数字化校园规划方案.docx
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数字化校园规划方案
第二部分数字化校园规划方案
第一章系统概述
数字化校园规划启动的目的在于，完善教育信息网及完善校园网的功能，拓展教育资源的应用，整合跨地、跨时空的教育资源，最大限度的利用信息技术、最大限度利用教师资源，如果黑龙江农垦总局教育信息网工程的全面实施、数字化校园全部建成，那么全垦区将以现有师资力量为基础，以现代信息技术为手段，以教育资源的充分利用和提升为应用目标，使教师可以随时随地与名师进行实时互动的教学研讨、网上远程实时协作备课研讨、远程观摩教学和接受网上培训，接受继续教育，乃至终身教育，对推进垦区教育现代化的进程、完善垦区各级教育行政管理以及全面支持各级中小学的教育、学习、管理和信息交流将起到重大的推进作用。
“数字校园网和数字远程互动直播教学网”是采用计算机综合布线，建立在快速千兆以太网和互联网基础上，支持标准TCP/IP协议的全数字网络，通过普通的一根计算机网线实现全部多媒体信号的传输。
网络实现了一网多能、六网合一，即计算机局域网、交互式电视教学网、智能校园广播网、数字视讯网、智能控制网和远程互动直播教学网等“多网归一”的多媒体智能综合校园网。
智能数字综合校园网和传统的计算机局域网、闭路电视网和广播网相比不仅简化了网络结构，降低了造价，也提高了系统的可靠性、可扩充性，实现了真正的数字化、智能化和一体化网。
“数字校园网和数字远程互动直播教学网”采用自主研发的网管平台、视音频编码器、智能数字教学一体计算机、以及相关的视频网管等硬件和软件设备，只需要一根双绞线，就能够完成多种格式的视频点播、各种格式的音频点播、任意格式的课件点播、Internet浏览、互联网远程互动直播教学、双向交互式电视教学、智能数字广播和点播、视频会议、计算机辅助教学等功能，具有可靠性高、适应性强、零管理和免维护等突出优点。
上图为互联网远程直播教室。
视音频编码设备采用MPEG-4的压缩格式和标准TCP/IP的格式传输视音频，标准的以太网接口可以连接到任何厂家的以太网交换机上。
支持标准组播（MultiCast）协议，可以合理有效地利用带宽资源。
网络数字采集系统，可以很方便的根据用户设置制作成数字化的教学资源文件或光盘，可以支持远程实时同步或异步教学。
智能数字教学一体计算机是根据计算机网络技术和多媒体技术、传输控制技术研制开发出的专用教学网络客户机。
支持普通电视机、数字电视机、VGA显示器或液晶投影机等显示设备。
智能数字教学终端支持MPEG-1/2/4格式的视频点播（VOD）、多种格式的音频点播（AOD）、任意格式的课件点播（COD）、Internet浏览、远程网络实时直播互动教学、双向交互式网络电视教学、视频会议、计算机辅助教学等功能，从而使校园业务流程与网络软硬件资源、教学资源以及师资资源达到全面、充分整合与共享。
实现真正的、全数字的多网归一、一网多能。
第二章技术特点
第3部分
多网归一、一网多能、全数字传输
系统采用千兆主干、百兆交换到桌面、快速交换的以太网结构，符合标准TCP/IP协议。
系统包括计算机局域网、双向电视教学网、智能数字广播网、数字视讯网、管理控制网和远程交互式教学网等校园信息化建设和“校校通”城域网的全部功能。
可对卫星电视、有线电视、录像机、DVD等传统模拟视音频设备、CCD摄像头设备进行数字化处理及传输，使备课、教研、教学、教学管理等业务环节实现基于网络的同平台一体化操作，从而使校园业务流程与网络软硬件资源、教学资源以及师资资源达到全面、充分整合与共享。
实现真正的、全数字的多网归一、一网多能。
自适应、零管理、免维护
教室端的智能数字教学一体计算机采用自主开发的集成式硬件结构，具有启动快、零管理、免维护、抗病毒破坏等优点。
MPEG-1/2/4解码芯片，本地实时硬件解码回放，具有VGA、S端子视频、A/V视频、双声道立体声音频输出，可确保各类多媒体课件清晰、稳定、流畅的传输播放。
智能带宽分配及控制
主控系统针对视频、多媒体课件以及Web浏览等不同信息的传输特点，设定不同数据包传输的优先级别，结合交换机的QoS机制按各节点业务数据的传输需求合理分配带宽，使各节点的业务对数据传输的实时性以及带宽占用的需求得到充分满足。
尤其值得称道的是：
被认为是造成网络传输瓶颈的视频流在该机制的分配和控制下，同时结合全交换的快速千兆网络平台和终端客户机出色的硬件支持，确保视频图像在网络的任意一个节点都能清晰、流畅的播放。
高质量、低带宽的网络视频传输
网络视频采用MPEG-4格式、集成硬件结构的压缩编码及解码回放机制，保证视音频源的高质量、低码率的实时数字化压缩编码接入校园网。
选用国际通用的网络视频传输标准--MPEG-4作为系统的视频流传输格式，可以实现仅数百k的低带宽占用、DVD级视频播放质量，使系统可在充分节省带宽资源及存储空间的条件下实现高质量、多路并发的数字视频点播、实时的多点数字视频采集，以及基于广域网的远程实时交互式教学。
以教学应用为核心的功能设计
系统功能设计遵循以教学为核心、以应用为导向的原则。
教室智能教学一体客户机不仅可实现交互式网络视频直播、广播、点播、并发的VOD视频点播、AOD音频点播、Web浏览、智能数字音频广播、组播、教学评估、示范教学等功能，而且实现在WIN2000平台下全面支持第三方课件并发点播的功能，极大地方便和扩展了网络的教学应用空间；同时终端机提供投影机、音箱、麦克、实物展示台、CCD摄像头、有线鼠标键盘、多路红外控制等多种即插即用接口，可根据教学、应用需求现场接驳相关设备。
开放的虚拟化控制平台
系统采用简便快捷的虚拟面板控制方式进行操作，只需通过鼠标或键盘点击屏幕的就可以控制系统资源或教室中的设备。
系统提供开放的制作平台，激发教师和学生自由发挥制作和展示能力的舞台。
所用即所见、所见即所得使每一位使用者都一目了然。
支持任意格式的课件点播
课件点播是教师授课过程中经常使用的，而学校的课件资源库中的课件组成来源不同，格式多种多样，是否能实现不同格式课件的交互点播是衡量网络兼容性的重要指标。
与同类产品相比，我们的系统能够实现对任意格式的课件进行点播。
高分辨率、多种显示输出方式
智能数字教学终端具有VGA、S端子视频、A/V视频、双声道立体声音频输出，可接驳液晶投影仪、数字电视等大屏幕高清晰显示设备，支持1024×768以上的高分辨率输出。
可以在普通的电视上实现800×600的高分辨率显示输出，和放大漫游功能。
强大的可扩展性
智能数字教学一体计算机不但具有高度集成性，更为以后的扩展留出了丰富的功能接口，这包括视频接口、音频输入接口、USB接口、多路红外控制接口、总线通信接口等等。
这些接口全部内置于智能数字教学一体计算机中，为以后更加丰富多彩的功能扩展提供了可能。
完善的授权控制和主控管理功能
通过授权利用智能数字教学一体计算机和主控软件可以在网络的任何位置控制教室的电视开关、音箱开关、频道切换，能够实现定时或手动的强制直播/广播，也可以对教室进行单个或分组的授权控制。
智能教学一体计算机机体还支持多路红外控制，和系统软件配合能远程实现对投影机远程延迟保护、系统无干扰播出系统。
可以实现对传统模拟设备如录像机、VCD机、DVD机的控制操作。
第三章网络结构及系统功能
校园网设计主干千兆，百兆交换到桌面。
基于Internet网络和计算机综合布线基础，采用一根双绞线进教室不再另行单独布线。
实现网上传输的所有资源数字化。
通过智能数字校园管理控制系统在校园网的任意一个信息点上，都能方便、快捷、流畅地实现以下功能：
◆远程实时交互式开放式教学（互联网远程互动直播教室）
◆交互式多媒体教学
◆课件制作与COD点播
◆VOD、AOD点播
◆校园数字智能广播
◆计算机网络辅助教学
◆数字教学评估
◆数字电子化标准考场
◆教学课堂实时采集
◆远程智能控制
◆Internet浏览
◆数字校园电视台传输管理控制
通过网络平台我们还可以实现电子图书馆系统、电子阅览室系统、课件制作中心、校园一卡通系统、多媒体电子教室系统等子系统的建设。
实现功能
⏹互联网远程互动直播教学网（远程互动直播教室）
将互联网上的远程互动直播教室中授课实况（1路教师图像和声音、两路学生图象和声音、1路教师授课计算机VGA和声卡转换出的图象和声音）全场景、四路同步实时数字化采集压缩在互联网上传输给接受教室，被授权接受教室还可以远程控制主讲教室的摄像机和云台，也可以将接收教室的授课实况传给主讲教室进行互动答疑。
具体可实现以下功能：
1）可实现远程视频互动教学和教师的远程实时培训。
2）全垦区6所省级示范中学及个分局教育局实现互联网可视会议室
3）学校举行大型观模教学、大型会议、大型报告会、大型研讨会等活动时学生可不用集中到大型会场并且在授权后可以发言，即“主从互动教室”
⏹交互式数字多媒体教学
支持卫星电视、有线电视、广播、录像机、DVD、摄像机等视音频节目源的数字化输入和控制。
在教室端使用智能教学一体客户机，实现多媒体电视教学，电视节目接收、电视广播、转播、插播和直播，公开示范观摩课，校长广播电视讲话教室远程控制节目源播放，计算机黑板课等多媒体教学。
⏹多媒体课件点播及计算机辅助教学
客户机相当于电脑进教室，它不仅具有PC所有功能，可运行课件服务器上任意课件。
非教学时间，学生还可以利用教学终端学习、上网，而无需另配计算机。
⏹网上漫游
数码终端支持internet浏览、网络搜索、资料调用，加强了学生自主学习能力，促进了网络环境下双主体教堂模式的开展。
⏹VOD视频课件点播
全部教室可对视频服务器中视频课件实现同步，异步并发点播调用。
⏹AOD音频课件点播
课堂上，教师无需再携带录音机，库中素材随意调用循环播放，而音质无损，且系统支持多用户并发点播调用；课余，学生亦可自行点播，自我训练。
⏹校园智能数字广播
该产品采用数字化音频播出前端，多路智能定向ID寻址、在系统主机控制下可实现对广播节目源及接收端的智能化管理。
广播内容全部数字化压缩存储，音质清晰。
系统可对不同年级、不同班级定向分组广播，传输与播送的音响效果可达CD音质、明显优于传统的有线广播。
⏹网络数字电视台
有线电视节目、校长电视讲话、校园电视台文体表演、名师授课等多种电视信号，可根据需要对不同群体分组、定时定向播放，可实现主控远端摇控、智能管理、自动播出。
⏹双向交互数字电视教学
通过计算机的键盘和鼠标可实现对录像机、VCD、DVD等传统播放设备的远程摇控。
与教学进度紧密结合，课堂教学主导设备调用，充分体现了课堂教学为主导的新型教学模式。
⏹教学评估示范教学
可将报告厅、教室等重要场合的现场声像采集编码，传输到校长室、指定办公室和教室进行播放，从而实现了网上教学评估、网上监考、网上电视直播等。
经授权的终端还可以在网上或通过遥控器对CCD镜头、云台进行操作。
⏹标准化电子考场
标准化电子考场是国家高考标准化考场要求。
主要完成以下功能：
单考点监考多考点监考考场编组监考
考点录像立即拍录像回放
⏹网络设备远程智能控制系统
在校园网上授权的工作站可远程实现以下功能：
定时播放功能：
即在某个预定的时间内对所选定的教室进行视频、声音、或图文的广播。
例如：
学校的定时广播操、针对不同的年级对象所开的不同会议、几个班级统一的公共课。
程控打铃：
由主控计算机系统根据课程表的时间安排自动控制打铃（可实现全部、分组和单一教室打铃），并可在休息时间播放背景音乐。
智能化远程电源管理：
在网络中心可以对教室投影机、摄像机及有源音箱的电源开关进行统一管理。
可根据需要对每个教室上述设备的电源分别进行控制。
⏹教学授课板书数字采集
作为教师授课资源的重要组成部分――授课板书是老师教学思想的集中体现。
可用数码黑板将老师的授课板书实时数字化，存放在服务器上，实现了课堂上声音、图像、文字全程再现。
数码黑板提供丰富的操作库，如标准符号、图形等都可以直接调用。
通用标准的USB接口即插即用，方便灵活。
⏹数码无线教鞭
最新一代射频鼠标，不受接口线长的束缚，不受方向的限定，无遮挡限制。
可以在教室内自由走动，随时操作控制。
红外激光教鞭使用方便。
符合人体工学的设计使操作者易于使用。
第四章系统构成
智能数字校园网的硬件构成主要包括以下几部分：
校园网、智能数字教学一体计算机、JC-MCU（远程）智能分组传输控制器、AV节目源编码器、节目源控制器、音频节目源编码器及其它节目源。
网管工作站、视频编码器、音频编码器等。
节目源控制器用来控制录像机、VCD、DVD等节目源。
终端采用智能数字教学一体计算机。
视音频编码器
视音频编码器是有线电视、录像机、DVD、VCD、CCD摄像头等传统视音频源的数字化网络接入设备，通过对模拟视音频源的数字化完成A/D转换，然后对数字视/音频信号进行压缩编码，经视音频服务器进行同步整合后，再通过网络处理器将压缩后的实时视频/音频码流、控制信息以及配置信息等多种数据流整合在一个局域网上传输。
智能数字远程教学计算机
教学主机和薄膜按键式嵌入中控器组成：
1、教学主机性能如下：
（1）标准计算机键盘、鼠标、VGA、声卡、USB及100M网络接口；
（2）P42.4CPU、256M内存、80G硬盘；
（3）四路红外设备控制接口：
可对各种设备的红外遥控器进行智能学习，可同时控制四路红处设备。
（4）远程可网管控制电源接口：
可在校园网或互联网上授权的计算机上远程控制教室设备的电源通断；
（5）可网管中控系统：
在教学主机内内嵌一套可网管中控系统模块，通过该模块可在网络上的任何一台计算机上对教室的节目源设备进行远程管理；
（6）三路摄像机图像输入接口；
（7）高灵敏度声音输入接口；
（8）3路摄像机三可变镜头、云台控制接口：
可控制教室中摄像机的三可变镜头和云台；
（9）课堂教学实况（1路教师图像和声音、两路学生图象和声音、1路教师授课计算机VGA和声卡转换出的图象和声音）数字化采集、压缩模块；
（10）投影机智能保护开关机控制；
（11）多媒体中控薄膜按键式控制器控制接口；
2、薄膜按键式嵌入中控器；
智能数字教学一体计算机（I型）
赛阳1.7G以上CPU、128M以上内存、标准键盘鼠标接口、USB接口、声卡接口、串行接口、100M网络接口、扩展硬盘之后可单机独立运行、VGA和TV输出接口、1路教室设备电源控制及4路红外发射模块。
智能数字教学一体计算机（II型）
赛阳1.7G以上CPU、128M以上内存、标准键盘鼠标接口、串行接口、USB接口、声卡接口、上行100M网络接口、下行100M网络接口、扩展硬盘之后可单机独立运行、VGA和TV输出接口，含一路教室摄像机和一路拾音器数字化编码模块、控制云台和三可变镜头的解码器、1路教室设备电源控制及4路红外发射模块。
智能数字教学一体计算机（III型）
智能数字教学一体计算机由教学主机和薄膜按键式嵌入中控器组成：
1、教学主机性能如下：
（1）标准计算机键盘、鼠标、VGA、声卡、USB及100M网络接口；
（2）P42.4CPU、256M内存、80G硬盘；
（3）四路红外设备控制接口：
可对各种设备的红外遥控器进行智能学习，可同时控制四路红处设备。
（4）远程可网管控制电源接口：
可在校园网上授权的计算机上远程控制教室设备的电源通断；
（5）可网管中控系统：
在教学主机内内嵌一套可网管中控系统模块，通过该模块可在网络上的任何一台计算机上对教室的节目源设备进行远程管理；
（6）2路摄像机图像输入接口；
（7）2路高灵敏度声音输入接口；
（8）2路摄像机三可变镜头、云台控制接口：
可控制教室中摄像机的三可变镜头和云台；
（9）课堂教学实况（1路教师图像和声音、两路学生图象和声音）数字化采集、压缩模块；
（10）投影机智能保护开关机控制；
（11）多媒体中控薄膜按键式控制器控制接口；
2、薄膜按键式嵌入中控器；
JC-MCU远程智能分组传输控制器
JC-MCU远程教室智能传输控制器与智能数字远程教学计算机的上传百兆网卡相联，将教室上传的音视频数字信号按组进行多点处理并在互联网上进行传输，可实现1路教师摄像机、两路学生摄像机和1路教师授课计算机VGA显示信号等多场景实时同步传输。
学生和教师在互联网上可观看和控制远程教室中教师授课实况（图像和声音）。
每个远程客户占大约300K~700K的带宽。
JC-MCU智能分组传机
JC-MCU智能分组传输机与智能数字教学一体计算机的上传百兆网卡相联，将教室上传的音视频数字信号按组集中处理并在校园网或互联网上进行分组传输。
每台可连接12台智能数字教学一体计算机。
课堂授课实况实时数字影音采集编辑系统
将教师课堂授课实况实时采集成MPEG-4数字化影音文件放在传输控制器上，并且可对文件进行编辑处理放到服务器上供教师和学生互联网上远程学习使用。
该系统安装在JC-MCU远程智能分组传输控制器上。
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