多媒体教学系统.docx
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多媒体教学系统
一、多媒体教学系统
1、系统概述
本设计方案非常重视网络多媒体教室在校园多媒体教学、资源生成及教学评估中的应用水平。
在面向教学和管理特别是面向课堂教学和设备管理的设计中，依靠高速的以太网平台，遵循TCP/IP协议，将计算机局域网、多媒体双向教学网、电化教学网等子系统有机地整合起来，以计算机网络技术、嵌入式系统技术为基础，将系统的先进性和实用性紧密地结合起来，全方位地服务于学校教学、教研和管理信息化的应用。
系统实现了诸如教学管理、设备管理、安防监控、教学应用等多种实用功能。
其人性化和柔性化的操作使用方式，为广大教师和管理人员提供了极其便捷的多媒体教学工具和管理手段。
针对工程学院“1”工程教学楼的实际情况，共设置24个多媒体教室及2个阶梯教室，其中多媒体教室首层设置6个、二层设置7个、三层设置6个及四层设置5个，在多媒体教室设单投影；阶梯教室设置在首层及三层，设双投影。
教学指挥中心设在首层（面积48平方米）,在教学指挥中心设1面电视墙，采用2*4的PDP 42寸等离子电视拼接屏进行显示，通过4或6画面分割，可以对26个教室图像进行分割或全屏实时显示，在操作台上安装管理电脑，可以对一些事件进行显示及处理；在分管校长办公室内电脑上安装校长管理与教学副控系统软件后，在本电脑上可以对任一个教室内教师上课情况进行观看（室内离子电视）及在线评估。
在阶梯教室内可以实现教学互动，并在普通教室设了4台笔记本电脑，可以实现4个教室教学互动。
2、系统功能
2.1系统功能框图
2.2系统功能
Ø教室内投影功能：
在普通多媒体教室设一个投影机，用于显示一路视频信号；在阶梯教室设二个投影机，可以显示不同的视频信号。
Ø教室端本地控制功能：
通过教室端的网络中央控制器能够集中切换控制教室内的多媒体设备。
Ø示范教学功能：
当一个教室在上示范课的时候，其它任何一个接入网络的教室都能实时的观看示范课。
Ø互动教学功能：
教室之间能够实时收看对方的教学情况，每个教室通过中控自带浏览软件可同时观看其它教室。
Ø课件录制：
每间多媒体教室都可以将示范课、名师讲座、重要会议等活动录制保存在本地计算机上，以备日后调用；同时可以上传到总控服务器，供局域网内其他终端点播观看。
同时，主控服务器也可远程录制各个终端教室的音视频节目。
ØVOD点播功能：
管理员把一些经典的课件或者其他教学资源保存在点播服务器中，网内获得授权的用户都可以在网上点播收看或者下载。
Ø电子考场功能：
考试的时候，在主控中心通过主控服务器和监看服务器可以流畅监看、录制到所有教室的情况。
Ø网络直播功能：
通过网络直播服务器，可将校长讲话、DVD节目、闭路电视节目，实时直播、转播的网络，网内电脑均可通过浏览器实时收看。
Ø远程管理功能：
通过主控服务器，可远程控制多媒体教室内多媒体设备，浏览当前教学状况，对系统进行有效的监控维护和管理。
2.3
教室设备功能
Ø通过桌面控制面板完成对教室端设备的集中控制。
Ø一键控制幕布的升降和投影机的开关，并且具有投影机的智能保护功能。
Ø投影机、电脑的智能保护功能，正常开关机，可自动延时断电。
防止频繁开关对设备造成损坏；充分保护投影设备安全。
Ø系统音量大小具有数级显示功能，可以一键静音，一键恢复，使用简捷方便。
Ø可随意一键切换计算机、展台、笔记本和终端等设备。
Ø面板可以直接控制灯光的开关，也可以联动控制。
Ø中控支持数字与模拟展台的自动识别功能，按展台键后，系统自动检测展台类型，自动控制设备工作状态，无需繁琐的人工操作，使用简单方便。
Ø
中控面板支持电脑开机，控制面板可视化、图形化、便捷性强；没有增加额外的按键，即可通过面板控制电脑开关。
通过面板的计算机键，系统会自动打开电脑，对电脑品牌没有任何要求。
ØIC卡/ID卡管理，完善的IC/ID卡控制管理功能，多种控制管理模式可供选择，结合学校的管理模式实现智能化的管理，系统也可以提供教师设备使用情况的统计功能，为用户提供分析依据
Ø本地课表网络电子课表实现远程开锁控制以及身份验证等功能，实现无人值守的智能化管理，同时电子课表在中控内具有备份，网络一旦出现问题本地电子课表自动接管，教学活动不会受到影响。
2.4中心设备功能
2.2.1设备的集中管理和远程控制
采用图标化的管理界面，个性化设置，操作简单方便，设备状态清晰明了。
Ø
管理员可远程控制投影机、幕布、电脑等设备的开关、音箱音量调节及设备切换等，并可实现一键联动控制。
Ø管理员可远程监看教室电脑的界面，控制其鼠标、键盘，对设备进行集中管理。
Ø管理员可远程管理终端或电脑的开关机，检测硬盘空间，配置系统参数。
Ø管理员可远程控制讲台电子锁的开关以及电子锁的状态检测，并可保证100%的开锁成功率。
Ø管理员可监听教室的声音，并对教室音量的大小进行控制。
2.2.2电视墙设计
拼接等离子（M-PDP）系统
根据客户对大屏幕显示系统提出的系统规模和应用要求，我们在本系统中8块（2*4）42寸PDP等离子进行拼接选，以满足对大屏幕显示系统的需求。
利用PDP内置图像处理系统，配合信号切换，可以选择任一路信号在大屏幕上的显示；选择网络图像处理器，连接现有网络，满足网络信号和视频信号的组合显示等需求，满足计算机网络图形、非网络信号和各种视频信号的接入显示；通过中文控制软件，实现大屏幕显示系统的图像拼接成全屏或单屏显示。
M-PDP等离子无限拼接墙（2x4）
≤3mm拼接缝隙
欧丽安42英寸M-PDP等离子面板，采用欧丽安独有DZF（Dead-ZoneFree）工艺生产，成功去除普通等离子面板四周3~4厘米宽的玻璃边，即所谓的"显示死区"，屏幕边缘每一个像素点都可清晰显示。
拼接后，各显示单元之间缝隙小于3mm，实现最佳的等离子拼接效果，幕墙画面完美无缺。
优异的显示性能
欧丽安M-PDP无限拼接等离子屏，亮度高达1000cd/㎡，并拥有极高的亮度均匀性；
对比度高达10000:
1，画面清晰亮丽，色彩饱和度及还原度高；
支持VGA~UXGA、WXGA区间高分辨率信号；
拥有双方向160度超宽广视角；
稳定运行寿命超长
欧丽安M-PDP显示单元采用先进的供电系统、优良的散热设计，确保长时间稳定运行，故障率低，寿命超长（半程使用寿命即超过30,000小时）；各显示单元间拥有完美的色彩一致性，且长时间工作后图像质量（亮度均匀性、色彩一致性、拼接效果等）不会发生明显变化，无需定期调试。
超薄机身-75mm
超薄机身设计（42"显示单元厚度仅为7.5厘米，幕墙整体安装厚度不超过30厘米），使该幕墙占地面积极小，适合壁挂，从而适合在任何面积的场所安装；屏幕采用高质防爆玻璃经多层镀膜处理，防眩光、防反射，热变形小；
2.2.3PDP显示单元主要技术指标:
Ø显示面积42英寸
Ø
屏幕高宽比：
16：
9
Ø屏面亮度：
1000cd/m²
Ø分辨率：
853x480
Ø对比度：
10000：
1
Ø长X高：
924.6mmX521.8mm
Ø厚度：
76.5mm
Ø重量：
25KG
Ø输入：
S-VHS,CVBS,Component,DVI/I,PCInput,RS-232C
Ø输出：
DVI/IPCInput,CVBS（DaisyChainConnection）
Ø控制功能：
RS232（无遥控功能）
2.2.4计算机配置登记
系统可以统计教室计算机的详细配置参数，如使用的操作系统版本、IP地址、CPU频率及占用情况、内存大小及分配情况，显示卡型号等详细信息，可设定具体参数，一旦发生变化，报警提示，便于设备管理。
2.2.5设备的使用统计
在同一系统内支持多种品牌型号的投影机灯泡用时查询与残率统计，系统读取的是真实设备数据，准确无误，可生成并打印报表，为资产管理提供客观分析依据。
2.2.6网络状态实时监测
可以实时监视当前网络状况。
它支持H.264硬件解码、VGA流、AV流与网络通讯的可视化显示；支持10M/100M/1000M自适应网络数据包捕获与分析，且网络数据捕获的范围地址、网段及内容可设置；流量预警和报警阀值可调，可声光联动报警；提供网络环境实时检测、异常情况联动录制与声光报警功能；其中网络病毒预警、网络状况可视化显示、自主研发是该功能关键而实用的特色：
（1）网络病毒预警
实时监测多媒体教学系统的网络中是否有异常情况，可发现网络病毒，并可锁定发出病毒的电脑。
可提前防止网络病毒对系统网络造成严重的影响和致命的破坏。
网络流量异常时的界面
如下图例：
当百分比图显示为绿色时（左图）表示网络数据流量与通信正常；显示为黄色时（中图）表示数据流量已经达到警告值；显示为红色时（如右）表示数据流量已经达到报警值。
开始报警时软件将自动把当前状态下的屏幕抓取下来，保存在软件根目录下的PIC文件夹内。
（2）网络状况可视化显示
源头、目标、通信形式、流量等以圆图或饼图形式，配以线条的颜色、粗细、长短、标识等将网络状况形象直观地显示出来，使深奥的、无形的计算机网络变为可视化、易懂的动态图像。
（3）自主研发的网络检测软件
软件界面纯中文操作与显示，无盗版之忧。
自主研发的适合国内网络多媒体应用的功能，如多媒体流量检测、网络中控通信检测、网络报警录像等。
克服了国外软件的诸多弊端。
2.2.7电脑屏幕监视
可实时监看教室电脑的显示画面，了解电脑或终端的工作状态。
2.2.8电脑上网的管理
上网管理，为防止学生利用电脑或终端上网，中心可对其进行管理，开通或禁止上网。
2.2.9操作日志管理
“黑匣子”－－系统可以统计操作日志，控制系统所有的关键操作系统会自动记录，避免出现问题后责任推托等情况发生。
2.2.10电子课表
Ø
教学任务的课表式管理，可根据教学与管理的需要，完成电视节目转播、智能广播、电子打铃、会议转播、示范课转播、听力考试、分布录像等教学任务的设定，具有手动、自动和任意编组等功能。
Ø设备的课程表式的管理，可按照教学课表安排教室内设备（如讲台电子锁的开关、设备供电等）的定时开关，实现设备的无人值守。
Ø网上课堂的课表式管理，将需要网上授课的内容和时间安排以课表的形式公布到网上，方便查阅和听课。
2.2.11教室监控
Ø
在主控中心通过电视墙或主监视器实时监看各个教室的情况。
由电视机或显示器组成的电视墙，支持1、4、9、16面分割及大屏幕等方式监看。
Ø可对教室场景进行录像、检索，录像内容可加密处理，防止信息的篡改和泄露。
Ø多任务同时工作及多级授权机制保证了监控、录像、回放、远程网络传输可同时进行，互不影响。
Ø教室作为考场使用时，系统可提供电子考场的诸多功能。
2.2.12软件远程升级
管理员可远程对电脑或终端中的软件进行升级与维护，无需逐个教室进行升级。
2.2.13授权认证
Ø系统采用多级授权机制，合理地安排校长、教师使用监控设备。
Ø管理员负责服务器中课件资源的管理，及其使用权限的身份认证。
Ø用户管理功能模块，主要是给客户端用户设置登录权限。
客户端用户必须在服务端有用户权限，才可正常登录否则无法登录。
2.2.14在线技术支持
管理员接受请求后，可远程监看电脑界面并接管键盘、鼠标，排除教室端设备的故障。
2.2.15管理副控
Ø教学观摩与评估:
校领导除能观摩教师上课的图像外，还可看到教室电脑上显示的课件、教案，控制听课点的摄像机，选取最佳场景。
校领导可同屏多画面监看教室并可进行录像与评估打分。
Ø广播讲话:
校领导通过麦克风可在网上直接对部分或全体教室进行广播讲话。
Ø评估资源编辑:
校领导可对教学观摩时的录像内容进行编辑。
2.2.16网络呼叫对讲
中控系统支持多种对讲方式，即可以通过中控的双向对讲功能，也可以通过IP电话，即使在讲台不能开启的状态下也可以实现IP对讲，请求中心帮助。
IP电话采用硬件支持H.323协议，内置独立语音网关，不需要另外投资单独的语音网关设备。
2.2.17教学应用
2.4.17.1校本资源实时生成
Ø校本资源包括板书记录、场景录像、屏幕录制等内容。
自动积累课堂教学资源，弥补学校外购教学资源的不足。
Ø教师在课堂上的注解和标识可以自动保存起来，供日后参考使用。
Ø教师将自己讲课和学生听课的场景录制下来，供教学评估、微格教学和自我训练使用。
Ø将屏幕的操作过程跟踪录制下来，便于教师后期的加工处理及资源整合，也利于学生课程复习。
2.4.17.2课件场景同步教学
Ø可将主讲教室的上课场景及电脑画面，同步传送到其它多个听课教室
Ø配合中控，可选择只传送讲课教师的声音或连同教室的背景声音一同传到各教室。
Ø主控中心可将会议现场和教室终端屏幕的内容同时录制下来，作为珍贵的资料永久保存。
2.4.17.3课件分发
教师预先将课件安全下传至各上课教室的电脑中，提前做好课前准备。
考虑到老师在上课时会出现临时要调用自己计算机中的资料，或者老师事先准备的课件未能及时上传提交至服务器中的情况，我们特别设计了远程接管软件，教师可直接使用“我的电脑”功能，通过身份验证，远程接管自己的计算机，进行课件播放、文件下载、加工编辑等工作。
方便了老师通过远程连接调用自己在办公室或家中电脑的资源（如教师自己制作的课件或视、音频文件），真正实现了网络中异地资源共享。
2.4.17.4资源整合
可将各种课件、视音频资料进行整合和编辑，方便教师最大限度地节省时间制作课件或教案。
2.4.17.5多信息流观摩
Ø经管理员授权，教师可选择班级听课，除能观看教师上课的场景外，同时可看到显示的课件、教案等内容。
Ø经管理员授权，教师可对课堂进行录像、抓拍及回放。
还可控制听课点的摄像机，选取最佳角度、最佳距离及场景。
Ø通过网上课堂直播软件，教师或学生可使用IE浏览器选择听课，包括课堂场景、课件播放内容等。
3、系统拓扑图
1.2系统结构图
4、系统应用示意图
5、设备性能指标
5.1网络中央控制器
MCL-Ⅱ多媒体网络中央控制系统是基于嵌入式计算机技术，采用最新ARM处理技术的智能化多媒体教室管理控制系统。
可进行教室端设备的本地和网络远程管理、设备的电子课表式管理、网络示范教学、视音频直播、多媒体电教设备防盗报警、网络IP电话对讲、基于WEB的资源管理等丰富功能，构成一个集开放型教学、智能化管理、远程控制、多媒体教学等多种功能于一体的教学环境。
系统设计符合数字化校园的总体构想，完全构建在标准的快速以太网之上，采用TCP/IP协议完成所有信息在校园网上的传输，包括数字信息、视音频信息、控制信息等
产品特点：
Ø投影机、电动幕布等设备的本地与网络控制；
Ø投影机断电延迟保护；
Ø音量控制；
Ø支持不间断防盗报警；
Ø支持讲台开关联动控制与电子锁检测；
Ø具有VGA、AV、网络、报警以及RS232/RS485控制接口；
Ø带网络接口及TCP/IP处理模块；
Ø嵌入式DSP处理器；
Ø单路视音频压缩编解码，支持H.264/MPEG4;
Ø双向音频；码流:
128K-2Mbps；支持单播/多播应用；
Ø控制面板为薄膜按键，防误操作设计
产品规格:
Ø箱体采用钢、铝材质，PVC面板按键
Ø两路音频输入一路输出
ØVGA输入：
3路
ØVGA输出：
2路
Ø内置语音输入
Ø一路呼叫接口
ØRS232接口：
3路
Ø以太网接口：
4路
Ø4组电源控制输出，强弱电分离
ØGPIO接口，连接门磁开关、安防设备
Ø1路面板接口，可扩展液晶触摸屏
5.2网络视频服务器
MCVS系列网络视频服务器，结合了DSP技术、视频编解码技术、音频编解码技术，产品包括MCVS－100、MCVS－400，分别支持一路（D1）、四路（CIF）的音视频图像信号。
产品采用特别针对多媒体处理而设计的可编程高速数字信号处理器（DSP）,结合高性能的实时操作系统（RTOS）和音视频压缩算法，支持TCP／IP，UDP等协议，通过RJ－45接口，单向传输高质量的图像和实现声音的双传输，实现了模拟CCTV向IP网络化的升级换代进程。
通过RS－485串口可以控制云台，可满足多用户同时访问。
该系列产品具有体积小、组网成本低、设备运行稳定、视频质量高等优点。
用户可通过标准Web浏览器进行监看，并且授权认证用户可以进行远程控制。
基本控制功能：
网络传输：
提供10/100BASE-T网络接口，支持完整的TCP／IP协议，支持视频、音频、报警等数据通过网络进行传输。
PTZ控制：
提供１个RS485通讯接口，可实现对现对现场云台与电动镜头的控制，支持众多解码器及球型机等。
提供透明通道。
语音对讲：
具备实时语音对讲功能，适用于各领域的音视频监控。
报警：
支持视频图像移动侦测，可以设定侦测区域和灵敏度。
有报警输入输出接口，可与现场实现有效联动。
输入输出的有效状态、关联方式均可远程设定。
用户管理：
多级用户权限管理方式。
一个管理员可以创建多个操作员，每个操作员的权限可以定制，系统安全性更好。
录像压缩处理功能：
实现一到四路音视频实时同步压缩，采用H.264图像压缩标准，实现每秒25帧的独立硬件压缩，不仅支持变码率，而且支持变帧率，在设定视频图像质量的同时，也可限定视频图像的压缩码流，真正做到了保证图像质量高、传输数据少。
可设置视频信号的亮度、对比度、色度和音频信号的音量。
实现真正的音频、视频同步。
内置实时时钟，支持时间信息、LOGO信息和名称显示在视频图像中的叠加。
支持水印（WATERMARK）技术
5.3校长管理与教学副控系统
Ø一根网线、一个终端、一个显示设备、一个网络平台就可实现计算机网、双向电视教学网、观摩评估监控网、智能数字广播网等网络的所有功能。
Ø终端可独立工作，无需另配电脑。
Ø自主知识产权的病毒防范与数据保护（DPS有盘）技术。
Ø实时生成校本资源，自动积累教师在教学过程中的宝贵经验。
Ø独特的静噪及防尘设计。
Ø功能强大的教师工具箱，增强了多媒体教学效果。
Ø场景和课件内容同屏显示，实现多信息流观摩与评估。
校长功能
教学观摩与评估
Ø校领导除能观摩教师上课的图像外，还可看到教室终端上显示的课件和教案等内容，控制听课点的摄像机，选取最佳场景。
Ø校领导可同屏多画面监看多个教室，并可进行录像和抓拍。
Ø监看同时可在线评估打分，评估内容和标准可由校方自主设定。
广播电视讲话
Ø校长可在网上直接对部分或全体教室进行广播电视讲话。
评估资源编辑
Ø
校长可对教学观摩与评估时的录像内容、抓拍图片、评估档案随时进行调阅、编辑和备份。
5.4视频展台
主要性能参数：
Ø1/4英寸专业CCD镜头，80万像素
Ø22倍光学放大，10倍数码放大，整机220倍放大
Ø内置中控系统；投影机及电动屏幕联动控制；一键式音视频信号切换；投影机关机后延时断电保护
Ø内置专业数字图像处理卡，RGB逐行扫描输出
ØPCUSB接口，图像动态存储/回放/编辑
Ø内置RGB信号分配器
5.5一体化球机V1727A
产品参数:
Ø光学变倍：
22倍
Ø视频类型：
（PAL/NTSC）彩色
Ø扫描方式：
2:
1隔行扫描
Ø图象传感器：
1/4"CCD
Ø像素：
PAL/440K:
752（H）×582（V）NTSC/380K:
768（H）×494（V）
Ø镜头：
F1.4toF3.0f=3.6~82.8mm
Ø视场角：
近端48°/远端2.8°
Ø聚焦范围：
近端0.035m~远端0.8m
Ø最低照度：
0.1Lux（NTSC:
1/60s,PAL:
1/50s）
Ø水平线数：
480TVL
Ø信噪比：
>50dB
Ø视频输出：
1.0±0.2Vp-p
Ø背光补偿：
关闭/开启
Ø动态范畴：
最大128X
Ø同步方式：
内同步/外同步
Ø数字变焦：
关闭/开启（12倍）
Ø数字慢快门：
有
Ø聚焦：
自动/手动
Ø白平衡：
自动/手动
Ø快门速度：
PAL：
1/50~1/10000sNTSC：
1/60~1/10000s
Ø光圈：
自动/手动
5.6投影机
各教室分别配备1或２台3500流明SONY多媒体投影机，可以满足计算机、复合视频以及大屏幕的电视节目播放需要。
配置150吋的电动投影幕，投影幕的升降可以遥控，较好的配合多媒体投影的需要。
设备选型：
Ø选型为：
SONYVPL-CX155多媒体投影机
Ø亮度：
3500流明
Ø分辨率：
1024×768
5.7数字无线发言设备
数字发言设备选用具备高稳定性的EV数字无线发言话筒。
UHF超高频双接收
72组频率选择，确保无干扰和大厦内多套使用时无串频。
液晶显示板实时显示剩余电量信息。
5.8智能化电源管理设备
系统配备了1台8个通道的电源时序管理器，可以承担4KW的功率负载，通过控制开关可以实现对所有设备的顺序开关管理，只需要启动或者关闭系统开关，所有的电器设备都会按照编排好的顺序自动开启和关闭，简化了整个系统的操作流程。
5.9音频处理设备
配置了室内用的图示均衡器，用来调节房间内的扩声频率特性，防止话筒啸叫、驻波等现象的产生，产品选择比利时生产的APEXDBQZERO图示均衡器。
此设备除了保证均衡调节功能以外，没通道还具备反馈抑制功能。
双30段长行程（45毫米电位器）图示均衡器。
-10dB至+10dB的增益电位器旋钮（LEVEL）。
针对每一频段的电位器均有+/_6dB或15dB的范围选择。
拥有20HZ至250HZ的高通滤波器（HPF），有效地去除系统中不需要的低频。
快捷灵活的低频段（LF）及高频段（HF）的大陆架式的（大陆架式的Q值）参数均衡调整。
便于音响师能够快速地针对低频段与高频段进行音质控制。
2条特种陷波器（NOTCH1和NOTCH2）覆盖25HZ至18KHZ的频段，可针对使用场所的突出频率进行30DB的衰减。
此衰减的Q值极窄就像针一样，因此不会影响到整体的声音质量。
此种功能可以起到反馈抑制及声场频率驻波抑制的作用，又不会像其它设备那样影响到整体音质（如：
反馈抑制器），非常方便好用。
9段LED电平（峰值）显示器，即使在烈日下也能够清晰的观测到电平显示。
5.10
功率放大器的选配
本方案中的功率放大器选用了与扬声器同一品牌的PROEL生产的HP-A系列功率放大器，功率放大器的功率匹配具有足够的功率存储备量和大的信号动态范围，符合语言扩声最佳的功率匹配比要求。
功放与扬声器的功率匹配比为1.4：
1。
因此具有足够的功率存储备量和大的信号动态范围，符合音乐扩声最佳的功率匹配比要求。
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