教學(xué)設(shè)備管理中的計(jì)算機(jī)故障管理技術(shù)應(yīng)用

田昕　唐躍平

摘要：多媒體教學(xué)設(shè)備的故障管理愈發(fā)成為教學(xué)設(shè)備管理中的一大難題。該文分析了多媒體教學(xué)設(shè)備故障管理的特點(diǎn)，提出在教學(xué)設(shè)備管理中引入計(jì)算機(jī)故障管理技術(shù)的思想，并提出了一個教學(xué)設(shè)備故障管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：多媒體；教學(xué)設(shè)備；故障管理；故障管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）02-0215-02

隨著多媒體技術(shù)在教學(xué)中的廣泛推廣和應(yīng)用，多媒體教學(xué)設(shè)備在教學(xué)活動中得到了極大地普及。這使得教學(xué)設(shè)備日益呈現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)[2][4]。多媒體教學(xué)設(shè)備在給院校教學(xué)帶來顯著便利的同時，也給教學(xué)設(shè)備的管理保障帶來了相當(dāng)大的壓力。尤其是教學(xué)設(shè)備的故障處理方面，傳統(tǒng)的人工排查方式已經(jīng)難以為繼，不僅費(fèi)時費(fèi)力，有時甚至無法找到故障根源，這種隱患已經(jīng)威脅到教學(xué)設(shè)備保障的實(shí)施和教學(xué)活動的效率[1][3]。

計(jì)算機(jī)故障管理技術(shù)是廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)、機(jī)械電子、航天航空、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的故障處理修復(fù)手段。它可以通過植入目標(biāo)設(shè)備的大量故障管理功能部件，通過計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合一定故障診斷處理算法，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)設(shè)備故障的自動偵測，自動診斷和修復(fù)報警。該技術(shù)的應(yīng)用將給教學(xué)設(shè)備管理的故障處理帶來很大便利。本文對故障管理技術(shù)在教學(xué)設(shè)備管理保障中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 計(jì)算機(jī)故障管理技術(shù)概述

本文將設(shè)備中應(yīng)用計(jì)算機(jī)故障管理技術(shù)構(gòu)建的故障處理修復(fù)組件統(tǒng)稱為故障管理系統(tǒng)。故障管理系統(tǒng)有如圖1所示的基本結(jié)構(gòu)。

從圖1中可見故障管理系統(tǒng)由感受器，診斷器，執(zhí)行器三類部件組成。

感受器是負(fù)責(zé)監(jiān)控目標(biāo)設(shè)備各元件運(yùn)行狀態(tài)的部件的統(tǒng)稱。它可以是設(shè)備中監(jiān)控硬件狀態(tài)的實(shí)體傳感器，也可以是記錄軟件運(yùn)行情況的一些狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。傳感器和狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采集的運(yùn)行狀態(tài)將作為故障診斷的依據(jù)。

診斷器一般是具備故障診斷能力的軟件模塊。診斷器可根據(jù)感受器提供的軟硬件現(xiàn)場數(shù)據(jù)等初始條件，結(jié)合一定的推演算法，診斷目標(biāo)設(shè)備是否存在故障，存在哪些故障。推演算法往往基于故障在系統(tǒng)中的擴(kuò)散機(jī)理構(gòu)建，可從感受器觀察到的異?，F(xiàn)象出發(fā)，結(jié)合故障擴(kuò)散機(jī)理，推演出故障根源[5]。

執(zhí)行器為響應(yīng)診斷器故障診斷結(jié)果的元件。執(zhí)行器可根據(jù)診斷器給出的故障診斷結(jié)果，向用戶發(fā)出故障預(yù)警或自動隔離、修復(fù)故障元件[5]。

2 多媒體教學(xué)設(shè)備故障管理的特點(diǎn)分析

當(dāng)前多媒體教學(xué)設(shè)備已呈現(xiàn)智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)。以我校為例，每個教室均配置一個中央控制器，中控器可通過RS232串口及其他接口與講臺控制面板、電源箱、計(jì)算機(jī)主機(jī)、顯示器、投影儀、投影幕布、IP電話、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等教室內(nèi)設(shè)備通信；所有強(qiáng)電設(shè)備供電由電源箱控制，并根據(jù)中控的指令接通或斷路。教員可通過講臺控制面板實(shí)現(xiàn)“一鍵上課”打開所有設(shè)備，“一鍵下課”關(guān)閉所有設(shè)備，單獨(dú)控制投影儀，投影幕布，電腦主機(jī)，調(diào)節(jié)功放音量等功能。同時中控器又和外部網(wǎng)絡(luò)相連，可進(jìn)行遠(yuǎn)程“一鍵上下課”，遠(yuǎn)程操作教室設(shè)備，通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控教室上課情況等。

分析這些多媒體教學(xué)設(shè)備故障管理的特點(diǎn)，可得到如下結(jié)論。

故障擴(kuò)散的廣度較大。因?yàn)槎嗝襟w教學(xué)設(shè)備集成化，網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)。一旦某些部件出現(xiàn)故障，往往波及面很廣。例如，中控器或電源箱出現(xiàn)故障，可能導(dǎo)致整個教室設(shè)備的癱瘓；交換機(jī)故障可能導(dǎo)致所有教室的監(jiān)控系統(tǒng)失靈等。

故障擴(kuò)散的深度較小。教學(xué)設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為明晰，故障機(jī)理較為簡單；此外，雖然多媒體教學(xué)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，但各個節(jié)點(diǎn)（教室）具有同質(zhì)化的特點(diǎn)。有利于診斷器故障推演算法的構(gòu)建。

感受器來源廣泛。不僅包括分布于各個設(shè)備中的電位，溫度等傳感器[1][4]，系統(tǒng)軟件中的狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還應(yīng)包括教室使用者和監(jiān)控人員的報告[4]。教室使用者通過講臺面板獲得的現(xiàn)場操作情況和監(jiān)控人員通過遠(yuǎn)程監(jiān)控獲得教室使用狀況均是故障診斷的重要依據(jù)。

故障處理以向管理員預(yù)警，由管理員人工處理為主。教室設(shè)備一般較為昂貴，采用基于冗余備份的自動故障接管不太現(xiàn)實(shí)。同時由于涉及強(qiáng)電設(shè)備較多，很難實(shí)現(xiàn)自動修復(fù)。因此，采用故障管理系統(tǒng)向管理員報告故障設(shè)備，再由管理員人工修復(fù)的模式較為合適[3-4]。

3 教學(xué)設(shè)備故障管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案探討

根據(jù)前文所述多媒體教學(xué)設(shè)備故障管理的特點(diǎn)，基于我院多媒體教學(xué)設(shè)備的情況，提出教學(xué)設(shè)備故障管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

感受器包括：電源箱外部電力輸入端和各設(shè)備電力輸出端的電位傳感器[1]；電源箱、中控、功放、投影儀等設(shè)備核心元件的溫度傳感器[1][4]；中控與各設(shè)備串口通信的通信記錄采集設(shè)備；設(shè)備操作者的故障現(xiàn)象報告接口（故障現(xiàn)象報告接口程序，列舉若干故障現(xiàn)象選項(xiàng)，供操作人員選擇）等。各教室主機(jī)中均安裝故障報告程序，負(fù)責(zé)匯總感受器獲得的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過互聯(lián)網(wǎng)向故障監(jiān)控主機(jī)實(shí)時發(fā)送這些數(shù)據(jù)。通過以上組件，即可及時獲取教學(xué)設(shè)備可能出現(xiàn)的異常現(xiàn)象及狀態(tài)數(shù)據(jù)。

診斷器實(shí)現(xiàn)為一個軟件模塊，安裝于故障監(jiān)控主機(jī)中，故障監(jiān)控主機(jī)應(yīng)能通過多媒體網(wǎng)絡(luò)接收感受器發(fā)送的狀態(tài)數(shù)據(jù)包。診斷器采用的故障推演算法基于實(shí)際設(shè)備的故障擴(kuò)散機(jī)理設(shè)計(jì)，而故障擴(kuò)散機(jī)理則取決于設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。根據(jù)前文所述教學(xué)設(shè)備故障擴(kuò)散大廣度，淺深度的特點(diǎn)，為形式化地表示故障擴(kuò)散機(jī)理，將可能出現(xiàn)的多種故障及其引發(fā)的異常現(xiàn)象抽象為若干個節(jié)點(diǎn)，故障與外在現(xiàn)象之間的邏輯關(guān)系用有向線段結(jié)合若干符號表示，這就獲得了一張表示故障擴(kuò)散機(jī)理的邏輯關(guān)系圖。當(dāng)診斷器得知異?，F(xiàn)象發(fā)生時，即可根據(jù)此邏輯關(guān)系圖推演故障源所在。

根據(jù)前文所述，執(zhí)行器處理故障的方式應(yīng)以向管理員預(yù)警，由管理員人工處理為主。因此執(zhí)行器在獲得診斷器給出的故障診斷結(jié)果后，可通過一些報警信號裝置提示設(shè)備管理人員，并生成詳細(xì)的故障診斷報告，向管理人員說明故障情況。

4 小結(jié)

多媒體教學(xué)設(shè)備的高故障發(fā)生率和高成本為教學(xué)設(shè)備管理帶來很大難題。本文通過分析目前多媒體教學(xué)設(shè)備故障管理的難點(diǎn)和特點(diǎn)，將傳統(tǒng)工程領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)故障管理技術(shù)引入到教學(xué)設(shè)備管理中來，提出了一個初步的故障管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。通過完善感受器的部署，該系統(tǒng)甚至可以預(yù)測故障的發(fā)生，這就在一定程度上降低了故障發(fā)生率；在故障發(fā)生時，系統(tǒng)能及時告警，向管理人員提供故障情況的參考信息。通過該系統(tǒng)，管理人員還可遠(yuǎn)程監(jiān)控教學(xué)設(shè)備運(yùn)行的基本情況。總之，故障管理技術(shù)的應(yīng)用可極大便利教學(xué)設(shè)備的管理保障。

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