網(wǎng)絡(luò)化多媒體教室遠(yuǎn)程中央控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張?zhí)N綺

【摘要】提出一種基于校園網(wǎng)絡(luò)的多媒體教室遠(yuǎn)程中央控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，從系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)出發(fā)，根據(jù)工作原理，進(jìn)行硬件環(huán)境設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)能夠?qū)Ω鞔蟾咝５亩嗝襟w教學(xué)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理和維護(hù)，有效地解決多媒體教學(xué)設(shè)備操作復(fù)雜、管理困難等問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】遠(yuǎn)程控制系統(tǒng);集中控制;多媒體設(shè)備

一、引言

隨著高校信息化建設(shè)的不斷推進(jìn)，現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用，多媒體教室占用的比例越來(lái)越大，在提高課堂效率和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，也給多媒體設(shè)備的管理、使用和維護(hù)帶來(lái)了很大的工作量。為了使復(fù)雜瑣碎的設(shè)備操作與管理過(guò)程簡(jiǎn)單化，并且在不增加專業(yè)技術(shù)人員的前提下使大量多媒體教學(xué)設(shè)備得到及時(shí)有效的控制、管理和維護(hù)，需要開發(fā)一種基于校園網(wǎng)絡(luò)的多媒體教室遠(yuǎn)程中央控制系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

多媒體教室遠(yuǎn)程中央控制系統(tǒng)選用多媒體計(jì)算機(jī)作為遠(yuǎn)程中央控制主機(jī)，以客戶/服務(wù)器（C/S）模型為基礎(chǔ)，應(yīng)用基于TCP協(xié)議的Winsock組件設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程控制軟件，利用現(xiàn)有的校園局域網(wǎng)作為控制信息的傳輸通道，以TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信模塊為橋梁將多媒體教室中的集中控制器連接到校園網(wǎng)，通過(guò)集中控制器控制各種多媒體設(shè)備，即采用基于“遠(yuǎn)程控制主計(jì)算機(jī)—校園局域網(wǎng)—TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信模塊—集中控制器—多媒體教學(xué)設(shè)備（被控對(duì)象）”這一技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有多媒體教室中的教學(xué)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程喚醒等目的。

三、系統(tǒng)工作原理

基本工作原理是：

（1）在每個(gè)教室分配一個(gè)多媒體集中控制器，它有視、音頻輸入/輸出接口、VGA信號(hào)接口、RS-232接口、IC卡卡坐;有多種控制、切換功能的操作按鈕;有延時(shí)關(guān)斷輸出電源。在插入IC卡打開控制器電源的同時(shí)也使控制器的所有功能處于可操作狀態(tài)。

（2）IP控制模塊是把多媒體集中控制器與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互相連接的橋梁，當(dāng)多媒體集中控制器與IP控制模塊相聯(lián)構(gòu)成一個(gè)整體時(shí)，它就成為了“網(wǎng)絡(luò)化多媒體集中控制器”。在一個(gè)教學(xué)區(qū)內(nèi)，給所有的多媒體教室中的“網(wǎng)絡(luò)化多媒體集中控制器”都分配唯一的IP地址，與此同時(shí)，將中央控制室的遠(yuǎn)程控制主計(jì)算機(jī)的IP地址通過(guò)編程方式賦予給每一個(gè)“網(wǎng)絡(luò)化多媒體集中控制器”，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)多和多對(duì)一的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信。

（3）“遠(yuǎn)程控制軟件系統(tǒng)”安裝在主控制計(jì)算機(jī)上，通過(guò)校園網(wǎng)對(duì)整個(gè)教學(xué)區(qū)的所有多媒體教學(xué)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

四、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

多媒體遠(yuǎn)程中央控制系統(tǒng)是由兩層控制系統(tǒng)構(gòu)成：

（1）底層是以多媒體集中控制器為核心，以多媒體教室內(nèi)的多媒體教學(xué)為被控對(duì)象組成的控制系統(tǒng)。它集成了多種設(shè)備的輸入、輸出接口，包括視、音頻接口、VGA信號(hào)接口、RS-232控制串口。同時(shí)，它具有多種控制功能，可以控制投影機(jī)的開、關(guān)，對(duì)投影機(jī)不同輸入信道和不同輸入信號(hào)源進(jìn)行切換，可以控制投影機(jī)幕布的升降，可以控制所有設(shè)備電源的開、關(guān)，對(duì)投影機(jī)的電源提供了延時(shí)關(guān)斷功能，IC卡控制功能等。教師上課只要插入IC卡，控制臺(tái)、計(jì)算機(jī)、投影機(jī)、幕布自動(dòng)開啟，下課拔卡，設(shè)備自動(dòng)進(jìn)入延時(shí)關(guān)閉狀態(tài)。

網(wǎng)絡(luò)化多媒體集中控制器是以單片機(jī)為核心控制器，與相應(yīng)的外圍功能電路相連接，構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。外圍功能電路有按鍵輸入矩陣、IC卡輸入模塊、與網(wǎng)絡(luò)和投影機(jī)相連接的RS-232串行通道，有視、音頻輸入/輸出接口及其切換電路、VGA輸入/輸出接口及其切換電路，有擴(kuò)展的存儲(chǔ)器和電源控制繼電器陣列等。軟件方面則根據(jù)多媒體控制器應(yīng)具有的控制功能，用Keil-C51編譯器設(shè)計(jì)C程序?qū)懙絾纹瑱C(jī)中。因?yàn)槎嗝襟w集中控制器要實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)的投影機(jī)進(jìn)行控制，所以我們事先將學(xué)校在用的投影機(jī)的相關(guān)的控制碼保存到其內(nèi)部閃存存儲(chǔ)器中。當(dāng)把IC卡插入到集中控制器或通過(guò)遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)允許它打開時(shí)，再按下集中控制器面板相應(yīng)的控制鍵或由控制計(jì)算機(jī)發(fā)出相應(yīng)的開機(jī)命令，集中控制器就會(huì)完成相應(yīng)的控制動(dòng)作。

（2）頂層控制系統(tǒng)采用基于校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）模型為基礎(chǔ)，中央控制主計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)化多媒體集中控制器作為客戶機(jī)。主計(jì)算機(jī)通過(guò)RJ-45接口與教室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)控制模塊相連接，相關(guān)的控制信息由IP控制模塊封裝打包，以數(shù)據(jù)報(bào)的格式傳輸?shù)接?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上。作為控制信息的接收端，多媒體集中控制器的RJ-45通信接口也與IP控制模塊的RJ-45接口連接，而IP控制模塊的另一端通過(guò)RJ-45接口與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，多媒體集中控制器將經(jīng)過(guò)IP控制模塊解析后的控制信息接收下來(lái)并按照其的指令對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制，同時(shí)，多媒體集中控制器也會(huì)按照一定的時(shí)鐘周期，將多媒體教室內(nèi)的相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行信息經(jīng)過(guò)IP控制模塊封裝成數(shù)據(jù)包上傳到網(wǎng)絡(luò)控制計(jì)算機(jī)中（服務(wù)器）中。遠(yuǎn)程控制主機(jī)在接收到經(jīng)過(guò)IP控制模塊解析過(guò)的相應(yīng)多媒體教室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息顯示在遠(yuǎn)程控制主機(jī)的顯示屏上。主機(jī)控制軟件具有IP地址編程功能，可以對(duì)每個(gè)多媒體教室中與網(wǎng)絡(luò)集中控制器匹配的IP控制模塊設(shè)備獨(dú)立的IP地址，從而實(shí)現(xiàn)以IP控制模塊為橋梁對(duì)每個(gè)教室的多媒體教學(xué)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制和管理。

五、系統(tǒng)的應(yīng)用

多媒體教室遠(yuǎn)程中央控制系統(tǒng)軟件作為監(jiān)控中心與各個(gè)多媒體教室集中控制器的連接橋梁，能將教室中的多媒體設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)反饋到中央控制主計(jì)算機(jī)上并實(shí)現(xiàn)控制、管理、監(jiān)視等功能以及能過(guò)程喚醒本地計(jì)算機(jī)，監(jiān)視或接管過(guò)程電腦的桌面，進(jìn)行過(guò)程協(xié)助、指導(dǎo)操作、排除故障等。該系統(tǒng)適用于各大高校，尤其適用于多個(gè)校區(qū)、多幢教學(xué)樓、教室不太集中的學(xué)校。

六、結(jié)語(yǔ)

本文從總體結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計(jì)方案、應(yīng)用共四個(gè)方面詳細(xì)介紹了網(wǎng)絡(luò)多媒體教室集中控制系統(tǒng)的構(gòu)建與設(shè)計(jì)方法。在學(xué)校的多媒體教室使用量劇增的形勢(shì)下，由于多媒體教學(xué)設(shè)備操作復(fù)雜瑣碎，利用網(wǎng)絡(luò)多媒體教室遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)能夠?qū)Χ嗝襟w教學(xué)設(shè)備進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理和維護(hù)，對(duì)提高管理效率、改進(jìn)教學(xué)工作質(zhì)量具有很大的推動(dòng)意義。

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