基于物联网控制的教室管理系统的研究

基于物联网控制的教室管理系统的研究

陈旻娜 陈佳姮 范馥媛 刘建飞 李荣慧

哈尔滨理工大学，山东省荣成市， 264300

摘要：教室管理系统是采用物联网技术、结合环境传感器、APP小程序开发、云计算等搭建的一个关于教室控制、管理的智能化系统。该系统将校园生活中的自习室座位占取、教室灯光调节、教室资源管理等活动便捷化，利用MCU和人体红外感应模块实现自习室占取系统，利用光线传感器采集室内外光线亮度数据以调节室内光线，利用称重传感器反馈数值以监测教室座位动态。最终将师生的校园活动与教室资源以及智能终端相结合，使得校园生活中有关教室资源的使用能够智能化、高效化、简便化。

关键词：物联网 节能 传感器 智能化

由于国内人口数量所致，高校学生数量庞大，在各种公共资源使用紧张的同时，能源又很容易造成浪费，随着国民经济的快速发展和现代自动化程度不断提高，为使师生有舒适的教学和学习环境，本系统以节约能源，创建更舒适的自习环境，提供一种快捷方便的智能化管理模式为核心，基于物联网技术的教室智能控制系统避免人性的失误和纰漏，解决校园资源浪费的问题。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是这个“信息化”时代的重要发展阶段。随着技术的成熟，物联网几乎已经融入到我们生活中的方方面面。比如：智能家电、无人驾驶交通工具、污染在线检测、物流实时监控平台系统等。我们将物联网与校园生活相结合，构建一套完善的教室管理系统，其中包含了教室座位管理系统、教室用电资源使用控制系统等，这势必会使我们的校园生活大大地便捷化、智能化。

一、基于物联网控制的教室管理系统的研究内容

通过传感器，实时检测教室的人数、温度、光线强度，继而通过单片机对教室的用电器进行智能控制，实现在教室没有使用者，或者不必开启某功能的时候，及时关闭用电器，以达到节能的目的。单片机与互联网相连将检测到的数据进行处理并把每一个教室的状态实时上传至云端，从而学生通过APP选择最优教室，大大的提高了学生的学习效率。楼群管理人员可以通过APP了解到各个用电器的工作状态，并且对各个用电器进行智能控制，该系统也可以自动获取网络时间，达到对用电进行定时的目的。

二、基于物联网技术应用到电气工程及其自动化控制中的分析

（一）硬件部分

1、MCU是该系统的核心，主要完成不同信息的采集、传输，进而实现不同的处理。在人体红外感应模块和红外对管共同作用下通过MCU处理得出在整个教室有没有检测到人体，关闭所有已开启的用电器并且将教室内人数置为0。在有人进出教室时，MCU通过处理红外对管检测到的信息对教室当前人数的计数器进行加减，并且同步到云端。通过对教室环境的检测，控制某些散热或制冷类用电器和照明设施的使用情况，同时各个用电器的状态同步到云端，管理者可以通过云端对各个用电器状态进行控制

2、WIFI模块是本系统的关键部分。本系统将拟用ESP8266 WIFI模块实现远距离上传、下载云端数据的功能，实现实时的远距离了解、控制教室的状态，该模块功耗低，收数据的速度快，掉线之后可以自动连接，运行过程十分稳定，且工作环境兼容性高，可应对全国各地气候。

3、本系统采用HC-SR501型号的人体红外感应模块。该模块是基于红外线技术的自动控制模块，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。其传感器可以在探测到人体红外光谱的变化时，开关自动接通负载。且检测准确所以可以判断在教室无人以后，关闭所有用电器，并且使教室计数器置0，防止因为红外对管计数误差导致电能浪费。

4、本系统采用两对红外对管，通过处理红外对管的感应顺序和人体感应模块的数据对人数进行大体数值的检测。考虑到某些特殊情况下对于人数检测存在误差，影响各用电器控制的效果，用人体感应模块进行修正，保证无人情况下做到用电器确实关闭。

5、本系统采用Risym 光敏电阻传感器，利用光敏电阻对光线变化会产生阻值变化的原理，检测当前光线强度是否达到设定强度，且输出信号为数字信号，方便使用。

6、本系统采用DS18B20温度传感器。DS18B20是一款常用的温度传感器。该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高、精度高等优点，实时将温度信息传给MCU。

7、继电器模块：管理者通过云端控制继电器，从而对各个用电器进行控制。

（二）软件部分

三、结束语

教室智能控制系统的构建不仅仅达到了简便学习生活的目的，同时还达到了节能的效果。对于教室能源控制系统，根据目前得到的实验数据，如果能够将室内灯管更换为智能化控制，每年可以节省10%～15%的用电量。这将起到节约、节能、绿色、低碳的作用。总体看来，教室智能控制系统大大提高了校园生活的便捷性，使得我们的校园生活更加趋于智能化、网络化、便捷化。