分布式视频公开课教室建设方案版湖南省杰灵信息gling.docx
《分布式视频公开课教室建设方案版湖南省杰灵信息gling.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分布式视频公开课教室建设方案版湖南省杰灵信息gling.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
分布式视频公开课教室建设方案版湖南省杰灵信息gling
网络多媒体教室建设方案
（2012版）
让没一堂课都成为精品！
目录
目录2
第一章需求分析3
1.1背景概述3
1.2现状分析3
1.3前景展望3
第二章解决方案4
2.1系统概述4
2.2教室建设6
2.3集控中心8
第三章功能应用11
3.1IC卡管理11
3.2集中管理11
3.3数据管理13
3.4远程维护15
3.5可视对讲16
3.6简易录播16
3.7精品录制17
3.8自动跟踪拍摄17
3.9校园网络电台19
第四章设备组成20
4.1超短焦投影机20
4.2组合式电子白板20
4.3教学计算机21
4.4钢制讲台21
4.5网络中控21
4.6扩声设备22
4.7视频编码器22
4.8云台摄像机22
4.9管理控制服务器23
4.10视频教学服务器23
4.11录播服务器23
4.12图像跟踪摄像机23
第五章方案总结24
第一章需求分析
1.1背景概述
随着计算机、软硬件、互联网等信息技术的飞速发展，我们的信息化教学技术也在不断更新和进步。
所谓信息化教学，是与传统教学相对而言的现代教学的一种表现形态，它以信息技术的支持为显著特征，因而，我们习惯于将之称为信息化教学。
信息化教学对于学校教育来说是千载难逢的好机遇。
人类历史上虽然曾有过无数革命性的技术，但能够直接为教育服务的却是凤毛麟角。
而现代化电子信息技术则是自印刷术发明以来对教育最具革命性影响的技术。
世界各国尤其是发达国家都已经将信息化教学纳入到国家改革与发展战略。
我们国家的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）》（下简称《纲要》）也明确指出要要加快教育信息化进程，其中包括：
1）加快教育信息基础设施建设；2）加强优质教育资源开发与应用；3）构建国家教育管理信息系统。
1.2现状分析
目前多媒体教室建设还处于重硬件轻软件，重设备轻内容初级阶段。
多媒体教室基本上由一台电脑、投影仪、幕布、功放、多媒体中控、音响系统、和DVD等设备组成。
这些设备通过一系列的线缆进行连接构成。
随着教室数量的增多，传统多媒体教室的弊端日益严重的显现出来，主要表现在：
1）过多的设备种类，复杂的线路连接导致传统多媒体教室安装维护复杂，故障率较高，用户操作复杂等问题。
2）普通PC机等设备属于通用设备，并没有针对多媒体教学本身特点进行设计，因此并不能实现理想的多媒体教学工作。
3）普通PC机配合Windows操作系统，还具有启动速度缓慢，容易感染各种计算机病毒等缺陷，对于日常的教学和维护工作造成了极大的压力。
4）设备的通用性使得这些设备经常遭到偷窃。
5）能耗过高，平均一间多媒体教室的功耗在700W/h以上。
6）每间教室都属于孤立状态，不能实现集中管理控制和信息共享等功能。
1.3前景展望
随着云计算和互联网技术的兴起，传统的多媒体教室建设也将得到很大改变。
从用户使用操作到管理员管理维护，从教师授课到学生学习方式都将在本建设方案中得到更加完美的用户体验。
本建设方案将采用最新的理论和技术让教学过程变得更加生动有趣，让教学内容变得更加丰富多彩。
网络视频公开课也将大行其道。
比尔·盖茨和已故苹果创始人之一的乔布斯曾在讨论未来教学方式时就曾提到，未来高校的教学将会是通过课下开视频等资料，而课上集中讨论的模式。
这将会大大提高教学的效率和学习的乐趣，并且学生也可以通过提前观看视频课程来判断自己是否对该课程感兴趣，从而帮助自己决定是否选修该课程。
第二章解决方案
2.1系统概述
系统将从软硬件结合和网络技术等基础上进行整体规划和设计，避免传统多媒体教室那种信息孤岛式的建设。
系统建设完成后，每一间教室都是整个系统的一个信息节点，它将通过校园网与控制中心进行有效的数据交换。
一方面，教室终端可以从总控中心获取更加丰富的应用和内容；另一方面，总控中心可以从每一个教室终端处采集教学行程数据，便于对教学过程的监控和后期数据分析。
另外从建设过程出发，系统可以采取循序渐进的模块化设计，可以不断升级和叠加，最终让每间教室都可以升级成功能完全的信息节点。
这样的建设方式可以有效的解决了建设资金分布投入问题，同时又可以避免设备过快的更新换代造成的浪费。
我们根据多媒体教室建设的不同阶段，将其分为三大类：
集控型、可视型、录播型。
集控型是最基本的一个建设方案，建成以后教师可以很轻松的通过IC卡来操作设备开关，管理员可以通过远程主控软件对教室设备进行管理和控制。
可视型，则在原先集控型基础上增加了视频监控和语音对讲的功能。
教师可以简单录制自己的课程，管理员则可以通过远程查看每一个教室的现场情况并与其进行语音对讲。
录播型，则是在可视型基础下添加多路编码器，尤其是VGA信号的采集编码，可以同步录制教师视频、学生视频、电脑画面以及声音等信号，形成一个完整的课程录制课件。
以下是本系统建设的拓扑图：
2.2教室建设
集控型多媒体教室集成了PC机、网络及各种多媒体设备（数字展示台、音响、投影机、笔记本等）。
若不采用中央控制器，操作者不仅要对相关设备进行控制，还需完成各个视频信号的切换；更需对环境设备（电动屏幕等），经常加以调整。
网络中控将各个设备之间用通信电缆相连，构成一个局部控制系统；并把多种设备的控制操作集中于一个按键面板或触摸屏上，操作者通过直观的控制台操作，将复杂的电教设备及环境设备控制变得轻松自如。
另外超短焦投影机和电子白板的黄金组合也已经越来越被广大学校接受。
该系统组成结构图如下图：
多媒体教室组成系统
可视型多媒体教室则是在集控型的基础上增加视音频编码器YP-E301、云台摄像机、语音对接模块三部分。
增加这三部分后，教师可以对自己的授课过程进行视音频录制与回访。
另外管理员可以通过视频对远程多媒体教室进行查看和控制，并且可以进行语音对话。
可视型教室拓扑图
可视型网络拓扑图
录播型多媒体教室则是在集控型或者可视型的基础上增加多路编码器，摄像机，拾音设备，并在后台增加录播主机。
其中有一路编码器可以采集VGA信号，即计算机输出的视频画面信号，可以对教师授课的PPT或其他操作画面进行无损采集编码。
为了提高摄像的自动化程度，一般会采用自动跟踪摄像机进行教师图像的定位拍摄，目前主要有两种自动跟踪拍摄技术，即红外技术和图像识别技术。
这两种技术各有优缺点，具体还是要看教室的应用场景来决定采用哪种模式。
录播型拓扑图
2.3集控中心
集控中心一般有设备控制服务器、多画面视频监控服务器、录播服务器、电视墙等多部分构成。
管理部门可以从集控中心监控到每一间多媒体教室的设备使用情况，可以查看到现场的视频，还可以对授课过程进行实况录制。
集控中心示意图
设备控制服务器集成安装了《多媒体集中管理系统》软件，管理员正是通过该系统对任意多媒体教室进行远程控制和集中管理工作的，所有设备的使用记录和状态也都可以一目了然的在该服务器上查看到。
远程控制软件界面示意图
多画面视频监控服务器集成安装了《多媒体视频教学系统》软件，管理员可通过该服务器查看到任意教室的现场视频并且可以对视音频进行同步远程录制。
除此之外，管理员还可以通过该服务器与教室内的用户进行IP对讲。
多媒体视频教学系统软件界面
录播服务器集成安装了《流媒体直录播系统》软件，它可以将教学现场传送过来的音视频数据流进行合成、存储、转发等操作。
系统可以将授课现场的多个画面同步传送到校园网的任意一个节点，并且可以将录制下来的课件自动存储在WEB服务器中供教师或学生点播。
录播服务器
多画面直播界面示意图
第三章功能应用
这一章着重介绍本方案在教学管理过程中的一些典型应用，事实上还有远不止以下的九点功能。
3.1节《IC卡管理》、3.2节的《集中管理》和3.3节的《集中管理》是集控型所能提供的功能。
3.4节《远程维护》、3.5节《可视对讲》和3.6节的《简易录播》是可视型所能提供的功能。
3.7节《精品录播》、3.8节《自动跟踪拍摄》和3.9节《校园电视台》是录播型教室所能提供的功能。
3.1IC卡管理
教师可以通过IC卡获得多媒体教室的使用权限，插卡即用，拔卡即走。
一方面，简化了教师使用多媒体设备的操作步骤，保证了授课的正常开展。
另一方面，教师拔卡后设备自动进入延时关机，确保设备安全关闭，节约了能耗，保护了设备。
插卡即开，拔卡即走
本系统的另外一个优势在于可以与校园一卡通系统进行对接，也就是教师可以不用配另外的IC卡，只需要原先一卡通系统的IC卡就可以使用多媒体设备。
既方便了教师携带多张IC卡的繁琐，又简化了管理员管理多种IC卡并且节约了成本。
另外，本系统针对断网或者服务器宕机情况下也做了优化。
教师的IC卡信息可以下载到中控本地，即使断网或者宕机，用户依然可以正常使用。
3.2集中管理
管理员可以一目了然地查看任意一间教室的多媒体设备运行状态，并且可以远程控制其设备的开关机。
集中管理平台软件界面
管理员可以制订计划任务或者与课程表进行对接，以实现定时定点地对设备进行开关等操作。
比如管理员希望确保每天下班后所有多媒体教室的设备都完全已经处于关闭状态，他无需跑到每间教室去查看，只需要制订一个系统关闭的计划任务，系统就会在指定时间对所有教室执行关闭操作。
计划任务操作界面
支持电子课表功能，通过教室管理的课表导入功能，系统可以方便把对应支持格式的课表信息导入到管理系统中。
即可以通过课表开关多媒体教室，或者开启和关闭多媒体教室使用权限。
课程表操作界面
3.3数据管理
系统可以通过数据库管理器实现数据库的操作，比如教室管理、教师管理、投影机型号管理等。
因为每个学校多媒体教室数量、分布情况、教师信息、投影机等信息都各不相同，需要进行个性化的设置和管理。
数据库管理器软件界面
日志管理器可以帮助管理员非常方便地查看所有在线设备的运行稳定状况、网络状态、教师使用记录、报警记录、设备电源开启关闭时间、投影仪开启关闭时间、报警信息等。
管理员可以通过日志查询方便的了解到特定教室、特定时间的系统使用情况；管理员还可以将这些记录导出为EXCEL格式文档，便于总结和整理成相应格式的使用报表。
这些基础数据的形成对于后期多媒体教室的建设和更新提供宝贵的参考依据。
日志查询器软件界面
参数配置器可以对投影仪控制码进行设置，不再需要对中控进行任何的物理连接操作，系统收集了常用的投影仪码库可供选择，学校也可以根据自己的需要，自行更新库中没有的投影仪码。
参数配置器软件界面
数据管理器还可以帮助管理员进行故障统计和维护登记，通过输入故障类型，管理员可以根据自身系统的情况，建立起一个有效的故障问题中心；加上不断的维护，就能够为多媒体教室管理员提供一个非常有价值的参考。
故障维护登记，能够记录发生故障的设备名称、故障类型、地点、时间、维修耗资和耗时，这样管理员就能够把日常的维护记录轻松的登记在多媒体管理系统当中。
为后续的数据统计和分析，提供了非常有效的基础数据。
管理员可以通过数据统计报表，方便的查看多媒体教室的使用率、投影机使用时间等多媒体教室的汇总情况；也可以查阅到教师使用多媒体教室的次数、时间和授课教室的统计信息；还能查阅所有多媒体教室发生过的故障数据，并且还有图形化的故障统计图表，方便管理员对故障类型进行分析和整理。
数据统计软件界面
3.4远程维护
每个学期开学之前，对每一间多媒体教室的设备进行故障排查对于现教部门来说是一件重要而有繁杂的工作。
如果要对上百间甚至几百间多媒体教室进行逐个仔细排查，恐怕要花上一两周的时间。
事实上，根本不可能有大量的时间留给管理员，因此管理员一方面要加班加点，另一方面检查效果也会大打折扣。
采用本系统以后，管理员可以通过计划任务将每一间多媒体教室的设备预先打开，然后通过视频管理系统查看每一间多媒体教室现场状况,还可以监听现场的声音（便于检查功放音箱）。
这样只需要不到半天的时间就完成上百间多媒体教室的排查，大大的提高了效率。
多画面视频监控软件界面
3.5可视对讲
当教师在使用过程中遇到问题需要需求控制中心的帮助，管理员可以开启可视对讲功能，与用户进行交流。
管理员通过视频画面指导用户进行正确的操作。
IP对讲示意图
3.6简易录播
如果教师希望对自己本堂课程进行一个录制，他只需要按下中控面板上的录制按键就可以开始录制。
系统会将授课过程中的声音和视频录制到服务器上，便于上传到服务器上供自己、学生或其他老师学习交流。
注意，之所以称这种录制为简易录播，是因为这种方式无法实现大规模的并发直播，也只能实现单画面模式录制。
简易的课程录制
可视型其他功能应用示意图
3.7精品录制
为了对一些特别重要的课程或者有重大意义的活动进行高质量的实况直播或者录制，本系统还特别配备了另外一个精品录播解决方案。
系统可以多角度，多画面，高清晰地对教学现场，电脑画面，课堂声音等信息进行采集、直播和存储。
摄像机可以自动跟踪教师，无需专人拍摄，真正实现无人值守的全自动录播。
系统录制下来的文件会自动上传到WEB服务器中，教师可以进行在线的WEB剪辑操作，对不需要的部分进行裁剪，还可以通过简单的点击操作即可完成课程的发布工作。
发布后的课件，学生可以通过IE浏览器进行在线点播，无论是教师还是管理员都可以非常轻松的实现自己课程的网络化，真正实现了自己的视频公开课。
除此之外，系统还支持IPAD等便携式设备在线接收直播或者点播，可以很好的与未来发展趋势进行对接。
在线直播、点播软件界面
在线剪辑软件界面
3.8自动跟踪拍摄
本系统的另外一个特点就是教师可以完全不需要其他人的协助就可以轻松完成这个课程的录制、拍摄工作。
上课时，教师首先通过IC卡打开所有多媒体设备，当一切准备就绪后，按下控制面板上的【录制】按钮就可以开始常态化上课。
录播型中控控制面板
教师自动跟踪拍摄采用最新的图像识别技术，通过参考摄像机捕捉的背景图像与前端摄像机的视频图像比对算法，自动控制摄像机的镜头转动从而达到跟踪拍摄的效果。
另外当教师坐在讲台前进行授课时，摄像机会自动切换到特写状态进行拍摄。
跟踪摄像机采用双镜头设计。
教师图像跟踪示意图
3.9校园网络电台
采用精品录播系统后，学校将拥有一套自己的校园网络电视台，而不需要再额外投资建设。
系统可以将录播教室现场的视频画面、电脑画面进行大规模的并发直播。
该系统可以很好的胜任网络电视台的功能，甚至会更加智能化。
视频公开课应用示意图
校园电视台应用示意图
第四章设备组成
这一章简单介绍一下本系统中所涉及到的一些设备，关于这些设备的信息技术参数请参看相应的EXCEL文件。
4.1超短焦投影机
SONYVPL-SX535
4.2组合式电子白板
元培YP-Z96
4.3教学计算机
联想家悦i2786
4.4钢制讲台
元培YP-D101
4.5网络中控
YP-C318
4.6扩声设备
松下WX-LRK10/CH套装
4.7视频编码器
元培YP-E301
4.8云台摄像机
元培YP-B100
4.9管理控制服务器
YP-S201
4.10视频教学服务器
YP-S301
4.11录播服务器
锐取ReachT1
4.12图像跟踪摄像机
元培YP-U101
第五章方案总结
本方案基于当前最新的IT技术以及学校信息化教学发展的趋势进行设计，充分利用网络技术，嵌入式技术，从实用性、稳定性、先进性、环保性等多个方面综合考虑和规划，形成一个横向可以互联互通，纵向可以更新叠加的立体式建设方案。
它使得每一间教室都变成整个信息化教学系统的有机节点，既可以从集控中心获得各种有价值的服务，又可以采集各种教学行程数据输送给集控中心以丰富其资源和数据建设。
相信随着云计算和移动互联网技术的飞速发展，本方案将会日益显现其架构的优越性。
升级会员 