山東省農民遠程教育系統(tǒng)的構建思路與功能設計

孔慶富等

摘要：介紹了山東省農民遠程教育系統(tǒng)的構建思路，主要從設計原則、系統(tǒng)架構、功能設計、各子系統(tǒng)的功能實現(xiàn)等方面進行了詳細介紹，最后對山東省農民遠程教育系統(tǒng)的應用前景進行了預測。

關鍵詞：視頻直播；點播；視頻交互；流媒體；遠程培訓

中圖分類號：F303.3文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）07-0019-05

隨著通信技術的飛速發(fā)展，寬帶網(wǎng)絡已接入到千家萬戶，特別是視頻編碼技術的不斷發(fā)展以及網(wǎng)絡技術的日益成熟，為我們利用農業(yè)信息技術開展農村遠程教育工作提供了良好的環(huán)境條件^[1]。此外，強大的農業(yè)專家隊伍和相應的知識儲備、農業(yè)科技成果，為農村遠程教育的開展奠定了堅實的基礎。

山東省委、省政府一直非常重視農業(yè)信息化工作，1996年成立了以分管省長為組長的省信息化領導小組，先后制定出臺了一系列優(yōu)惠政策和措施支持農業(yè)信息服務業(yè)的發(fā)展，通過實施“山東省萬千農民上網(wǎng)致富”工程，擴大了農業(yè)信息服務網(wǎng)絡在鄉(xiāng)鎮(zhèn)、涉農企業(yè)和行政村的覆蓋面。2010年4月，山東省被確定為全國第一個“國家農村農業(yè)信息化示范省”試點省份。“十二五”伊始，科技部針對國家農村農業(yè)信息化示范省建設，組裝了“農村農業(yè)信息化關鍵技術集成與示范”項目，山東省農業(yè)科學院承擔子項目“農村農業(yè)信息技術綜合示范”的研究工作。山東省農科院科技信息工程技術研究中心憑借多年來在農業(yè)信息化方面的技術積累，經(jīng)過大量的調研和分析，提出了建立山東省農民遠程教育系統(tǒng)的構想，系統(tǒng)將依托山東省農村農業(yè)綜合信息服務平臺，通過基層站點，利用計算機網(wǎng)絡通信技術和多媒體技術，以網(wǎng)絡為載體，以文本、圖片、視頻等形式，就農民關心的新技術、新政策，提供農業(yè)科技、政策法規(guī)等相關知識培訓。這一培訓形式，將克服地理區(qū)域和時間上的限制，使廣大農戶能夠隨時通過網(wǎng)絡學習農業(yè)知識^[2]，解決生產難題。

1設計原則

為了滿足全省農民遠程教育的需要，系統(tǒng)的基本設計原則是：交互性、開放性、可擴展性、安全性和易用性等。基于上述原則，對系統(tǒng)的總體要求是：界面友好、操作簡便、穩(wěn)定可靠；具備完善的網(wǎng)絡管理功能；具備用戶管理功能；便于維護，具有較好的安全性和靈活的擴展能力。

系統(tǒng)應具有統(tǒng)一的業(yè)務引擎，整合高度集成的專業(yè)化配套設備，內容發(fā)布和管理均可遠程操作、維護。整個系統(tǒng)將采用模塊化設計，能夠根據(jù)實際需要，分開采購、靈活擴展、平滑升級。系統(tǒng)要符合計算機技術、網(wǎng)絡技術和多媒體技術的發(fā)展趨勢，以網(wǎng)絡視頻直播和點播為基礎，突出網(wǎng)絡傳輸?shù)馁|量和穩(wěn)定性。

既可以滿足局域網(wǎng)，也可以滿足互聯(lián)網(wǎng)；既能支持主流媒體文件格式的點播，也能支持主流文檔格式的點播；既能自成體系、獨立應用，也能提供各種接口，輕松融入現(xiàn)有網(wǎng)絡服務平臺、辦公自動化系統(tǒng)以及網(wǎng)站之中，具有良好的延展性和易用性^[3]。

2系統(tǒng)結構設計

遠程教育系統(tǒng)有多樣的形態(tài)和模型類型，對應有不同的功能和特點^[4]。設計適合農民的遠程教育系統(tǒng)，就要認清農業(yè)領域的特點和農民的自身情況，做到量體裁衣。本系統(tǒng)將采用客戶機/服務器模式，使客戶端具有較好的穩(wěn)定性和易操作性（見圖1）。

3系統(tǒng)功能設計

農民遠程教育系統(tǒng)將包括前臺展示子系統(tǒng)、農業(yè)多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和后臺管理子系統(tǒng)三個功能模塊，可實現(xiàn)課件教學、視頻直播、視頻點播和視頻交互等功能。系統(tǒng)建成后，將依托山東省農村農業(yè)綜合信息服務平臺，在平臺門戶網(wǎng)站“齊魯三農網(wǎng)”上開辟視頻專網(wǎng)，農民可以借助接入互聯(lián)網(wǎng)的計算機，通過點播功能，訪問農業(yè)多媒體數(shù)據(jù)庫內的視頻、圖片、文字等資源。另外，系統(tǒng)還將開設網(wǎng)絡直播、視頻交互、視頻診斷、遠程授課等功能窗口，農民可以根據(jù)需要選擇相應的服務。系統(tǒng)的研建，將為提升服務“三農”水平，加速社會主義新農村建設，搭建起一條直通基層農民的快車道。

3.1前臺展示子系統(tǒng)

主要是將在“齊魯三農網(wǎng)”上開辟農民遠程教育專網(wǎng)，所設欄目主要有最新農業(yè)政策、農業(yè)科技動態(tài)、農業(yè)科技專題、專家在線、新品種介紹、成果示范、新農村建設、企業(yè)在線等。

系統(tǒng)的核心部分是視頻應用部分，將基于Windows Media/Helix System等先進流媒體技術，支持高質量視頻，支持大規(guī)模并發(fā)流的網(wǎng)絡直播、錄播上傳等應用，主要包括音視頻信號采集、壓縮編碼轉換、視音頻存儲、網(wǎng)絡直播、節(jié)目點播等功能模塊。

3.1.1網(wǎng)絡直播系統(tǒng)（見圖2）系統(tǒng)建成后，可實現(xiàn)實時壓縮，編碼支持多個標準，以適應不同帶寬，而且直播的同時可以錄制，并存儲到多媒體數(shù)據(jù)庫中，供點播系統(tǒng)使用；為了適應農村復雜的網(wǎng)絡環(huán)境，網(wǎng)絡直播系統(tǒng)還可以依據(jù)實際網(wǎng)絡情況，智能協(xié)商網(wǎng)絡傳輸協(xié)議，支持直播流轉發(fā)，并針對不同網(wǎng)絡環(huán)境自動進行最低限度緩沖^[5]，以保證最終用戶音視頻的連貫與穩(wěn)定，極大地提高網(wǎng)絡利用率。

在直播內容上，將充分利用山東省農科院農業(yè)專家團隊強大的知識優(yōu)勢，定時邀請專家在演播室現(xiàn)場授課，授課內容提前以節(jié)目預告的形式發(fā)布，農戶可根據(jù)需要通過專家在線欄目進行選擇收看。

3.1.2視頻交互系統(tǒng)用戶桌面將可以同時顯示八路視頻，并可以根據(jù)自己的需要隨時對所顯示的界面進行切換；可根據(jù)用戶授權進行分組，并擁有不同的權限。在進行交流時，專家界面設有提問狀態(tài)顯示框，農戶遇到問題可以提問，在專家允許后可以發(fā)言，與專家進行交流。專家講課的同時，還可實現(xiàn)一對一、一對多的音視頻和文件共享、課件展示、屏幕共享、電子白板、遠程協(xié)助等功能，在最大程度上滿足農戶的需要。在整個交互過程中可自動處理用戶的加入和退出，為用戶靈活地參加視頻交互提供方便。交互系統(tǒng)同樣可以將音視頻信息通過系統(tǒng)設備進行實時記錄，供資料存檔和以后點播使用。系統(tǒng)將可以通過基層站點的客戶端，開展遠程視頻診斷。能夠以高清晰度顯示內容，幫助專家異地診斷動植物的病蟲害等，及時地解決農戶遇到的技術難題，指導農業(yè)生產。

3.1.3節(jié)目點播系統(tǒng)（見圖3）點播系統(tǒng)的核心由視頻點播服務器和點播軟件組成，基本功能應包括節(jié)目點播、節(jié)目廣播、實時監(jiān)控、節(jié)目管理以及系統(tǒng)工具等。

系統(tǒng)建成后可同時支持500個并發(fā)流用戶對音視頻節(jié)目的點播需求。可支持多種主流媒體文件點播，采用靜態(tài)頁面緩存、內存鏡像緩存、數(shù)據(jù)庫連接緩存，支持動態(tài)訪問與靜態(tài)訪問兩種模式；支持用戶分組，可對用戶組進行節(jié)目的點播權限設置；系統(tǒng)將提供詳細的用戶點播記錄，可以記錄用戶的點播起始時間、流量、時長等；能提供視頻下載、視頻推薦、公告發(fā)布、點播排行榜和關鍵字搜索等功能；遠程用戶可在獲得授權后上傳節(jié)目；客戶端將采用瀏覽器形式，支持彈出播放器和IE嵌入式兩種點播方式，農戶可按需要進行農業(yè)節(jié)目的點播。

點播欄目主要包括品種介紹、種植技術、養(yǎng)殖技術、動植物保護、農產品加工、農業(yè)信息咨詢等內容，并可根據(jù)需要隨時增加新欄目，真正為農村產業(yè)結構調整和農民發(fā)家致富提供及時可靠的實用技術。

3.2農業(yè)多媒體數(shù)據(jù)庫

隨著農業(yè)的信息化程度不斷提高，農業(yè)數(shù)據(jù)也逐步數(shù)字化^[6]。單純的文字和圖片已經(jīng)不能滿足農民的需求，因此，我們將利用山東省農業(yè)科學院的專家和技術優(yōu)勢，通過搜集、制作、整合各種農業(yè)科技視頻資源，依據(jù)研究確立的不同多媒體信息處理規(guī)范標準，經(jīng)過錄入整理，最終建成山東省農業(yè)多媒體數(shù)據(jù)庫。要對數(shù)據(jù)庫進行詳細分類，內容將涵蓋農林牧漁等多個領域。

采用先進的數(shù)據(jù)庫優(yōu)化技術，努力提高多媒體數(shù)據(jù)的訪問速度^[7]，及時將農業(yè)信息、農業(yè)技術傳播到基層服務站、涉農組織、農業(yè)協(xié)會、科技示范園區(qū)以及農戶手里，然后通過有效地利用形成智慧，最終服務于“三農”^[8]。數(shù)據(jù)庫將有專人維護，定時更新，保證視頻資料的及時性和有效性，并為視頻的點播服務提供充足的素材。流程見圖4。

3.3后臺管理子系統(tǒng)

完成的后臺管理子系統(tǒng)主要包括新聞審核及發(fā)布，圖片、視頻等資料上傳，自動更新，資料采集，用戶審核管理，數(shù)據(jù)庫管理，下載管理，信息編輯修改等功能（見圖5）。系統(tǒng)將采用成熟的網(wǎng)站后臺管理軟件實現(xiàn)，具有簡單易用、功能強大、擴展性好、安全性高、穩(wěn)定性好的特點。

為保證發(fā)布信息的準確性和權威性，對發(fā)布的工作流程和權限將進行嚴格控制；支持多格式視音頻節(jié)目以及流媒體文件的發(fā)布和自動排版；提供強大的檢索和統(tǒng)計功能；可以完成視音頻信息的采集、整理、分類、審核、發(fā)布等功能；具有視音頻信息、欄目、頻道的添加、修改、刪除等功能，也可輕松實現(xiàn)整體結構的設置與修改^[9]；支持多用戶管理與操作；管理農業(yè)多媒體數(shù)據(jù)庫；查看、修改、刪除會員及其資料，鎖定解鎖功能，管理信息反饋，并可給會員發(fā)信。

4結束語

山東省農民遠程教育系統(tǒng)建成投入運行后，將幫助農戶搭建起生動、鮮活的在線網(wǎng)絡視頻服務，幫助農戶輕松聽取專家異地授課，不管是在家中還是田間地頭都能與專家進行“面對面”地對話交流，以及在線視頻診斷和節(jié)目點播等，農民足不出戶就能學習農業(yè)科技知識，解決農業(yè)生產中遇到的實際問題，給農民從事農業(yè)生產、生活學習帶來極大的便利，這必將對農民科技素質和收入水平的提高以及推動社會主義新農村建設起到更大的促進作用。

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