基于物联网技术的学生管理系统研究

袁峰

（德州职业技术学院 山东省德州市 253034）

物联网技术借助传感设备及无线网络，借助接入网以及互联网，构建一个庞大的智能化网络，目的是实现物物以及人与物之间的高效信息交互。物联网能够实现这一功能，是通过传感器、射频识别、嵌入式技术等应用，对于物体身份进行识别，传感器技术通过视频技术进行信息采集和传输，嵌入式技术能够通过计算机处理将电信号指令发出来。物联网技术借助多个技术的整合，能够让物联网作为一个整体，切实发挥作用。传统学生管理系统很难达到高效的学生管理效果，所以将物联网技术应用进来，通过构建B/S 模式，建立学生教学、档案、管理等管理框架，实现多模式的分工合作，能够有效提升管理效率，促进学生管理工作取得理想成效，也有利于推动教学现代化的管理。

1 基于物联网技术的学生管理系统开发技术以及相关理论

目前局域网的管理信息系统大多建立在B/S 模式下，通过Internet 对数据库的系统核心部分进行操作跟访问，是当代开发管理信息系统的主要形式。此类型开发模式能够更好的满足用户开展分布式访问，操作方便且对用户自身客户端的配置要求不高，基于软件系统的开发模式多数为分工合作，该开发形式对时间及开发场地不设限，对获取系统服务器数据接口不限定。物联网背景下，B/S 结构下Web 服务的数据访问安全机制较好，系统扩展便捷，在程序升级及维护期间更高效。

B/S 结构（全称Browser/Server，即浏览器/服务器模式），是一种网络结构源于WEB 兴起，WEB 浏览器是目前用户在客户端使用最多的权健。B/S 结构将系统功能实现的主要内容集中在服务器中，简化后续系统深度开发，使用及维护，对客户端实现统一。客户终端机上任意一个浏览器，如Chrome、Microsoft Edge、Internet Explorer，只要服务器安装了SQL Server 或MYSQL 等数据库。浏览器都能通过Web Server 跟数据库进行数据交互。B/S 结构图示如图1。

图1：B/S 模式

与C/S 相比，B/S 有很多优点，推动着B/S 取代C/S 进程，本文总结如下：

（1）从硬件环境看，C/S 需要专用环境，B/S 可以在广域网中进行。

（2）从程序架构上看，C/S 运行速度有限，更关注流程，B/S 对安全访问跟访问时的运行速度都比较重视，适应未来发展趋势。

（3）从系统维护上看，C/S 的既有模式下升级困难，B/S 对数据接口不作限定，升级时花费少，操作方便。

（4）从处理问题上看，C/S 较为集中，不能分散处理，B/S 在操作上更为灵活。

（5）从用户接口及信息流看，C/S 的数据接口跟操作系统有很大的关系，交互性不高，B/S 能够实现多平台间跨越式交互。

2 系统功能概述

2.1 PC端教育管理功能

该系统能够为教培机构提供一站式数字化解决方案，真实使用场景，助力教培机构数字化转型升级。该部分功能主要是为学校教育管理提供便利的渠道，能够实现多维度学员管理，多维度管理学员信息，提高机构管理和运营效率；其次，系统能够实现智能排课操作需要，方便学校进行可视化视图排课，自定义排课周期，自动检测排课冲突；系统能够及时生成视图课表，方便学生实时视图化查看老师、教室排课情况，提高老师、教室利用率；此外，系统还具备人脸识别签到功能，学员到校离校刷脸，可自动完成签到、点名消课、通知家长。这样可以放学校和家长都能够及时掌握学生在校情况，了解他们的日常学习和生活状态。

2.2 家校服务功能

这一模块的功能包含多方面。

（1）消息通知功能，能够对学员到校离校通知、上课提醒、续费提醒等，一键触达家长，重要信息不错过；

（2）实现作业提交功能，学员可在线提交作业，系统自动提醒未提交学员，提高学员作业积极性；

（3）互动点评功能，老师与家长可对学员上课表现、作业进行互动点评，提高家长参与度；

（4）精彩分享功能，家长可实时查看学员课堂表现，并可将精彩表现分享至朋友圈；

（5）多人查看功能，支持多名家庭成员登陆家长端，实时查看学员在校表现；

（6）自主约课功能，家长可通过手机端在线自助查看机构课程信息并约课，提高机构课程预约率；

（7）学员档案功能，建立学员成长档案，通过视频、图片等全方位记录学员成长轨迹，家长随时查看；

（8）在线缴费功能，机构可将学员缴费订单信息推送至家长手机，家长在线缴费，轻松便捷。

2.3 线上课程教学功能

该系统设计中的线上课程教学功能主要是为了满足学生的线上自主学习需求，这一模块功能主要包含：课程线上化、课程体系化、课程回顾、学习时间灵活、作业互评等。

（1）课程线上化功能实现。老师上传课程，学员在线查看并学习支持上传视频、图片、文字等多形式课程。

（2）课程体系化功能实现。老师根据教学内容上传课程内容，教学体系化提高机构品牌形象。

（3）课程回顾功能实现。学员可反复回顾查看课程提升学习效果。

（4）学习实践灵活功能实现。不固定学习时间，学生可根据自身学习时间安排，自由学习。

（5）作业互评功能实现。老师和家长可在线对作业进行点评互动提高家长参与度。

2.4 刷脸签到点名功能

这部分功能实现主要是针对学生的教学管理开展的。需要重点实现学生人脸的精准识别、拍照推送、签到签退、智能点名、自动消课、考勤通知、语音播报、老师考勤等子系统功能，方便教学管理工作开展。

3 基于物联网技术的学生管理系统实现

3.1 用户登录界面实现

用户登录界面设计中，主要是针对系统用户，包含学校领导、教师和学生，他们需要通过用户名和账户密码输入登录相应的系统。不同用户登录应该具有不同的系统权限。学生在登录中需要输入自己的学号，密码设置为学生身份证的后六位，学生在首次登录系统后可以自行更改密码，也可以不改。而学校的领导、教师登录系统后，能够对学生的相关信息进行查看，修改或者是删除，还可以添加一些信息，这样就能够促进学生相关信息更加完善，实现对学生信息的科学、综合管理。

3.2 系统主界面实现

在用户登录该系统后，就可以操作相应的模块功能，主界面中会显示出用户名，也有退出按钮，可以随时退出。主界面中间以下下方呈现的是血神管理系统的公告，学生可以接收到学校以及教师分布的相关公告和通知，了解班级及学生的一些普遍情况，查看学校动态以及课程动态，并且按照教师的要求来完成自己的学习任务。

3.3 主要功能模块实现

在该学生管理系统中，更多的是对学生的出勤情况、线上学习情况进行考查，方便学校和家长及时沟通，及时发现问题。在相应管理模块中，可以直观显示学生的出勤情况，要是有缺勤的情况，可以第一时间看出来，可以有效为学校的教学督查提供依据，方便学校对学生的管理。在教学管理模块，教师不仅可以查看学生的出勤情况和作业完成情况，学生也能够及时查看自己的学习成绩。此外，借助相关信息的统计，教师还能够对学生的学习情况进行动态监测，看到学生的学习成绩发展趋势，为学生找到薄弱学科，做好专项教学指导提供必要的依据。学生也能够及时查询教师信息，增进师生之间的了解。

4 NET架构和系统开发环境

NET 框架是微软开发，旨在对敏捷软件的开发、网络透明及平台无关性，是软件工程发展的重要迈步，实现了编程环境中多语言的统一，为Internet 上各应用实现通过Web 服务建立沟通。NET 框架可以在不同配置的客户端中使用，非常方便，受到软件开发人员的广泛好评。

4.1 数据库技术

Microsoft SQL server2019 是一款企业级数据存储的非常优秀的数据库管理软件，能够很好的兼容微软公司的多种Windows 操作系统，建立分布式浏览器跟服务器数据库管理系统。使用该软件的开发人员能够在数据库中建立Web 服务联系，因校内教育系统存储的学生信息中数据类型很多，资源信息很大，这一情况决定了采用SQL server2019 作为数据管理软件的适合性。使用该软件要求研发人员熟练掌握T-SQL 编程性语言：查询语言、操作语言、定义语言及控制语言。此类软件既支持数据结构层面的操作也支持修改单个记录。

4.2 C#语言

这是微软公司基于C 语言及C++语言，吸收其他类语言优点发布的更加高级的程序语言。它的操作非常便捷并且可以实现跨平台编辑，操作能力非常强。因其是在多种语言基础上修正的，学习和上手较为简单。

基于软件设计的规范和要求，设计以物联网技术为基础，以B/S 为设计框架的教学管理平台，该教学管理系统设计与实现过程中将用到的关键性技术和开发环境，对核心内容初步了解。

4.3 硬软件设计

基于物联网技术的学生管理系统硬件设计中，要将数据采集终端和数据接收终端作为重点。传感器、MCU、AD 芯片等部件构成数据采集端。接收端也是由多个异步串口连接，还连接了蜂鸣器、LCD、芯片等部件。而总线和无线传输模块相连接，其功能和终端接收设备对等，可以借助天线将信号传输到控制中心，再将受到的数据信息传输到主机位置。

在学生管理系统软件设计中，包含了数据采集节点、协调器节点以及主控制器设计，这些都是学生管理系统中的关键软件设计部分。在这一系统中，学生管理系统中，处理器的作用很关键，为了实现智能学生管理系统设计的自动化目标，选择使用低能耗、低成本和高性能的处理器进行处理，确保系统的网关作用能够有效发挥。通过串口接收无线网络的教学环境信息，做好解析和处理，再将相关信息保存后传输到GPRS 模块，借助串口接收相关控制命令或其他信息数据，做好分析处理后将其传输到网络中的协调器位置。

5 基于物联网技术的学生管理系统具体应用

5.1 在学生考勤中的应用

基于物联网的电子标签和射频识别技术应用，学校构建以B/S 为框架的学生管理系统，在学生手机卡或者是校园卡中嵌入设定好的电子标签，通过学校各个教室中的监控设备来接收和发送射频识别信号，这样就可以有效对学生的上课考勤情况进行信息采集，及时把握学生考勤情况，对于缺勤学生信息自动上传系统和相关联系人，这样班主任和班级教师都可以快速掌握学生的考勤情况，以便及时提醒和采取措施。此外，在课程教学中，部分学生存在课堂玩手机的情况，通过安装以物联网为基础的电子感应设备，可以及时检测班级中的电子设备情况，一旦有学生玩手机，系统会及时发出警报信息，且对于相应电子设备进行定位，这样老师就可以很快判断是哪个学生使用了电子设备，及时制止这种行为，同时也警醒其他学生，课堂上不要带电子设备进入，更不能在课堂中玩手机，有效保证课堂上学生能够更专心的听课。

5.2 在校园安全监管中的应用

随着智慧校园、物联网校园等建设加速，很多学校都开始在校园内安装各种各样的电子监控设备，构建校园的监控网络，实现对校园安全和信息的有效监控及管理。但是，传统的校园监控只是在校园一些重要角落安装视频监控设备，但是这些监控录像和信息如果没有专门进行审核和管理，是没有实际价值的，也提取不了重要信息，这样对于校园安全管理依然是漏洞。对此，通过物联网的RFID（射频识别）技术应用，能够将相应电子标签安装在校园治安死角、施工场地、教学楼等重要或者是危险系数高的场所，并通过系统信息录入来核实学生身份。

此外，还要避免校外人员随意进入校内的现象，所以将电子报警器及摄像头在校园生活区以及教学区安装起来，对于校外不明人士的进出进行管控，及时发出语音警报，提醒其无故不得进入校园。

5.3 在文体活动中的应用

学生的兴趣和性格特征有一定差异，所以他们喜爱的课余活动也往往各种各样，在传统教学模式中，会组织学生开展一些集体性的文体活动，这样可能让一些不感兴趣的学生对此比较反感，缺乏他们积极性，导致时间和精力的浪费。还可能导致学生出现逆反心理，这样就很难确保活动效果。基于此，学校要组织学生将自己的兴趣爱好提交到信息管理系统中，通过物联网技术来构建学生电子档案，这样学校在举办文体活动中就可以通过微信或者是QQ 来进行信息传递，让学生结合自己的兴趣爱好来选择自己喜欢文体活动项目，学校则根据学生上报的活动参与数量，来组织更多的热门文体活动。在这样的活动开展中，学生的参与积极性更高，通过相关信息录入，还能够更好的将活动开展结果以及学生参与情况反馈出来。

5.4 在教学流程控制中的应用

在学校管理中，教学活动管理是最主要的工作。在日常的学校教学工作中，相关教学有联系紧密的流程，借助物联网技术来实施对于教学管理体系的全面构建，将射频识别技术作为主要支撑，促进教学管理和学生个体的考核能够逐步实现，同时还要提升学生的自主学习能力，强化学生合作意识等。例如，在农业院校的教学工作中，构建数字化农植物园系统，让学生通过操作进入到系统中，对植物生长状况进行观察和感知，在计算机网络应用中对于信息进行梳理观察，进行种植经验交流，体现研究的成果和力量，促进学生科学素养不断提升。

此外，借助物联网技术，还可以构建智慧图书馆和信息化管理系统。同物联网技术来进行现场的协调管理，不需要人工服务，减少人力资源消耗和成本。在物联网技术管理框架中，学生在图书馆的很多活动完全可以实现无人管操作，在各类图书上贴上RFID 标签，可以对于图书信息进行准确定位和查找调取，体现智能化操作和导航，这样文献信息的管理和分拣也会更加高效。在学校的实验室设备管理、实验监管以及智能插座管理上，也可以借助物联网那个技术将实验室设备信息存储妥当，通过阅读器来对于信息进行有效的阅读检查，做好网络的统一管理。借助这样的物联网教学管理系统应用，还能够通过射频识别来让学生对实验步骤、操作注意事项等信息进行准确提取，提升实验教学效率。

6 系统实现

6.1 系统设计实现

以物联网技术为基础，能够更好的建立相关信息之间的联系，搭建联系的脉络，更好的实现信息共享。学生信息管理系统按照系统运行环境、程序编写调试、系统改造使用等进行慢慢的实施。

（1）系统运行环境。按照系统的设计原则和设计需求，准备好计算机软件设备和硬件设备，并全面搭建好系统在运行过程中所需要的软件平台和硬件平台。

（2）程序编写调试。系统的程序设计是按照系统的设计要求来确定的，程序员按照设计的要求和规定，运用编程语言来实现对各个子系统、子模块的编程工作，在编写完成后还需要进一步进行程序调试，从而发现在程序内隐藏的各种问题，并进行及时的解决。

（3）系统改造使用。这是该系统实施的最后一项任务，主要包括准备数据、数据编码、设置参数、录入数据等多项工作，在系统正式使用之前，必须要经过一段时间的试运行，从而判定系统是否存在问题。

（4）系统试运行，通过相关操作，用不同身份来登录该系统，检验各部分功能模块操作有效性，查看系统运行状态，最终确定系统可靠性。

6.2 系统评价

基于物联网设计学生信息管理系统，是对住校高职学生的相关信息进行有效管理，主要包括学生选课信息、考勤信息、考试成绩、综合素质评价等信息，并且能够对统计到的数据进行全面的处理和分析，从整体上形成一个管理链，将学生在学校内的管理融合为一个整体，从而完成学生信息管理的工作。信息管理工作是一项漫长又复杂的工作，不能求快、但求准，更需要按照一步一步的工作程序来进行管理，学生信息管理系统的应用中，主要是采取积极的管理方法，改变了管理模式，从而进行全面的管理应用。该系统以实用性、安全性、适用性等基本原则，结合学生的实际情况，选择了合适的技术进行管理，在节约管理成本和时间的基础上更加注重管理的实用性，这样一来能够在系统应用过程中避免出现管理不当的现象，所以说该系统在逐渐投入过程中，逐渐完善、逐渐应用，并在不断的应用过程中积累对高职学生信息的管理经验，从而更好的提高学生信息管理系统的水平。为了检验该物联网学生信息管理系统设计的有效性，在完成系统设计后，在具体环境中对系统进行运行调试，及时发现系统运行中存在的一些问题和不足，并进行进一步系统优化和调整，最终确保基于物联网的学生信息管理系统设计能够满足相关功能操作需要，各模块能够正常工作。

7 总结

物联网技术是很多现代化技术的集大成者，将这一技术应用到学生管理系统中，对于优化学生管理模式，促进管理效率提升具有积极作用。从目前物联网技术在学生管理系统中的应用来看，已经实现了很多领域的应用突破，对于学校的教学、监督和管理等工作有重要促进作用。在借助物联网技术来构建学生管理系统中，借助B/S 架构进行系统设计，进行系统功能优化，能够有效把握各个管理系统的设计目标，促进系统之间分工明确，确保管理工作有序进行。