网络化多媒体教室远程中央控制系统的设计

张蕴绮

【摘要】提出一种基于校园网络的多媒体教室远程中央控制系统的设计方法，从系统的总体结构出发，根据工作原理，进行硬件环境设计和软件设计。该系统能够对各大高校的多媒体教学设备进行实时监控、管理和维护，有效地解决多媒体教学设备操作复杂、管理困难等问题。

【关键词】远程控制系统;集中控制;多媒体设备

一、引言

随着高校信息化建设的不断推进，现代化的教学设备得到了广泛应用，多媒体教室占用的比例越来越大，在提高课堂效率和优化教学内容的同时，也给多媒体设备的管理、使用和维护带来了很大的工作量。为了使复杂琐碎的设备操作与管理过程简单化，并且在不增加专业技术人员的前提下使大量多媒体教学设备得到及时有效的控制、管理和维护，需要开发一种基于校园网络的多媒体教室远程中央控制系统。

二、系统总体结构

多媒体教室远程中央控制系统选用多媒体计算机作为远程中央控制主机，以客户/服务器（C/S）模型为基础，应用基于TCP协议的Winsock组件设计远程控制软件，利用现有的校园局域网作为控制信息的传输通道，以TCP/IP网络通信模块为桥梁将多媒体教室中的集中控制器连接到校园网，通过集中控制器控制各种多媒体设备，即采用基于“远程控制主计算机—校园局域网—TCP/IP网络通信模块—集中控制器—多媒体教学设备（被控对象）”这一技术方案来实现对所有多媒体教室中的教学设备进行网络化远程控制、实时监控、远程唤醒等目的。

三、系统工作原理

基本工作原理是：

（1）在每个教室分配一个多媒体集中控制器，它有视、音频输入/输出接口、VGA信号接口、RS-232接口、IC卡卡坐;有多种控制、切换功能的操作按钮;有延时关断输出电源。在插入IC卡打开控制器电源的同时也使控制器的所有功能处于可操作状态。

（2）IP控制模块是把多媒体集中控制器与计算机网络互相连接的桥梁，当多媒体集中控制器与IP控制模块相联构成一个整体时，它就成为了“网络化多媒体集中控制器”。在一个教学区内，给所有的多媒体教室中的“网络化多媒体集中控制器”都分配唯一的IP地址，与此同时，将中央控制室的远程控制主计算机的IP地址通过编程方式赋予给每一个“网络化多媒体集中控制器”，这样就可以实现一对多和多对一的网络数据通信。

（3）“远程控制软件系统”安装在主控制计算机上，通过校园网对整个教学区的所有多媒体教学设备进行监视、控制和管理。

系统结构示意图如图1所示。

四、系统总体设计与实现

多媒体远程中央控制系统是由两层控制系统构成：

（1）底层是以多媒体集中控制器为核心，以多媒体教室内的多媒体教学为被控对象组成的控制系统。它集成了多种设备的输入、输出接口，包括视、音频接口、VGA信号接口、RS-232控制串口。同时，它具有多种控制功能，可以控制投影机的开、关，对投影机不同输入信道和不同输入信号源进行切换，可以控制投影机幕布的升降，可以控制所有设备电源的开、关，对投影机的电源提供了延时关断功能，IC卡控制功能等。教师上课只要插入IC卡，控制台、计算机、投影机、幕布自动开启，下课拔卡，设备自动进入延时关闭状态。

网络化多媒体集中控制器是以单片机为核心控制器，与相应的外围功能电路相连接，构成一个完整的控制系统。外围功能电路有按键输入矩阵、IC卡输入模块、与网络和投影机相连接的RS-232串行通道，有视、音频输入/输出接口及其切换电路、VGA输入/输出接口及其切换电路，有扩展的存储器和电源控制继电器阵列等。软件方面则根据多媒体控制器应具有的控制功能，用Keil-C51编译器设计C程序写到单片机中。因为多媒体集中控制器要实现对不同型号的投影机进行控制，所以我们事先将学校在用的投影机的相关的控制码保存到其内部闪存存储器中。当把IC卡插入到集中控制器或通过远程控制计算机允许它打开时，再按下集中控制器面板相应的控制键或由控制计算机发出相应的开机命令，集中控制器就会完成相应的控制动作。

（2）顶层控制系统采用基于校园网络环境下的客户机/服务器（C/S）模型为基础，中央控制主计算机作为服务器，网络化多媒体集中控制器作为客户机。主计算机通过RJ-45接口与教室内的网络控制模块相连接，相关的控制信息由IP控制模块封装打包，以数据报的格式传输到计算机网络上。作为控制信息的接收端，多媒体集中控制器的RJ-45通信接口也与IP控制模块的RJ-45接口连接，而IP控制模块的另一端通过RJ-45接口与计算机网络连接，多媒体集中控制器将经过IP控制模块解析后的控制信息接收下来并按照其的指令对相关设备进行控制，同时，多媒体集中控制器也会按照一定的时钟周期，将多媒体教室内的相关设备的运行信息经过IP控制模块封装成数据包上传到网络控制计算机中（服务器）中。远程控制主机在接收到经过IP控制模块解析过的相应多媒体教室设备的运行状态信息显示在远程控制主机的显示屏上。主机控制软件具有IP地址编程功能，可以对每个多媒体教室中与网络集中控制器匹配的IP控制模块设备独立的IP地址，从而实现以IP控制模块为桥梁对每个教室的多媒体教学设备进行远程监视、控制和管理。

五、系统的应用

多媒体教室远程中央控制系统软件作为监控中心与各个多媒体教室集中控制器的连接桥梁，能将教室中的多媒体设备的运行状态反馈到中央控制主计算机上并实现控制、管理、监视等功能以及能过程唤醒本地计算机，监视或接管过程电脑的桌面，进行过程协助、指导操作、排除故障等。该系统适用于各大高校，尤其适用于多个校区、多幢教学楼、教室不太集中的学校。

六、结语

本文从总体结构、工作原理、设计方案、应用共四个方面详细介绍了网络多媒体教室集中控制系统的构建与设计方法。在学校的多媒体教室使用量剧增的形势下，由于多媒体教学设备操作复杂琐碎，利用网络多媒体教室远程集中控制系统能够对多媒体教学设备进行有效的实时监控、管理和维护，对提高管理效率、改进教学工作质量具有很大的推动意义。

参考文献

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