Thiết lập trường học thông minh với công nghệ Internet vạn vật (IoT)

Chi phí thiết lập và duy trì một hệ thống quản lý toàn diện dành cho các trường học vẫn là trở ngại lớn để đưa công nghệ đến gần hơn với môi trường học đường. Nhìn chung, mục tiêu của ý tưởng này là giúp trường học hoạt động một cách thông minh hơn. Dù vậy, việc vận hành một trường học, với các khách thể là các học sinh, phụ huynh và các khoa, bộ môn, duy trì sự liên lạc, tương tác của tất cả những nhóm đối tượng này trên một nền tảng duy nhất là một điều có thể gây “choáng ngợp” với những ai được giao nhiệm vụ triển khai hệ thống đó. Do đó, nhóm nghiên cứu phát triển dự án “Smart School” (Trường học thông minh), tập trung vào việc cung cấp giải pháp cho các vấn đề như an ninh và quản trị nhà trường thông qua việc giám sát bằng công nghệ tiên tiến - Internet vạn vật (IoT).

Dự án trường học thông minh được nhóm nghiên cứu đề xuất chia làm ba hạng mục chính: máy tính điều khiển trung tâm sử dụng máy tính mini Raspberry Pi, các giao diện quản lý được điều khiển thông qua ứng dụng Android và bộ nhớ lưu trữ đám mây. Máy tính mini Raspberry Pi đóng vai trò là trung tâm điều khiển chính, kết nối trực tiếp với mạng Internet. Tất cả các cảm biến trong hệ thống đều giao tiếp với máy tính Pi này để xử lý thông tin. Phần mềm trên máy tính được lập trình bằng ngôn ngữ Python. Trong khi đó, ứng dụng Android đóng vai trò là một thiết bị cung cấp thông tin cho người dùng cuối, giao tiếp với máy tính Pi và có chức năng gửi thông báo khẩn cấp tới các học sinh thông qua chức năng “Bảng thông báo” trên ứng dụng. Ngoài ra, ứng dụng này cũng có thể được sử dụng để kiểm soát các hoạt động trong trường học, chẳng hạn như việc mở hoặc đóng lớp học.

Module GSM được sử dụng thay thế cho modem quay số, vốn có nhiều hạn chế bởi sử dụng hạ tầng điện thoại mặt đất vốn có nhiều hạn chế và chỉ có thể kết nối trên một phạm vi địa lý nhất định. Modem GSM đem lại nhiều tiện ích vượt trội hơn bởi bản chất của công nghệ GSM là sử dụng thẻ SIM tương tự như các điện thoại di động, hoạt động dựa trên thuê bao với nhà mạng di động. Sử dụng các giao thức truyền tin của mạng GSM, module GSM kết nối với máy tính Pi thông qua cổng USB. Module này có chức năng gửi các thông báo khẩn cấp tới phụ huynh học sinh thông qua tin nhắn SMS.

Với sự tiến bộ về công nghệ và các thiết bị gia dụng, để tạo điều kiện thuận lợi cho việc dạy học của giáo viên và học sinh, hệ thống có sử dụng camera, với mục đích chính là cung cấp dịch vụ truyền phát video trực tuyến. Camera được đặt trong lớp học, truyền trực tiếp nội dung bài giảng tới những học sinh không thể có mặt trực tiếp trong lớp, thông qua kết nối tới một mạng cục bộ. Camera cũng có thể sử dụng để theo dõi lớp học và giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định kịp thời nếu có tình huống khẩn cấp phát sinh trong lớp. Việc theo dõi lớp học được thực hiện qua máy tính Raspberry Pi kết nối trực tiếp với camera và giao tiếp với người dùng thông qua ứng dụng Android.

Màn hình LCD thông minh có chức năng hiển thị tin tức trong ngày, thông tin thời tiết và các thông tin khác về các hoạt động đang diễn ra trong trường. Màn hình này được kết nối trực tiếp với máy tính Raspberry Pi và có chức năng hiển thị các thông báo khẩn cấp, được đặt trong khuôn viên trường học.

Cuối cùng, dự án cung cấp một “nhân viên ảo” cho hệ thống trường học thông minh của mình - yếu tố thể hiện rõ nhất tính chất “thông minh” của hệ thống. “Nhân viên ảo” này thực chất là một bộ loa và micro được đặt tại một địa điểm công cộng trong khuôn viên nhà trường. Nếu có câu hỏi hay thắc mắc gì, sinh viên có thể đến đọc câu hỏi của mình vào micro. Lời nói của sinh viên được chuyển thành văn bản và xử lý trong máy tính Raspberry Pi. Máy tính sẽ tìm câu trả lời cho câu hỏi của sinh viên bằng công cụ tìm kiếm Volfram Alpha và đọc câu trả lời.

Vân An lược dịch

Nguồn:

Vinod, H. S. Vinay and M. Prathap (2017). Smart school. International Conference On Smart Technologies For Smart Nation (SmartTechCon), 1424-1427, DOI: 10.1109/SmartTechCon.2017.8358599.

Ghi chú: Các quan điểm của tác giả không hẳn là quan điểm của Tạp chí Giáo dục.