中央控制系統(tǒng)下的網(wǎng)絡多媒體教室設計應用

趙凡

（寶雞文理學院陜西寶雞721013）

隨著計算機技術的發(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)代化技術開始以多媒體教學為中心，如何實現(xiàn)過媒體教室的網(wǎng)絡和和智能化管理成為研究熱點。在文章研究分析中以某高校多媒體教室設計為研究對象，研究教室網(wǎng)絡智能化中央控制系統(tǒng)的設計與建設，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)歷了多個發(fā)展階段。總體而言，第一階段利用單機版模式進行模擬，第二代則引入了數(shù)字化技術，隨著計算機技術的使用，現(xiàn)在開始利用網(wǎng)絡版多媒體集中控制系統(tǒng)。第一代集中控制系統(tǒng)僅僅是一種教學輔助軟件，并不能滿足多功能教學的需求。第二代控制系統(tǒng)采用了PC/NC+中控網(wǎng)絡控制模式，鞥能夠解決教室多、設備多的問題，但是采用的是開環(huán)控制模式，僅僅是一種單項傳遞，治愈命令執(zhí)行情況沒有辦法確認，也無法實現(xiàn)多媒體設備的及時檢測。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，避免教學故障，但是在網(wǎng)絡控制功能和智能化方面還存在不足。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)設計需求分析

系統(tǒng)設計中要求實現(xiàn)本地/遠程VGA、Vedio信號切換，投影機電源和影響點阿云設備的基本概念控制，實現(xiàn)鋼制講臺、投影機等設備的散熱保護，能夠遠程監(jiān)控教室工作狀態(tài)，能夠根據(jù)實際需求制定課表，自動導入課表，能夠按照實際情況定時開關機。系統(tǒng)要求能夠?qū)崿F(xiàn)定時管理，用戶可以根據(jù)自己的需求設置設備定時使用管理，能夠統(tǒng)計并分析日志，系統(tǒng)要求實現(xiàn)權(quán)限管理，能夠集中監(jiān)看單面或多畫面，能夠自動或者手動巡視，能夠?qū)嵤┎榭磫蝹€或者多個教師端。

2.2 系統(tǒng)設計思路

為滿足功能需求，考慮網(wǎng)絡化和實用性，要求系統(tǒng)設計中能夠滿足軟硬件需求，能夠快速查詢數(shù)據(jù)，并方便教學活動。系統(tǒng)設計中不搭設專線，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)設計，不依賴于中心服務器，能夠在網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時獨立使用，不受到管理教室數(shù)量的限制，不存在一個服務器多個終端的問題。采用主輔分離式設計模式，教室保障輔助系統(tǒng)和教學系統(tǒng)均采用獨立的分離式設計方式，保證管理人員溝通的及時性，最快解決出現(xiàn)的問題。多媒體課件保存時采用現(xiàn)金的記錄合適，符合國家標準CSF標準，方便課件后期編輯處理。

多媒體教室網(wǎng)絡中央控制系統(tǒng)設計中，需要遵循前瞻性原則、經(jīng)濟性原則、可靠性原則、簡便性原則等。中央控制系統(tǒng)設計中，系統(tǒng)規(guī)劃、施工等都需要遵循前瞻性，保證系統(tǒng)設計技術指標的下進行，延長系統(tǒng)的使用壽命，保證系統(tǒng)兼容性好。系統(tǒng)設計中需啊喲遵循經(jīng)濟型原則，充分考慮性價比和管理需求，針對需要解決的問題進行設計。系統(tǒng)可靠性是保證系統(tǒng)正常運動的基礎，因此需要對數(shù)據(jù)進行加密和處理，保證系統(tǒng)每周七天能夠持續(xù)16小時無故障運行。系統(tǒng)設計中需要從教學實際需求出發(fā)，方便教師的維護，前端設備參數(shù)也需要注意備份，操作界面要求設計簡單，避免出現(xiàn)誤操作。系統(tǒng)設計中需要遵循可擴展性，滿足當前教育教學需求，采用模塊化設計，代替同類產(chǎn)品。

2.3 中央控制系統(tǒng)的設計流程和步驟

2.3.1 整體設計目標和目的

網(wǎng)絡多媒體教室中央控制系統(tǒng)設計步驟和詳細內(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)絡多媒體為媒介，以基礎課程教學為藍本，以著眼于教學理論研究為策略更新，以堅持“以學生為為主體，以實踐為目的”的經(jīng)世致用教學為理論研究出發(fā)點。該體系設計流程以多媒體工具為主要教學工具和手段，以豐富化和富有實戰(zhàn)練習精神的計算機語言特色和環(huán)境，見證該課程的獨特魅力。整個網(wǎng)絡信息平臺教學結(jié)構(gòu)的搭建，圍繞機房展開，并就實訓報告冊和實訓課程的全方位開展，確保網(wǎng)絡實訓平臺和教學互動的完美契合。

2.3.2 系統(tǒng)設計圖示和方法

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

圖1 多媒體設備中央控制器及受控設備

系統(tǒng)設計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)成中央控制主機能夠識別的RS232串口指令，最后完成中央控制系統(tǒng)設備的控制。在網(wǎng)絡模塊設計中還要求能夠得到檢測數(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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的使用。

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

圖2 控制面板示意圖

2.4 設計應用解析

本地控制系統(tǒng)實現(xiàn)多媒體的使用問題，但是遠程管理問題還需要通過網(wǎng)絡控制實現(xiàn)。在系統(tǒng)設計中，中央控制器要求具有很高的遠程管理功能，能夠通過控制終端管理平臺實現(xiàn)遠程控制，也能夠解放管理人員操作，降低工作難度。中央控制系統(tǒng)中采用最為先進的網(wǎng)絡技術，結(jié)合TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡控制。網(wǎng)管平臺發(fā)送網(wǎng)絡控制指令，封裝成為標準協(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)設計中由于以校園網(wǎng)為平臺進行設計，因此與位置無關，控制制定達到節(jié)點后，中央控制器能夠直接執(zhí)行，實現(xiàn)遠程控制。整個控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見表1。

表1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)表

2.5 子系統(tǒng)的設計

電子講臺門徑系統(tǒng)采用射頻感應IC，持卡人只能夠通過卡片進入，信息通過射頻讀卡器進行設計，將信息傳送到門禁控制系統(tǒng)。主機能夠自動識別身份，如果持卡人沒有權(quán)限，電子講臺門鎖沒有任何動作。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對講策略。在總控制室設置對講系統(tǒng)服務器，安裝服務軟件，安裝一臺網(wǎng)絡對話機。網(wǎng)絡中央控制系統(tǒng)的音頻模塊能夠?qū)崿F(xiàn)與多媒體的溝通，在課堂上，認可一個多媒體教室均能夠與中央控制室直接連接，在使用時出現(xiàn)問題后能夠及時與中央控制室溝通，不需要設置通話功能。

數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)嵤┎榭炊嗝襟w教師情景，并實現(xiàn)對教師端的遠程監(jiān)控，及時查看教學活動。考慮到當前教學手段技術的先進和教學資源的豐富，擬采用全數(shù)字監(jiān)控設計辦法。系統(tǒng)設計中前端信號采集系統(tǒng)設備采用視頻編碼器，實現(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，網(wǎng)絡傳輸寬帶10 k～1 M。總控制站能夠?qū)嵤┍O(jiān)控，顯示16路監(jiān)控前端任意此埃及工作站，可以控制前端云臺和鏡頭，實現(xiàn)分層次管理，并對用戶權(quán)限進行分級。在每個教師設置監(jiān)控點，在多媒體教室監(jiān)控點能夠直接連接服務器，服務器能夠轉(zhuǎn)換數(shù)字信號，將信息傳輸給中央控制室。系統(tǒng)同報警設備連接，接到報警信號，能夠直接彈出報警區(qū)域的圖像。整個監(jiān)控系統(tǒng)利用TCP/IP實現(xiàn)信息交換，系統(tǒng)主干實現(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

多媒體錄播教學系統(tǒng)設計中增加主播系統(tǒng)和錄制系統(tǒng)，在中央控制遠程錄制上未得到實時數(shù)據(jù)，設置了視頻采集器，并且采集到的信號能夠直接在采集器上反應出來。在中央控制遠程錄制機上安裝課件，捕捉音視頻信息，壓縮后，生成流媒體文件，實現(xiàn)教學活動與課件的同步錄制。

課堂直播系統(tǒng)設計中通過IP網(wǎng)絡直播課堂內(nèi)容，包括計算機屏幕、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)設計中給教師進行授課，WISE e-TC教師端捕捉屏幕內(nèi)容，另一臺計算機運行Composer軟件實施此埃及教師視頻音頻信號。

3 系統(tǒng)測試

對系統(tǒng)進行測試，控制中心遠程監(jiān)控系統(tǒng)能夠清洗顯示多媒體教師使用情況，網(wǎng)絡控制器能夠查看過媒體設備應用情況。多媒體視頻此埃及模塊在中央控制系統(tǒng)設置模塊，能夠?qū)⒛M信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，實現(xiàn)可視化管理，管理端能夠查看教師實時視頻。教師在錄制精品課時操作簡單，通過課件索引管理功能就能夠生成索引。多媒體教學資源能夠?qū)崿F(xiàn)課件在線點播，網(wǎng)絡數(shù)字監(jiān)控管理中，通過校園網(wǎng)絡能夠直接查看教師的情形，通過集中監(jiān)控系統(tǒng)軟件能夠切管各個教師的場景。總控制和各教學多媒體教師IP對講設置測試顯示，控制中心接收信號后能夠直接與遠端教師對話，方便與管理人員溝通。多媒體講臺IC卡能夠設置智能鑰匙，教師上課時通過IC卡可以打開多媒體教師電子鎖，測試結(jié)果顯示IC卡只有正確使用才能夠通過開鎖，在IC卡設置中，記錄了教師類型信息，能夠生成教師開鎖時間權(quán)限。系統(tǒng)測試結(jié)果顯示，對于網(wǎng)絡速度要求不高，系統(tǒng)能夠監(jiān)測提供實時視頻，為監(jiān)控提供視頻資源，系統(tǒng)的設計的功能基本滿足了需求，如圖4所示。

圖4 多媒體課堂測試系統(tǒng)圖

4 結(jié)束語

文中利用中央控制系統(tǒng)設計網(wǎng)絡多媒體教師控制系統(tǒng)，形成一個具有遠程控制的系統(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)平臺基礎上，結(jié)合中央集中控制系統(tǒng)功能需求進行設計，系統(tǒng)設計涵蓋了數(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)測試線系統(tǒng)達到了預期的效果。在后期系統(tǒng)改進中，還需啊喲對舊的多媒體教室進行改在，將其納入到中央控制系統(tǒng)中，同時需要強化安全措施，提高系統(tǒng)安全性。