学校公共空间智能化改造的设计与实践

摘要：学校报告厅等多功能公共空间的高效管理是学校信息化部门的一项重要工作，本文通过实践探索出了一套切实可行的学校公共空间智能化改造方案，有效减少了管理过程中的重复工作，提升了公共空间的使用效率。关键词：公共空间；智能化；智能WIFI断路器；高清矩阵切换器问题提出中小学报告厅等公共空间的高效管理一直是中小学信息化工作中的一个痛点。一方面，报告厅等公共空间设备多，包含灯光控制系统、投影系统、音响系统等多个子系统，普通师生很难掌握好这么多设备的使用方法，这就使得在报告厅开展活动，经常需要一名信息中心的教师专门进行辅助，给信息中心带来了很大的工作负担；另一方面，学校积极鼓励开展丰富多样的文体活动，“班会课”“演讲比赛”“社团活动展示”等众多公共活动都要使用学校公共空间。因此，如何在现有基础上对学校公共空间进行智能化改造，提高公共空间的智能化程度，简化操作步骤，优化操作流程，让普通教师也能够轻松学会，同时，提高公共空间的利用效率，成为笔者研究的重点。结合所在学校的实际情况，笔者制订了公共空间智能化改造应达到的目标，主要包括公共空间的“预约登记系统”“一键灯光系统”“音响和投影智能控制系统”等部分要达到的改造目标。①预约登记系统：采用网上自动预约登记，先预约先使用，后面需要预约的人只能在空余的时段登记。②一键灯光系统：常用灯光控制集成到一个按键上，安装在门口附近的墙上；开门后，只要按一个键就可把常用的灯都打开和关闭，也可以用手机远程控制。③音响和投影智能控制系统：公共空间最重要的是音响系统和投影系统，可以安装一键开关，可以一键打开音响设备电源，并把多媒体电脑的画面投影到LED大屏上。使用完毕后，一键关闭所有的设备电源。改造方案设计1.一键灯光控制系统改造方案灯光控制的目标是在门口设置一键开关，方便使用者一键打开常用的所有灯光，活动结束后一键关闭所有灯光。该灯光系统最好带有遥控功能，公共空间的管理者也可以远程遥控开、关灯或进行定时设定。经过方案比较，笔者认为采用“智能空气开关”（智能WIFI断路器）代替传统“空气开关”是一个比较好的选择。该方案不需要重新布线，只需简单更换控制室中的灯光配电箱里面的“空气开关”就可达到设计要求。智能空气开关在传统空开配电设备上进行升级，不仅能通过“物联网技术+智能空开”实现配电设备智能化管理（如下页图1），从而实现设备状态监测和预警报警等功能，还可以实现远程控制分合闸，并且当电路发生故障时，能对使用中的电器产生保护，避免电器设备发生损坏。2.“音响和投影智能控制系统”改造方案报告厅等公共空间最常使用的是音响和投影系统，但传统的音响系统和投影切换系统包含的设备多，开关不方便。改造的目标是把所有设备集成到中控显示屏上，音响设备电源开和关、多路信号源切换等功能都可在触摸屏上一键开关、一键切换。（1）硬件原理设计智能控制系统的核心是一套由“无缝高清矩阵切换器”“电源时序器”“控制面板”组成的自动控制系统（如图2）。“无缝高清矩阵切换器”是一套完整的音视频管理切换系统，是能够担负众多的显示信号源（输入）和众多的显示设备（输出）之间的任意组合（切换）的矩阵系统。高清矩阵设计减少了不同信号格式的转化（矩阵内部直接转换）和施工布线，提高了设备的集成度。音响和投影设备的电源则接在电源时序器上，由电源时序器设定自动开关机顺序。电脑主机、笔记本电脑、学海投屏系统等众多信号源都连接到“无缝高清矩阵切换器”；控制面板则连接“无缝高清矩阵切换器”“电源时序器”“LED大屏控制器”，实现一键开启所有音响设备电源、LED显示设备，并通过面板方便地切换LED显示大屏的信号源。（2）核心控制代码修改在硬件设备搭建完毕后，需要根据不同的使用场景，改造控制面板的内容，主要是控制按钮的创设。图3所示是学校“第一报告厅”中的智能中控面板主要按钮布局。在按需求设置好控制面板的按钮后，还需要对后台代码进行修改，实现不同按钮控制不同设备的功能。主要包括：①控制电源时序器开关，自动打开和关闭设备的电源。②控制信号切换，选择不同的信号源投送到LED大屏上。典型代码如下页图4所示。3.门禁和网络预约登记系统改造方案为了实现公共空间的使用自动化，在对灯光、音响、大屏投影系统智能化改造后还必须配合门锁系统智能化改造，并改造公共空间申请、登记、使用流程，才能真正提高公共空间的使用效率，同时降低信息中心等管理部门的管理压力。首先，把所有公共空间的传统门锁改造成“智能锁”。智能锁具备更多的开锁方式，如指纹识别、密码开锁、NFC设备开锁、手机APP开锁、备用钥匙开锁，这些开锁方式都是非常成熟的，安全性和稳定性都很不错，并且智能门锁是可以和外界通信的，管理人员能够远程获取状态或者实现智能联动，进行远程开门。同时，师生都有校园卡，只要给予授权，师生就可以刷校园卡自行开门。其次，更新公共空间预约登记制度，实行公共空间“自动预约使用”制度，遵循先预约先使用的规则。在这方面，“钉钉”自动化办公平台的“公共空间预约和审核应用”是一个很好的选择。教师要使用报告厅等公共空间，必须先到钉钉上预约，选择可预约的时间段；信息中心负责审核，并根据预约者的要求提前做相关准备工作；当审核通过后，申请教师就可以用校园卡在特定时间内打开所申请的公共空间，并一键开关灯光和打开音响、投屏系统，方便地使用公共空间（如图5）。运行效果根据上述原则，笔者所在学校对第一报告厅、第二报告厅等多个公共空间实行了智能化改造，从一段时间的运行结果来看，基本达到了改造目标。一方面，公共空间遵循先预约先使用的原则，钉钉上清楚地显示何人何时间使用何公共空间。这样，不但极大地方便了教师的申请，而且减少了信息中心工作人员手工登记的麻烦。另一方面，公共空间中的设备经过智能化改造，使得信息中心的工作人员不需要参与到公共空间每次的具体使用中，因为普通教师只需要按少数几个按键就可以方便、独立地使用智能空间的音响投影灯光系统。信息中心只负责重大场合公共空间的使用，以及维护公共空间各种设备的正常使用。当然，