2.0GHz以上；
内存：
DDR32G，支持双通道
硬盘：
SATA500G；
显示器：
液晶LED19寸以上；
支持系统：
WINDOWS7及以上；
3、教师工作台*1
材质：
钢木结构；
尺寸：
1400*700*900mm；
4、投影幕*1
尺寸：
120寸；
5、音箱功放*1
声道：
2.1+1；
理论功率：
54W；
洗澡比：
≥80dB；
灵敏度：
300mV；
频率范围：
35Hz-20KHz；
6、无线耳麦*1
颜色：
黑色；
接口：
USB；
7、多媒体中央控制器*1
8路独立可编程红外发射接口，可远程控制多台红外遥控设备；
4路I/O接口，连接门磁开关或锁控面板同时支持设备防盗报警功能；
内置2路话筒输入带卡拉OK混响功能；
4路独立可编程RS-232控制接口，可RS-232码分控多台投影机或第三方通讯设备，如：
信号切换器、电源控制器、调光器、读卡器等；
内置6×3视频矩阵切换，并带预览功能，视频频宽高达100MHZ；
内置8×3音频矩阵切换；
内置4×2VGA接口带400MHz长线驱动器，支持数字电视或数字影碟、数字实物展台，另带2路电脑图象同步音频输入；
内置2路网络开关；
内置2路专业数码音量、音色控制模块；
8、视频展台*1
像素：
200W，1/3图像传感器；
变焦：
900TV线，22倍光学，16倍电子变焦；
350°镜头旋转；
设备管理系统
1
套
1、一体式特高频读卡器*2
工作频率：
902～928MHz；
输出功率：
30dBm（Max）；
天线增益：
8dbi；
读取距离：
1~8米；
工作模式：
自动方式、交互应答方式、触发方式；
工作电压：
DC9V；
通信接口：
RS232；
其他：
提供动态连接库（DLL）及演示软件源代码，支持二次开发；
2、纸质特高频标签*50
工作频率860~960MHz；
支持协议：
ISO18000-6C；
3、抗金属特高频*50
工作频率860~960MHz；
支持协议：
ISO18000-6C；
4、Zigbee智能节点*2
1）核心参数:
双核:
ARMCortex-M3+ZigBee模块；
STM32F103传感器信号处理；
采用CC2530系列无线模块数据传输；
★ZigBee射频功放芯片NRF24LE01
支持无线管理端，远程ZigBee组网批量设置
抗干扰能力：
2.4G.DSSS扩频技术
网络容量：
16信道，65535个网ID
数据加密方式：
128bitAES加密算法
★无线通信距离：
空旷大于1km，室内大于200m
2）外部接口:
电源输入：
USB接口、DC3.5接口
电源开关：
按键开关
LED指示灯：
三路（电源、数据、链接）
★ZigBee调试接口：
10针JTAG
使用IAR对CC2530调试器和编程器
通过SmartRFFlashProgrammer进行程序烧写
★Cortex-M3调试接口：
4路SWD
支持ST-LINK对STM32进行程序烧写
通
升级会员 