智能环境设计篇1

【关键词】智能TV无线传感器网络PC环境监测

一、引言

监测系统是指具有数据采集、传输和监测功能的计算机系统[1]。农业环境监测系统即是指通过对农作物生长情况（如图像）及环境性状（如温度、湿度、光照强度、土壤温湿度、土壤PH值等）进行科学监测，从而帮助农民抗灾、减灾，并通过改善农田环境，营造农作物的最佳生长环境以提高农业综合效益[2]的监测系统。

智能TV则是指具有开放式平台，搭载了操作系统，且能实现持续对功能进行扩充和升级的新电视产品。作为一种新的智能设备，TV正成为继计算机、手机之后的第三种信息访问终端，在此基础上所设计的远程农业环境监测系统，借助智能TV平台平台优势，极大地简化了农户的生产模式。

二、系统总体结构

如下图1，此系统主要由远程监测系统、PC网络服务中心及智能TV终端3部分组成。远程监测系统由无线传感网络实现，网络中的传感器节点将自身采集到的各类监测数据经由无线传感网络发送至基站，并由该基站将数据传输至所连接的PC机服务器，服务器将接收到的数据进行解析并存入数据库中，智能TV终端则通过Internet网络访问服务器中数据，并通过相应表格或图形进行显示，同时TV端发出相应配置信息，经由Internet和zigbee网络对传感器中各节点的工作进行控制。

三、远程监测系统

本文无线传感网络采用ZigBee技术以星型结构组建，配有温度、湿度、CO2浓度、光照强度等四种传感器，节点间通过ZigBee模块进行自组网和数据传输，并自身信息收集和处理，同时将采集到的数据按照设定的上传周期发送至汇聚节点（即基站），基站不采集传感数据，只负责在收到各节点的采集数据之后，通过Internet实时地将数据传送给PC服务器，同时将PC服务器中发送的配置指令发送给指定节点。详见下图2：

作为整个系统的基础部分，无线传感器网络主要负责采集目标区域多环境因素的数据。每个末梢感知节点都有一个节点地址（节点地址各不相同），在系统上电，节点初始化之后，就开始按照默认配置进行传感数据的采集和发送。若接收到网络中心的数据，节点则对数据进行解析处理，按照该指令要求修改相关配置，并按照此配置工作。比如按照设定的上传周期将采集数据发送给基站，而基站则负责传感节点与网络中心的数据传输；同时监听ZigBee模块，若收到数据，则将数据通过另一个模块发送出去。

四、PC网络服务中心

网络中心平台采用x86的PC机，该部分负责通过串口从基站获取无线传感网络所采集的所有数据，并进行解析进而存储到数据库中；同时，采用UDPSOCKET的通信方式，实现与智能TV端的数据通信，并为其提供实时、历史数据查询、传感设备参数配置及信息报警等功能。详见下图3：

作为整个系统的数据交换中心，主要完成两项工作。一是将从传感器网络中采集到的数据进行解析并写入数据库中，此时程序会创建一个数据库，每天监测到的传感器数据都存储在以当天日期为名的表中；二是处理来自于TV端的命令，服务器模块负责监听socket端口，一旦有TV端服务请求，经验证后，首先检测是否存在警报数据，如有，立即发送给TV端；如是查询请求，则调用数据库接口，执行相应的SQL语句进行数据查询；如是配置请求，则将配置信息存入数据库或写入串口设备；最后将查询结果或者反馈信息发送给TV端。

五、智能TV终端

作为整个系统的监测终端，主要完成配置命令的发送及数据的监测显示。本设计针对智能TV，为方便在家方便监测和控制，农户可通过实时查询，历史查询等多种方式查看服务器中的监测数据，同时通过发送配置命令来控制传感器的工作方式。下图4为TV端功能结构图：

TV端功能主要由数据通信、数据处理及人机接口3部分组成。人机接口部分是本文设计的重点，它提供操作界面供用户进行相关的设置，用户可对需要查询的节点、传感器类型、时间等参数等进行设置并发送，同时还可以对每个节点的报警阈值、上传周期等参数进行配置，通过表格和曲线两种形式的数据表示，用户可以动态、全面的监测到监测区域的实时以及历史的状态；数据通信模块负责将数据查询请求指令和配置指令发送给网络中心上，并接收服务反馈的信息；数据处理模块会将接收的数据包进行解析，并进行相应处理。详细程序流程如下图5：

六、结束语

作为一套新型的远程农业环境监测系统的设计，本文简单地阐述了对农业环境量的监测实现，以后还可以根据农户自身需求做进一步的扩充和完善。如控制方式，除图形界面显示外，还可加入语音操控；同时还可加入远程控制系统等。另外，通过该系统不仅能实现较为方便的实时监测和便捷操作，也将农户的作业范围从农田扩大至了家里，极大的简化了农户的作业模式，相信伴随着信息技术、传感技术及智能TV的进一步发展，该系统也一定会有进一步的突破和发展。

参考文献：

[1]Dong-JooKang，Jong-JooLee，Seog-JooKim.AnalysisoncyberthreatstoSCADAsystems[C].Transmission&DistributionConference&Exposition，AsiaandPacific，26-30Oct.2009：1-4.

[2]姚世凤，冯春贵，贺园园，祝诗平.物联网在农业领域的应用[J].农机化研究.2011，（07）：190-193.

智能环境设计篇2

随着信息技术在教育领域深入应用与推广，各个领域的研究者分别从各个不同领域开始探究智慧教育的内涵。祝智庭教授认为智慧教育的基本内涵：通过构建智慧学习环境（SmartLearningEnvi-ronments），运用智慧教学法（SmartPedagogy），促进学习者进行智慧学习（SmartLearning），从而提升成才期望，即培养具有高智能（HighIntelligence）和创造力（Productivity）的人，利用适当的技术智慧地参与各种实践活动并不断地创造制品和价值，实现对学习环境、生活环境和工作环境灵巧机敏的适应、塑造和选择。相关智慧教育公司以技术视角认为智慧教育是以云概念为基础，以物联网为支撑，网络技术作为基础方向，建立基础教育的智能化校园管理系统，可以促进优质教育资源共建共享和应用、资源整合，融入到教学、学习、管理等工作领域，实现教育公平、提高教育质量目标，推动教育教学改革的发展。智慧教育是在云计算、物联网、泛在网络、人工智能技术支持下，合理设计并开发智慧学习环境，促进学生智慧学习。笔者认为智慧教育以学生为中心，通过信息技术构建并创新有效的智慧教学环境，实现个性化、智能化和体验化学习环境，形成优质教学内容共享、合理资源推送和自我评估功能，培养并提高学习者信息技术应用能力和问题解决能力，促进学习者知识智慧建构。

二、智慧教育现状

在信息技术的融合下，各个国家已经意识到教育改革的必要性和紧迫性，同时把智慧教育作为变革国家教育系统的战略选择。目前国内外在智慧教育设计和建设方面取得了一定的经验，对于我国发展智慧教育具有重要指导意义。

（一）重视基础设施的建设，加强软实力的发展

国内外现阶段的智慧教育中，非常重视硬件基础设施建设，如高速宽带接入、云计算存储、移动终端的开发等，这些对促进学生进行随时随地学习提供了条件。IBM根据智慧教育五大变革，提出智慧教育框架：数据收集、存储与分析；个性化学习体验和优化教育管理。在IBM智慧教育核心就是利用信息技术，为学习者创设智慧学习情境。国内华东师大与华为公司合作的华东师大教育云、宁波智慧教育，架设高带宽校园网，创建了高智能实验室和新教学设施。这些基础设计的建设为后期智慧教育资源的开发与应用提供了很好地保障。

（二）实现跨学科、跨部门整合，促进全员参与智慧教育建设

在新加坡智慧教育系统中，通过整合公众学校、私人部门/企业、公共部门政府合作模式，与各地方教育技术研究团体、信息通信研究人员、企业以及知名海外教育技术机构建立合作关系。学校与教师在电子教材、其他教育资源与教育应用的开发上具有一定的话语权，通过多方合作交流，从而获得有利的实时反馈，实现活跃的思想与合作交流，保证产品和服务的质量。

（三）消除信息孤岛，促进各个系统融合共享

韩国智慧教育系统是结构化的插件式智慧教育系统，该系统由智慧内容子系统和家校学习子系统组成，通过学校和家庭联接，形成一个学习空间，促进正式和非正式学习，各个系统功能相互融合，全面实现数据共享和服务，有效提高学习和教学工作的效率。我国教育信息化建设经历了网络教育、数字教育。在数字教育中，我们基本实现了校园网络基础设施建设，对教学系统、学习系统、管理系统等系统进行了开发，但这些系统是相互孤立的。在智慧教育未来发展过程中，整合各个子系统，实现数据共享和服务是我们智慧教育发展的重要目标。

（四）重视智慧教育相关法律法规的制定

我国先后颁发了《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2022年）》和《教育信息化十年发展规划（2011-2022年）》等纲领性文件，这些对我国智慧教育的发展提供了政策上支持，同时为智慧教育发展指明了方向。然而智慧教育有条不紊地持续发展还需要国家立法机关建立更完善的法律法规，通过立法为智慧教育的发展提供有力保障。我国智慧教育建设在各个学校侧重点各不相同，有侧重硬件基础设施、侧重网络带宽、数字化教材开发、教学系统软件开发等。如何更有效的发展我国智慧教育，更需要上层理论指导。笔者以学习科学为理论，促进智慧教育合理、个性、针对性建设，让学习者获得更高水平的创造性思维。

三、学习科学内涵

智慧教育建设围绕“以学习者为中心”，设计学习中的硬件、资源、环境和社会因素，根据所收集到的实时或非实时的数据，对设计进行适应性调整。而学习科学的理论与方法则可以指导这一设计过程和具体技术的实现。根据学习科学理念，对学习情境中学习者的具体学习行为、感知信息的方式和态度，进行设计。

四、智慧学习环境设计

本文结合学习科学内涵，根据冯锐经验学习环境模型，利用物联网、云计算、互联网和智能技术，全面感知学习情境信息、识别学习者特性，灵活生成最佳适配的学习任务和活动，结合技术支撑下的智慧教学法，构建学生的知识意义，从而使学生的创造性和创新思维得到大大提高，设计智慧学习环境模型（如图1）。图1智慧学习环境设计模型在本模型中，“以学习者为中心”，把学习活动镶嵌在真实情境中，学习者通过体验解决真实问题的过程，再检索、分析、解决和验证问题，通过广泛参与、自由探索、合作共享，获得知识的意义建构。主要有以下功能：

（一）学习情境自动感知

情境感知主要表征智慧环境对物理环境和学习行为的感知能力。一方面传感器感知环境的物理因素，系统自动调节物理环境，促进学生适应性学习。第二方面传感器获取学习者的位置、姿势、学习终端、操作、学习方式、情感等学习行为方面数据，结合学习行为分析，了解学生的学习需求，提供适应性支持，促进学习者个性化、自我导向的学习。

（二）学习资源自动推送

在智慧学习平台，结合学习分析呈现学习者特征、学习内容、处理信息的方式等数据，为学习者自动推送相关学习资源，促进学习个性化学习。同时智慧学习平台还根据学习结果数据分析采取干预措施，通过迭代循环过程，更好实现个性化服务，从而达到提高学习和教学成效的目的。

（三）智慧评价

评价促进教学改进。在智慧学习环境中从评价主体的多元性、评价内容的多元性、评价方式的多元性进行综合性评价学生的学习效果。评价主体有学生、同学、教师和学习共同体。评价内容有学生在线学习时间、发帖数据、参与讨论频率和测验分数等。评价方式有调查、项目设计、考试等。

（四）智慧教学模式

据文献分析，目前国内关于教学模式的研究非常多。然而目前如何选择恰当的教学模式，却没有相关原则和技术。在智慧学习环境中，我们充分利用技术的“智慧性”，灵活地选择智慧学习平台社交媒体，利用各种交互方式和媒体工具，设计与自己学科相适合的教学模式。同时还可通过教学助手的设计，如在线求助策略，促进学生进行高效的合作学习。在科学实验课中我们可结合认知科学仿真技术，建立3D情境馆，如博物馆、图书馆和生活馆，实现学习者真实的学习环境沉浸式学习，提高学习者的问题解决能力和技巧。

（五）正式学习与非正式学习相结合

在智慧教育系统，我们结合正式学习和非正式学习环境特点，主要是了解和改善家庭、工作场所，课堂等实现虚拟的共同体与现实共同体中的学习环境，针对教学设计的认知、社会和技术方面都给予跨学科的研究，从而达到利用创新的技术来改变学习方式。

五、总结

目前，信息技术与教育在不断地融合，教育信息化持续良好的发展势在必行，十分迫切。现阶段我国关于技术支持深度学习的学习环境设计与开发还处于初级阶段，本文结合学习科学理论，从理论上设计智慧教育学习环境模型，创建具有智慧特性的学习环境，促进智慧教育的研究更好地发展。

作者:张亚珍单位:九江学院信息科学与技术学院

［参考文献］

［1］任友群，詹艺.国内外学习科学领域建设、研究进展及发展趋势［J］.中国教育科学，2013，（2）.

［2］J.IAndersonCTtransformingeducation:Aregionalguide［M］.UNESCOBangkok，2010．

［3］祝智庭，贺斌.智慧教育：教育信息化的新境界［J］.电化教育研究，2012，（12）.

［4］靖国平.从狭义智慧教育到广义智慧教育［J］.河北师范大学学报（教育科学版），2003，（3）.

［5］JaechoonJo，KinamPark，DogilLee&HeuiseokLim.AnInte⁃gratedTeachingandLearningAssistanceSystemMeetingRequirementsforSmartEducation［J］.WirelessPersCommun，2014，（4）.

［6］柴少明，等.学习科学：从知识获取到知识创新：学习科学专家科斯•索耶博士访谈［J］.中国电化教育，2011，（5）.

智能环境设计篇3

关键词:智能建筑，建筑设计，信息技术

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：

前言

智能建筑是社会信息化的产物，它将随着社会的发展而发展，对智能建筑的理解也应随着研究的深入而不断拓展和深化．进人90年代，作为信息高速公路“节点”的智能建筑，受到更大的关注和重视，智建筑中“智能”的含义由原来单纯的3A系统，建筑设备自化系统、办公自动化系统、通讯自化系统拓展开来，加人了“建筑系统”，建筑物不再是以智能建筑环境的身份出现，而应与其它3个系统列，称为第4大系统．智能建筑中的建筑设计，不能仅仅停留在为智能系统提供空间的位置上，要主动新设计观念，与其它3大系统融为一体，创造出“4A”集成的智能建筑．在建筑系统中，建筑从整体构到结构形式、从空间布局到交通核的布置及外部造型都应体现智能建筑的特点，而不能沿袭一贯的没计法．智能建筑不仅要在硬件上体现高科技，作为软件的设计观念上也要体现高科技．

1建筑的灵活性

智能建筑具有极高的灵活性，其综合布线系统使建筑可以随时改变布局和使用功能．相应的在建筑计上，就应发展无障碍大空间来与之相适应．将交通核、辅助用房和设备管线等需固定位置的部分集中置，剩下的空间全部是大柱网开敞空间．层高要设计相对较高，一是留出吊顶和架空地板的高度，二是考虑后若全部按照大空间使用，净高不至于显得太低，产生间视觉的压抑感．在结构上用钢结构桁架承重，这样有的设备管线都可以放置在结构构架之中，吊顶所需高度就会大大降低。

2建筑的节能性

节省能源和降低成本是智能建筑得以迅速发展的重要原因．现代社会中，谁能以少量的投人获得最多产出,谁就能在今后的竞争中处于领先地位，智能建筑中的建筑设计要引入适宜技术的概念。在设计中除了利用智能技术调节各设备外，还应在方案设计中结合气候等因素的融入。合理组织各种建筑要素，使建筑本身就具有较强的气候调节能力，建筑设计可以在传统技术中发掘适宜成分。

3建筑的舒适性

智能建筑中的用户拥有各种先进的设备来营造一个舒适的人造环境，但许多人仍然觉得不舒服，因为它是人造的，不是天然的，人的趋自然性与生俱来的，但身处高楼大厦中的职员却很难亲近自然，这就需要智能建筑中的建筑设计要亲近自然的倾向，人性化的设计。

建筑的可发展性

随着生活水平的提高，智能建筑可以带给我们另外一个世界，这也是我国建筑发展现在所面对的一大问题，这个问题将会成为我国经济发展和建筑发展的一个弱点。因此，解决这个问题，是迫在眉睫的问题。同时把节能建筑工作放到贯彻科学发展观、全面建设小康社会、保证国家能源安全、实施持续发展的战略高度来认识。所以我们将建筑功能与技术更好地结合,创造低成本、智能化的建筑是建筑发展的必然趋势。

5建筑与城市的协调

信息时代的智能建筑与世界的联系更为紧密，它是国家信息高速公路的节点，世界正变得越来越小．智能建筑作为一栋建筑也在努力与城市溶为一体．许多建筑释放底层空间为城市广场，加强了与城市空间的对话，并为自身建立了良好的公共关系．这只是建筑融于城市的一个方面，更重要的是要结合城市环境，运用可持续发展的原则，利用智能建筑中的先进技术，创造出可与城市共生的建筑。

6智能建筑融入途径的构建

智能建筑从以下方面构建了景观意识融入空间的途径。

1)空间与环境整合设计。引入空间与环境整合设计思想，通过场地条件的限定，引导学生关注设计中的外部环境因素，将空间的限定、组织、形态等问题和场地中的环境要素、景观特征相连接，学习从环境认知与场地分析出发进行空间设计的方法，并从整体编织、互为图底的角度思考、解决各种空间问题，实现建筑与景观在空间上的融合、形态上的协调以及景观空间的连续性。

2)基于感知的空间体验。体验是视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉等身体知觉的综合感受，强调的是主体在场。体验对于空间的意义在于一体验是人类感知环境空间秩序从而建立场所感的一种有效途径。因此，空间教学需要加强观察体验与设计实践的结合，引导学生通过观察、感知和体验，体会环境中的自然景观要素与人文景观要素的密切关联及其对空间建造活动的影响。

3)空间行为与空间场景。空间创造了环境，而环境组织人们的生活、行为和相互关系。空间行为研究是将空间与其承载的行为活动作为一不可分割和相互关联的整体来考察，研究人的行为模式、心理体验与空间环境的互动关系，理解空间的内涵在于具体的空间行为所引发的特定空间场景和空间场所感的认同，目的是建构人与空间环境的和谐关系、营造人性化的空间场所。

4)古典园林的构景手法。景是中国古典园林中的重要概念，古人造园往往就是在造景。景观空间则是一种被运动的身体以多种感官方式体验的流动空间…，并有赖于组景序列对景观印象的完整体现。对古典园林构景手法的关注，目的是引导学生学习在有限的空间中通过借景、框景，漏景、障景、隔景、影景、题景等实景与虚暴的掏景方式”．将有意义的景象画面从环境中界定和凸显出来．同时，营造步移景异、小中见大、或藏或露的空间层次和丰富的景观体验。

7我国智能建筑设计发展趋势

智能建筑将成为我国建筑业发展的主流，其技术和平共处产品必将形成一个新兴的产业，智能建筑将向以下几个方向发展：

1)向综合性发展．建筑将集多种功能于一身，形成综合性大楼，这一趋势主要表现在商业建筑和办公建筑中．在智能办公楼中安排多种辅空间，例如：购物、餐饮、健身、娱乐美容、医疗，托幼、住宿等．

2)向专业型发展．在不远的将来将会出现智能学校、智能医院，智能图书馆、智能工厂、智能银行、智能住宅等新型的智能建筑．特别是智能住宅的发展有可能成为今后智能建筑发展的一大主流．

3)向区域性发展．智能建筑将向区域管理系统和城市系统发展．智能型建筑不再孤立地规划、营建，逐步走向集中成群规划、建设．它们将成为新的现代化城市建设中的核心区，最终导致智能城市的出现．

参考文献

[1]徐兴声．智能建筑的发展与可持续发展方向．建筑学报，1997

智能环境设计篇4

在教育信息化飞速发展的时代，经常会听到某高校建成了“智慧教学环境”或“智慧校园”，甚至有些高校进行了简单的信息化教学设施的改造，也冠名为“智慧教育环境”建设。是技术发展太快，还是概念炒作呢？或者是人们对“智慧教学环境”的内涵理解有偏差呢？带着这些问题，笔者对智慧教育的概念进行了深入研究，并对现阶段已经建成的智慧教学环境进行了实地调研。希望通过开展此项研究找到当前智慧教学环境建设中存在的问题与漏洞，为今后智慧教学环境的建设提供建议。

一、智慧教学环境的内涵

今天我们所说的智慧教育源于IBM提出的“智慧地球”，智慧地球的核心是以一种更智慧的方法通过利用新一代信息技术来改变政府、公司和人们交互的方式，以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。智慧地球具有三个明显的特征：①对环境透彻的感知力，通过利用物联网等实现随时随地感知、测量、捕获和传递信息；②更全面的互联互通，在有线和无线网络支持下，利用先进的系统协同工作实现全面互通；③深入的智能化，利用人工智能技术获取智能化的洞察并付诸实践，进而创造新的价值。[1]

《2015中国智慧学习环境白皮书中》指出，智慧学习作为一类学习系统，是通过物联网技术、大数据系统和人工智能技术等现代高科技来全面感知学习情境、识别学习者特征，提供合适的学习资源与便利的互动工具，自动记录学习过程和测评学习结果，有效支持人们的终身学习、职业发展和自我价值的实现。从而可以实现人们能够在任意时间（Anytime）、任意地点（Anywhere），以任意方式（Anyway）和任意步调（Anypace）（简称4A）进行学习，这类学习环境能够支持学习者轻松地（EasyLearning）、投入地（EngagedLearning））和有效地（EffetiveLearning））（简称3E）学习。[2]

我国学者祝智庭教授认为：智慧教育的真谛就是通过构建技术融合的学习环境，让教师能够施展高效的教学方法，让学习者能够获得适宜的个性化学习服务和美好的发展体验，使其由不能变为可能，由小能变为大能，从而培养具有良好的价值取向、较强的行动能力、较好的思维品质、较深的创造潜能的人才。[3]

通过对上述概念的分析可以看出，智慧教学环境的基本条件是对环境的感知、全面的互联互通和深入的人工智能；智慧教学环境中主要用到物联网、大数据和人工智能来感知学习环境和学习者特征、营造学习情景，主动提供学习资源、自动记录和评价学习结果；智慧教学环境建设为培养具有良好的价值取向、较强的行动能力、较好的思维品质、较深的创造潜能的人才，提供环境保障。

智慧教学环境主要具有如下特征：①?ρ?习者和环境的感知，比如，通过一些传感设备（物联网）实时控制教室的温度、湿度、亮度等，为学习者提供最为舒适的学习环境；②个性化资源的推送，在智慧教学环境中，可以实时感知学习过程，并主动推送个性化的学习资源；③对学习结果的记录与分析。智慧教学环境通过对学习者学习过程的记录与分析，可自动分析学习者的特征和学习情况，并产生相应的学习报表或者学习建议；[4]（4）智慧教育最根本的特征是要实现教育信息化的终极目标。

二、智慧学习环境的建设现状

当前智慧教学环境的建设正在如火如荼的进行，部分高校已经建成了智慧教学环境示范区。为深入研究智慧教学环境的建设与应用情况，笔者对部分高校的智慧教学环境示范区进行了实地考察，发现当前的智慧教学环境可分如下几类：

1.普通多媒体教室的改造升级

在已经建设成功的“智慧教室”中最为初级的是普通多媒体教室的升级版，此类教室只是对普通多媒体教室进行了装修和改造，使得教室中的座位灵活、舒适，其多媒体设备配置更加先进。当前改造成功的多媒体教室中基本都安装了高清投影、交互式电子白板或互动式大屏幕、无线扩音系统等。

2.课堂互动工具应用型

当前智慧教室中的互动系统种类繁多，比较常见的主要包括：利用台式电脑通过局域网进行互动、利用Internet进行远程的互动教学、基于手机或平板电脑的互动系统：

（1）基于台式电脑的互动系统。这种类型的教室中，每个学生座位上配有一台台式计算机，通过相关的互动软件，可实现师生之间、学生之间在网络环境下的实时互动交流，包括教师单独辅导，下发、上传资料等。

（2）基于网络的远程直播、互动系统。为实现跨校区之间、跨区域之间的教学直播互动，部分院校建设了“远程直播”教室。在此类型教室中通过高清摄像机、直播管理系统，可实现远距离直播、互动等功能。此外，通过录播控制系统，也可以实现对教师授课过程的自动录制和保存。

（3）基于智能手机或平板电脑的课堂互动系统。有些学校的“智慧课堂”可以看到基于手机或平板电脑的互动系统，此类互动系统可以让师生之间通过智能手机或平板电脑进行互动，下发、上传资料，也实现了学生实时投票、抢答等功能。另外，此类课堂互动系统已经初步实现记录课堂教学过程，并对授课情况可进行初步分析与统计。

3.教学资源库及社会化软件应用型

（1）有些地区或学校建设了相应的资源库或学习平台，便称之为智慧教育环境。

（2）还有些学校可利用微信、QQ等社会化软件实现新生注册、宿舍查询等功能，他们把这些社会化软件的简单应用说成了智慧校园。[5]

4.环境友好型

（1）教学环境的提升

部分智慧教学示范区中教室颜色鲜艳、明亮，走廊和学习区温馨、清爽，桌椅板凳舒适、灵活，教室里面配置了中央空调、电动窗帘等，整个示范区使学生能感受到愉悦、清新。但在信息化智能技术的应用方面，很少看到大数据分析系统、物联网、云计算等新型技术的应用，因此，这些环境也难以称为智慧教学环境。

（2）物联网的初步应用

有些学校建成的“智慧教室”中开始使用一些初级的物联网设备，比如，显示温度、湿度、照度等参数设备。仅仅使用一些物联网设备也难以称之为智慧教学环境。

5.综合应用型

一些学校智慧教室中综合了各种前沿技术，我们似乎看到了智慧教育的影子。此类教学环境中：教室实现有线和无线网络的全覆盖；教室外安装了人脸识别系统和RFID考勤机，这些系统采集的数据可直接传送到教务系统；可以感知教室的温度、光线等，并可实现自动控制；开发了基于云计算的教育资源库和移动学习管理系统；此外，还有智能控制系?y、增强现实的互动演示和视频会议系统、自动录播系统等。[6]

三、现阶段高等院校智慧教学环境“智慧”的缺失

通过对智慧教育内涵的研究，结合智慧教学环境的建设现状，发现现阶段“智慧教学环境”的建设与传统教学环境相比已经有了很大的提升，但还没真正实现“智慧教育”。下面笔者对照智慧教育的概念与特征，从环境建设、技术的运用以及对人才培养的支持等方面对现阶段的“智慧教学环境”加以分析：

1.对环境和学习者的感知

感知学习情景涉及学习者特征分析、传感器技术和自动推理等方面的应用，通过信息采集、动态建模和情景推理三个模块来实现[7]，要感知学习情景，物联网和人工智能技术是必不可少的。目前，智慧教学环境中对物联网技术的应用还处在最初级的对基本环境的感知方面，比如，温度、湿度和光线的感知，缺乏对物联网的深入应用。要实现对学习者特征的自动识别，必然用到人工智能、学习分析等技术，但在目前的智慧教育环境中还没有看到成功案例。

2.智慧教育资源的提供

智慧资源是指以培养具有21世纪生存技能的智慧创造者为目的，支持智慧学习和智慧教学活动的有效开展，具有泛在性、情景感知性、联通性、进化性、多维交互性和个性化智能推送等核心特征的新型数字化学习资源[8]。在智慧教育资源的建设和应用过程中：首先，用到大数据分析技术，对学生的学习特征和学习情况进行全面的分析；其次，通过人工智能等技术实现向学习者进行优质教育资源的精准推送；第三，可通过物联网、大数据和人工智能来全面感知学习环境，利用VR技术营造更为真实的学习情境。在当前建设的“智慧教学环境”中，虽然可以看到丰富的学习资源和互动工具，但它们并没有达到智慧资源的标准。

3.对学习结果的记录与分析

Siemens认为学习分析是：“关于学习者以及他们的学习环境的数据测量、收集、分析和汇总呈现，目的是理解和优化学习以及学习情境”[9]，学习分析必然会用到学习科学、人工智能、大数据等方面的理论和技术。目前我们看到的是一些授课软件对课堂的记录与初步的数据统计，并不能达到学习分析的标准。在对教学过程的记录过程中，通过自动录播系统，可以实现对教学过程的自动录制，但这种记录只能是机械的记录，缺少智能成分。

4.对教育目标的实现

智慧教育最根本的特征是要实现教育信息化的根本目标，即“要破解制约我国教育发展的难题，促进教育的变革与创新；要对教育发展具有革命性影响”[10]。要对教育发展产生革命性影响，智慧教学环境应做到如下几点：首先，要改变知识产生、传播和管理的方法和模式，让知识变得触手可及；其次，要支持学习者的终身学习、职业发展和自我价值的实现；第三，要营造良性的教育生态环境，使学习者能随时、随地开展所需的学习。显然目前的“智慧教学环境”还不能支持实现教育信息化的根本目标，因此还难以称之为智慧教学环境。

四、智慧教学环境建设建议

通过上述分析可以看出智慧教学环境的建设还处在初级阶段，目前建设的很多“智慧教学环境”只能说是现代教育环境，还不能称之为智慧教学环境。要真正实现智慧教学环境，还需要在教育理论、技术和方法等方面大幅提升。结合上述分析，本文对智慧教学环境的建设提出如下几点认识：

1.强化顶层设计，准确定位，系统规划

智慧教学环境的建设是一个系统工程，它包括校园环境、教室环境、硬件设施、软件系统，甚至还包括教师的教学理念、方法，学生的学习习惯、方式等方面的内容。因此，智慧教学环境的建设首先需要明确目标，强调顶层设计，对我们将要实现的目标进行系统的规划。

2.遵从事物发展规律，循序渐进，稳步推进

智慧教学环境的建设是一个长期的过程，不可能一蹴而就。在智慧教学环境的建设过程中还伴随着教学方法、理念的转变。因此，智慧教学环境的建设应该在系统规划的基础上分阶段开展，循序渐进地做好每个阶段的工作，最后才有可能实现真正的智慧教育。

3.明确智慧教育本质，平心静气，不忘教育根本

智慧教育的本质是利用信息化手段，为学习者的学习提供更优质的环境、更人性化的服务。智慧教学环境的建设必然用到云计算、物联网、大数据和人工智能等技术；智慧教学环境必然能给师生提供更便捷的教与学支持，让学生可以开展任何时间、任何地点、任意方式的学习；智慧教学环境必然给师生提供丰富的、个性化的资源和及时的教与学的分析报告；智慧教学环境可以支持实现教育信息化的根本目标。满足了上述条件才可称之为智慧教学环境，切不可将简单的环境改造、软件应用和资源建设冠名为智慧教学环境。

智能环境设计篇5

【关键词】智能温室电气工程设计与实现

温室与电气自动化技术相结合形成智能温室，既自动化温室。其以计算机控制为核心，结合各类电动化技术分别由遮阳系统控制阳光照射面积和时间，喷滴灌系统控制湿度，风扇系控制温室温度，移动苗床系统控制栽种面积与密度等多种系统组合。

1智能温室电气工程现状及问题

1.1智能温室的现状

我国处于急速发展的阶段，由于改革开放，我国吸收来自外界很多先进的技术，促进我国科学技术的发展，从而促进我国经济产业的发展。我国智能温室电气工程利用当代传感器技术、电子技术、通讯技术、网络技术和采集技术等多种电气工程的先进技术共同构建智能温室的各个系统。智能温室的电气工程与农业种植技术相结合现农业产品连续生产并且高产量高品质的目标。

智能温室为农业产品创建良好的生长环境，避免受到季节、温度、湿度等客观条件限制的同时，也避免多种化学污染。随着自动化的不断深化，农业产品的成本不断降低，从而整体提升农业产品的经济效益；当代技术的加入，智能温室通过信息采集系统反应的全面精确的数据信息，加深对智能温室的控制力度和完善其管理体系。

1.2智能温室的问题

我国近几年的智能温室技术主要引进国外的先进技术，由于市场的需求，我国对于智能温室的功能正在不断开发和研究中，不断完善智能温室的各项功能。我国目前智能温室存在以下缺点：一是建立温室结构标准体系。现今我国智能温室结构没有明确的国家标准，普遍遵循企业自身制定的标准，其结构往往各个不相同，从而导致农业产品质量、产量没有统一的标准；二是智能温室监控软件的引用。我国目前没有比较适合我国环境的温室监控系统，虽然引进的温室监控软件、设备成本过高，不符合市场经济的盈利原则，还存在不适合我国温室环境和季节气候标准的测定。除此之外，大多数温室监控软件不具备采集温室环境各个因素相互影响之间的信息数据，实际上环境中各个因素之间是相互影响，相互的制约的关系，彼此之间呈现动态的变化趋势，其造就的环境因素作用于温室中的农产品，鼓励人们积极开发研究智能温室的各个功效。

2智能温室控制系统的设计与实现

智能温室系统的控制系统主要分为气候和营养液监控系统两部分组成。气候监控系统主要是对农作物所处的外界环境进行监控，例如温室中的湿度、温度、CO2含量、光照、风速等多种环境中会影响农作物生长的外界因素进行全面的监控，形成动态的数据图，随时将环境控制在对农作物生长最有利的状态；营养液的控制系统主要根据不同农作物所需的夺中国营养元素的含量控制，为农作物创建良好的生长环境，确保农产品的产量和品质。控制系统的构件由五部分组成：

2.1上位机的设计与实现

上机位是以计算机为核心创建完善的监控系统，在计算机屏幕上呈现相关的时间以及对应的测量值和其动态曲线图，还要设计报警系统以及各个环结构件的运行状态，使其管理者随时了解温室中相关数据信息，保持温室的最佳状态。对于温室中出现的故障、关键数据信息、报警系统所传输的数据信息，要定时对其进行储存，并且将其打印成纸质的形式，对其进行存档，防止由于外界因素丢失数据，加强温室的控制力度和便于检修人员对数据信息

的调用。设定操作人员的权限，允许其根据农作的不同设定相关参数，并且有权在出现故障时强制停止。

2.2下位机系统

下位机是接受上位机中所显示的数据信息，并且对其数据信息进行分析处理。下位机相对于上位机是一个相对独立的个体，其操作人员同样可以对温室中的相关数据进行监控和调整。下位机通过多种精密科学数据的处理，并且通过传输机构将分析结果传输给上位机，通过复杂程序的设定，对下位机下达相关指令，下位机严格按照指令行运行，实现温室中全面的监控系统。

2.3通信通道的设计

通讯通道的设计是以稳定、便捷为主旨，确保各项功能的有效实施和对温室的控制力度。系统中通信通道采取RS485接口连接，该接口由于双接口、抗干扰功能和传输距离长的优势能够稳定、便捷传输。RS232接口其无论是稳定性、传输距离还是快捷方式都不及RS485，这类非平衡的传输方式适用于PC机之间的链接，因此上位机和下位机之间的通讯方式根据其通信的方式特点选择不同的通信方式，并且实现两种通信方式之间的相互转换，保证信息之间的稳定、便捷的传输效率。

2.4信号采集电路的设计

信号采集电路是根据各种传感器对于温室环境的测量和敏感度所获取的信息数据传输给上位机并对温室实施综合性的监控功能，既实现对于温室环境和营养液的监控功能。为了保证数据信息的精确性和高效性，传感器灵敏程度至关重要，同时其采集电路也要具有很强的抗干扰性和简约的特点，既选择数字型传感器则符合以上要求，经常被使用，同时为了保证各个数据信息之间不相互影响，从而设定为并联电路和各种信息的模拟转换器，保证数据信息的顺利传输。

2.5执行部分的设计

智能温室的电器工程是通过天窗和遮阳帘开、关和角度，的电机来控制温室中农作物的光照面积和程度；通风电机控制其通风状况；加热设备控制温室的温度；喷淋设备控制温室内的湿度；CO2开放阀控制室内CO2的含量；营养液的施放阀和营养液的配方保证营养液的平衡等各项执行部分为农作物创建良好的生长环境，从而提升农作物的产量和质量。

3结束语

综上所述，智能温室是提升农业事业的有效手段，其打破季节、时间和环境各项的客观因素，为农作物创建最佳的生长环境。智能温室是由各类电气工程实现对室内的温度、湿度、光照、二氧化碳含量和营养液的释放量和成分配置等功能。其技术的不断完善推动农业事业的不断进步。

参考文献：

[1]丁欣，孙智卿，郭鹏举.基于ARM的智能温室控制系统[J].山西农业大学学报：自然科学版，2010（01）.

[2]侯建华.智能温室远程控制系统的设计与实现―基于LPC2132[J].农机化研究，2010（12）.

[3]潘刚.温室环境远程智能监控系统的设计与实现[J].微型机与应用，2014（07）.

[4]谢彤.基于单片机的温室智能灌溉系统设计与实现[J].安徽农业科学，2013（18）.

智能环境设计篇6

【关键词】WiFi；LED；ESP8266；智能照明

ThedesignandrealizationofLEDlightinginteligentcontrolsysteminWIFIEnvironment

TANGYuan-hongLIYanLIFeiYEFu-qiuSUNJing

（CollegeofPhysicsandMechanicalEngineering，JishouUniversity，JishouHunan416000，China）

【Abstract】Asimple，full-featuredanduser-friendlyindoorintelligentLED（Light-emittingdiode）illuminationclientsoftwareisdesignedthroughtheAndroidplatformandthedevelopementsoftwareofEclipsewhichismostcommonsmartphonessysteminthispaper.Inthetechnology，combiningwiththelightingofLED，wirelessnetwork，communication，automationcontrollingandsoon，weachievedtheintelligentcontrolofLEDlighting，theautostarts，thesettingofsituationandtheautoregulationoftheluminanceandcolortemperatureoftheLEDlamps.ThissystemisconsistedoffourpartswhichincludetheintelligentterminalofAndroid，theESP8266intelligentWIFImodules、thenodeofAPandLEDlamps，ithasthecharacteristicsofsimpleoperation，lowcostandgoodexpansibility.

【Keywords】WiFi；LED；ESP8266；Intelligentlighting

0引言

近年来，随着光电子技术、光电检测技术、控制工程信号处理元器件以及新型半导体发光材料的发展，LED（Light-emittingdiode）照明技术的不断进步得到了各国的普遍重视，目前已被视为具有影响力和发展前景的一项新技术[1]。LED具有重量轻、体积小、节能、方向性好、动态变幻、寿命长、抗振、色彩丰富等优势而普遍适用于各种照明环境，随着LED光源技术、LED照明灯具、控制技术的不断创新，在很大程度上改变了传统的照明理念，使得LED照明向更加智能化的方向发展，包括LED照明的节能化、健康化、艺术化和人性化。随着社会需求的不断变化，促使传统的照明系统逐渐演变为当今融合各种计算机通信技术、微波电子以及传感器技术的智能照明系统[2-3]。如今市面上已经出现许多通过物联网控制LED照明的电子产品，其网络技术较先进，覆盖范围较宽。智能终端的大量出现，使得WiFi（WirelessFidelity）无线网络得到普及，人们现在已经非常习惯和熟练使用基于WiFi网络的多种产品[4]。并且采用简单的星状拓扑结构组成独立的WiFi局域网，具有组网简单且信号稳定的特点[5]。

随着现代照明技术不断进步和WiFi应用大众化，基于WiFi环境下的智能照明设施的价格将会逐渐降低，也会越来越受到普通民众的青睐。

本文在物联网基础上对LED照明和WiFi技术做进一步研究拓展，将两者有机的结合在一起，使人们仅仅使用智能手机即可方便快捷的控制。本文提出了基于WiFi环境下LED照明智能化控制系统具体设计方案，利用WiFi作为信号传输的载体，ESP8266作为系统的控制中心，三基色LED作为照明灯具，从而实现WiFi环境下对目标LED照明灯具组远程无线调光。

1设计系统概述

根据WiFi局域网控制的研究现状及相关的应用情况，结合LED照明、无线WiFi网络、通讯和自动化等多项技术，本设计系统旨在实现LED照明的智能化控制，达到LED灯具组的灯光自启、切景设置和灯光亮度、色温的自主调节。设计系统主要包括以下三个部分：