中央控制系統(tǒng)下的網(wǎng)絡(luò)多媒體教室設(shè)計(jì)應(yīng)用

趙凡

（寶雞文理學(xué)院陜西寶雞721013）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多媒體集中控制受到重視，現(xiàn)代化教育發(fā)展中，現(xiàn)代化技術(shù)開始以多媒體教學(xué)為中心，如何實(shí)現(xiàn)過媒體教室的網(wǎng)絡(luò)和和智能化管理成為研究熱點(diǎn)。在文章研究分析中以某高校多媒體教室設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，研究教室網(wǎng)絡(luò)智能化中央控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)，為過媒體教室管理提供參考。

1 多媒體教室控制模式現(xiàn)狀

從多媒體集中控制模式角度進(jìn)行分析，國內(nèi)所采用的比較有名的控制模式基本來自國外系統(tǒng)，國內(nèi)多媒體集中控制系統(tǒng)也經(jīng)歷了多個(gè)發(fā)展階段?？傮w而言，第一階段利用單機(jī)版模式進(jìn)行模擬，第二代則引入了數(shù)字化技術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用，現(xiàn)在開始利用網(wǎng)絡(luò)版多媒體集中控制系統(tǒng)。第一代集中控制系統(tǒng)僅僅是一種教學(xué)輔助軟件，并不能滿足多功能教學(xué)的需求。第二代控制系統(tǒng)采用了PC/NC+中控網(wǎng)絡(luò)控制模式，鞥能夠解決教室多、設(shè)備多的問題，但是采用的是開環(huán)控制模式，僅僅是一種單項(xiàng)傳遞，治愈命令執(zhí)行情況沒有辦法確認(rèn)，也無法實(shí)現(xiàn)多媒體設(shè)備的及時(shí)檢測(cè)。第三代集控系統(tǒng)則是采用了閉環(huán)控制模式，增加了信息反饋功能，也能夠有效處理故障反饋，避免教學(xué)故障，但是在網(wǎng)絡(luò)控制功能和智能化方面還存在不足。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要求實(shí)現(xiàn)本地/遠(yuǎn)程VGA、Vedio信號(hào)切換，投影機(jī)電源和影響點(diǎn)阿云設(shè)備的基本概念控制，實(shí)現(xiàn)鋼制講臺(tái)、投影機(jī)等設(shè)備的散熱保護(hù)，能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控教室工作狀態(tài)，能夠根據(jù)實(shí)際需求制定課表，自動(dòng)導(dǎo)入課表，能夠按照實(shí)際情況定時(shí)開關(guān)機(jī)。系統(tǒng)要求能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)管理，用戶可以根據(jù)自己的需求設(shè)置設(shè)備定時(shí)使用管理，能夠統(tǒng)計(jì)并分析日志，系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理，能夠集中監(jiān)看單面或多畫面，能夠自動(dòng)或者手動(dòng)巡視，能夠?qū)嵤┎榭磫蝹€(gè)或者多個(gè)教師端。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

為滿足功能需求，考慮網(wǎng)絡(luò)化和實(shí)用性，要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)中能夠滿足軟硬件需求，能夠快速查詢數(shù)據(jù)，并方便教學(xué)活動(dòng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不搭設(shè)專線，利用現(xiàn)有的校園網(wǎng)，節(jié)省資金，方便后期多媒體教室規(guī)模的擴(kuò)發(fā)，也能夠滿足多校區(qū)模式的需求。采用分布式集中化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不依賴于中心服務(wù)器，能夠在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)獨(dú)立使用，不受到管理教室數(shù)量的限制，不存在一個(gè)服務(wù)器多個(gè)終端的問題。采用主輔分離式設(shè)計(jì)模式，教室保障輔助系統(tǒng)和教學(xué)系統(tǒng)均采用獨(dú)立的分離式設(shè)計(jì)方式，保證管理人員溝通的及時(shí)性，最快解決出現(xiàn)的問題。多媒體課件保存時(shí)采用現(xiàn)金的記錄合適，符合國家標(biāo)準(zhǔn)CSF標(biāo)準(zhǔn)，方便課件后期編輯處理。

多媒體教室網(wǎng)絡(luò)中央控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要遵循前瞻性原則、經(jīng)濟(jì)性原則、可靠性原則、簡便性原則等。中央控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)規(guī)劃、施工等都需要遵循前瞻性，保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的下進(jìn)行，延長系統(tǒng)的使用壽命，保證系統(tǒng)兼容性好。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需啊喲遵循經(jīng)濟(jì)型原則，充分考慮性價(jià)比和管理需求，針對(duì)需要解決的問題進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)可靠性是保證系統(tǒng)正常運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和處理，保證系統(tǒng)每周七天能夠持續(xù)16小時(shí)無故障運(yùn)行。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要從教學(xué)實(shí)際需求出發(fā)，方便教師的維護(hù)，前端設(shè)備參數(shù)也需要注意備份，操作界面要求設(shè)計(jì)簡單，避免出現(xiàn)誤操作。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要遵循可擴(kuò)展性，滿足當(dāng)前教育教學(xué)需求，采用模塊化設(shè)計(jì)，代替同類產(chǎn)品。

2.3 中央控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和步驟

2.3.1 整體設(shè)計(jì)目標(biāo)和目的

網(wǎng)絡(luò)多媒體教室中央控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟和詳細(xì)內(nèi)容：包括了數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)、多媒體錄播系統(tǒng)、多媒體教師控制系統(tǒng)等，各系統(tǒng)和組織單元的結(jié)構(gòu)和分析圖示中，以網(wǎng)絡(luò)多媒體為媒介，以基礎(chǔ)課程教學(xué)為藍(lán)本，以著眼于教學(xué)理論研究為策略更新，以堅(jiān)持“以學(xué)生為為主體，以實(shí)踐為目的”的經(jīng)世致用教學(xué)為理論研究出發(fā)點(diǎn)。該體系設(shè)計(jì)流程以多媒體工具為主要教學(xué)工具和手段，以豐富化和富有實(shí)戰(zhàn)練習(xí)精神的計(jì)算機(jī)語言特色和環(huán)境，見證該課程的獨(dú)特魅力。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)教學(xué)結(jié)構(gòu)的搭建，圍繞機(jī)房展開，并就實(shí)訓(xùn)報(bào)告冊(cè)和實(shí)訓(xùn)課程的全方位開展，確保網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和教學(xué)互動(dòng)的完美契合。

2.3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖示和方法

終端系統(tǒng)是多媒體教師系統(tǒng)腳骨，每個(gè)過媒體教師需要配備中央控制器、過媒體設(shè)備、投影機(jī)等，通過中央控制器端口；連接中央控制器，共同形成終端設(shè)備。如圖1所示。

圖1 多媒體設(shè)備中央控制器及受控設(shè)備

系統(tǒng)設(shè)計(jì)總控制室管理端電腦一方面通過校園網(wǎng)將控制指令傳送到教師中央控制模塊，再通過TCP/IP協(xié)議包轉(zhuǎn)成中央控制主機(jī)能夠識(shí)別的RS232串口指令，最后完成中央控制系統(tǒng)設(shè)備的控制。在網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計(jì)中還要求能夠得到檢測(cè)數(shù)據(jù)，管理端電腦發(fā)出指令后，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送內(nèi)管理端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的使用。

多媒體教室網(wǎng)絡(luò)中央控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要包括校園網(wǎng)絡(luò)、單個(gè)多媒體教室設(shè)備、主控室設(shè)備部分，外部視頻設(shè)備由多媒體教室設(shè)備控制實(shí)現(xiàn)，同時(shí)安裝教室控制器和網(wǎng)絡(luò)中央控制系統(tǒng)。在控制面板上，控制器的工鞥呢非常強(qiáng)大，能夠集中控制多種設(shè)備的操作，操作者可以方便切換設(shè)備控制和信號(hào)，操作簡單。

圖2 控制面板示意圖

2.4 設(shè)計(jì)應(yīng)用解析

本地控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多媒體的使用問題，但是遠(yuǎn)程管理問題還需要通過網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，中央控制器要求具有很高的遠(yuǎn)程管理功能，能夠通過控制終端管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，也能夠解放管理人員操作，降低工作難度。中央控制系統(tǒng)中采用最為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。網(wǎng)管平臺(tái)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)控制指令，封裝成為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議包，通過校園網(wǎng)將這些信息發(fā)送到中央控制器。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中由于以校園網(wǎng)為平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此與位置無關(guān)，控制制定達(dá)到節(jié)點(diǎn)后，中央控制器能夠直接執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。整個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見表1。

表1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)表

2.5 子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電子講臺(tái)門徑系統(tǒng)采用射頻感應(yīng)IC，持卡人只能夠通過卡片進(jìn)入，信息通過射頻讀卡器進(jìn)行設(shè)計(jì)，將信息傳送到門禁控制系統(tǒng)。主機(jī)能夠自動(dòng)識(shí)別身份，如果持卡人沒有權(quán)限，電子講臺(tái)門鎖沒有任何動(dòng)作。為方面教師施工人員與管理人員的溝通，提出基于校園網(wǎng)的IP對(duì)講策略。在總控制室設(shè)置對(duì)講系統(tǒng)服務(wù)器，安裝服務(wù)軟件，安裝一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)對(duì)話機(jī)。網(wǎng)絡(luò)中央控制系統(tǒng)的音頻模塊能夠?qū)崿F(xiàn)與多媒體的溝通，在課堂上，認(rèn)可一個(gè)多媒體教室均能夠與中央控制室直接連接，在使用時(shí)出現(xiàn)問題后能夠及時(shí)與中央控制室溝通，不需要設(shè)置通話功能。

數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)嵤┎榭炊嗝襟w教師情景，并實(shí)現(xiàn)對(duì)教師端的遠(yuǎn)程監(jiān)控，及時(shí)查看教學(xué)活動(dòng)。考慮到當(dāng)前教學(xué)手段技術(shù)的先進(jìn)和教學(xué)資源的豐富，擬采用全數(shù)字監(jiān)控設(shè)計(jì)辦法。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中前端信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)備采用視頻編碼器，實(shí)現(xiàn)信息采集、傳輸和管理。工作站內(nèi)置圖像壓縮卡可以高效傳輸圖像。利用該系統(tǒng)讀取硬盤歷史資料，采用壓縮技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸寬帶10 k～1 M?？偪刂普灸軌?qū)嵤┍O(jiān)控，顯示16路監(jiān)控前端任意此埃及工作站，可以控制前端云臺(tái)和鏡頭，實(shí)現(xiàn)分層次管理，并對(duì)用戶權(quán)限進(jìn)行分級(jí)。在每個(gè)教師設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，在多媒體教室監(jiān)控點(diǎn)能夠直接連接服務(wù)器，服務(wù)器能夠轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)，將信息傳輸給中央控制室。系統(tǒng)同報(bào)警設(shè)備連接，接到報(bào)警信號(hào)，能夠直接彈出報(bào)警區(qū)域的圖像。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)利用TCP/IP實(shí)現(xiàn)信息交換，系統(tǒng)主干實(shí)現(xiàn)1000N互聯(lián)網(wǎng)，保證系統(tǒng)信息交換。如圖3所示。

圖3 多媒體課堂控制流程圖

多媒體錄播教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中增加主播系統(tǒng)和錄制系統(tǒng)，在中央控制遠(yuǎn)程錄制上未得到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，設(shè)置了視頻采集器，并且采集到的信號(hào)能夠直接在采集器上反應(yīng)出來。在中央控制遠(yuǎn)程錄制機(jī)上安裝課件，捕捉音視頻信息，壓縮后，生成流媒體文件，實(shí)現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)與課件的同步錄制。

課堂直播系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過IP網(wǎng)絡(luò)直播課堂內(nèi)容，包括計(jì)算機(jī)屏幕、屏幕內(nèi)容等，接收端通過瀏覽器就能夠接收到信息。直播系統(tǒng)設(shè)計(jì)中給教師進(jìn)行授課，WISE e-TC教師端捕捉屏幕內(nèi)容，另一臺(tái)計(jì)算機(jī)運(yùn)行Composer軟件實(shí)施此埃及教師視頻音頻信號(hào)。

3 系統(tǒng)測(cè)試

對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，控制中心遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠清洗顯示多媒體教師使用情況，網(wǎng)絡(luò)控制器能夠查看過媒體設(shè)備應(yīng)用情況。多媒體視頻此埃及模塊在中央控制系統(tǒng)設(shè)置模塊，能夠?qū)⒛M信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)可視化管理，管理端能夠查看教師實(shí)時(shí)視頻。教師在錄制精品課時(shí)操作簡單，通過課件索引管理功能就能夠生成索引。多媒體教學(xué)資源能夠?qū)崿F(xiàn)課件在線點(diǎn)播，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控管理中，通過校園網(wǎng)絡(luò)能夠直接查看教師的情形，通過集中監(jiān)控系統(tǒng)軟件能夠切管各個(gè)教師的場(chǎng)景?？偪刂坪透鹘虒W(xué)多媒體教師IP對(duì)講設(shè)置測(cè)試顯示，控制中心接收信號(hào)后能夠直接與遠(yuǎn)端教師對(duì)話，方便與管理人員溝通。多媒體講臺(tái)IC卡能夠設(shè)置智能鑰匙，教師上課時(shí)通過IC卡可以打開多媒體教師電子鎖，測(cè)試結(jié)果顯示IC卡只有正確使用才能夠通過開鎖，在IC卡設(shè)置中，記錄了教師類型信息，能夠生成教師開鎖時(shí)間權(quán)限。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果顯示，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)速度要求不高，系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)提供實(shí)時(shí)視頻，為監(jiān)控提供視頻資源，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的功能基本滿足了需求，如圖4所示。

圖4 多媒體課堂測(cè)試系統(tǒng)圖

4 結(jié)束語

文中利用中央控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)多媒體教師控制系統(tǒng)，形成一個(gè)具有遠(yuǎn)程控制的系統(tǒng)，解決多媒體教室多電教人員少的矛盾。文章建立在嵌入式架構(gòu)平臺(tái)基礎(chǔ)上，結(jié)合中央集中控制系統(tǒng)功能需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)涵蓋了數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)、多媒體教室控制系統(tǒng)、錄播系統(tǒng)，系統(tǒng)測(cè)試線系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的效果。在后期系統(tǒng)改進(jìn)中，還需啊喲對(duì)舊的多媒體教室進(jìn)行改在，將其納入到中央控制系統(tǒng)中，同時(shí)需要強(qiáng)化安全措施，提高系統(tǒng)安全性。