引言

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)被視為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)絡之后的第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，因其受到廣闊的行業(yè)應用，教育領域中也開始應用，同時高校開始研究物聯(lián)網(wǎng)在多媒體管理和實驗室的應用案例。為此，在高校多媒體課室、實驗室建設和管理中應更新觀念，按照教育改革的總體思路，認真思考，把多媒體課室、實驗室建設和管理目標轉移到以節(jié)能、低碳以及數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化、互動化、集約化為核心的層面上來,加快推進多媒體課室與物聯(lián)網(wǎng)技術的整合，保證新技術的有序開發(fā)與運用，使之更符合現(xiàn)代教育教學的要求，更具有發(fā)展?jié)摿Α?

運用物聯(lián)網(wǎng)的理念及技術構建系統(tǒng)支撐環(huán)境，建立物聯(lián)網(wǎng)技術下多媒體管理系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)硬件控制器的方式，設計物聯(lián)網(wǎng)軟件中央控制器，達到遠程操控和課室的桌面操作虛擬化及個性化教學，并且實現(xiàn)預警式智能化系統(tǒng)維護和無障礙升級，同時達到基于手持移動設備實現(xiàn)多媒體設備的遠程控制和集約化管理，成為我們研究的新課題。

因此，應用物聯(lián)網(wǎng)的架構，設計一個物聯(lián)網(wǎng)多媒體管理系統(tǒng)，實現(xiàn)操作虛擬化及個性化教學;同時實現(xiàn)自動感知、智能調(diào)節(jié)、遠程控制及其他可擴展的綜合功能，使高校多媒體管理系統(tǒng)在科學化、智能化、集約化方面進一步提升，可實現(xiàn)高校多媒體課室建設的跨越式發(fā)展。

1更加人性化的多媒體管理系統(tǒng)設計目標

針對多媒體管理系統(tǒng)中遇到的一些技術瓶頸，我們通過前期的充分調(diào)研和分析規(guī)劃，設計了基于物聯(lián)網(wǎng)技術下的多媒體管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了校區(qū)內(nèi)的多媒體課室遠程操控和課室的桌面操作虛擬化及個性化教學，同時實現(xiàn)預警式智能化系統(tǒng)維護和無障礙升級，以及達到基于手持移動設備實現(xiàn)多媒體設備的遠程控制和集約化管理。本系統(tǒng)促進了學校多媒體教學的發(fā)展，實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)多媒體融合，在教學服務過程中體現(xiàn)人性化、高效率、無差錯的管理。

本系統(tǒng)的主要設計目標就是：把物聯(lián)網(wǎng)建設的理念與技術運用到高校的多媒體管理系統(tǒng)當中，實現(xiàn)多媒體課室智能操控，以完善自動控制效應；實現(xiàn)多媒體課室的集約管理，以提升設備的利用率；實現(xiàn)多媒體課室遠程操控，以提升協(xié)同效果。運用物聯(lián)網(wǎng)技術構建物聯(lián)網(wǎng)多元化智能多媒體管理系統(tǒng)，打破了以往受地域、時間限制的缺陷，打通了固定互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)之間的限制，做到了計算機與手持移動設備的終端融合，實現(xiàn)多媒體課室的實時、動態(tài)、準確調(diào)控，縱橫多維溝通和異地與同步協(xié)調(diào)的全方位跟蹤管理新模式，加快學校多媒體課室管理的現(xiàn)代化、規(guī)范化、科學化進程，使管理水平邁上新臺階，為教學環(huán)境創(chuàng)造更好的條件和提供有力的保證。

2系統(tǒng)架構設計

對應用層M2M通信技術的應用，是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)架構下建立智能化多媒體管理系統(tǒng)的第一步。本系統(tǒng)將M2M多種不同類型的通信技術有機結合在一起，將數(shù)據(jù)從一臺終端傳送到另一臺終端，實現(xiàn)人、機器、系統(tǒng)三者之間的智能化、交互式無縫鏈接，從而實現(xiàn)人與機器和機器與機器之間暢通無阻、隨時隨地的通信對話。設置多媒體設備都具備聯(lián)網(wǎng)和通信能力，通過數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘等技術把感知和傳輸?shù)男畔⑦M行分析和處理，實行自動獲取數(shù)據(jù)采集、信息處理、自動感知、智能調(diào)節(jié)、自動控制、人工智能處理服務綜合功能。

另外，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的架構，結合學校多媒體課室實際情況,設計和實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信技術下的多媒體系統(tǒng)管理。從系統(tǒng)模塊結構來看，整個系統(tǒng)主要分成自動感知智能控制系統(tǒng)、遠程控制系統(tǒng)、軟件中央控制系統(tǒng)、協(xié)同工作平臺和處理模塊等五大部分。圖1所示是多媒體管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程。

圖1數(shù)據(jù)流描述圖

中央控制系統(tǒng)由M2M平臺、遠程控制系統(tǒng)組成，系統(tǒng)主要實現(xiàn)將各種各樣信息數(shù)據(jù)進行一系列收集、存儲和控制。例如，對手持移動設備遠程發(fā)來信息、管理工作終端發(fā)來信息和自動感知傳送來的信息數(shù)據(jù)以及多媒體設備智能反饋信息數(shù)據(jù)進行收集和存儲，按照要求導入到處理模塊，借助于信號分析技術對獲得的各種原始數(shù)據(jù)進行必要的數(shù)據(jù)處理，處理模塊分為接入模塊、終端模塊、應用接入模塊、管理處理模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、Web模塊。支持信息的解析、分派、路由、協(xié)議轉換和轉發(fā)、分配和控制，完成各種終端管理和控制的服務處理，并產(chǎn)生系統(tǒng)日志和網(wǎng)管信息。根據(jù)終端或者應用發(fā)出的請求信息的命令執(zhí)行對應的邏輯處理，并對終端發(fā)出控制信息進行數(shù)據(jù)處理和操控，處理后的信息數(shù)據(jù)通過協(xié)同工作平臺實現(xiàn)管理工作流程協(xié)同、控制管理聯(lián)動。由即時通訊模塊形成了“網(wǎng)捆綁”的互動協(xié)同操作，實現(xiàn)了實時協(xié)同管理，并加入上傳、信息反饋、即時控制等功能形成多終端的“全功能”協(xié)同工作平臺。

當管理者把持手持移動設備操作（如手機、平板電腦等）發(fā)出信號時，系統(tǒng)將通過3G、WirelessFidelity和Wi-MAX無線網(wǎng)絡并利用物聯(lián)網(wǎng)接入云計算平臺和中央控制系統(tǒng)來實現(xiàn)遠距離監(jiān)控和操縱多媒體計算機的數(shù)據(jù)、恢復還原多媒體計算機系統(tǒng)，另一方面，手持移動設備應具有查詢M2M終端設備狀態(tài)、遠程監(jiān)控功能，以實現(xiàn)遠程控制的目的。

管理工作終端發(fā)指令到協(xié)同工作平臺，通過物聯(lián)網(wǎng)發(fā)到處理模塊，然后到達中央控制系統(tǒng)來控制和處理多媒體課室設備，協(xié)同工作平臺還可以支持全方位智能化多媒體課室設備系統(tǒng)維護和無障礙升級。

自動感知智能控制主要采用RFID的射頻和熱電式、光電式、壓電式傳感自動感知設備，對識別的信息進行收集、分析并傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)。多媒體課室設備控制系統(tǒng)與中央控制系統(tǒng)進行通信，接收中央控制系統(tǒng)動作指令，并反饋信息數(shù)據(jù)，從而自動處理多媒體設備故障，實現(xiàn)智能化故障的診斷和排除。

通過桌面操作虛擬化以及個性化教學，可利用信息管控協(xié)議，實現(xiàn)對應用于虛擬化接入的終端，即通過物聯(lián)網(wǎng)接入教育云計算系統(tǒng)中，借助服務器虛擬化系統(tǒng)軟件的虛擬化技術來實現(xiàn)端到端的虛擬化操作，從而提供個性化教學平臺實現(xiàn)虛擬課堂。例如，教師可用蘋果iPad5移動手機能夠從任何地方訪問其虛擬Windows桌面、應用程序和數(shù)據(jù)，達到個性化教學。

本系統(tǒng)采用雙數(shù)據(jù)庫設計，有中心與本地兩級數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)中安裝有兩個數(shù)據(jù)庫，當中心的數(shù)據(jù)庫無法訪問時，系統(tǒng)會在“應急模式”下自動啟動服務中的另一個數(shù)據(jù)庫，以服務對應的PID，此時系統(tǒng)則由本地數(shù)據(jù)庫提供支撐，以繼續(xù)工作。

3在多媒體課室管理和教學中的應用

系統(tǒng)中的多媒體課室設備嵌入網(wǎng)絡通信接口及數(shù)據(jù)采集、檢測器件和TCP/IP協(xié)議，由多媒體軟件及中控器聯(lián)動，實現(xiàn)計算機控制、計算機系統(tǒng)還原控制、投影設備的控制、信號源的選擇、幕布控制、音視頻切換、功放聲音控制及電源管理等。當多媒體課室設備出現(xiàn)故障時，感知系統(tǒng)通過網(wǎng)絡就自動反饋信息到中央控制系統(tǒng)進行診斷和排除，實行智能化維護和管理。

另外就是可實時監(jiān)控和管理。管理人員通過管理工作終端平臺進行查看與控制，還可以使用手機、平板電腦實時遠程查看與控制。多媒體課室裝置有自動感知智能控制，當教師使用IC卡一卡通開課室門時，系統(tǒng)自動啟動多媒體設備，如計算機、投影機和功放自動打開，電動幕布放下，下課時老師離開教室，多媒體設備將自動逐一關閉。具有可靠的應用效果。

利用桌面操作虛擬仿真教學。教師手觸移動平板電腦屏或使用電子教棒，多媒體屏幕將展示出三維實景虛擬相關課件和場景，體現(xiàn)“仿真、立體、對話、互動”的視覺效果，以便教師進行技能培訓、專業(yè)授課等。這種虛擬現(xiàn)實與仿真、數(shù)字化多媒體式的個性化教學，有效地拓展教學的功能和內(nèi)容,提升多媒體課室綜合層次。

通過物聯(lián)網(wǎng)接入國家精品課程資源中心云教育服務平臺,實現(xiàn)多媒體教學網(wǎng)絡直播和資源點播服務，確保穩(wěn)定流暢的視聽效果。

4技術難點與解決對策

物聯(lián)網(wǎng)技術下實現(xiàn)智能多媒體管理系統(tǒng)的關鍵技術除了傳統(tǒng)網(wǎng)絡技術和通信技術以外，還包括中央控制技術、自動控制技術。

本系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)使用硬件控制器，而采用軟件控制器。可在每個多媒體設備內(nèi)嵌入網(wǎng)絡通信接口及數(shù)據(jù)采集、檢測器件，通過內(nèi)部子網(wǎng)將各種媒體的功能集成到軟件中控器上,并給每個多媒體課室的中控器都分配唯一的IP地址，使用串口電路、網(wǎng)絡接口電路與路由器連接和通訊控制，實現(xiàn)與外網(wǎng)及室內(nèi)其他網(wǎng)絡連接通訊來控制周邊多媒體設備。

利用軟件中央控制技術，可通過軟件修改RS232、RS485控制命令來實現(xiàn)多媒體設備主要功能的控制。在程序上，對每項開關信號需要確定其當前狀態(tài)開與閉合的變化，運用變量特性與變量空間，應用檢測函數(shù)來統(tǒng)一各路開關信號。

系統(tǒng)自動控制技術的關鍵在于開環(huán)控制、反饋控制、隨機控制、智能控制。本系統(tǒng)可對多媒體設備(模塊)進行自身檢測，檢查各部分設備是否正常，及時發(fā)現(xiàn)故障，自動感應收集數(shù)據(jù)和信息，并反饋到軟件中央控制器上，經(jīng)過分類處理進行智能系統(tǒng)維護與升級，從而達到智能系統(tǒng)維護和無障礙升級，減輕人工對多媒體管理系統(tǒng)維護，最終提升多媒體管理質(zhì)量和效果。與此同時，管理技術人員也可以根據(jù)監(jiān)控實際情況做出調(diào)控遠程維護操作，做到即時監(jiān)控、即時管理。

運用物聯(lián)網(wǎng)架構，可全方位地實現(xiàn)多媒體課室的實時、動態(tài)、縱橫多維溝通和異地與同步協(xié)調(diào)的跟蹤管理新模式。本系統(tǒng)采用CC2420實現(xiàn)無線通訊技術，達到手持移動設備的終端技術實現(xiàn)可視化、透明化、遠程管理，使其更加人性化。技術要點在于設置發(fā)送和接收模式。

實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應用中的一個關鍵點在于缺乏一種通用軟件。首先要定義新的協(xié)議，建立在應用框架接口的基礎上，開發(fā)自優(yōu)化、自配置、自分布的適應軟件，實現(xiàn)不同中間件的服務及應用系統(tǒng)之間的交互、融合。

利用物聯(lián)網(wǎng)架構建立多媒體管理系統(tǒng)，要注意解決端到端的特征分布式開放架構問題，系統(tǒng)多樣化互操作問題，支持多用戶終端環(huán)境問題，以及對等節(jié)點操作分散的自主架構問題。

5結語

在物聯(lián)網(wǎng)技術下的多媒體管理系統(tǒng)設計與實施過程中,本項目主要解決多媒體設備前后端、中間傳輸通道不一致性和系統(tǒng)維護、升級困難的問題，實現(xiàn)多數(shù)據(jù)信息自動采集、智能預警式系統(tǒng)維護和無障礙升級；同時解決了物聯(lián)網(wǎng)軟件中央控制器，達到遠程操控和課室的桌面操作虛擬化及個性化教學；而基于手持移動設備則用于實現(xiàn)多媒體設備的遠程控制和集約化管理，實現(xiàn)多媒體教學環(huán)境支持下的協(xié)同工作。

本系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術手段，以面向管理服務為導向，通過自主開發(fā)，運用物聯(lián)網(wǎng)架構，全方位地實現(xiàn)多媒體課室的實時、動態(tài)、準確調(diào)控，縱橫多維溝通和異地與同步協(xié)調(diào)的跟蹤管理新模式，建立更加人性化的多媒體管理系統(tǒng)，并實現(xiàn)多媒體設備的遠程控制管理和維護。

總之，物聯(lián)網(wǎng)技術下的多媒體管理系統(tǒng)的建成，提高了學校多媒體課室的管理水平，達到了高效智能化管理。

把當前最前沿的物聯(lián)網(wǎng)技術應用在多媒體系統(tǒng)的管理中,具有互聯(lián)互通、透徹信息感知和綜合智能服務等特點，進一步改變了學校多媒體教學環(huán)境，實現(xiàn)了多媒體教學設備管理的實時化、集約化和智能化，使之更加人性化，充分發(fā)揮其在教學中的功能與價值，為高校多媒體管理走向物聯(lián)網(wǎng)應用提供參考。

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