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。

智慧教室的“智慧性”涉及教学内容的优化呈现、学习资源的便利获取、课堂教学的深度互动、情境感知与检测、教室布局与电气管理等方面的内容，可概括为基础设施(infrastructure)、网络感知(network Sensor)、可视管理(visual Manage-ment)、增强现实(Augmented reality)、实时记录(real-time Recording)、泛在技术(ubiquitous Technology)六个维度。

教室是学生在校学习的主要场所，教室环境的质量直接影响学生的学习效果、健康成长和身心发展。社会信息化对于革新校园环境特别是教室环境的呼声日益强烈，让学生在“绿色、舒适、美观、易用”的教室环境中体验乐趣、形成个性、陶冶情操成为社会的基本共识。新一代智慧型多媒体教学平台的装备及与之匹配的教学模式的研究是学校信息化发展到一定阶段的内在诉求，对于解困目前数字校园建设、消除多媒体教学面临的困境、促进学生创造力的提高以及变革信息时代学与教方式具有重要意义。

1. 体系架构

新一代智慧型多媒体教学平台综合了物联网、云计算、移动互联和多媒体教学等先进技术，通过高度集成的智慧讲台采集网络感知系统(网络接入、射频识别、传感器、人体识别等)的各种数据，智能化控制基础设施系统（包括物理空间、电子班牌、供配电、通风空调、灯光照明等），提供智能化的安全可靠、健康节能的教学环境；实现教室内资产设备的可视化管理（包括中控、能耗、监控、资产管理等），并基于大数据进行智能化地分析，管理员可以通过可视化界面和固定或移动网络查看运行状况和进行管理操作；增强现实系统包括电磁屏手写输入系统（原笔迹智慧讲台）、互动教学系统、远程互动教学系统等，大大增强了教学信息呈现能力；实时记录系统包括自动录播、自动考勤、电子学档等；泛在技术系统包括云端服务和移动终端等子系统，实现信息技术和环境融为一体。

2. 智慧讲台结构特点

精密滑轨滑盖

推拉式滑盖内装精密滚珠滑轨，保护电磁屏。台面承重15-20kg。配置电磁锁。

超高频RFID电磁锁

讲台配置UHF RFID控制的电磁锁。当滑盖门关闭到位，电磁锁闭合。读取到教师卡并验证通过，自动释放电磁锁，打开滑盖门。

可调节电磁屏

根据用户的身高，可调节22寸电磁屏一体机的角度，使屏幕显示达到最佳效果。

综合控制系统面板

采用7寸电容屏，置于讲台的左边，便于用户操作，在结构设计上位于合理的放置位置。

智能散热装置

当讲台内环境温度超过设定时，散热风扇自动启动，冷却到设定温度以下时，风扇自动关闭。

多功能接口板

为临时设备（如笔记本、展台等）提供电源、网络接口、A/V音视频接口、VGA接口、麦克风接口等。

内置WiFi路由器和Zigbee协调器

与电子班牌等设备进行网络通信更新数据、以及传感器和执行装置的Zigbee无线组网。

不间断电源

讲台关闭断电后保持对RFID读卡器等设备供电。

人性化的鼠标及麦克风

鼠标位于使用者右侧，符合使用习惯，麦克风角度可调。滑盖关闭时，麦克风可收起，置于卡槽内。

结构材料

讲台外观采用具有防磁防静电功能的特殊钢材，底部设置有活动轮，模块化设计易于安装。

3. 基础设施

包括物理空间、桌椅装置、供配电、通风空调、灯光照明、电子班牌、智慧讲台等子系统。布局合理的物理空间和符合人体工程学的课座椅构成智慧教室的空间环境。安全可靠、健康节能的供配电、通风空调窗帘和灯光是必备的设施条件。智慧型的电子班牌和讲台是智慧教室的典型特征。

电子班牌

显示班级或教室信息、当前日期和时间、以及由传感器采集的实时数据，包含温度、湿度、光照度、PM2.5、CO₂浓度等。同时显示当前课堂所处的状态，主要包含：课程名称、任课教师姓名、授课时间等。电子班牌还是一个信息发布平台，通过上位机软件下发学校的一些重要通知，如简讯、学校新闻、调课信息、寻物启事等。

电子班牌通过上位机软件还可设置考试模式，考试信息统一下发，无需采用传统的方式为每个教室贴纸，为考试的组织实施提供便利。

电子班牌的显示内容通过上位机和WiFi实时传输和更新。

电子班牌主要技术参数：

1.屏幕对角线尺寸22”；

2.最大分辨率：1680×1050；亮度:300cd/m2;对比度:1000:1;

3.采用工业级面板、性能更稳定，使用寿命长达60000小时以上，能7*24小时连续工作；

4.支持横屏/竖屏播放，支持180度旋转功能；

5.支持USB、SD卡、WiFi网络播放和内容更新。

环境控制

智能空调系统、智能照明系统、智能窗帘系统、智能电源系统、智慧讲台系统

由不同传感器采集的数据智能控制空调，灯光，窗帘及安防设备。当传感器采集的数据超出设定值时相应的反馈设备开启进行调节。如温度传感器实时采集温度数据，用户设置温度调节的上下限，选择控制方式为手动或自动，当处于自动状态时，空调设备及传感器设备将配合将温度控制在用户设定范围内。

4. 网络感知

网络感知系统包括网络接入、射频识别、无线传感网、人体识别等子系统。网络接入既可以是有线的也可以是无线的。射频识别(RFID)、人体识别系统(HRS)等传感装置，按约定的协议，把各种设备相连并进行信息交换，实现智能化识别和感知。

网络接入：

有线网络接入：智慧讲台与电子白板、视频设备等通过有线网络连接，并接入校园网。

无线WiFi接入：电子班牌以及平板电脑通过WiFi接入智慧讲台。

3G/4G接入：管理人员或家长可通过移动通讯3G/4G网络接入智慧讲台。

射频识别：

人员卡射频识别：通过超高频读卡器和人员卡对进出教室的教室和学生进行身份识别。

资产标签射频识别：通过超高频读卡器和资产标签对进出教室的设备进行识别。

讲台自动开闭：当老师接近讲台时，讲台内置的超高频读卡器感应教师卡信息，自动释放滑盖电磁锁，接通电源，开启讲台。

射频识别主要技术参数：

工作频率902～928MHz; 适用电子标签：UHF频段专用电子标签和卡片；输出功率: 最大30dBm（可调）；读写距离：读取距离>100cm，写入距离>10cm (与天线、电子标签及工作环境相关）；识别能力：具有防碰撞协议，具备多标签识别能力，通讯接口：RS232 串行通讯接口（3VTTL 电平），低功耗设计，单＋5V 电源供电。

传感器：

温湿度传感器：测温范围：-20--85°C； 测温精度：<±0.5°C；

              测湿范围：0—100%RH；测湿精度：<±3%RH（25°C时）；

              响应时间：小于1S；   输出方式：RS485，Zigbee 2007；

光照度传感器：测量范围：0—2000Lux；测量精度：±3%FS；

              测量分辨率：1Lux；   响应时间：小于2S；

              稳定性：≤±1%FS；   输出方式：RS485，Zigbee 2007；

CO₂传感器：  传感器类型：红外非扩散式（NDIR）； 精度：±30ppm+3%当前读数；

             量程：0-2000ppm；     响应时间：小于2分钟90%的变化；

             稳定性：小于2%变化； 输出方式：RS485，Zigbee 2007；

PM2.5传感器：传感器类型：粉尘颗粒物传感器；  传感器原理：光散射法；

              测量范围：0-600μg/m3； 测量精度：±10μg+5%当前读数；

              显示分辨率：0.1μg/m3； 输出方式：RS485，Zigbee 2007；

人体识别：通过人体红外传感器探测教室内是否有人，如果没有人则自动切断全部电源，反之则接通电源，打开灯光。

5. 可视管理

可视管理系统包括智能资产管理、智能环境控制、多媒体中控、安防监控和远程管理等子系统。智慧教室中软硬件装备、运行能耗、教室现场等都可以被实时监控，并基于大数据进行智能化地分析，最终管理员可以通过可视化界面本地或远程查看运行状况和进行管理操作。

资产管理系统：由特高频RFID读卡器、纸质标签、抗金属标签和配套控制软件构成。对室内的教学仪器、设备等资产（贴有RFID标签，标签上存储有设备的详细信息）进行出入教室的监控与管理，对未授权用户把教室内资产带出教室进行告警，方便设备管理人员对教室设备的统一管理。

综合控制系统：整个教室（实验室、会议室）中的全部媒体设备和执行装置都由综合控制系统集中管理智能化控制。它的最大的特点就是让复杂繁琐的操作过程简单化，让使用者在使用各种设备的过程中轻松、从容。主要包括多媒体教学设备的控制，室内设备的控制（灯光，窗帘等），实验室内试验设备的控制（各种实验箱等），综合控制系统是整个智慧教室的核心和中枢。

综合控制系统主要参数：

1.物联网网关采用三星S5PV210处理器，1GB DDR RAM，512MB Nand Flash，配置7寸真彩高清多点电容触摸屏；

2.板载支持WIFI、蓝牙无线传输、WCDMA通讯模块；

3.支持Zigbee自组网，自动采集传感器数据，智能控制窗帘、空调、灯光等设备，控制投影幕布升降、电子白板开关机等；

4.支持一键上下课功能，支持智能化电源管理；

5.内置视频音频矩阵，支持4路VGA输入、2路输出，视频切换,音频切换，音量调节或静音；

6.支持云终端远程控制与管理；

7.专业音响设备（含功率放大器，无线麦，鹅颈式麦克）；

视频监控系统：

视频监控系统由WiFi无线摄像头和配套监控软件构成。视频监控可为安防系统、资产出入库、人员出入情况提供查询依据。采集的影像经由远端射频单元传送至终端管理电脑，提供实时的监控数据。

6. 增强现实

增强现实系统包括电磁屏手写输入系统，多媒体教学系统、远程互动教学系统等子系统。电磁屏手写输入系统代表着智慧教室的教学信息呈现能力；多媒体教学系统具有良好用户体验，有利于充分利用各种教学资源；远程互动教学系统等子系统支持异地同步互动教学。

电磁屏手写输入系统（原笔迹电磁屏一体机）：

采用触摸屏手写输入，配合1024/2048级压感无源电磁笔，通过投影机、投影幕、配套控制软件进行教学，教师在屏幕上进行书写更加方便、灵活，手感好且无滞后现象，从而实现真实的“原笔迹”教学。而且无源电磁笔还可替代鼠标，从而实现真正意义上的教学互动。

产品规格：

1. 对角尺寸21.5”显示技术：NextVision真优彩

2. 分辨率：1920×1080；亮度:300cd/m2;对比度:1000:1;

3.可视角度:水平 170°/垂直 160°;响应时间:5ms;互动类型:电磁感应;

4.电磁笔:无线无源技术.2048级压感

5.定位精度:±0.1mm(center), 最大偏差 ±0.4mm (if pen tilted);

6.背光类型:LED;使用寿命: 50000小时;信号输入:VGA x1 / HDMI 1.3 x1;

7.信号输出:VGA x1;USB 通讯:USB x1;功耗(最大):48W Max

多媒体互动教学系统：

多媒体互动教学系统是一个先进的、功能强大、内容丰富的多媒体互动教学系统。通过它结合网络系统，使教师和学习者之间的充分沟通和交互提供先进的、方便的教学支撑平台。多媒体互动教学系统作为基于互联网的一种新的教学方式，不完全沿袭传统的教学方式，必须是以学习者为中心，教师从知识的传授者和教学的组织者转变为学习的帮助者和引导者的主控式教学方式。通过该互动教学系统，既要支持实时交互教学方式，也要支持非实时的课件教学方式；既要提供传统的现场情景教学支撑环境，也要提供一个学习者主动的、探索式学习的场所。多媒体互动教学系统在丰富教学模式的同时也调动了学生的积极性从而大大的提高了教学效率。

7. 实时记录

实时记录系统包括智能考勤、自动录播、课堂应答等子系统。智能考勤子系统对进入教室的人员进行身份识别和考勤统计；自动录播子系统用于记录教学全过程；课堂应答子系统支持课堂教学的及时反馈、深度互动。

智能考勤：

智能考勤系统由特高频RFID考勤机、人员卡和配套控制软件构成。采用RFID标签（校园一卡通）对学生进行考勤统计，对进入教室的人员进行身份识别，对合法用户进行考勤统计，对非法用户进行告警，实现统计以及存档打印等功能。

智能考勤系统可提供三种解决方案：

1）针对智慧教室和智慧实验室应用，采用超高频RFID+人员卡方案；

2）针对智慧会议室应用，采用智能手机+NFC方案；

3）针对中小学智慧教室应用，采用平板电脑+WiFI方案。

自动跟踪录播：

自动跟踪录播系统采用H.264压缩技术，可实时记录并保存用户在电脑桌面上的活动和动作，结合电磁屏一体机，可记录包括内容注释、文档、图片、流媒体播放、网页浏览等内容，与自动跟踪摄像系统捕捉到的演讲者画面相结合，自动生成标准格式文件，同时可上传到指定的内容管理系统网页以及移动多媒体设备上，供学生重复观看学习。

8. 泛在技术

泛在技术系统包括云端服务和移动终端等子系统。泛在技术强调信息技术和环境融为一体。智慧教室的泛在技术既包括处于云端的海量教育资源和教育应用服务，也包括本地的笔记本、平板电脑、智能手机等移动终端。

远程管理系统：在网络状态下通过网关设备对室内的设备进项管理。远程管理系统的客户端可以是固定PC也可以是移动终端。

远程互动教学系统：结合网络、视频、音频技术具有实时性、互动性的特点。该互动教学系统具备实时传输图像、声音、电子文档，实现实时语音交流。实现课程课程管理，教学过程录制，课件发布及下载等功能，远程听众如临现场。