【文章內(nèi)容簡介】 式中控”基礎(chǔ)上的模塊化建設(shè)、定制化管理，靈活簡便，穩(wěn)定高效的多媒體教室建設(shè)和管理模式。我們將多媒體教室建設(shè)定義了集控型、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，這幾種類型可以實(shí)現(xiàn)共平臺，可以在實(shí)際建設(shè)種靈活搭配，統(tǒng)一管理。同時，為了對應(yīng)用進(jìn)行更加完整的覆蓋，我們從功能層面將網(wǎng)絡(luò)化多媒體教室建設(shè)細(xì)分為多媒體教室管理系統(tǒng)、課堂錄播系統(tǒng)、多媒體教學(xué)系統(tǒng)、PC 機(jī)遠(yuǎn)程管理維護(hù)系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、擴(kuò)聲投影等外部系統(tǒng)等應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)。 方案設(shè)計(jì)思路多媒體教室建設(shè)方案是一個多種應(yīng)用、多種設(shè)備整合的一個應(yīng)用方案，這其中的核心就是中控，中控的技術(shù)架構(gòu)就決定了整個多媒體教室建設(shè)的模式、特點(diǎn)和應(yīng)用。因此，北京中慶現(xiàn)代技術(shù)有限公司的“多媒體教室建設(shè)方案”的設(shè)計(jì)思路分析將從本公司研制開發(fā)的基于 ARM9 嵌入式技術(shù)體系的“信息交互式中控”開始。高校多媒體教室已發(fā)展多年，目前，多媒體教室的建設(shè)已經(jīng)從單純的設(shè)備控制變成了基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的教－學(xué)－管的綜合應(yīng)用，這就對核心設(shè)備——中控的功能擴(kuò)展和性能提出了更高的要求。這些要求從功能方面分析有：1) 多媒體教室的網(wǎng)絡(luò)化集中管理、控制和維護(hù)；2) 多媒體教室實(shí)現(xiàn)可視化管理，全面擴(kuò)展安全防盜系統(tǒng)；3) 多媒體教室及課堂錄播系統(tǒng)的建設(shè)；4) 系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)綜合應(yīng)用；從性能方面分析有：1) 多媒體教室的管理核心——中控設(shè)備的穩(wěn)定性；2) 中控全天候工作的能力；3) 中控管理的靈活性和定制性；4) 設(shè)備操作的簡便性；11 / 96為了滿足這些需求，目前在中控領(lǐng)域主要有三種主流的技術(shù)架構(gòu)：單片機(jī)架構(gòu)、PC機(jī)架構(gòu)、嵌入式架構(gòu)。單片機(jī)架構(gòu)在中控領(lǐng)域發(fā)展時間比較長，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；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。采用嵌入式架構(gòu)可以充分發(fā)揮以上兩種技術(shù)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，屏蔽缺點(diǎn)，具體的思路有：1) 嵌入式平臺低功耗、發(fā)熱小、穩(wěn)定性高；2) 嵌入式 Linux操作系統(tǒng)高效穩(wěn)定；3) ARM9平臺運(yùn)算能力強(qiáng)，接口豐富，擴(kuò)展性強(qiáng)；4) 開放式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)用戶管理控制自定義，體現(xiàn)定制性；5) 功能定義準(zhǔn)確明晰，模塊化搭建，體現(xiàn)靈活性；6) 人機(jī)界面友好，體現(xiàn)簡便性；7) 配合強(qiáng)大完整的 C/S、B/S 后臺軟件，全面提升多媒體教室應(yīng)用。12 / 96 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)13 / 96 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖多媒體教學(xué)環(huán)境建設(shè)解決方案P C 機(jī)遠(yuǎn)程管理維護(hù)系統(tǒng)P C 機(jī)遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)遠(yuǎn)程信息讀取設(shè)備遠(yuǎn)程狀態(tài)報(bào)告遠(yuǎn)程接管 、 協(xié)助視頻監(jiān)控系統(tǒng)集中控制云臺控制電視墻集中監(jiān)看錄像文件管理遠(yuǎn)程監(jiān)控管理分級管理模式移動偵測自動錄像教學(xué)評估示范教學(xué)課堂錄播系統(tǒng)多路信號同步采集實(shí)時編碼 、 壓縮信號采編動態(tài)自適應(yīng)實(shí)時錄制離線課堂資料編輯自動生成錄制文件多媒體管理系統(tǒng) 資源管理設(shè)備共平臺管理權(quán)限管理自定義管理模式基本控制管理分級管理定時管理日志管理遠(yuǎn)程管理I C 卡管理安防報(bào)警系統(tǒng)紅外燈 、 探測器 、雙監(jiān)等觸發(fā)報(bào)警電子鎖遠(yuǎn)程開啟 / 關(guān)閉門磁報(bào)警投影機(jī)斷線報(bào)警移動偵測報(bào)警本地和遠(yuǎn)程聲光報(bào)警I C 卡非法刷卡報(bào)警多媒體教學(xué)系統(tǒng)B / S 結(jié)構(gòu)資源管理資源直播遠(yuǎn)程資源調(diào)用模擬 、 數(shù)字資源點(diǎn)播視頻會議視頻文件廣播模擬資源廣播精品課廣播音頻資源廣播課表導(dǎo)入導(dǎo)出智能分組廣播I P 電話通訊系統(tǒng)語音 、 可視通訊U S B 接口I P 地址分配靈活手動撥號快速撥號縮位撥號呼叫轉(zhuǎn)移呼叫排隊(duì)軟件靈活配置資產(chǎn)管理系統(tǒng)P C 機(jī)硬件信息統(tǒng)計(jì)投影機(jī)燈泡計(jì)時統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)信息 E x c e l 報(bào)表輸出其他設(shè)備信息統(tǒng)計(jì)擴(kuò)聲投影等外部系統(tǒng)投影機(jī)安全防盜移頻擴(kuò)聲普通擴(kuò)聲燈光設(shè)計(jì)窗簾控制14 / 96 方案優(yōu)勢分析 強(qiáng)大的多媒體信息交互能力現(xiàn)代中慶公司研制開發(fā)的“信息交互式中控”采用嵌入式設(shè)計(jì)體系，采用目前國際主流的 ARM9 嵌入式技術(shù)體系，支持 Linux、Windows CE 和其他許多嵌入式操作系統(tǒng)的存儲器管理單元（MMU） ，使中控具有了一顆強(qiáng)健的 “心臟” ，具有強(qiáng)大的處理能力，同時，設(shè)備內(nèi)嵌 Linux 嵌入式操作系統(tǒng)，具有一個穩(wěn)定高效、兼容性強(qiáng)、可靠性高的“思想” 。這樣， “信息交互式中控”一改傳統(tǒng)基于工控單片機(jī)的中控的技術(shù)體系，使中控具有了強(qiáng)大的多媒體處理能力，成為多媒體教室各種信息交互的核心，這樣， “信息交互式中控”不僅僅完成教室設(shè)備的集中控制，更成為多媒體教室基于校園網(wǎng)絡(luò)的教－學(xué)－管的綜合應(yīng)用的基礎(chǔ)平臺。 獨(dú)立的本地運(yùn)算體系“信息交互式中控”具有一個 ARM9 的本地運(yùn)算體系，成為整個中控的處理核心。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)體系和嵌入式體系，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)。目前，高校的教學(xué)應(yīng)用決定了在多媒體教室中必須要配備高檔的計(jì)算機(jī)，如果再選擇基于 PC 體系的中控，那就意味著教室里將會有兩臺以上的計(jì)算機(jī)設(shè)備，在日常的應(yīng)用中管理和維護(hù)工作量會成倍的增加。這種簡單集成帶來的“偽”運(yùn)算能力的代價是巨大的。嵌入式運(yùn)算體系具有良好的定制特性，從硬件體系和操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都很好的體現(xiàn)了“信息交互式中控”的應(yīng)用特性：穩(wěn)定性、可靠性、定制性、擴(kuò)展性等等，與系統(tǒng)融為一體的本地運(yùn)算體系為中控應(yīng)用提供了強(qiáng)健的“心臟”和“思想” ，真正支撐中控的完整應(yīng)用，使中控真正成為一個具有獨(dú)立的本地運(yùn)算體系的核心設(shè)備。15 / 96 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?，F(xiàn)代中慶研制開發(fā)的“信息交互式中控”是公司多年來嵌入式開發(fā)的技術(shù)精華，低耗高效，穩(wěn)定性極高；系統(tǒng)內(nèi)置的嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)經(jīng)過多年的精簡開發(fā)和大量的實(shí)際應(yīng)用，已經(jīng)成為穩(wěn)定高效、兼容性和擴(kuò)展性很高的操作平臺。軟硬件的完美組合、低功耗、低發(fā)熱、科學(xué)合理的工藝結(jié)構(gòu)等等這些特性都使“信息交互式中控”成為業(yè)內(nèi)中控的佼佼者。 開放式結(jié)構(gòu)，因需定制，體現(xiàn)強(qiáng)大的定制特性不同類型的學(xué)校在多媒體教室建設(shè)上的要求和標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的，應(yīng)用和管理的模式也是不一樣的；就是同一學(xué)校不同類型的多媒體教室的應(yīng)用和管理模式也是不一樣的。用戶希望多媒體教室的管理能夠更加符合自己學(xué)校的管理特點(diǎn)，能夠更多的體現(xiàn)針對不同用戶的量身定制?，F(xiàn)代中慶在廣泛的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)，并提出了解決這個需求的主要方法：開放式?，F(xiàn)代中慶的“信息交互式中控”基于嵌入式平臺采用了開放式的結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)管理底層、用戶接口等進(jìn)行了開放。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、模板化管理等定制功能?；究刂谱远x：“信息交互式中控”內(nèi)置了多達(dá)上百條的基本控制指令，比如：簡單的設(shè)備閉合、輸入輸出等。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。組合控制自定義：在多媒體教室的應(yīng)用中，使用最多的，效率最高的是組合控制命令，通過組合控制自定義用戶在基本控制自定義的基礎(chǔ)上根據(jù)自己的應(yīng)用需要合理定義各種組合控制命令，提高使用效率。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。端口自定義：“信息交互式中控”具有豐富的端口，開放式結(jié)構(gòu)將大部分的端口都進(jìn)行了開放，用戶可以在管理系統(tǒng)下對這些端口進(jìn)行一定程度的自主定義，包括類型、參數(shù)、外接設(shè)備等等。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)，時候報(bào)等等都可以靈活定義。16 / 96報(bào)警自定義：多媒體教室的安防報(bào)警系統(tǒng)的前端設(shè)備很多，用戶可以根據(jù)不同的I/O 對報(bào)警進(jìn)行自主定義，每組 I/O 控制不通的報(bào)警設(shè)備，靈活控制報(bào)警類型、報(bào)警方式、報(bào)警時間等等。模板化管理：用戶在以上各種自定義的基礎(chǔ)上可以生成多個管理模板，比如：普通教室模板、錄播教室模板、教學(xué)模板、雙休模板、檢修模板等，所有模板可以隨時通過網(wǎng)絡(luò)向各個教室的“信息交互式中控”發(fā)送，實(shí)現(xiàn)模板化管理。開放式結(jié)構(gòu)帶來了應(yīng)用的定制性、管理的定制性，最大程度上滿足不同高校用戶的管理需求。 模塊化設(shè)計(jì)，靈活搭建，擴(kuò)展性強(qiáng)現(xiàn)代中慶的以“信息交互式中控”為核心的多媒體教室方案從整體進(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：多媒體教室管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安防報(bào)警系統(tǒng)、課堂錄播系統(tǒng)、多媒體教學(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)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、擴(kuò)聲投影等外部系統(tǒng)等。這些功能模塊可以在多媒體教室建設(shè)過程中靈活選擇，自由搭配，擴(kuò)展性很強(qiáng)。 錄播系統(tǒng)采用獨(dú)立硬件設(shè)備對音視頻進(jìn)行編碼程序固化，對計(jì)算機(jī)病毒免疫。 使用期間無維護(hù)成本，大大降低管理員的工作負(fù)擔(dān)。采用業(yè)內(nèi)最先進(jìn) 視頻編碼算法，占用帶寬低，節(jié)省磁盤存儲空間。產(chǎn)品綠色節(jié)能，整體功耗 10W，是以工控機(jī)為核心的同類產(chǎn)品的 1/20。 支持高清音視頻 支持包括各種高清攝像機(jī)視頻（最高支持 1080P）和分辨率從 16001200 到800600 的 VGA、HDMI 輸出的計(jì)算機(jī)動態(tài)視頻。支持 HiFi 音質(zhì)， 16bit 采樣精度、 采樣頻率，達(dá)到 CD 品質(zhì)，給您身臨其境的現(xiàn)場感。 。 基于 DSP的多處理器架構(gòu)全面提升多媒體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)一直是現(xiàn)代中慶產(chǎn)品的重要特色。DSP 具有特殊的運(yùn)算結(jié)構(gòu)和指令體系，非常善于處理批量作業(yè)，這樣，DSP 對于多媒體的處理能力會比通用 CPU 的效率高很多。由于 DSP 的這種特性，在多媒體、音17 / 96視頻、通信以及嵌入式等行業(yè)應(yīng)用非常廣。DSP 的產(chǎn)品體系也已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟，并不斷提升運(yùn)算性能?，F(xiàn)代中慶采用國際知名的美國德州儀器（俗稱 TI）的各系列 DSP 處理器，是 TI 在國內(nèi)重要的合作伙伴。DSP 的運(yùn)算模式，特點(diǎn)是功耗小，發(fā)熱少，全面提升了多媒體能力，在處理能力和穩(wěn)定可靠兩種特性之間找到了一個完美整合的臨界點(diǎn)。在“信息交互式中控”的結(jié)構(gòu)體系里，ARM9 作為一個中央處理體系，實(shí)現(xiàn)集中運(yùn)算和統(tǒng)一調(diào)度，多路 DSP 則主要用來集中處理大批量的音視頻采集編碼、VGA 信號采集編碼等工作，這樣高性能的并行結(jié)構(gòu)使“信息交互式中控”在具備了強(qiáng)大的交互能力的同時，也具備了超強(qiáng)的多媒體處理能力，成為多媒體教室名副其實(shí)的“交互中心” 、 “處理中心”和“管理中心” 。 輕松擴(kuò)展完整的錄播系統(tǒng)應(yīng)用圍繞精品課堂的錄播系統(tǒng)應(yīng)用是貴校多媒體應(yīng)用中的一個重要部分，現(xiàn)代中慶針對此應(yīng)用開發(fā)了專業(yè)的 VGA 采編卡， “信息交互式中控 ”擴(kuò)展專業(yè) VGA 采編卡就可以輕松實(shí)現(xiàn)錄播系統(tǒng)應(yīng)用。 關(guān)鍵技術(shù)介紹 ARMARM（Advanced RISC Machines） ，既可以認(rèn)為是一個公司的名字，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。1991 年 ARM 公司成立于英國劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。ARM 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。因此既使得 ARM 技術(shù)獲得更多的第三方工具、制造、軟件的支持，更具有競爭力。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；18 / 96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)字信號處理是一種將現(xiàn)實(shí)世界中真實(shí)的模擬信號(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。這些信號通過一個模擬向數(shù)字的轉(zhuǎn)換過程( 稱之為 AD)，變成數(shù)字信號送給處理器，進(jìn)行數(shù)字計(jì)算，處理結(jié)束后，再把結(jié)果通過數(shù)字向模擬的轉(zhuǎn)換過程重新變成連續(xù)信號(稱之為 DA)。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，更難保證價格足夠便宜。因此，另一種微處理器應(yīng)運(yùn)而生：數(shù)字信號處理器，簡稱DSP（Digital Signal Processor） 。DSP 是微處理器的