智能化多媒體教室管理系統(tǒng)構建探析

賀寶勛

摘 要：在物聯(lián)網(wǎng)技術支持下，多媒體教室管理可以實現(xiàn)對核心設備“當前運行狀態(tài)實時監(jiān)測，未來故障精準預警”的智能化管理需求。各類多媒體設備生產(chǎn)企業(yè)應當完善現(xiàn)有計算機、投影機、音響等的網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，構建新的光敏、位移、聲音等傳感器系統(tǒng)，并為第三方開放所采集的元數(shù)據(jù)或提供二次開發(fā)接口，以便在統(tǒng)一的智能化管理系統(tǒng)中實現(xiàn)對最易發(fā)生突發(fā)性故障的計算機系統(tǒng)、投影機及幕布、音響系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)測和故障預警，以及對固定資產(chǎn)的動態(tài)管理。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；多媒體教室；傳感器；智能化管理系統(tǒng)；狀態(tài)監(jiān)測；故障預警

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2015）19-0058-03

一、引言

“工欲善其事，必先利其器”。每次技術的改進和革新都會為多媒體教室管理帶來新的便利。在基于網(wǎng)絡的多媒體教室管理系統(tǒng)步入巔峰之際，物聯(lián)網(wǎng)技術的出現(xiàn)再次為多媒體教室管理者帶來了新的機遇。在基于物聯(lián)網(wǎng)技術的多媒體教室智能化管理系統(tǒng)日益受到重視而尚處于研發(fā)階段且未大面積推廣應用之際，有必要從管理及管理者的角度出發(fā)去思考現(xiàn)有多媒體教室管理系統(tǒng)的不足，進而探討智能化多媒體教室管理系統(tǒng)的應用與技術實現(xiàn)路徑，為破解高校教育技術部門面臨的難題略陳拙見。

二、現(xiàn)有技術在多媒體教室管理中的應用之不足

當前的各類網(wǎng)絡化遠程多媒體教室管理系統(tǒng)大都只能實現(xiàn)在網(wǎng)絡環(huán)境下對簡單的音、視頻設備的信號切換，對相關設備的啟動與關閉等[1]，還具有課表管理、資產(chǎn)信息管理、維護信息統(tǒng)計等輔助功能。然而卻無法做到對即將出現(xiàn)故障的設備進行預判，也無法做到對已經(jīng)出現(xiàn)故障設備的報警。而嚴重依賴教師申報故障，或者需要管理人員親自到教室巡查去發(fā)現(xiàn)各類多媒體設備故障，之后加以維護。這對于當前高?，F(xiàn)代教育技術部門管理人員欠缺、多媒體教室數(shù)量多、部署分散、管理難度大[2]的現(xiàn)狀而言還遠遠不能滿足高效的管理要求。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術及其在多媒體教室管理中的應用

由于多媒體教室的特殊性，設備出了故障之后，必須立即修理或者是更換，否則影響正常教學。因此，對設備故障的提前預警就顯得尤為必要。在得到預警信息之后管理人員可以選擇合適的時間將故障加以排除，而避免影響正常教學。這點正是多媒體教室管理人員乃至教師所激烈期盼的。對于管理人員而言，要做到設備故障的提前預警需要把握設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過合理的分析之后，做出判斷，并加以行動。

以物聯(lián)網(wǎng)技術為支撐，充分利用RFID、傳感器、移動網(wǎng)絡、軟件技術等相關技術的整合，能夠使多媒體教室設備日常故障提前預知、發(fā)現(xiàn)及時、維修定位精確無誤、設備安全更加可靠、資產(chǎn)管理動態(tài)化、各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計可視化。進而促使多媒體教室管理模式由被動服務向主動服務的嬗變。

依據(jù)筆者的經(jīng)驗，在多媒體教學系統(tǒng)設備中最容易出現(xiàn)突發(fā)性故障的主要集中在多媒體計算機系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、及投影機系統(tǒng)。要想做到對這三個系統(tǒng)設備故障的預警，需要利用物聯(lián)網(wǎng)的理念和技術，通過各類傳感器收集設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)加以分析判斷，在統(tǒng)一的平臺上顯示結果，并做出預警。

四、現(xiàn)有獨立監(jiān)控系統(tǒng)

1.局域網(wǎng)計算機軟硬件遠程監(jiān)控程序

目前有些通用軟件（如：魯大師等）可以檢測CPU使用率、內(nèi)存使用率、流量監(jiān)控、硬盤讀寫、CPU溫度、顯卡溫度、硬盤溫度、主板溫度、風扇轉(zhuǎn)速等實時數(shù)據(jù)并加以分析，最終實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)計算機硬件關鍵部件的監(jiān)控預警。有的軟件可以實現(xiàn)開機速度偵測和實時屏幕畫面監(jiān)控。

2.投影機遠程監(jiān)控系統(tǒng)

利用網(wǎng)絡管理功能對投影機進行管理，可以有效提高學校對投影機的管理水平，使投影機的使用和維護更加方便和規(guī)范。愛普生公司多款教育投影機所配監(jiān)視和控制軟件EMP Monitor，設置便捷，聯(lián)網(wǎng)方便，功能完備。能夠?qū)崿F(xiàn)對投影機狀態(tài)、電源開啟狀態(tài)、信號源、燈泡工作時間、內(nèi)溫、更換燈泡時間等實時監(jiān)控；同時也能夠?qū)ν队皺C進行遠程開關機、信號源切換、調(diào)整設置（圖像模式、亮度對比度、色溫和梯形校正等）、設置定時開關機；更具有里程牌意義的是該系統(tǒng)能夠通過電子郵件自動發(fā)送投影機風扇、燈泡、空氣過濾器、信號、電源等多種警告或故障信息給管理人員，為投影機維護提供直接參考依據(jù)。當需要更換燈泡或者出現(xiàn)問題時，投影機可自動發(fā)送E-mail通知管理員[3]。2014年，索尼公司也開發(fā)出了支持遠程監(jiān)控功能的數(shù)款教育投影機，可通過網(wǎng)絡對投影機進行管控?？刂坪捅O(jiān)視投影機的狀態(tài)，而且兼容各種控制系統(tǒng)[4]。這部分遠程控制功能目前都是基于有線網(wǎng)絡得以實現(xiàn)的，對無線網(wǎng)絡的支持還有待進一步開發(fā)。

3.音響設備遠程控制軟件

在多媒體教室的五大系統(tǒng)設備故障中，上課教師最關心的是音響效果，最難以忍受的就是音響故障。當無線話筒電量不足時會產(chǎn)生時斷時續(xù)、噪聲等音頻信號失真現(xiàn)象。這時教師往往難以自行判斷并及時去更換電池，而是選擇下課電話報修。這種情況在多媒體教室日常管理中占相當大的比重。若能通過技術手段實現(xiàn)電量不足時系統(tǒng)自動提前預警，及時提醒教師更換電池則能使教學服務工作做的更加貼心而高效。要是能夠?qū)崟r把握并遠程調(diào)整音響設備音量，則會使教師聲音效果得以保證。

目前已有部分音響設備生產(chǎn)企業(yè)（例如：舒爾）研發(fā)出了網(wǎng)絡遠程控制軟件可以實現(xiàn)對聯(lián)網(wǎng)的功放、無線接收機和發(fā)射器的硬件參數(shù)（例如：頻率、增益、射頻輸出功率、音量及無線發(fā)射器電池電量剩余使用時間）進行可視化遠程監(jiān)控和調(diào)整[5]。

4.安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)

在高校中，安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常與多媒體教學系統(tǒng)相互獨立運行，分屬不同部門管理。有待統(tǒng)一協(xié)同使用，將現(xiàn)有的安防與可視化管理的紅外攝像機和夜間紅外傳感（報警）器結合起來，融合與一個多媒體教室管理系統(tǒng)之中。既可實現(xiàn)多媒體設備的安全，同時也可以通過查看攝像機視頻對設備運行狀態(tài)進行可視化管理。

然而只有這些現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的集成還遠遠不能滿足多媒體教室管理“主動服務”的要求，還需要全新架構并集成另外一些傳感器系統(tǒng)。

五、需要全新構建的傳感器系統(tǒng)

1.研發(fā)光敏傳感系統(tǒng)實現(xiàn)對投影機亮度的實時監(jiān)控

盡管目前投影機已經(jīng)具有遠程監(jiān)控程序可以自動發(fā)送更換燈泡信息給管理人員，但是這是基于特定實際使用燈時闕值技術的，在實際使用過程中有些投影機會因教室大小、焦距長短、燈光環(huán)境等的差異導致燈時闕值難以確定。有些教室在到達闕值前就已經(jīng)達不到亮度最佳有效范圍了，有些卻反之。因此，若能在投影機內(nèi)部某一特定位置研發(fā)安裝光敏傳感器，可以實時查看投影機投射的實際照度值是否能夠達到亮度最佳有效范圍值，為管理人員提供更加精準的數(shù)據(jù)信息，以便及時維護設備。

2.研發(fā)位移傳感器系統(tǒng)實現(xiàn)對電動幕布升降位置的實時監(jiān)控

在我們的多媒體教室實際管理過程中發(fā)現(xiàn)的電動幕布常見故障有：布與傳動軸分離；布沒有很好地跟隨傳動軸的轉(zhuǎn)動而起落；或者幕布轉(zhuǎn)動機械式自停裝置——齒輪行程限位器失靈，而致使電動機的轉(zhuǎn)與停不精確。而電動機本身發(fā)生故障的概率極低。

對這些常見故障深入分析之后發(fā)現(xiàn)，根本原因在于：幕布升降進程中臨近末尾階段的自停裝置并不理想，容易出現(xiàn)各種各樣的問題，而導致傳動軸多轉(zhuǎn)或少轉(zhuǎn)。升時多轉(zhuǎn)導致拉扯幕布底端，降時多轉(zhuǎn)導致反卷幕布，升時少轉(zhuǎn)導致幕布本次升不到位而下次降時多轉(zhuǎn)，降時少轉(zhuǎn)導致幕布本次降不到位而再次升時多轉(zhuǎn)。

可以使用位移傳感器精確控制幕布升降的尺寸來控制電機的轉(zhuǎn)與停。位移傳感器又稱為線性傳感器，是將位移轉(zhuǎn)換成電量的傳感器[6]。目前有滑動式、拉桿式、拉繩式等多種。拉繩位移傳感器可以滿足行程在幕布高度的位移傳感。根據(jù)幕布實際大小將升與降的位移物理數(shù)據(jù)量設定闕值，如果在升降過程中位移量到達該闕值，則讓電動機立即停止轉(zhuǎn)動；如果在上述過程完成之后，實際位移量高于或低于該闕值，說明幕布發(fā)生故障，則通過網(wǎng)絡報警即可。

另外，也可以通過振動傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器監(jiān)測電動機的運行狀態(tài)。可以使用壓力傳感器監(jiān)測傳動軸與布卷起與松開的程度來觸發(fā)電動機的轉(zhuǎn)與停。然而依據(jù)經(jīng)驗我們認為，前者沒有必要，后者不夠精確難以實施。

3.研發(fā)聲音傳感系統(tǒng)實現(xiàn)對音箱的實時監(jiān)控

盡管可以對無線接收機及發(fā)射器和功放進行遠程監(jiān)控和調(diào)整，但是仍然難以保證音箱是否發(fā)聲。聲音傳感器可以通過監(jiān)測Windows系統(tǒng)開機音樂的有無判斷音箱設備運行是否正常。一旦檢測不到開機音樂，工作人員可以結合查看無線接收機及發(fā)射器和功放的監(jiān)控數(shù)據(jù)確定是計算機聲卡、功放、無線接收機及發(fā)射器和音箱中的哪個設備出了故障。為了避免環(huán)境噪聲干擾聲音傳感器監(jiān)測Windows系統(tǒng)開機音樂，可以將此音樂設定為特定頻率、特定時長的樂音。另外，聲音傳感器還能檢測教室環(huán)境的聲音強度，可以監(jiān)測出教室音響音量過低或過高甚至嘯叫，方便工作人員及時掌握相關信息進行相應處理。

六、智能化管理系統(tǒng)集成

現(xiàn)有多媒體教室設備和設備管理系統(tǒng)中對傳感器的應用還不夠理想，只有部分設備具有網(wǎng)絡監(jiān)測功能，而且相互獨立，并沒有形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析和處理的管理系統(tǒng)。

目前有兩種數(shù)據(jù)采集設備架構方式：一是將數(shù)據(jù)采集設備獨立布置于多媒體設備之外，形成新的系統(tǒng)，為多媒體中央控制器提供實時數(shù)據(jù)，多媒體中央控制器將數(shù)據(jù)傳回多媒體教室管理系統(tǒng)進行分析處理；二是多媒體設備生產(chǎn)廠商在設備內(nèi)部集成數(shù)據(jù)采集設備后，為第三方提供數(shù)據(jù)輸出接口，由第三方開發(fā)完成數(shù)據(jù)的傳輸和分析處理，并最終開發(fā)完成智能化管理系統(tǒng)。

依筆者所見，將數(shù)據(jù)采集設備獨立布置于多媒體設備之外是不現(xiàn)實的。一則多媒體中央控制器生產(chǎn)廠商并不能實現(xiàn)將數(shù)據(jù)采集設備完美植入多媒體設備中，二則數(shù)據(jù)采集設備獨立于多媒體設備，顯得過于分散，結合不緊密，穩(wěn)定性和耦合度難以保證。如果各個多媒體設備生產(chǎn)廠商內(nèi)置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并能開放采集數(shù)據(jù)接口給第三方，多媒體中央控制器生產(chǎn)廠商則可據(jù)此開發(fā)統(tǒng)一的智能化管理系統(tǒng)，既能滿足多媒體教室管理需求，又能實現(xiàn)合作共贏。

七、結束語

多媒體教室是高校重要的信息化教學環(huán)境。優(yōu)質(zhì)的多媒體教室管理能夠為高校教學質(zhì)量的提升給予直接支持。物聯(lián)網(wǎng)技術促進了多媒體教室管理的流程再造與模式重構，它能夠改變傳統(tǒng)的被動服務為主動服務，提高多媒體教室管理效率和信息化水平，為創(chuàng)造更加優(yōu)良的教學環(huán)境奠定基礎。

參考文獻：

[1]焦飛，徐生.基于.NET的多媒體教室遠程監(jiān)控系統(tǒng)研制[J].肇慶學院學報，2013（3）：12-16.

[2]陳勤.桌面虛擬化在高校日常教學中的應用研究[J].中國教育信息化，2013（2）：81-83.

[3]愛普生（中國）有限公司.EMPMonitor操作說明書[DB/OL].http：//www.epson.com.cn/store/downloads/2009629112443.zip.

[4] SONY中國.VPL-CX278 ：產(chǎn)品概況[EB/OL].http：//pro.sony.com.cn/pro/product/projectors-installation/vpl-cx278/overview/.

[5]舒爾亞洲有限公司.Shure 無線工作臺 6 管理軟件[EB/OL].http：//www.axient.net/zh/wireless-workbench-6/.

[6]劉焱，王燁.位移傳感器的技術發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].自動化技術與應用，2013（6）：76-80.

（編輯：王曉明）