【正文】 微格教學(xué)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)記錄學(xué)員技能訓(xùn)練的全過程，課后指導(dǎo)老師可跟據(jù)錄制好的課件作出點(diǎn)評。第二章 系統(tǒng)整體目標(biāo)本系統(tǒng)建設(shè)根據(jù)學(xué)校實(shí)際需求，提出“實(shí)用性、開放性、可靠性、靈活性、先進(jìn)性、發(fā)展性、經(jīng)濟(jì)性、擴(kuò)展性”的原則基礎(chǔ)，希望能提供一個(gè)高性價(jià)比、擴(kuò)充性強(qiáng)的技術(shù)解決方案?！裣冗M(jìn)性和成熟性：按照生命周期的原則，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想符合技術(shù)發(fā)展的基本潮流，使系統(tǒng)在其整個(gè)生命周期內(nèi)保持一定的先進(jìn)性。項(xiàng)目實(shí)施完成后，必須按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試?！裥詢r(jià)比：在滿足系統(tǒng)性能、功能以及考慮到在可預(yù)見期間內(nèi)仍不失其先進(jìn)性的前提下，盡量使得整個(gè)系統(tǒng)所需投資合理。該模式更符合學(xué)校對微格教室的管理使用需求：各教室既要求可集中化管理使用，也能在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)不需人工干預(yù)實(shí)時(shí)獨(dú)立使用；B、管理教室數(shù)量不受限制。開放式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)控制系統(tǒng)和微格教學(xué)課件資源管理系統(tǒng)均采用 SQL SERVER 數(shù)據(jù)庫，方便與學(xué)校已有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（如教務(wù)排課系統(tǒng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)共享或交換。這個(gè)過程應(yīng)該通過在本教室內(nèi)部對受訓(xùn)人員活動(dòng)的存取來實(shí)現(xiàn)。課后指導(dǎo)點(diǎn)評功能因?yàn)閷W(xué)員能力的有限，不可避免地存在著“盲點(diǎn)”。在與受訓(xùn)人的交流中，也可使指導(dǎo)師更多、更深刻地了解受訓(xùn)人員，為更深入、正確的指導(dǎo)打下基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的微格教室只能實(shí)現(xiàn)本地的交流，現(xiàn)在，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，即可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的視頻、音頻傳輸，遠(yuǎn)程的評價(jià)人員可在異地實(shí)現(xiàn)評價(jià)。IP 電話報(bào)障管理各教室鋼制電子講臺(tái)安裝 IP 電話機(jī)。交互式的開放功能教學(xué)大樓具有很強(qiáng)的開放功能。先進(jìn)的在線教務(wù)管理功能，能夠?qū)崿F(xiàn)教室調(diào)度的自動(dòng)化管理。 整個(gè)系統(tǒng)采用多個(gè)子系統(tǒng)互相融合貫通，并通過相應(yīng)的校園網(wǎng)絡(luò)緊密聯(lián)系的方案來實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的主要子系統(tǒng)有：微格教室管理系統(tǒng)課堂硬件錄播系統(tǒng)微格教學(xué)資源管理系統(tǒng)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)CATV、FM 廣播系統(tǒng)安全防范系統(tǒng)課堂直播、錄播、點(diǎn)播系統(tǒng)這七個(gè)子系統(tǒng)緊密聯(lián)系和相輔相成，形成一個(gè)全面的教學(xué)管理系統(tǒng)。自動(dòng)化操作方式：教師上課，只需打開鋼制講臺(tái)便可以上課，上課完畢后，只需關(guān)閉講臺(tái)門便可以離開，無需等待所有設(shè)備關(guān)機(jī)完畢；系統(tǒng)自帶投影機(jī)斷電延時(shí)保護(hù)，自動(dòng)延時(shí)后切斷設(shè)備電源；（3） 網(wǎng)絡(luò)中控采用 2U 厚度全貼片工藝設(shè)計(jì)生產(chǎn)，集成兩路 D1 實(shí)時(shí)視音頻編碼DSP、VGA 采集 DSP、5 口 10M/100M 交換機(jī)、IP 電話和電視接收等模塊，工作穩(wěn)定可靠、故障率低；低功耗待機(jī)設(shè)計(jì)，能夠每周 7 天，每天 24 小時(shí)不間斷工作；（4） 面板上可以直接開關(guān)電腦（不能直接控制電腦電源開關(guān)），中控提供七路以上電源管理，能獨(dú)立控制屏幕、設(shè)備、投影機(jī)、空調(diào)、射燈等的電源開關(guān)。如：根據(jù)課表，某教室有課，管理系統(tǒng)可以自動(dòng)在上課前 5 分鐘打開該教室微格講臺(tái)的柜門和中控，9使教室設(shè)備處于預(yù)備狀態(tài)。5．控制批處理、自檢和遠(yuǎn)程維護(hù)（1） 對所選的多間教室設(shè)備進(jìn)行批處理：同時(shí)完成微格講臺(tái)電子鎖、投影機(jī)、銀幕、展臺(tái)、電腦的開啟、關(guān)閉等功能；（2） 遠(yuǎn)程維護(hù)中控和電腦，修改中控主機(jī)中的設(shè)置參數(shù)、紅外碼、232 碼、安裝（更新）軟件等；（3）可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開啟電腦和遠(yuǎn)程軟關(guān)電腦，可以遠(yuǎn)程復(fù)位中控系統(tǒng)，但復(fù)位時(shí)各設(shè)備均不掉電；（4）電子舉手請求幫助：授課老師遇到設(shè)備使用問題，可按計(jì)算機(jī)鍵盤的 F9 鍵，向管理員發(fā)送幫助請求，及時(shí)解決問題；（5）可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程克隆安裝教室電腦的系統(tǒng)軟件和遠(yuǎn)程安裝各種應(yīng)用軟件。7．IP 電話對講報(bào)障（1） 網(wǎng)絡(luò)中控內(nèi)置 IP 電話，IP 電話和網(wǎng)絡(luò)中控共用一個(gè)網(wǎng)口和 IP 地址；每個(gè)教室都可以打電話到管理室進(jìn)行電話咨詢，管理室的老師也可以打電話給每個(gè)教室，隨時(shí)執(zhí)導(dǎo)教師的操作?？梢詫δ抽g教室、某個(gè)樓層、任意教室組合進(jìn)行布防、撤防、方便工作人員對電腦和投影機(jī)進(jìn)行維護(hù)；(5) 保衛(wèi)部門可建設(shè)報(bào)警信息模擬指示屏，清晰顯示報(bào)警位置。10．監(jiān)視、監(jiān)聽和對講（1） 視頻監(jiān)控：任意連接校園網(wǎng)的管理電腦都可以多視頻同屏分割顯示、多組輪巡顯示和單畫面顯示等方式監(jiān)視教室攝像頭的圖像，遙控操作攝像頭及云臺(tái)。從而實(shí)現(xiàn)了聽課教室無人值守的功能；(4) 網(wǎng)絡(luò)授課系統(tǒng)具有管理界面友好，易于使用，帶寬占用率低等特點(diǎn)；(5) 在聽課教室形成的畫面清晰、流暢、非網(wǎng)絡(luò)延時(shí)小，分辨率不低于 352x288，圖像傳輸質(zhì)量不低于 MPEG4 標(biāo)準(zhǔn)；(6) 在主播教室電腦中播放 DVD 等活動(dòng)圖像時(shí)聽課教室電腦畫面清晰、流暢、不出現(xiàn)黑屏。 微格課程實(shí)時(shí)錄制系統(tǒng)按照教育部精品課程建設(shè)技術(shù)要求，在常態(tài)化教學(xué)過程中，實(shí)現(xiàn)精品課程教室內(nèi)多路音視頻和 VGA 信號(hào)的自動(dòng)/手動(dòng)切換與同步采集，具備主播教室本地控制和控制中心遠(yuǎn)程控制全場景的教學(xué)實(shí)況錄制，并自動(dòng)上傳到資源服務(wù)器的功能。多校區(qū)之間教學(xué)實(shí)況實(shí)時(shí)采集、直播，可以跨越 VLAN、路由器、防火墻等。第三章 系統(tǒng)綜述14一、系統(tǒng)綜述人類正闊步進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化和信息化社會(huì)，這是人才競爭的時(shí)代，是追求高效率優(yōu)化創(chuàng)新的時(shí)代。老師與老師之間、老師與學(xué)校之間互動(dòng)不夠，資源孤立，教師資源、校本資源浪費(fèi)嚴(yán)重。它的內(nèi)涵包括：一是現(xiàn)代教育技術(shù)的目的是實(shí)現(xiàn)教育最優(yōu)化；二是現(xiàn)代教育技術(shù)設(shè)計(jì)的不僅是計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代教育媒體，而是教育過程所有可操作的要素，包括人力資源和技術(shù)資源，如教學(xué)人員、校本資源、常規(guī)教學(xué)媒體、教學(xué)設(shè)施、教學(xué)活動(dòng)等。當(dāng)前，很多高校的傳統(tǒng)微格教室和基礎(chǔ)校園網(wǎng)建設(shè)已相繼完成。其多層面、立體化的綜合校園網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用功能體系，實(shí)現(xiàn)了校園業(yè)務(wù)流程在網(wǎng)上的全閉環(huán)無縫操作，是針對用戶需求的信息化、專業(yè)化、綜合化的教學(xué)平臺(tái)。融合安防報(bào)警、數(shù)字監(jiān)控和智能卡技術(shù)，采用先進(jìn)的視頻處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，利用通用的校園網(wǎng)絡(luò)把微格課室組成一個(gè)整體，集中維護(hù)、監(jiān)控和管理。課堂錄播系統(tǒng)既可以作為單獨(dú)的系統(tǒng)使用，又能在微格教室管理系統(tǒng)中遠(yuǎn)程啟16動(dòng)和管理整個(gè)校園的錄播功能。網(wǎng)絡(luò)中控集成各安全防范的檢測探頭，避免教室安防系統(tǒng)的另外投資，通過網(wǎng)絡(luò)安防實(shí)現(xiàn)在總控室和保安室的報(bào)警和布/撤防。系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)綜合應(yīng)用；實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)、微格教室和數(shù)字化資源合理整合，實(shí)現(xiàn)基于微格教室環(huán)境下的教－學(xué)－管的綜合應(yīng)用。設(shè)備操作的簡便性；操作的簡便性是系統(tǒng)應(yīng)用的基本特性，充分體現(xiàn)友好的人機(jī)交互和系統(tǒng)的人性化。二、設(shè)計(jì)思路微格教室建設(shè)方案是一個(gè)多種應(yīng)用、多種設(shè)備整合的一個(gè)應(yīng)用方案，這其中的核心就是中控，中控的技術(shù)架構(gòu)就決定了整個(gè)微格教室建設(shè)的模式、特點(diǎn)和應(yīng)用。第一代中控：單片機(jī)架構(gòu)在中控領(lǐng)域發(fā)展時(shí)間比較長，穩(wěn)定性較好，但面臨基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的教－學(xué)－管的綜合應(yīng)用比較大的問題就是擴(kuò)展性；第二代中控：PC 機(jī)架構(gòu)剛剛開始進(jìn)入中控領(lǐng)域，比較好的解決了基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的教－學(xué)－管的綜合應(yīng)用，但 PC 架構(gòu)的特性使中控的穩(wěn)定性、全天候工作能力方面產(chǎn)生了嚴(yán)重問題。多個(gè) CPU 分別處理各自的信息，速度快，可靠性高；多個(gè) CPU 分別處理，當(dāng)某個(gè)模塊出問題時(shí)，只是給該模塊不能使用，不會(huì)引起整個(gè)微格教室癱瘓；功能定義準(zhǔn)確明晰，模塊化搭建，體現(xiàn)靈活性；配合強(qiáng)大完整的 C/S、B/S 后臺(tái)軟件，全面提升微格教室應(yīng)用。目前，在中控領(lǐng)域的技術(shù)體系主要有單片機(jī)體系、PC 機(jī)體系、嵌入式體系和多 CPU 嵌入式體系，單片機(jī)體系沒有獨(dú)立的運(yùn)算能力；PC 機(jī)體系架構(gòu)的中控結(jié)構(gòu)上都是一個(gè)完整意義的 PC 主板外掛一組中控接口的簡單集成的形式，依賴 PC 主板中控具有了運(yùn)算能力，但這種運(yùn)算體系并不是為中控量身定制的，PC 的運(yùn)算特性并不適合中控的工作需要，比如：PC 主板的 CPU 的運(yùn)算特性、風(fēng)扇散熱方式、總線結(jié)構(gòu)、接口類型等等，這些特性都極大的限制和影響了基于這種技術(shù)架構(gòu)的中控的性能，使“運(yùn)算能力”成為了中控的附屬，成為了中控的負(fù)擔(dān)；一般嵌入式體系則存在穩(wěn)定性差，若核心部分出問題則整個(gè)系統(tǒng)癱瘓的問題。穩(wěn)定性強(qiáng)，具備極佳的全天候工作能力嵌入式設(shè)備具有極高的穩(wěn)定性是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的嵌入式的重要特性。那就意味著，擴(kuò)展可視應(yīng)用的中控必須具備極強(qiáng)的全天候工作能力！單片機(jī)中控本身不具備音視頻采編能力，依靠外部設(shè)備擴(kuò)展可視化，在應(yīng)用整合上存在問題；PC 機(jī)中控具備了可視化能力，但 PC 架構(gòu)的先天特性（穩(wěn)定、發(fā)熱、操作系統(tǒng)等）使其難以具備滿足可視化應(yīng)用的全天候工作能力。MC1100 MC1200 系列“微格交換中控”采用開放式設(shè)計(jì)。這些基本指令是中控管理的基本元素，“基本控制自定義”就是系統(tǒng)將這些基本控制完全向用戶開放，用戶可以根據(jù)自己的管理需要對這些基礎(chǔ)元素進(jìn)行定義管理，體現(xiàn)自己的管理需要。狀態(tài)報(bào)告自定義：各種設(shè)備的狀態(tài)報(bào)告屬性自主定義，報(bào)什么，怎么報(bào)，時(shí)候報(bào)等等都可以靈活定義。模塊化設(shè)計(jì)，靈活搭建，擴(kuò)展性強(qiáng)以“微格交換中控”為核心的微格教室方案從整體進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)不同的功能靈活擴(kuò)展相應(yīng)的模塊，根據(jù)應(yīng)用需要合理的規(guī)劃為若干功能模塊：微格教室管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安防報(bào)警系統(tǒng)、課堂錄播系統(tǒng)、微格教學(xué)系統(tǒng)、IP 電話通訊系統(tǒng)、PC 機(jī)遠(yuǎn)程管理維護(hù)系統(tǒng)、IC 卡管理系統(tǒng)、擴(kuò)聲投影等外部系統(tǒng)等。基于 DSP 的多處理器架構(gòu)全面提升微格處理能力采用核心處理器統(tǒng)一調(diào)度，多路 DSP 協(xié)處理的并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)一直是廣州來同的重要特色。DSP 的運(yùn)算模式，特點(diǎn)是功耗小，發(fā)熱少，全面提升了微格能力，在處理能力和穩(wěn)定可靠兩種特性之間找到了一個(gè)完美整合的臨界點(diǎn)。視頻高度清晰：對 VGA 信號(hào)采用高達(dá) 32 位的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換，保證采集畫面達(dá)到 D1效果。22ARM 公司是專門從事基于 RISC 技術(shù)芯片設(shè)計(jì)開發(fā)的公司，作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片，世界各大半導(dǎo)體從 ARM 公司購買其設(shè)計(jì)的 ARM 微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，從而形成自己?ARM 微處理器芯片進(jìn)入市場。用一般的通用微處理器可以完成這些工作，但是面臨的問題是滿足如此高的計(jì)算速度，就很難保證耗電量很低，更難保證價(jià)格足夠便宜。以下是 DSP 優(yōu)于其他微處理器的幾點(diǎn)優(yōu)勢：單周期內(nèi)進(jìn)行多條乘/加運(yùn)算實(shí)時(shí)的運(yùn)算能力、仿真能力、模擬能力靈活性高可靠性高提高系統(tǒng)性能降低系統(tǒng)成本VGA 采/編隨著數(shù)字信息的不斷發(fā)展，很多行業(yè)對 VGA 信號(hào)的采集需求不斷提升,面對市場的迫切需求，VGA 信號(hào)實(shí)時(shí)采集壓縮卡它可以把輸入的 VGA 模擬信號(hào)實(shí)時(shí)采集壓縮，不用23再增加額外的設(shè)備，既能保證信號(hào)的連續(xù)實(shí)時(shí)，又能保證清晰不失真，從而完美解決了 VGA 信號(hào)的實(shí)時(shí)采集壓縮這一難題。分辨率自適應(yīng)： 640*480 ~ 1024*768刷新率自適應(yīng)：60 ~ 85Hz網(wǎng)絡(luò)流量控制技術(shù)A、單組播轉(zhuǎn)換技術(shù)在很多局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，組播的實(shí)現(xiàn)方式與廣播相同，許多二級(jí)交換機(jī)支持 IGMP Snooping，由于視頻數(shù)據(jù)通信量較大，在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)傳輸中采用廣播的方式。B、自適應(yīng)碼流技術(shù)采用 UDP、TCP、HTTP 方式傳送視頻數(shù)據(jù)，中控的視頻編碼器都可以在網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)獲得網(wǎng)絡(luò)通信情況的信息，在 UDP 方式下，這是通過網(wǎng)絡(luò)丟包率的統(tǒng)計(jì)獲得的，在 TCP、HTTP 的方式下，這是通過發(fā)送緩沖的大小獲得的。Cisco 的 CGMP 和華為的HGMP 雖然可以通過第三層和第二層結(jié)合的方式解決這一問題，但是系統(tǒng)造價(jià)高昂，而且對于已實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的學(xué)校升級(jí)成本不可能接受。視頻高度清晰：對 VGA 信號(hào)采用高達(dá) 32 位的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換，保證采集畫面達(dá)到 D1效果。DSP 是微處理器的一種,場合要求具有很高的實(shí)時(shí)性(Real Time)，比如通過移動(dòng)電話進(jìn)行通話。ARM 微處理器特點(diǎn)：ARM9 系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能,采用 RISC 架構(gòu)的ARM 微處理器一般具有如下特點(diǎn)：體積小、低功耗、低成本、高性能；支持 Thumb（16 位）/ARM（32 位）雙指令集，能很好的兼容 8 位/16 位器件；大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高；指令長度固定；DSP數(shù)字信號(hào)處理是一種將現(xiàn)實(shí)世界中真實(shí)的模擬信號(hào)(Analog signals)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)字信息（Digital signals）的過程。分辨率自適應(yīng)： 640*480 ~ 1024*768刷新率自適應(yīng)：60 ~ 85Hz四、關(guān)鍵技術(shù)ARMARM（Advanced RISC Machines），既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。輕松擴(kuò)展完整的錄播系統(tǒng)應(yīng)用VGA 采編 DSP 采用高性能的 DSP 處理器，配合高效率的采集和壓縮芯片，實(shí)現(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)的 VGA(或 RGB)畫面的實(shí)時(shí)采集，同時(shí)完成多路攝像機(jī)信號(hào)同步壓縮，實(shí)現(xiàn)一個(gè)立體化、全方位的精品課堂的實(shí)錄和直播。由于 DSP 的這種特性，在微格、音視頻、通信以及嵌入式等行業(yè)應(yīng)用非常廣。共平臺(tái)，多種類型統(tǒng)一建設(shè)，統(tǒng)一管理21微格教室建設(shè)可分集控型、可視型、錄播型三種類型，每種類型在滿足基本應(yīng)用的基礎(chǔ)上分別有不同的功能應(yīng)用重點(diǎn)，同時(shí)，這幾種類型可以實(shí)現(xiàn)共平臺(tái)，可以在實(shí)際建設(shè)種靈活搭配，統(tǒng)一管理。模板化管理：用戶在以上各種自定義的基礎(chǔ)上可以生成多個(gè)管理模板，實(shí)現(xiàn)模板化管理。比如一鍵上課，通過組合控制自定義用戶可以確定 PC 機(jī)開否？投影機(jī)開否？默認(rèn)輸出？默認(rèn)輸入？默認(rèn)音量等等，極大的提高了可管理性。實(shí)現(xiàn)了基本控制自定義、組合控制自定義、端口自定義、狀態(tài)報(bào)告自定義、報(bào)警自定義、模板化管理