智能排课系统的研究背景和意义、国内外发展状况

随着计算机的发展和教育改革的不断深入，计算机网络技术的不断成熟，综合教学网络已广泛应用于学校教学、管理的各个领域，特别是微机排课系统的应用。它代表着学校教学管理的水平，是现代化管理的手段。多年来人们为实现课表编排的智能排课进行了大量的探索。从50年代末开始，就有人着手研究用计算机来解决课表问题。此后，人们对课表问题的数学模型、课表问题的解及解的存在性等问题进行了深入的探讨，但一直未能得到满意的结果。直到1975年课表问题被证明是NP-完全类以后，人们才将注意力更多地转向课表编排实用算法的探索与研究。
目前大多数微机排课系统是采用各教学单位进行教学任务的指派，然后将教学任务单提交教务科，教务人员将数据输入微机，进行排课、打印课程表等工作。这种微机排课系统只是在一定程度上减轻了教务人员排课的负担。如何更有效地利用人力、物力资源，充分发挥微机的辅助作用，减轻教务人员的工作强度，在对需求进行详细的分析后，本文提出了基于教学大纲的微机排课设计思想，并对其算法进行了描述，共同行参考。
论文首先介绍了智能排课系统的研究背景和意义、国内外发展状况及其相关技术。接着仔细探讨了智能排课系统的工作流体系结构、工作流子系统的设计与实现；结合我校教务管理事务的实际状况，分析事务工作流程，研究并给出了其工作流模型。
然后，介绍了基于回溯法的智能排课系统研究的内涵及特征，研究了回溯法在系统中的作用；结合教务排课管理事务的实际处理情况，通过对各种类型的课程及排课条件的适当处理，提出了一种大学课程表的排法方案，尽量降低排课的复杂度;并突出了教室资源的限制，给出了一个基本通用的模型;提出用优化的回溯算法求解模型并辅助以松弛法。
最后实现基于回溯法的智能排课系统的开发。介绍了开发背景和设计原则，然后从总体框架出发，分析了系统的具体目标，在此基础上给出了实施方案。针对教学管理子系统，分析了其基本的数据结构和处理流程，给出了实现程序。最后运行系统并分析显示了运行结果。
ABSTRACT
With the development of computer education and in-depth, computer network technology continuously mature, integrated network has been widely used for teaching in schools teaching, management in all areas, particularly computer comes system applications It represents a school management level, a modern management tool Over the years it has organized for school timetable wisdom come considerable exploration From the end of the 1950s, it was to undertake a study on the use of computers to solve school timetable Since then, the people on school timetable mathematical model, the school timetable and existence of such issues in-depth discussions, but had been unable to obtain satisfactory results Until 1975, school timetable NP- issues proved to be totally beyond category, people will focus more practical to school timetable scheduling algorithm exploration and research
Most current computer system is feeling the teaching units using teaching tasks assigned, and then only to the academic teaching mission Sectional, the academic staff will be data into the computer, a beer, prints curriculum work This computer system comes only to a certain extent reduce the academic staff feeling the burden How to make more effective use of manpower, material resources and give full play to computer complement, reduce academic staff strength in the demand for detailed analysis, this made the computer-based curriculum design and feeling, and a description of their algorithm, the common reference
Papers wisdom comes first introduced the background and significance of the research system, and development and related technologies Then carefully explored wisdom comes to the work flow system architecture, design and realization of workflow subsystem; I school with the actual situation of Academic Management Services, workflow analysis services, research and given its workflow models
Then, based on retrospective law introduced systematic study of the wisdom of the content and features of beer, a retrospective study of the role of law in the system; Academic Management Services in conjunction with the actual disposition comes through on all types of courses and conditions appropriate treatment comes, proposed a program of the University curriculum emission law, minimizing the complexity comes; and highlighted classroom resource constraints, given a basic generic models; by optimizing the back with fellow models and algorithms to complement discipline law
Finally based on retrospective law wisdom comes system development Introduced the background and the development of design principles, and then starting from the overall framework, the specific objectives of the analysis of the system and on the basis of maintaining the implementation program Teach management subsystems, and an analysis of its basic structure and data processing procedures, given the realization process Operating systems and the final analysis demonstrated operational results

行业主要企业：大富科技(300134)、梦网集团(002123)、共进股份(603118)、胜宏科技(300476)、润和软件(300339)、立昂技术(300603)

本文核心数据：全球物联网市场规模、全球物联网连接数量、全球物联网下游行业分布

处于市场验证期

物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等 信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与因特网连接起来，进行信息交换
和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网发 展历史悠久，可分为三个阶段：

物联网连接数超120亿个

根据全球移动通信系统协会(GSMA)统计数据显示，2010-2020年全球物联网设备数量高速增长，复合增长率达19%;2020年，全球物联网设备连接数量高达126亿个。“万物物联”成为全球网络未来发展的重要方向，据GSMA预测，2025年全球物联网设备(包括蜂窝及非蜂窝)联网数量将达到约246亿个。万物互联成为全球网络未来发展的重要方向。

下游制造业/工业占比最大

从下游领域来看，根据IoT
Analytics的数据，2020年全球物联网行业下游占比中，制造业/工业占比22%排在首位，其次是交通/车联网，占比15%。智慧能源、智慧零售、智慧城市、智慧医疗和智能物流分别占比14%、12%、12%、9%和7%，排在第3至7位。

2020年物联网链接内容90%属低功耗、广域网领域

2020年整个物联网90%连接属于低功耗、广域网领域。万物互联趋势下，传统移动蜂窝网络的高使用成本和高功耗催生了专为物联网连接设计的低功耗广域连接技术，对应中低速率应用场景，拥有广覆盖、扩展性强等特征，更符合室外、大规模接入的物联网应用。

2026年市场规模接近155万亿美元

根据知名国际信息技术数据公司lDC的测算，2019年全球loT市场规模为6860亿美元，到2022年，这一数字将突破万亿美元;与此同时，2019年全球通过万物互联传输的数据规模已达到14ZB，2025年传输规模则将达到80ZB。在loT行业本身的从全球来看，目前全球物联网相关的技术、标准、产业、应用、服务处于高速发展阶段。整体上物联网核心技术持续发展，标准体系正在构建，产业体系处于建立和完善过程中。移动互联网连接和工业互联网连接是未来发展的主要趋势，根据lDC的测算数据，2020年全球物联网市场规模为7490亿美元，年平均增长率为1220%;预计2026年，全球物联网市场规模将会接近155万亿美元。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国物联网行业细分市场需求与投资机会分析报告》。

随着智慧城市建设加快，以及国家对教育的重视，智慧校园、智慧教室的打造即将在各城市相继落地，重点解决传统校园、教室管理中出现的各类实际问题。

校园、教室管理常见状况及问题

在以往的校园管理及教室设备使用当中，往往存在以下几个问题：

（1）设备繁多，难以统一实现智能感知、控制管理；

（2）手动按键下拉投影幕布、开关灯、空调温度调节、排风扇开关等 *** 作太过繁琐，既浪费实际授课时间，教室上课体验大打折扣；

（3）各类设备使用情况及能耗没有清晰的数据可查及分析，不利于节能改进。

顺舟智能根据教室场景实际需求，推出智慧教室物联网方案，致力于实现教室场景的智慧化升级。

智慧教室物联网方案

顺舟智能基于Zigbee技术优势，Zigbee30网关及内嵌Zigbee模块，可实现对教室场景下的灯光、风扇、空调、窗帘、电教设备、智能门锁等电器设备实现智能化管控，节省人员管理成本，提高设备管理效率，同时为师生打造智慧化的教学/学习体验。

1、情景模式

情景策略为一组动作的集合， *** 作简单、高效。如早上开始一天的学习时段，空调、排风扇到点自动提前开启，改善教室内空气环境；学生进入教室时，门禁打开，音乐播放；老师上课时，投影打开，投影幕布下放，讲台灯光关闭或调暗等。通过场景开关和系统配置，一键进入预设的场景模式。如“上课场景”、“下课场景”、“多媒体场景”、“电教场景”等，可个性化定制。

2、智能门禁系统

智能门禁支持管理员便捷录入人员进出记录，实时掌握门禁状态及告警信息。此外，智能门禁系统结合人脸识别功能，有效保障学校教室安防、安全。

3、教室设备管理系统

设备实时状态显示：设备工作状态（如灯光开还是关）、设备故障显示（开关是否故障）可实时在线显示。 设备单独控制功能：各设备可以通过设备管理系统进行控制和管理，受控设备包括：空调，投影控制器，电脑，日光灯，窗帘、能源、环境设备、专业设备、门禁门锁等。

4、智慧环境监测系统

教室环境监测及调节。通过温湿度传感器、空气质量传感器等实现教室温湿度、空气质量等实时监测，环境数据实时回传至服务器、云平台，通过策略部署、设备联动，开启新风、加湿器、风扇等设备，调节教室环境。实现教室环境智能化管控，确保教学环境处于舒适状态。

5、智慧节能系统

通过物联网平台可远程调控、开关教室设备，设定情景模式、自定义时段进行设备开启关闭 *** 作，避免非教学时段设备长期开启、空转。同时，平台可进行能耗数据展示分析，清楚了解各区域、各类型设备用电情况，实现节能减排。

6、智慧用电安全系统

教室内部智能开关、智能插座、温控面板等均嵌入Zigbee模块，可以远程查询空气开关线路电压、漏电电流、线路功率、线路电流、开关状态等用电数据，同时设置漏电保护功能自动检测，以及区域内所有用电线路开关远程集控管理，自由分组设置定时开关等。

智慧教室物联网方案优势

1、设备覆盖面广、部署方便

支持教室内绝大部分可管理设备，包含了多媒体、空调、开关、能效插座、灯光、窗帘、环境监控、安防、电力等数十种物联网传感器和控制器。方案采用ZigBee无线协议，避免了传统的布线难题，通过简单的升级改造即可快速完成物联网硬件环境的部署，降低了硬件部署成本和施工难度，极大加快了部署速度。

2、智能化、便捷化使用

可灵活定制物联网场景和定时策略，实现设备的批量、定时自动控制。可根据温湿度、光感强度实现智能自动调节。

3、电能节能减排

实时探测关键能耗设备的电能消耗，实现能耗信息透明化，实现能耗的科学管理。

物联网就业前景很好，物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点，其应用范围几乎覆盖了各行各业。

物联网专业是教育部允许高校增设新专业后，高校申请最多的学校，这也说明了国家对物联网经济的重视和人才培养的迫切性。物联网的产业规模比互联网产业大20倍以上，而物联网技术领域需要的人才每年也将在百万人的量级。

物联网的基本特征从通信对象和过程来看，物与物、人与物之间的信息交互是物联网的核心。物联网的基本特征可概括为整体感知、可靠传输和智能处理。

整体感知—可以利用射频识别、二维码、智能传感器等感知设备感知获取物体的各类信息。

可靠传输—通过对互联网、无线网络的融合，将物体的信息实时、准确地传送，以便信息交流、分享。

智能处理—使用各种智能技术，对感知和传送到的数据、信息进行分析处理，实现监测与控制的智能化。

---