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摘 要 针对现阶段多媒体教学设备使用和管理上存在的问题，提出建立一套完整的基于校园网的可视化网络群控系统的必要性，阐述系统的设计与实现，并给出应用效果。
关键词 群控系统；多媒体教室；教育信息化
中图分类号：G48 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2013）21-0010-03
1 问题的提出
目前，广大高校都建设了大量的多媒体教室。作为教育信息化的组成部分，多媒体教室不仅是学校进行现代化教学的设施，更是课堂教学信息化展示的主要手段。多媒体教室设备主要有多媒体计算机、液晶投影机、中央控制系统、投影屏幕、音响设备、数字视频展示台等。随着多媒体教室的迅速增多，众多的现代化教学设备，如多媒体计算机、投影机、电动幕、麦克风、音频功放、视频展台等，不但给教师操作带来一定的难度，也增加了教室管理人员的负担。
在使用可视化网络群控系统之前，武汉大学的多媒体教室管理面临教学楼分散、多媒体教室较多、管理维护任务重等问题，一定程度上影响了多媒体教室在学校教学信息化中的应用效果。
1.1 教师对多媒体设备的操作熟练水平影响设备效能的发挥
多媒体教室设备大多由專门的教师进行管理设置。尽管有培训及操作说明，但在使用中发现，年轻教师和理工科教师均能很快掌握多媒体设备的使用技能，而一些从事人文社科类教学的教师和年龄较大的教师对多媒体教室的众多设备并不是很了解，在上课过程中常会出现一些问题，比如教师不会开启投影机，不会切换电脑与投影机的信号等。一旦出现自己不能处理的问题，教师就会变得无所适从，影响正常上课秩序。
1.2 多媒体设备维护需要较多的管理人员
多媒体教室的设备故障通常是在上下课时发生，有时会有几间教室在同一时间需要管理员亲临现场排除故障。根据实际统计，传统的多媒体使用和管理方法，一个多媒体技术管理人员，一天仅能往返10～15个教室，处理10～20个易犯的错误操作或简单的设备故障，所以学校规模较大时，就需要较多的技术人员去处理各种错误操作[1]。误操作还会造成设备损坏，比如下课后没有关闭投影机，或是关了投影机后马上切断电源，造成投影机电源板或主板损坏，投影机灯泡也因散热不够而缩短使用寿命或损坏。
1.3 没有群控管理系统的多媒体设备效能未得到完全发挥
由于多媒体教室没有一个较完善且能集中管理的软件系统支持，在大多数教学过程中，只能简单地当作投影显示教室使用，用于一般的课件和视频播放，教学互动性差，资源共享率低，没能充分发挥出其在学校信息化教学中的功能与作用[2]。
为解决上述问题，武汉大学尝试建立了一套可视化网络群控系统。一方面用于跨楼栋管理多媒体教室设备，确保数目繁多的教室设备始终处于正常的工作状态和完全的受控状态，让授课教师能够高效地、有序地使用多媒体教室；另一方面用于教师授课全程录像，积累优质教学资源，最大程度发挥多媒体教室设备的应用效能。
2 可视化网络群控系统的设计与实现
可视化网络群控系统，是在每个多媒体教室安装一台网络中控，连接所有终端设备和教室电脑，同时网络中控连接校园网，利用网管中心软件对所有终端设备实现远程管理和监控。可视化网络群控系统不仅可以实现整个多媒体教室的集中、统一、灵活、高效的控制与管理，还可构建以视频资源库为核心的多媒体网络教学平台。
2.1 集中控制管理
可视化网络群控系统的整体架构是一个跨楼栋多级管理的设计结构，其物理结构可分为两部分，即网络控制中心（总控室）和多媒体教室。整个系统的核心是总控室集中控制系统和分布在多媒体教室端的网络中控系统，它是集网络中控、资产管理、网络视音频等功能于一体的多媒体教学系统设备。总控室的集中控制系统与所有多媒体教室端的网络中控系统通过校园网相联接，使得每个教室都互联互通，从而实现对多媒体教室设备、教学资源、可视对讲、安防监控等全方位的统一管理。
总控室是整个群控系统的核心，其设备构成主要包括监视器、高性能多媒体监控主机、网管工作站软件、录像服务器、多画面分割器、视音频编码器、VGA矩阵、数字多画面解码器、IP电话呼叫中心等。可视化系统的主要技术是视频传输控制和视频采集。多媒体网络中控自带编码模块可以用来接收教室端摄像头的模拟视频信号和话筒的模拟音频信号，将它们数字化，并利用硬件压缩芯片实现实时地把信号压缩为WMV9码流，通过以太网接口发送到网络上，使得教室端的视音频信号和控制信号可以在校园网中传输。同时，可由数字多画面解码器接收解码，输出到电视墙或普通液晶显示器上显示，实现远程数字视频监控和实时硬盘录像功能。安装在服务器上的网管软件可以远程监控、管理所有教室的设备，远程检测教室端投影机等设备的相关参数，便于学校对教室端所有设备的使用情况进行资产管理。在系统出现故障时，利用IP电话，可实现总控室与教室、教室与教室的实时对讲，可极大地节约系统、设备的维护管理开销。图1为总控室集中控制系统的网管软件界面，通过该软件实现对多媒体教室设备的集中控制管理。
每个多媒体教室配置的网络中控系统由中控主机、电源箱、操作台控制面板组成，各部分之间用通信电缆相连。该系统将投影机、电动幕布、音箱等信号源有机结合起来，用投影机将信号清晰、美观、完整无损地投影到大屏幕上，实现全面整合网络教学资源和现代化多媒体教育技术手段的电化教学。桌面控制器十分直观方便地实现本地的控制功能，一键式操作简单便捷。武汉大学安装的可视化多媒体网络群控系统，选用北京竞业达数码科技集团的JYDMNC9600-D多媒体网络中控系统。该中控系统基于DSP技术、嵌入式操作系统、WMV9视音频编码，具备多路视音频、VGA输入/输出切换，多路红外、串口控制，多路安防报警接口，支持音箱、投影机、电动幕布、电子讲台等教室端设备的本地/远程控制。图2为多媒体教室网络中控系统结构图。 2.2 多媒体网络教学
可视化网络群控系统的另一大特点是双向传输的多媒体网络教学平台，其数字化视音频分为3类：总控室端资源点播服务器中的资源文件、总控室端的模拟节目源以及多媒体教室端通过摄像机采集的教师授课情景。基于网络的双视频流软件，使多媒体教室计算机通过网络中控，既可以使用总控室端资源点播服务器中的教学素材，又可将主讲教室的上课场景和课件内容通过网络直播给听课教室，从而实现同步网络听课教学。
可视化网络群控系统实现的一体化教学控制管理功能如图3所示，其中包括了所实现的多媒体网络教学功能。
3 系统应用成效
武汉大学可视化网络群控系统部署在文理学部4号教学楼和5号教学楼，共有65间多媒体教室，其中有2间自动录播教室，实现了跨楼栋的可视化网络群控管理和多媒体网络教学应用。
1）一键式本地控制。即教师点“上课”键进入上课状态，多媒体教室里的所有设备自动顺序加电，此时投影机可以自动开机，电动幕布自动降下；点“下课”键进入下课状态，设备会自动断电，投影机将延时关机。可以根据现场需求将VCD、笔记本、实物展台、电脑、录像机等图像信号切换到显示输出设备。
2）可视化对讲与视频监控。通过IP电话与视频监控实现视频对讲，在多媒体教室设备发生故障时，管理人员可通过本系统及时了解现场发生的故障，远程协助本地教室排除故障。同时视频监控录像还可记录下来，用于教学楼安防管理。
3）网络集中控制管理。在总控室利用网管软件可以远程检测教室内多媒体设备的软、硬件信息，如投影机等设备的相关参数，并形成相应的资产报表，便于学校对教室端所有设备进行资产管理。利用网管软件还可远程操作和维护多媒体教室设备，提供快捷有效的多媒体教室集中管理，降低管理人员的工作强度，提高工作效率
4）多媒体网络教学应用。利用网管软件可以实时监看任何一间教室教师授课和学生听课的场景。授课内容可录制保存，既可作为教学评估的素材，用于改进教师教学；又可在校园网内播放，进行实时网络教学，做到优质教学资源的共建共享。
综上所述，可视化网络群控系统将多媒体教室设备的管理控制、优质教学资源的共建共享融合在整个数字化校园建设的环境中，最大限度地满足教学的需求，為教学信息化建设提供了更好的支撑环境。
参考文献
[1]葛昂扬.多媒体教室群控管理系统的设计与实现[J].实验技术与管理，2006（1）：63-64.
[2]金智勇，卢子洲.可视化多媒体教室网络群控系统的组建实践[J].网络教育与远程教育，2009（7）：49-52.
关键词 群控系统；多媒体教室；教育信息化
中图分类号：G48 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2013）21-0010-03
1 问题的提出
目前，广大高校都建设了大量的多媒体教室。作为教育信息化的组成部分，多媒体教室不仅是学校进行现代化教学的设施，更是课堂教学信息化展示的主要手段。多媒体教室设备主要有多媒体计算机、液晶投影机、中央控制系统、投影屏幕、音响设备、数字视频展示台等。随着多媒体教室的迅速增多，众多的现代化教学设备，如多媒体计算机、投影机、电动幕、麦克风、音频功放、视频展台等，不但给教师操作带来一定的难度，也增加了教室管理人员的负担。
在使用可视化网络群控系统之前，武汉大学的多媒体教室管理面临教学楼分散、多媒体教室较多、管理维护任务重等问题，一定程度上影响了多媒体教室在学校教学信息化中的应用效果。
1.1 教师对多媒体设备的操作熟练水平影响设备效能的发挥
多媒体教室设备大多由專门的教师进行管理设置。尽管有培训及操作说明，但在使用中发现，年轻教师和理工科教师均能很快掌握多媒体设备的使用技能，而一些从事人文社科类教学的教师和年龄较大的教师对多媒体教室的众多设备并不是很了解，在上课过程中常会出现一些问题，比如教师不会开启投影机，不会切换电脑与投影机的信号等。一旦出现自己不能处理的问题，教师就会变得无所适从，影响正常上课秩序。
1.2 多媒体设备维护需要较多的管理人员
多媒体教室的设备故障通常是在上下课时发生，有时会有几间教室在同一时间需要管理员亲临现场排除故障。根据实际统计，传统的多媒体使用和管理方法，一个多媒体技术管理人员，一天仅能往返10～15个教室，处理10～20个易犯的错误操作或简单的设备故障，所以学校规模较大时，就需要较多的技术人员去处理各种错误操作[1]。误操作还会造成设备损坏，比如下课后没有关闭投影机，或是关了投影机后马上切断电源，造成投影机电源板或主板损坏，投影机灯泡也因散热不够而缩短使用寿命或损坏。
1.3 没有群控管理系统的多媒体设备效能未得到完全发挥
由于多媒体教室没有一个较完善且能集中管理的软件系统支持，在大多数教学过程中，只能简单地当作投影显示教室使用，用于一般的课件和视频播放，教学互动性差，资源共享率低，没能充分发挥出其在学校信息化教学中的功能与作用[2]。
为解决上述问题，武汉大学尝试建立了一套可视化网络群控系统。一方面用于跨楼栋管理多媒体教室设备，确保数目繁多的教室设备始终处于正常的工作状态和完全的受控状态，让授课教师能够高效地、有序地使用多媒体教室；另一方面用于教师授课全程录像，积累优质教学资源，最大程度发挥多媒体教室设备的应用效能。
2 可视化网络群控系统的设计与实现
可视化网络群控系统，是在每个多媒体教室安装一台网络中控，连接所有终端设备和教室电脑，同时网络中控连接校园网，利用网管中心软件对所有终端设备实现远程管理和监控。可视化网络群控系统不仅可以实现整个多媒体教室的集中、统一、灵活、高效的控制与管理，还可构建以视频资源库为核心的多媒体网络教学平台。
2.1 集中控制管理
可视化网络群控系统的整体架构是一个跨楼栋多级管理的设计结构，其物理结构可分为两部分，即网络控制中心（总控室）和多媒体教室。整个系统的核心是总控室集中控制系统和分布在多媒体教室端的网络中控系统，它是集网络中控、资产管理、网络视音频等功能于一体的多媒体教学系统设备。总控室的集中控制系统与所有多媒体教室端的网络中控系统通过校园网相联接，使得每个教室都互联互通，从而实现对多媒体教室设备、教学资源、可视对讲、安防监控等全方位的统一管理。
总控室是整个群控系统的核心，其设备构成主要包括监视器、高性能多媒体监控主机、网管工作站软件、录像服务器、多画面分割器、视音频编码器、VGA矩阵、数字多画面解码器、IP电话呼叫中心等。可视化系统的主要技术是视频传输控制和视频采集。多媒体网络中控自带编码模块可以用来接收教室端摄像头的模拟视频信号和话筒的模拟音频信号，将它们数字化，并利用硬件压缩芯片实现实时地把信号压缩为WMV9码流，通过以太网接口发送到网络上，使得教室端的视音频信号和控制信号可以在校园网中传输。同时，可由数字多画面解码器接收解码，输出到电视墙或普通液晶显示器上显示，实现远程数字视频监控和实时硬盘录像功能。安装在服务器上的网管软件可以远程监控、管理所有教室的设备，远程检测教室端投影机等设备的相关参数，便于学校对教室端所有设备的使用情况进行资产管理。在系统出现故障时，利用IP电话，可实现总控室与教室、教室与教室的实时对讲，可极大地节约系统、设备的维护管理开销。图1为总控室集中控制系统的网管软件界面，通过该软件实现对多媒体教室设备的集中控制管理。
每个多媒体教室配置的网络中控系统由中控主机、电源箱、操作台控制面板组成，各部分之间用通信电缆相连。该系统将投影机、电动幕布、音箱等信号源有机结合起来，用投影机将信号清晰、美观、完整无损地投影到大屏幕上，实现全面整合网络教学资源和现代化多媒体教育技术手段的电化教学。桌面控制器十分直观方便地实现本地的控制功能，一键式操作简单便捷。武汉大学安装的可视化多媒体网络群控系统，选用北京竞业达数码科技集团的JYDMNC9600-D多媒体网络中控系统。该中控系统基于DSP技术、嵌入式操作系统、WMV9视音频编码，具备多路视音频、VGA输入/输出切换，多路红外、串口控制，多路安防报警接口，支持音箱、投影机、电动幕布、电子讲台等教室端设备的本地/远程控制。图2为多媒体教室网络中控系统结构图。 2.2 多媒体网络教学
可视化网络群控系统的另一大特点是双向传输的多媒体网络教学平台，其数字化视音频分为3类：总控室端资源点播服务器中的资源文件、总控室端的模拟节目源以及多媒体教室端通过摄像机采集的教师授课情景。基于网络的双视频流软件，使多媒体教室计算机通过网络中控，既可以使用总控室端资源点播服务器中的教学素材，又可将主讲教室的上课场景和课件内容通过网络直播给听课教室，从而实现同步网络听课教学。
可视化网络群控系统实现的一体化教学控制管理功能如图3所示，其中包括了所实现的多媒体网络教学功能。
3 系统应用成效
武汉大学可视化网络群控系统部署在文理学部4号教学楼和5号教学楼，共有65间多媒体教室，其中有2间自动录播教室，实现了跨楼栋的可视化网络群控管理和多媒体网络教学应用。
1）一键式本地控制。即教师点“上课”键进入上课状态，多媒体教室里的所有设备自动顺序加电，此时投影机可以自动开机，电动幕布自动降下；点“下课”键进入下课状态，设备会自动断电，投影机将延时关机。可以根据现场需求将VCD、笔记本、实物展台、电脑、录像机等图像信号切换到显示输出设备。
2）可视化对讲与视频监控。通过IP电话与视频监控实现视频对讲，在多媒体教室设备发生故障时，管理人员可通过本系统及时了解现场发生的故障，远程协助本地教室排除故障。同时视频监控录像还可记录下来，用于教学楼安防管理。
3）网络集中控制管理。在总控室利用网管软件可以远程检测教室内多媒体设备的软、硬件信息，如投影机等设备的相关参数，并形成相应的资产报表，便于学校对教室端所有设备进行资产管理。利用网管软件还可远程操作和维护多媒体教室设备，提供快捷有效的多媒体教室集中管理，降低管理人员的工作强度，提高工作效率
4）多媒体网络教学应用。利用网管软件可以实时监看任何一间教室教师授课和学生听课的场景。授课内容可录制保存，既可作为教学评估的素材，用于改进教师教学；又可在校园网内播放，进行实时网络教学，做到优质教学资源的共建共享。
综上所述，可视化网络群控系统将多媒体教室设备的管理控制、优质教学资源的共建共享融合在整个数字化校园建设的环境中，最大限度地满足教学的需求，為教学信息化建设提供了更好的支撑环境。
参考文献
[1]葛昂扬.多媒体教室群控管理系统的设计与实现[J].实验技术与管理，2006（1）：63-64.
[2]金智勇，卢子洲.可视化多媒体教室网络群控系统的组建实践[J].网络教育与远程教育，2009（7）：49-52.