網絡化多媒體教室遠程中央控制系統的設計

張蘊綺

【摘要】提出一種基于校園網絡的多媒體教室遠程中央控制系統的設計方法，從系統的總體結構出發，根據工作原理，進行硬件環境設計和軟件設計。該系統能夠對各大高校的多媒體教學設備進行實時監控、管理和維護，有效地解決多媒體教學設備操作復雜、管理困難等問題。

【關鍵詞】遠程控制系統;集中控制;多媒體設備

一、引言

隨著高校信息化建設的不斷推進，現代化的教學設備得到了廣泛應用，多媒體教室占用的比例越來越大，在提高課堂效率和優化教學內容的同時，也給多媒體設備的管理、使用和維護帶來了很大的工作量。為了使復雜瑣碎的設備操作與管理過程簡單化，并且在不增加專業技術人員的前提下使大量多媒體教學設備得到及時有效的控制、管理和維護，需要開發一種基于校園網絡的多媒體教室遠程中央控制系統。

二、系統總體結構

多媒體教室遠程中央控制系統選用多媒體計算機作為遠程中央控制主機，以客戶/服務器（C/S）模型為基礎，應用基于TCP協議的Winsock組件設計遠程控制軟件，利用現有的校園局域網作為控制信息的傳輸通道，以TCP/IP網絡通信模塊為橋梁將多媒體教室中的集中控制器連接到校園網，通過集中控制器控制各種多媒體設備，即采用基于“遠程控制主計算機—校園局域網—TCP/IP網絡通信模塊—集中控制器—多媒體教學設備（被控對象）”這一技術方案來實現對所有多媒體教室中的教學設備進行網絡化遠程控制、實時監控、遠程喚醒等目的。

三、系統工作原理

基本工作原理是：

（1）在每個教室分配一個多媒體集中控制器，它有視、音頻輸入/輸出接口、VGA信號接口、RS-232接口、IC卡卡坐;有多種控制、切換功能的操作按鈕;有延時關斷輸出電源。在插入IC卡打開控制器電源的同時也使控制器的所有功能處于可操作狀態。

（2）IP控制模塊是把多媒體集中控制器與計算機網絡互相連接的橋梁，當多媒體集中控制器與IP控制模塊相聯構成一個整體時，它就成為了“網絡化多媒體集中控制器”。在一個教學區內，給所有的多媒體教室中的“網絡化多媒體集中控制器”都分配唯一的IP地址，與此同時，將中央控制室的遠程控制主計算機的IP地址通過編程方式賦予給每一個“網絡化多媒體集中控制器”，這樣就可以實現一對多和多對一的網絡數據通信。

（3）“遠程控制軟件系統”安裝在主控制計算機上，通過校園網對整個教學區的所有多媒體教學設備進行監視、控制和管理。

系統結構示意圖如圖1所示。

四、系統總體設計與實現

多媒體遠程中央控制系統是由兩層控制系統構成：

（1）底層是以多媒體集中控制器為核心，以多媒體教室內的多媒體教學為被控對象組成的控制系統。它集成了多種設備的輸入、輸出接口，包括視、音頻接口、VGA信號接口、RS-232控制串口。同時，它具有多種控制功能，可以控制投影機的開、關，對投影機不同輸入信道和不同輸入信號源進行切換，可以控制投影機幕布的升降，可以控制所有設備電源的開、關，對投影機的電源提供了延時關斷功能，IC卡控制功能等。教師上課只要插入IC卡，控制臺、計算機、投影機、幕布自動開啟，下課拔卡，設備自動進入延時關閉狀態。

網絡化多媒體集中控制器是以單片機為核心控制器，與相應的外圍功能電路相連接，構成一個完整的控制系統。外圍功能電路有按鍵輸入矩陣、IC卡輸入模塊、與網絡和投影機相連接的RS-232串行通道，有視、音頻輸入/輸出接口及其切換電路、VGA輸入/輸出接口及其切換電路，有擴展的存儲器和電源控制繼電器陣列等。軟件方面則根據多媒體控制器應具有的控制功能，用Keil-C51編譯器設計C程序寫到單片機中。因為多媒體集中控制器要實現對不同型號的投影機進行控制，所以我們事先將學校在用的投影機的相關的控制碼保存到其內部閃存存儲器中。當把IC卡插入到集中控制器或通過遠程控制計算機允許它打開時，再按下集中控制器面板相應的控制鍵或由控制計算機發出相應的開機命令，集中控制器就會完成相應的控制動作。

（2）頂層控制系統采用基于校園網絡環境下的客戶機/服務器（C/S）模型為基礎，中央控制主計算機作為服務器，網絡化多媒體集中控制器作為客戶機。主計算機通過RJ-45接口與教室內的網絡控制模塊相連接，相關的控制信息由IP控制模塊封裝打包，以數據報的格式傳輸到計算機網絡上。作為控制信息的接收端，多媒體集中控制器的RJ-45通信接口也與IP控制模塊的RJ-45接口連接，而IP控制模塊的另一端通過RJ-45接口與計算機網絡連接，多媒體集中控制器將經過IP控制模塊解析后的控制信息接收下來并按照其的指令對相關設備進行控制，同時，多媒體集中控制器也會按照一定的時鐘周期，將多媒體教室內的相關設備的運行信息經過IP控制模塊封裝成數據包上傳到網絡控制計算機中（服務器）中。遠程控制主機在接收到經過IP控制模塊解析過的相應多媒體教室設備的運行狀態信息顯示在遠程控制主機的顯示屏上。主機控制軟件具有IP地址編程功能，可以對每個多媒體教室中與網絡集中控制器匹配的IP控制模塊設備獨立的IP地址，從而實現以IP控制模塊為橋梁對每個教室的多媒體教學設備進行遠程監視、控制和管理。

五、系統的應用

多媒體教室遠程中央控制系統軟件作為監控中心與各個多媒體教室集中控制器的連接橋梁，能將教室中的多媒體設備的運行狀態反饋到中央控制主計算機上并實現控制、管理、監視等功能以及能過程喚醒本地計算機，監視或接管過程電腦的桌面，進行過程協助、指導操作、排除故障等。該系統適用于各大高校，尤其適用于多個校區、多幢教學樓、教室不太集中的學校。

六、結語

本文從總體結構、工作原理、設計方案、應用共四個方面詳細介紹了網絡多媒體教室集中控制系統的構建與設計方法。在學校的多媒體教室使用量劇增的形勢下，由于多媒體教學設備操作復雜瑣碎，利用網絡多媒體教室遠程集中控制系統能夠對多媒體教學設備進行有效的實時監控、管理和維護，對提高管理效率、改進教學工作質量具有很大的推動意義。

參考文獻

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