【摘要】：近年來物聯網及無線傳感器網絡技術得到了快速發(fā)展,同時它在社會生活中的各個領域也得到了廣泛的應用,例如智慧地球、智慧城市、智能家居、智能交通等。隨著“互聯網+”概念的提出,促進了以物聯網、云計算以及大數據等為代表的新一代信息技術的發(fā)展,為推動社會生活的智能化提供了技術支撐。然而值得關注的是,雖然“互聯網+”理念在教育領域方面得到了廣泛的應用,但是在智慧教室研究方面的應用相對較少。此外,隨著智能化設備的普及與應用,如何有效整合利用設備資源成為了國內外學者的研究重點之一,尤其在教育領域。而物聯網技術的出現能有效提高教育設備資源的整合利用率,為“互聯網+教育”的發(fā)展提供了新思路。在“互聯網+教育”的推動下,出現了一些互聯網、物聯網以及云計算技術等應用于構建智慧教室或改進其功能方面的研究,但是多數研究只是針對智慧教室的上層應用提出了相應的模型架構,而忽略了基于物聯網技術的智慧教室底層設備性能的研究。由于底層設備的性能直接影響到整個智慧教室系統(tǒng)的運行效率,因此研究和改進智慧教室底層設備的性能對提高智慧教室系統(tǒng)的整體性能和效率是非常關鍵的。本文通過對智慧教室底層終端設備進行研究分析,并以物聯網海計算技術為支撐,簡化并提出了基于海計算的智慧教室兩層體系結構,并在此基礎上設計了智慧教室所需的底層智能傳感器節(jié)點,進一步構建了一個云海結合的智慧教室系統(tǒng),本文的主要研究內容及研究成果如下:1、提出了基于海計算的智慧教室兩層體系結構。通過對當前基于物聯網技術的智慧教室體系結構進行研究分析,簡化了經典的物聯網三層體系結構,并提出了基于物聯網海計算技術的智慧教室兩層體系結構。2、設計了一種智慧教室智能傳感器節(jié)點。通過對海計算模式下智慧教室的功能分析與技術研究,提出并設計了一種應用于智慧教室的智能傳感器節(jié)點,完成了節(jié)點總體設計以及硬件電路設計,并對該節(jié)點進行了性能測試與分析。測試結果表明,在采集數據準確率相對穩(wěn)定的情況下,基于海計算模式下的智慧教室智能節(jié)點大幅降低了能耗以及信息傳送丟包率,具有更好的適用性。3、提出了一種適合于智能節(jié)點的模糊控制算法。通過對智慧教室的特征以及控制算法的研究分析,本文選取模糊控制算法作為智慧教室中智能控制的解決策略。針對智慧教室的特征,提出并改進了一種適用于智慧教室的模糊控制算法。實驗結果表明,該算法在基于物聯網技術的智慧教室中具有良好的適用性。4、構建了一個基于云海結合的智慧教室系統(tǒng)�；谏鲜鲂绿岢龅闹腔劢淌殷w系結構及智能節(jié)點同時,將云平臺技術引入進來,規(guī)劃及部署了一個云海結合的智慧教室系統(tǒng),并在此之上對上述研究進行相對完整的實驗驗證。實驗結果表明,本文設計的智能節(jié)點及智慧教室系統(tǒng)具有可行性和更高性能。本文的主要工作是通過對當前基于物聯網技術的智慧教室體系結構以及海計算模式的研究分析,提出了一種基于海計算的智慧教室體系結構,并設計了適用于該體系結構的智能傳感器節(jié)點。同時,針對智慧教室物理環(huán)境的不確定因素,提出并改進了一種適用于基于海計算模式下智慧教室系統(tǒng)的模糊控制算法。進而構建了一個基于海計算智能節(jié)點的智慧教室系統(tǒng)。該研究成果對于推動“互聯網+教育”下智慧教室的建設與發(fā)展具有一定的參考意義。
【圖文】：

圖 2.1 海計算計算架構點：設計協助節(jié)點的目的主要是考慮到，，當智能節(jié)點出現差錯導致系統(tǒng)不能正常運行現象的發(fā)生。例如當所有智能節(jié)點正常于休眠狀態(tài)，一旦工作中的智能節(jié)點報錯，處于休眠的協助節(jié)經死亡的智能節(jié)點繼續(xù)工作以確保系統(tǒng)的正常運行�？偨Y點：當正常的智能節(jié)點工作一個周期后會把自身采集到健康情況傳送回數據匯總節(jié)點進行存儲，以便于管理人員對教點健康情況進行及時的分析與處理。點：其實質是加入微控制單元的節(jié)點。集數據采集、少量數及信息傳送于一身的高性能節(jié)點。智能節(jié)點的加入確保了海計建設中的實現。2.2 當前智慧教室體系結構分析 在 2008 年提出“智慧地球”的概念后，國內緊跟世界科技發(fā)

圖 2.2 智慧教室體系結構圖系結構分為三層結構，從上到下依次為應用層、網絡層、中，每一層都有相對應的軟硬件設備。網體系結構要求物理層可以在門禁處安裝 RFID 系統(tǒng)，利息或利用指紋、臉部識別采集個人信息，識別學生老師身像設備，實時捕捉教室內的人員情況，根據人員在教室內設備如電燈、空調、窗簾、電腦等用電設備進行有效的管傳感器設備監(jiān)測教室內環(huán)境以及用電設備的運行狀態(tài)，全內各個時間段的教學環(huán)節(jié)和環(huán)境，提高教學質量。降低教網絡層的主要功能是實現對物理層與應用層的銜接。高校的教室，因此智慧教室中的教學設備也種類繁多，不同的協議以及數據格式的多樣化。而上層應用層同樣是基于不此網絡層需要一個將物理層設備統(tǒng)一的數據接口進行統(tǒng)一多的數據格式進行預處理，將采集到的數據轉化成統(tǒng)一的應用層相銜接。這樣在開發(fā)上層程序時面對不同的應用平
【學位授予單位】：云南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.44;TN929.5

【參考文獻】

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本文編號：2689930