基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多媒體教室管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

葉禮初，尹金田

（廣東創(chuàng)新科技職業(yè)學(xué)院 廣東 東莞 523960）

1 引言

隨著教學(xué)改革的不斷深入與我國科技技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，我國教育行業(yè)逐漸向信息化發(fā)展。在教學(xué)過程中，許多教師也將教學(xué)手段和教學(xué)模式從傳統(tǒng)的單一的“口述式教學(xué)”向網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和多媒體互動(dòng)教學(xué)方向轉(zhuǎn)變。在這樣的背景之下，多媒體教室管理系統(tǒng)的維護(hù)、使用、檢修應(yīng)該注重加強(qiáng)。由于現(xiàn)在的高校內(nèi)使用的多媒體管理系統(tǒng)設(shè)備不統(tǒng)一，并且維護(hù)工作和檢修工作主要是由多媒體教室的管理人員負(fù)責(zé)，導(dǎo)致部分故障問題難以排查。除此之外，檢修和維護(hù)人員的不專業(yè)也導(dǎo)致多媒體教室的管理系統(tǒng)無法有效地進(jìn)行維護(hù)和管理，這些問題直接影響了多媒體教室的使用，所以在多媒體教室管理系統(tǒng)工作中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠有效提高系統(tǒng)的檢修、維護(hù)、使用效率。對(duì)于如何基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)多媒體教室管理系統(tǒng)進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)，首先要正確認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念，提煉和分析物聯(lián)網(wǎng)科技優(yōu)勢(shì)，并且結(jié)合現(xiàn)代高校的多媒體教室管理使用需求，以便于開展研究與設(shè)計(jì)[1]。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)代化的新興科技產(chǎn)物，是依托于互聯(lián)網(wǎng)，將現(xiàn)實(shí)中的各個(gè)物體進(jìn)行連接的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)利用傳感器技術(shù)設(shè)備以及定位系統(tǒng)等工具設(shè)備，將物體與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行結(jié)合與鏈接，實(shí)現(xiàn)信息交互。物聯(lián)網(wǎng)的概念依托于現(xiàn)代社會(huì)中的多項(xiàng)發(fā)明，其技術(shù)手段涵蓋了對(duì)信息的獲取、收集、處理和保存等過程。物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)大致有射頻識(shí)別技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)格技術(shù)。射頻識(shí)別技術(shù)能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行有效的交換、跟蹤，并且射頻識(shí)別技術(shù)能夠通過非接觸的手段對(duì)信息進(jìn)行識(shí)別。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是具有自組織能力的網(wǎng)絡(luò)，其體積小、價(jià)格低，無需其他基礎(chǔ)設(shè)備的支持。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)格技術(shù)是一個(gè)比互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)更加龐大的網(wǎng)絡(luò)，以RFID為基礎(chǔ)，由連入網(wǎng)絡(luò)的RFID閱讀器和無數(shù)的標(biāo)簽所組成，具有對(duì)信息的讀寫能力。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多媒體教室管理系統(tǒng)需求

3.1 人員管理需求

多媒體教室管理系統(tǒng)的人員管理需求大致可分為教師管理、學(xué)生管理、管理員管理和班級(jí)管理四大模塊。教室管理模塊主要用于設(shè)置教室的職稱和姓名等信息；班級(jí)管理模塊主要用于修改上課班級(jí)的人數(shù)、院系等信息的功能；學(xué)生管理模塊主要用于更改、添加、查詢上課班級(jí)中學(xué)生信息的功能；系統(tǒng)管理員模塊主要用于記錄、檢修和維護(hù)系統(tǒng)管理人員的姓名、職稱等信息。

3.2 設(shè)備管理需求

多媒體教室管理系統(tǒng)設(shè)備管理需求分為檔案信息管理和設(shè)備類別管理。設(shè)備類別管理是對(duì)多媒體教室中使用的設(shè)備進(jìn)行分類和管理，例如投影機(jī)、中控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等，對(duì)此類設(shè)備的類別進(jìn)行動(dòng)態(tài)的添加或者修改。設(shè)備檔案管理是在實(shí)際的運(yùn)行管理過程中對(duì)運(yùn)行的設(shè)備信息進(jìn)行記錄，記錄其使用的時(shí)間、規(guī)格、狀態(tài)等信息，為后續(xù)檢修人員的維護(hù)、檢修以及使用者的使用提供依據(jù)。

3.3 故障管理需求

多媒體教室的故障管理需求大致分為檢測(cè)設(shè)備故障信息、對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行記錄、對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行維護(hù)等方面。檢測(cè)設(shè)備故障信息是利用物聯(lián)網(wǎng)中的射頻識(shí)別技術(shù)和無線傳感器技術(shù)對(duì)終端數(shù)據(jù)信息實(shí)施采集，并且實(shí)時(shí)對(duì)收集到的信息進(jìn)行整理、分析和處理，從而鑒別故障設(shè)備的運(yùn)行情況，有助于對(duì)故障原因的分析和排查；設(shè)備故障信息記錄是將設(shè)備所發(fā)生的故障時(shí)間、故障的頻次以及之前該設(shè)備故障申報(bào)信息和故障維修信息進(jìn)行記錄，便于系統(tǒng)管理員能夠?qū)υO(shè)備的綜合使用情況進(jìn)行分析，從而調(diào)整設(shè)備的維護(hù)、檢修、更換方案；對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行維護(hù)是通過遠(yuǎn)程操作對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的維修，例如設(shè)備視頻信號(hào)較差、音量無法調(diào)節(jié)等進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。除此之外，也可以通過電視監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)教師在使用過程中的操作手段進(jìn)行指導(dǎo)，避免教師因?yàn)閷?duì)設(shè)備操作不當(dāng)而導(dǎo)致設(shè)備損壞[2]。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多媒體教室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多媒體教室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)多媒體教室管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在遠(yuǎn)程控制方面可以打開系統(tǒng)中的控制面板與ID卡對(duì)多媒體教室中的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與管理，在這一操作步驟當(dāng)中能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行單獨(dú)控制，也能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵上下課的功能，遠(yuǎn)程控制的手段為教師的操作控制手段提供了便捷。遠(yuǎn)程控制的設(shè)計(jì)能夠使多媒體教師的管理系統(tǒng)更加的可靠、便捷、實(shí)用，同時(shí)也能夠避免因?yàn)椴徽_的操作手段導(dǎo)致重復(fù)操作內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)容量造成負(fù)擔(dān)。

4.2 多方設(shè)備聯(lián)動(dòng)，提高故障診斷效率

校園內(nèi)使用多媒體設(shè)備開展教學(xué)工作中難免會(huì)遇到設(shè)備故障問題，但是由于教師自身對(duì)多媒體教師中管理系統(tǒng)不甚熟悉，所以在遇到故障問題時(shí)不知從何下手?；诖?，在物聯(lián)網(wǎng)科技手段的幫助下可以通過對(duì)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)技術(shù)、診斷技術(shù)添加傳感器物聯(lián)網(wǎng)頭設(shè)備等進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，提高故障診斷效率，避免因?yàn)楣收蠁栴}影響教學(xué)工作。通過監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)全方位對(duì)多媒體設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)診斷出管理系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障問題，并且及時(shí)以警報(bào)的方式顯示，為維修管理人員做出提示。除此之外，結(jié)合監(jiān)測(cè)濾網(wǎng)的使用時(shí)間和投影儀器的使用時(shí)間以及其燈泡亮度等能夠?qū)ν队皟x的使用情況進(jìn)行了解，若投影儀需要更換濾網(wǎng)或者需要清洗時(shí)需要依據(jù)投影儀的實(shí)際使用情況結(jié)合進(jìn)行。

4.3 軟硬件結(jié)合，全面讀取系統(tǒng)配件信息

多媒體教室管理系統(tǒng)的實(shí)際使用過程中可以通過軟件與硬件共同結(jié)合，全面讀取系統(tǒng)的配件信息，便于管理人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理。例如通過傳感器計(jì)算的應(yīng)用對(duì)技術(shù)參數(shù)以及設(shè)備故障信息的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行采集，并且對(duì)管理系統(tǒng)中的關(guān)聯(lián)內(nèi)容進(jìn)行判斷與分析，將管理系統(tǒng)中的配件消耗情況、維修頻次以及維修情況、設(shè)備使用情況進(jìn)行聯(lián)系，達(dá)到對(duì)故障設(shè)備信息采集的精確性，以此強(qiáng)化對(duì)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析與統(tǒng)計(jì)。同時(shí)教師在多媒體教室開展教學(xué)過程中，也為其提供了有效的決策依據(jù)。

4.4 模塊化設(shè)計(jì)，多功能拓展

所謂多媒體教室中管理系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)是將管理系統(tǒng)中的各個(gè)功能進(jìn)行拓展，并且為模塊實(shí)用預(yù)留接口，以便于教師在多媒體教室中開展教學(xué)工作時(shí)，能夠通過管理系統(tǒng)中的各個(gè)拓展功能對(duì)多媒體教室的燈光進(jìn)行控制、遠(yuǎn)程聽課查課、遠(yuǎn)程呼叫等內(nèi)容，使多媒體教室管理系統(tǒng)更具有適應(yīng)性。在多媒體教室中，主控室通過管理系統(tǒng)能夠?qū)Χ嗝襟w教室的設(shè)備進(jìn)行控制或者對(duì)將多媒體教室進(jìn)行連接，強(qiáng)化了遠(yuǎn)程操控的功能和數(shù)據(jù)交換的功能。除此之外，通過對(duì)多媒體教室內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行控制與連接，能夠?qū)⒃O(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)化了對(duì)設(shè)備的控制以及反饋。

5 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多媒體教室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

5.1 中控、傳感器等多方設(shè)備進(jìn)行采集

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多媒體教室管理系統(tǒng)的使用過程中對(duì)其中控系統(tǒng)采取嵌入式ARM處理器，通過處理器的運(yùn)算能力和對(duì)信息的儲(chǔ)存能力對(duì)本地管理系統(tǒng)進(jìn)行操作和控制。另外，通過WEP應(yīng)用服務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，在多媒體設(shè)備管理終端與服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，借助多媒體教室中設(shè)備的溫度、圖像、電壓和電流等傳感器技術(shù)，將互聯(lián)網(wǎng)中的中控系統(tǒng)、傳感器技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、自動(dòng)采集裝置對(duì)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行搜集，以幫助管理人員更加準(zhǔn)確地判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，若設(shè)備出現(xiàn)異常，以便于及時(shí)報(bào)告。

5.2 擴(kuò)展線路接口，升級(jí)中控主機(jī)

多媒體教室管理系統(tǒng)中，中控主機(jī)含有音頻視頻切換接口、通信信號(hào)接口、智能電源接口。這3種線路接口都自帶電流電壓監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)設(shè)備運(yùn)行中的電流電壓進(jìn)行檢測(cè)，能夠保障在電流電壓安全的情況下運(yùn)行。專用的總線接口是連接多媒體教室管理系統(tǒng)的中控主機(jī)以及其配套設(shè)備模塊，其中配套設(shè)備模塊又包含有多媒體設(shè)備的音頻視頻檢測(cè)模塊、圖像采集模塊等。多媒體教室管理系統(tǒng)的接口可以同時(shí)連接8個(gè)設(shè)備，并且通過對(duì)視頻、音頻等信息的采集，然后進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)傳輸，擴(kuò)展管理系統(tǒng)的總線路接口能夠幫助中控主機(jī)進(jìn)行升級(jí)，使互聯(lián)網(wǎng)智能電源得到充分的拓展與使用[3-5]。

6 結(jié)語

在教育行業(yè)中運(yùn)用多媒體教室開展教學(xué)工作能夠豐富師生的教學(xué)體驗(yàn)，成了傳統(tǒng)教學(xué)方式與手段的補(bǔ)充，所以為了延續(xù)良好的教學(xué)體驗(yàn)與提高教學(xué)服務(wù)質(zhì)量，學(xué)校應(yīng)該注重對(duì)校內(nèi)多媒體設(shè)備管理系統(tǒng)的維護(hù)、檢修與設(shè)備更新。現(xiàn)階段，多媒體教室管理系統(tǒng)的使用和維護(hù)仍存在一些亟待改進(jìn)的問題，管理人員應(yīng)該注重對(duì)管理系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)。在現(xiàn)代高校內(nèi)對(duì)于優(yōu)化多媒體教室管理系統(tǒng)，首先應(yīng)該深入了解現(xiàn)代化高校的實(shí)際教學(xué)需求、人員管理需求和維護(hù)需求等，同時(shí)結(jié)合國內(nèi)外的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化管理多媒體教室設(shè)備，將維護(hù)和使用結(jié)為一體，提升多媒體教室的管理質(zhì)量。通過優(yōu)化對(duì)多媒體教室管理系統(tǒng)的使用能夠減少管理維修人員的工作量，同時(shí)也能夠提升多媒體教室的管理有效性，為教學(xué)工作提供便捷[6]。