医专交互式实验室管理系统.docx

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医专交互式实验室管理系统

一、项目概述

基于学校数字化校园网络，建设实验室交互系统，用以完成主控实验室和学生实验课堂的视音频交互。

利用现代教育技术手段来解决学生动手实验能力的互相观摩、学习，使辅导老师更有利于观察学生实验的过程并加以指导。

真正将学生培养为实践能力、动手能力、思考能力具备的高素质大学生。

具体功能：

该系统融计算机辅助教学、可视化集中控制、数字化双向视音频、网络电视直播、网上教学、录播评估等超强功能于一体，具有课件点播、视频音频点播双向教学、示范教学、教学评估、智能广播等多项功能。

除具有丰富的多媒体教学功能外，该系统还可以对本地投影、幕布等设备进行控制，并实现远程网管，使所有的教室端连成一体，让异地师生通过音视频实时交互如同置身于同一课堂之中，构成一个完整的多媒体数码视音频交互教学环境。

1、实现培训中心任以实验室的音/视频信号的传送到各个实验室，管理老师在主控中心可实现对教室端设备的远程管理和控制，并可观摩学生上课情况。

2、实验室视音频交互系统能够实现老师在主控实验室的实验过程能够有所选择的直播到学生实验室去，包括老师实验的动手过程以及老师授课的音频。

如果有需要将数字的视音频文件直播到教室的需求时，主控老师可以利用手头的管理系统将电脑文件直播到实验室，通过实验室配置的投影机和幕布显示出来。

3、学生的实验过程可以通过校园网络传输至主控实验室，主控老师可以有选择的观看任意实验室的实验过程和收听学生提出的问题并给予回答。

使学生在实验过程中可实时与主讲老师交互式多方位沟通。

4、院校领导可以在校园网内利用自己的机器依据权限收看任一实验室的实验过程，并且能做到实验场景画面和老师讲课的电脑课件画面同屏显示。

这样能更好的有利于院校领导对实验授课过程一个综合、全面、多方位的观摩和评价。

院校领导可以控制实验室内摄像镜头的推拉摇移等动作。

5、主控室内，老师可以利用液晶实现对实验室进行多画面的分割显示。

主控老师可以利用现有的操作平台对每个云台进行推拉摇移和对摄像头镜头伸缩的控制，使得主控室对实验过程的监测过程更加细致。

6、主控中心的讲解老师可以通过平台显示设备观看每个教室的实验场景，可以有选择的收听个别教室学生提出问题的音频信号。

7、主控中心老师的演示过程可以通过艾威康的编解码设备进行数字编码，利用校园网以及管理平台，有选择的直播到对应的实验室内，通过实验室的投影显示设备和扩声设备，将老师的演示过程真实的反应出来，供学生观摩。

8、学生可以现场提出问题，利用该系统传输到主控室，讲解老师可以与其进行视音频互动的授课。

目前满足上述要求，艾威康做了针对性的系统配设，主要分为这几个部分：

Ø主控室老师演示过程的视音频采集；

Ø实验室内学生实验场景的视音频采集；

Ø实验室多媒体投影、扩声的建设；

Ø主控中心对所有多媒体教室设备的控制；

Ø互动教学的调度平台；

Ø红外安防报警系统

二、方案建设

实验室部份：

1、实验室内视音频采集及编码功能介绍

在实验室内各安装四个高清晰、高变倍的一体化摄像机，并安置在带内置解码器的球形云台内（吸顶也可以），音频采用移频功放及界面麦克采集学生音频。

利用艾威康公司在方案中配置的专用视频服务器进行视音频的编码和控制，完成到主控室的数字信号传输。

为实验室配置的视频服务器所采用的编码处理方式为DSP芯片处理，压缩算法为网络亲和力较好，占有网络带宽资源低的MPEG4算法。

可以满足多个教室视音频信号传输对校园网的压力。

同时，新建的多媒体实验室首先是一个多功能的网络多媒体教室。

可以实现实验室内多媒体外设的控制、信号的切换、扩声的开关和音量大小，为此，我们在方案中还为实验室配置了多媒体外设集中管理设备:

艾威康多媒体网络中控MCL-2。

具体功能描述如下：

Ø网络中控

采用最先进的网络技术，配合控制室端管理平台，运用TCP/IP协议实现网络控制。

该方法采用广泛应用的成熟的互联网，从而使系统控制实现与网络的紧密连接，实现了系统控制的灵活性和多样性。

控制的原理图如下：

网管平台是网络控制指令的发起者，网管平台发出的指令封装成标准TCP/IP协议包，通过校园网传送到相应控制节点（教室端的中央控制器），从而控制连接到中央控制器的多媒体外设。

系统基于校园网，没有位置的概念，只要能连上校园网后即可实现控制。

控制节点收到TCP/IP协议控制的指令后，中央控制器执行相关的指令控制相应的设备完成控制。

通过该控制软件可实现远程开关/唤醒网络中控，远程控制投影机和影音设备等等。

通过网络管理平台真正实现“远在千里，控在指间”。

基于校园网，网管中心可以远程控制、管理所有教室的设备，如电子讲台的远程开关、投影延时开关机、输入信号的切换、幕布的升降等等，设备的管理支持自定义分级管理，可极大的节约系统、设备的维护管理开销。

<网管中心工作平台界面>

Ø本地中控

我们的多媒体中央控制系统由中央控制主机（多媒体网络中控）、控制面板、组成。

各部分之间用通信电缆相连，构成一个控制系统。

其中控制面板是本地指令发送中心，中央控制主机则是指令接收和执行机构。

教师通过操作桌面控制器控制中央控制器（多媒体网络中控）从而实现对连接于其上的多媒体外设的控制，真正的实现“所见即所控”。

系统组成结构图如下：

操作台控制面板对投影机、电动幕、灯光控制、计算机、功放设备、展台等的控制切换实现“一指通”！

多媒体教室桌面控制器的控制面板

Ø设备远程检测

网管中心可实时监测教室端设备使用状态，如随时了解教室端中控系统、投影、展台等设备的使用状态、已使用时间、开启次数等，并可以统计投影机灯泡的累积使用时间并在达到临界值时进行提醒，并及时形成输出资产报表（EXCEL格式），让管理员快速准确的掌握教室端设备状况，提高管理效率。

Ø资产管理

AVC网络化多媒体教室网管系统与被管教室的多媒体教学资源数据有机结合在一起，网管系统是资源管理的一种监测、控制和实施工具，资源管理是对资源数据的静态管理和调度，这样网管系统真正做到动态、智能化的管理和维护。

网管系统可以远程准确、快速地搜集教师机、投影机的软、硬件信息，及时形成并输出资产报表（Excel格式），可以使学校快速准确的掌握自身的IT资产状况，提高管理效率。

同时可以在计算机的硬件和或软件配置更改、投影机灯泡需要更换时向服务器发出警报，这个功能真正实现了资产管理，它可以让管理员真正做到随时监视资产情况。

除了可以进行基本的信息收集，还能进行分组别条件查询、报表输出等高级管理、统计工作，提高整体的管理效率。

如投影机的状态检测、报表打印，软件界面如下：

<投影机状态使用查询、报表>

PC机硬件状态检测、报表打印，软件界面如下：

Ø远程诊断

通过网管系统及时捕获远程教师机、投影机、多媒体网络中控等多媒体教学设备的远行状况，及时发现故障和隐患。

同时可以提供对系统资源情况变化的故障警报，用来监控系统参数是否超过预先设定的标准，当达到警报的条件后，还可以选择自动处理的方法，例如“普通警报”提醒等。

这项功能是比较实用而且很人性化的功能。

Ø远程协助

一个远距离问题处理平台，网管人员在面对数量庞大的教室端PC时，无须逐台进行程序安装、软件更新及客户端问题解决等繁琐工作，在主控端通过网管系统即可集中化统一操作，并同时监看教室端的目前工作状态，以实时提供在线支持。

Ø远程接管

在主控室可以通过网络远程监视和操作教室的终端。

Ø网络流量检测

可实时可视化检测主控中心网络运行状态，网络流量等状况。

<网络流量检测>

Ø文件远程分发

远程文件分发，将课件通过网络传至授课教室，可以通过网络远程浏览即将上课教室的课件内容。

三、设备说明

1、实验室核心设备技术参数

多媒体网络中控主机:

MCL-II

MCL-2背板图：

MCL-2正面图：

网络多媒体教室拓扑图

技术参数及接口

1、内嵌式红外学习功能；

2、8路独立可编程红外发射接口；

3、内置话筒输入；

4、2路独立可编程RS-232控制接口，可控制投影机等串行接口设备

5、包含投影机灯泡检测延时电路，实现电动屏幕连动和完全保护投影机；

6、采用一键式联动控制管理功能；

7、4×2RGB带300MHz长线驱动器（带数码展台输入）；

8、含电动屏幕、投影机延时电源、设备电源控制；

9、含音量、音色控制模块；

10、4路GPIO接口，可连接门磁开关、安防设备；

11、含+12V电控锁电源，可控制门锁开关；

12、5口交换机TCP/IP网络控制模块，利用校园网络设备实现远程管理；

可以导入导出设备红外码，方便保存和批量安装；

（四）接口特殊说明：

1.数字展示台接口具有自动展台类型识别功能，按展示台键，系统可以根据接入的展台类型自动切换信号；

2.两路数字信号输出接口为同步输出，支持最大分辨率1280*1024；

3.投影机控制串口为可编程设置接口，最多可以存储10组16进至代码，每组代码最长40位，支持超长代码的投影机，如明基，并且预留了红外控制接口；

4.扩展串口可以接入其它串行控制设备，如IC卡读卡器、系统故障报警器等串行控制设备。

5.音频输出接口内部具有数字电位器，可以把输入音量进行0~-83Db调节；

6.电动屏幕控制接口输出为220V（3A）交流电压，软硬均做了升降控制互锁；

7.黑板灯接口输出为开关信号，接点容量（220V，3A）；

8.电脑控制接口通过附带的标准配件，并联到计算机Power上，可以通过此开关控制电脑开关；

9.呼叫控制接口为应急呼叫使用，识别的是开关信号；

10.柜门检测接口是检测讲台柜门的开关状态，识别的是开关信号，此接口可以根据程序设定，联动控制其它设备；

11.电锁控制接口是为讲台电子锁控制使用，输出DC12V，3A；

12.IC卡接口是为门禁式读卡器使用，也可以使用其它输出为DC12V的控制设备；

13.后门检测接口为检测讲台后门开关状态使用，为报警系统提供输入信号；

14.报警接口是为接入全时防盗报警系统使用；

15.备用串口是为其它串行控制设备备用；

16.校园网、计算机、笔记本、IP电话等4个网络接口为10/100M自动适应接口，接口之间可以互换使用，另一有个网口在模块内部，专门为控制中控使用。

17.电源输入接口，带有电源保险，最大选用10A的保险管；

18.投影电源输出接口，专门用投影机使用，输出220V，3A，具有延时保护设备功能，标准配置延时4分30秒；

19.电脑电源接口，专门为电脑使用，输出220V，3A，具有延时保护设备功能，标准配置延时1分钟；

20.系统电源接口，可以接入其它电源受控设备，如音响、麦克风、显示器等；

桌面控制面板:

多媒体网络中控主机本身仅仅是一套主机系统，在实际使用操作时，需要配合桌面控制器、遥控器等外部设备。

视音频处理单元:

在实验室内每个实验台相对应的区域各安装一个高清晰、高变倍的一体化摄像机，并安置在带内置解码器的球形云台内（吸顶也可以）。

利用艾威康公司在方案中配置的最高可以达到D1（704*576）的视频服务器进行视频的编码和控制，完成到主控室的数字信号传输。

同时，云台控制信号也是通过本编码设备进行编码，最终通过网线利用现有的校园网络将各种信号传输的主控室，备主控室解码显示用。

院校领导可以通过校园网，利用艾威康配置的校长副控平台软件，对实验室过程实现多角度观察和监测。