智慧教室多源异构数据感知系统研究
发布时间：2021-12-19 13:53
近年来,随着物联网、大数据、人工智能等新兴技术的快速发展,融合全新教育教学理念、支撑课堂教学发展需求的智慧教室成为教育信息化研究的热点。全方位、伴随式采集和汇聚智慧教室的教与学数据,构建面向个体和整体的教育教学全景视图,为教学过程分析、教育监测评估和教育智能决策提供数据支撑。本文讨论智慧教室数据感知问题,针对智慧教室中数据来源多样、结构复杂等特点,研究多源异构数据处理技术,设计和实现智慧教室多源异构数据感知系统。本文首先介绍了智慧教室的概念、发展及研究现状,提出了智慧教室概念模型,分析了智慧教室感知技术的发展,重点阐述了基于智能终端的感知技术。同时,归纳智慧教室数据来源,研究了 ETL框架模型和数据抽取、转换、加载等流程。其次,基于智慧教室感知技术和多源异构数据处理技术的研究,结合智慧教室感知系统需求和智慧教室设计理念,提出了智慧教室多源异构感知系统总体框架,对传感器管理、数据感知等关键部分进行了详细的设计。详细讨论了智慧教室多源异构数据感知系统的实现过程,包括硬件设备部署、数据采集、多源异构数据处理、传感器管理等。经过测试表明,该系统能实现智慧教室多源异构数据的采集和汇聚。在此基础上...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．６?ＭＡＴＬＡＢ定位实验结果??直线误差的计算：??
ＭＡＴＬＡＢ做算法可行性仿真实验，在大小为８００ｃｍ＊１２００ｃｍ的空间，按照每个点??至少被三个信标节点覆盖的布点规则设置新表节点的位置，总共设置８个信标节??点，定位实验结果如图２．６所示。??１２?１?Ｉ?Ｉ?０?Ｉ?Ｉ?Ｉ??＋＋?ｉ?＃?＋＋?＋＋?ｉ??１０?＋－＊■……肀?ｉ＊……？＋?ｉ?十＋－．．．４十?－??〇?丰?＋?＋＋?４－?＋＋?＋＋?°??８?＋．．．．．．．．伞．．．．．．．＃?．．．．袖?＋＋．．．．．．＾．．．．．．．知．．．．．．－??ｆ?＋＊?＾?＊＋?＋＋?＊?ｆ??＾?６??＋?年??■＋＊？?？＋？＋?＋．?＋?？＋？？＋?－??４＋?＞?＋＋?＊＋?４－?＋?＋?＋＋??４０?＃?ｆ……？＋?十……＋＊?十？?＋……＋＊？?＜）??４－?＋＋?＋＋?％?４－?＋＋??２?－Ｈｔ－?４－????＾４－?４－?－??年?＋＋?＋＊?＋＋?＋＋?＋?ｆ?＋＊＋??〇＇?ｉ?１?＞?＾?＇?ｉ?＇???０１２３４５６７８??ｘ轴??〇信标节点?＋待测点?＋定位结果＿??图２．６?ＭＡＴＬＡＢ定位实验结果??直线误差的计算：??ＬＥ?＝?ｙ／（ｐｃ－ｘｓｙ?＋?（ｙ－ｙｓ）２?（６）??ｘｅｒ－ｘ?—?ｘｓ?（７）??ｙｅｒ?＝?ｙ－?ｙｓ?（８）??其中，（６）式中ＬＥ表示定位误差；（ｘ，ｙ）表示待测点坐标；（ｘｓ，：ｙｓ）表示定位结??果；（７）式中ｘｅｒ？表示ｘ值的偏移；（８）式中ｙ＃表示ｙ值的偏移。在ＭＡＴＬＡＢ做??算法测试时
网络层，数据层和应用层四层无缝连接，实现由智慧教室全景数??据的感知、处理和存储整个流程。根据对智慧教室多源异构数据感知系统和框架??结构的研究，系统的拓扑图如图３．２所示。在智慧教室多源异构数据感知系统中，??针对多源异构数据的传输问题，引入了智能网关［６５］。智能设备传感器获取的数据，??通过智能网关，经由实时数据数据库服务器等存储相应的多源异构数据，数据经??由ＥＴＬ处理后加载到云端数据中心，为应用层提供数据服务［６６］。??传感器??｜Ｌｓ－?－??Ｌ＿Ｕ」??传感器网络节点＼??＼＾线／有线接口??ｍｍ?＼?□??９＾３?无线?／?有线接口?Ｉｎｔｅｒｎｅｔ?￣??ｓ挂麦＂ｗａｓ＞＾?１?ｊ??智能网关?交换机?＾￣??＾?防火墙??Ｗｉ－Ｆｉ／３Ｇ／４Ｇ?吃乃??２?§?服务器??智能终端??＾无线／有线接口??Ｖ??可穿戴设备??图３．２感知系统网络拓扑结构??３．２．２感知系统数据流??在智慧教室多源异构数据感知系统中，数据处理分布在各个阶段。在传感器??数据获取阶段，由各种信息转化具有符号意义的数据；在智能网关阶段，数据在??传输前会经过数据预处理来适应当前网络传输速率和传输方式；在数据存储或是??显示阶段
【参考文献】：
期刊论文
[1]户外可穿戴情境感知系统的研究与实现[J]. 李和,周斌. 现代电子技术. 2018(02)
[2]物联网环境下数据转发模型研究[J]. 李继蕊,李小勇,高雅丽,高云全,方滨兴. 软件学报. 2018(01)
[3]浅谈物联网智能传感器特性及其分类[J]. 徐文劼. 自动化仪表. 2017(03)
[4]基于物联网技术的智慧教室设计与实现[J]. 阎坚,桂劲松. 中国电化教育. 2016(12)
[5]智能传感器技术的研究进展及应用展望[J]. 尤政. 科技导报. 2016(17)
[6]智慧教室:应用现状及其影响研究——基于高中物理学科学习的跟踪研究[J]. 翟小铭,孙伟,郭玉英,Meilan Zhang. 中国电化教育. 2016(09)
[7]我国智慧教室的现状及发展[J]. 李康康,赵鑫硕,陈琳. 现代教育技术. 2016(07)
[8]国家开放大学“云教室”应用的现存问题及对策[J]. 马小强,刘铭. 中国电化教育. 2016(05)
[9]基于多源异构数据聚合技术的电力物联网设备全景信息构架模型研究与应用[J]. 沈鑫,曹敏,薛武,张金江,黄星,张林山. 南方电网技术. 2016(02)
[10]多源传感器数据采集系统的设计与实现[J]. 黄递全,向娟,田寿全. 地理空间信息. 2016(01)
硕士论文
[1]“互联网+”教育背景下智慧学习生态环境构建研究[D]. 胡旺.江苏师范大学 2017
[2]面向电力调度控制系统的多源异构数据处理方法研究[D]. 王瑞杰.华北电力大学(北京) 2017
[3]基于多源异构数据融合的概念层次体系构建及其应用研究[D]. 张晓勇.南京理工大学 2017
[4]基于多源数据的煤矿开采智能监控系统[D]. 邹阳.华中科技大学 2016
[5]智能物联网网关设计及样机系统实现[D]. 曲仁军.北京邮电大学 2013
本文编号：3544535
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．６?ＭＡＴＬＡＢ定位实验结果??直线误差的计算：??
ＭＡＴＬＡＢ做算法可行性仿真实验，在大小为８００ｃｍ＊１２００ｃｍ的空间，按照每个点??至少被三个信标节点覆盖的布点规则设置新表节点的位置，总共设置８个信标节??点，定位实验结果如图２．６所示。??１２?１?Ｉ?Ｉ?０?Ｉ?Ｉ?Ｉ??＋＋?ｉ?＃?＋＋?＋＋?ｉ??１０?＋－＊■……肀?ｉ＊……？＋?ｉ?十＋－．．．４十?－??〇?丰?＋?＋＋?４－?＋＋?＋＋?°??８?＋．．．．．．．．伞．．．．．．．＃?．．．．袖?＋＋．．．．．．＾．．．．．．．知．．．．．．－??ｆ?＋＊?＾?＊＋?＋＋?＊?ｆ??＾?６??＋?年??■＋＊？?？＋？＋?＋．?＋?？＋？？＋?－??４＋?＞?＋＋?＊＋?４－?＋?＋?＋＋??４０?＃?ｆ……？＋?十……＋＊?十？?＋……＋＊？?＜）??４－?＋＋?＋＋?％?４－?＋＋??２?－Ｈｔ－?４－????＾４－?４－?－??年?＋＋?＋＊?＋＋?＋＋?＋?ｆ?＋＊＋??〇＇?ｉ?１?＞?＾?＇?ｉ?＇???０１２３４５６７８??ｘ轴??〇信标节点?＋待测点?＋定位结果＿??图２．６?ＭＡＴＬＡＢ定位实验结果??直线误差的计算：??ＬＥ?＝?ｙ／（ｐｃ－ｘｓｙ?＋?（ｙ－ｙｓ）２?（６）??ｘｅｒ－ｘ?—?ｘｓ?（７）??ｙｅｒ?＝?ｙ－?ｙｓ?（８）??其中，（６）式中ＬＥ表示定位误差；（ｘ，ｙ）表示待测点坐标；（ｘｓ，：ｙｓ）表示定位结??果；（７）式中ｘｅｒ？表示ｘ值的偏移；（８）式中ｙ＃表示ｙ值的偏移。在ＭＡＴＬＡＢ做??算法测试时
网络层，数据层和应用层四层无缝连接，实现由智慧教室全景数??据的感知、处理和存储整个流程。根据对智慧教室多源异构数据感知系统和框架??结构的研究，系统的拓扑图如图３．２所示。在智慧教室多源异构数据感知系统中，??针对多源异构数据的传输问题，引入了智能网关［６５］。智能设备传感器获取的数据，??通过智能网关，经由实时数据数据库服务器等存储相应的多源异构数据，数据经??由ＥＴＬ处理后加载到云端数据中心，为应用层提供数据服务［６６］。??传感器??｜Ｌｓ－?－??Ｌ＿Ｕ」??传感器网络节点＼??＼＾线／有线接口??ｍｍ?＼?□??９＾３?无线?／?有线接口?Ｉｎｔｅｒｎｅｔ?￣??ｓ挂麦＂ｗａｓ＞＾?１?ｊ??智能网关?交换机?＾￣??＾?防火墙??Ｗｉ－Ｆｉ／３Ｇ／４Ｇ?吃乃??２?§?服务器??智能终端??＾无线／有线接口??Ｖ??可穿戴设备??图３．２感知系统网络拓扑结构??３．２．２感知系统数据流??在智慧教室多源异构数据感知系统中，数据处理分布在各个阶段。在传感器??数据获取阶段，由各种信息转化具有符号意义的数据；在智能网关阶段，数据在??传输前会经过数据预处理来适应当前网络传输速率和传输方式；在数据存储或是??显示阶段
【参考文献】：
期刊论文
[1]户外可穿戴情境感知系统的研究与实现[J]. 李和,周斌. 现代电子技术. 2018(02)
[2]物联网环境下数据转发模型研究[J]. 李继蕊,李小勇,高雅丽,高云全,方滨兴. 软件学报. 2018(01)
[3]浅谈物联网智能传感器特性及其分类[J]. 徐文劼. 自动化仪表. 2017(03)
[4]基于物联网技术的智慧教室设计与实现[J]. 阎坚,桂劲松. 中国电化教育. 2016(12)
[5]智能传感器技术的研究进展及应用展望[J]. 尤政. 科技导报. 2016(17)
[6]智慧教室:应用现状及其影响研究——基于高中物理学科学习的跟踪研究[J]. 翟小铭,孙伟,郭玉英,Meilan Zhang. 中国电化教育. 2016(09)
[7]我国智慧教室的现状及发展[J]. 李康康,赵鑫硕,陈琳. 现代教育技术. 2016(07)
[8]国家开放大学“云教室”应用的现存问题及对策[J]. 马小强,刘铭. 中国电化教育. 2016(05)
[9]基于多源异构数据聚合技术的电力物联网设备全景信息构架模型研究与应用[J]. 沈鑫,曹敏,薛武,张金江,黄星,张林山. 南方电网技术. 2016(02)
[10]多源传感器数据采集系统的设计与实现[J]. 黄递全,向娟,田寿全. 地理空间信息. 2016(01)
硕士论文
[1]“互联网+”教育背景下智慧学习生态环境构建研究[D]. 胡旺.江苏师范大学 2017
[2]面向电力调度控制系统的多源异构数据处理方法研究[D]. 王瑞杰.华北电力大学(北京) 2017
[3]基于多源异构数据融合的概念层次体系构建及其应用研究[D]. 张晓勇.南京理工大学 2017
[4]基于多源数据的煤矿开采智能监控系统[D]. 邹阳.华中科技大学 2016
[5]智能物联网网关设计及样机系统实现[D]. 曲仁军.北京邮电大学 2013
本文编号：3544535
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