多媒体及录播系统建设方案.doc

多媒体及录播系统多媒体及录播系统 建建 设设 方方 案案 北京中庆现代技术有限公司 2012 年 2 月 2 96 前前 言言 计算机多媒体技术 网络技术 信息高速路等为代表的新技术的不断更新 推动了 教学手段现代化进程 在基础校园网建设基本完成的条件下 信息化教学环境的建设成 为人们最为关注的焦点之一 多媒体教室建设的网络化 数字化发展成为了必然 网络 化多媒体教室建设成为电教工作者的共识 基于网络的多媒体教室管理 状态监控和日 常维护成为学校需要迫切解决的问题 同时 多媒体教室的应用核心依旧是教学 基于 计算机多媒体技术 网络技术的精辟课堂系统的建设 及网络化的多媒体教室教学功能 的实施 例如 数字 模拟音视频直播 VOD AOD COD IP 电话 远程接管及数字监控 和交互 成为学校管理者所关注的问题 本解决方案严格按照研发规划及市场需求 将应用扩展到城域网和广域网上 从而 彻底解决了基于校园网基础上的信息化教学环境建设的需求和应用 本方案设计具有前瞻性 满足长远发展 系统结构灵活 采用模块化设计 支持多 种典型应用模式 系统建设既可一步到位 也可以根据学校资金及需求状况分阶段建设 无论一步到位还是分步实施 整个系统都能够协调一致 构成一个满足相应需求的功能 应用系统 不会造成重复建设或系统冲突 本方案由 北京中庆现代技术有限公司北京中庆现代技术有限公司 为 XX 学校多媒体系统学校多媒体系统 项目设计 我们认 真分析了用户的需求 结合我们多年服务于教育的经验 充分考虑用户目前的实际需求 与未来扩展相结合 采用当前先进的计算机网络 教育信息化技术 精心而细致的设计 了本方案 I 96 目 录 第一章第一章 项项目概述目概述 1 1 1 项目概况 1 1 2 设计描述 2 第二章第二章 需求分析需求分析 4 2 1 物理建设需求分析 4 2 2 功能建设需求分析 5 第三章第三章 多媒体及多媒体及录录播系播系统统教室建教室建设设方案方案综综述述 8 3 1 方案整体描述 8 3 2 方案设计思路 10 3 3 系系统拓扑结构 12 3 4 系统功能结构图 13 3 5 方案优势分析 14 3 6 关键技术介绍 17 第四章第四章 多媒体教室方案系多媒体教室方案系统组统组成成 22 4 1 多媒体教室管理系统 22 4 2 多媒体教学系统 45 4 3 系统结构 58 4 4 PC 机远程管理维护系统 59 4 5 资产管理系统 64 4 6 扩声投影等外部系统 65 第五章第五章 产产品品选选型及指型及指标标描述描述 68 5 1 主控室配置 68 5 2 多媒体教室配置 68 5 3 多媒体录播教室配置 68 第六章第六章 项项目目组织组织管理管理 69 6 1 组织机构 69 6 2 文档资料 70 第七章第七章 工程工程质质量保障量保障 71 II 96 7 1 项目管理总体介绍 71 7 2 项目组织机构设置 72 7 3 项目执行机构组织 73 7 4 产品质量保证体系 75 第八章第八章 工程工程实实施及施及验验收方案收方案 78 8 1 实施组织规划 78 8 2 实施前准备 78 8 3 实施进度表 79 8 4 项目实施流程 80 8 5 项目实施进度控制 80 8 6 工程测试与验收 81 第九章第九章 培培训训方案方案 83 9 1 人员培训方案 83 第十章第十章 售后服售后服务务体系体系 86 10 1 售后服务承诺及范围 86 10 2 售后服务具体内容 88 10 3 售后服务保障 89 1 96 第一章 项目概述 1 1 项目概况 北京中庆现代技术有限公司就 XX 中学多媒体系统中学多媒体系统 的建设需求进行了充分分析 并详细阅读招标技术文件 经过仔细研究后 我公司组织从事教学环境研究 设计开发 人员及系统架构师 方案工程师 项目经理 数据库管理员等工程技术人员就该项目的 方案设计与规划进行了深入的交流和讨论 我们将按照校方提出的总体需求 在总体实 现功能齐全的前提下 提出针对该项目的解决方案 XX 中学多媒体系统中学多媒体系统 项目整体设计规划如下 1 1 1 建设目标 拥有国内一流的现代化教学与信息基础设施 提供各种信息环境和多媒体教学环境 提供具有多种远程教学 管理手段的典型数字化教学基地 充分利用起网络的有利资源 达到真正的多媒体教学资源共享 教学管理一体化的标准 多媒体教学环境在总体设计 上采用国际先进的技术 功能完善 系统先进 安全稳定 拓展性强 1 1 2 建设规模 1 建设多媒体教室 间 2 建设主控中心 间 1 1 3 建设内容 我公司认真分析 XX 中学多媒体系统中学多媒体系统项目的具体要求 依据整体规划 模块化设计 的指导思想 将本项目合理规划为以下几个子系统的建设 1 多媒体管理系统 2 课堂录播系统 3 多媒体教学系统 4 资产管理系统 5 PC 机远程管理维护系统 6 扩声投影等外部系统 在后面的章节中我们根据具体需求对以上各个子系统建设进行详尽的描述 2 96 1 2 设计描述 1 2 1 设计原则 XX 中学多媒体系统中学多媒体系统 项目的整体方案设计将遵循以下基本原则 1 先进性 先进的设计思想 网络结构 开发工具 市场覆盖率高 标准化和 技术成熟的软硬件产品 2 灵活性 采用积木式模块组合和结构化设计 系统配置灵活 满足学校逐步 到位的建网原则 使网络具有强大的可增长性和强壮性 3 发展性 网络规划设计满足用户发展在配置上的预留 满足因技术发展需要 而实现低成本扩展和升级的需求 4 可靠性 整体系统软 硬件设备具有高可靠性 具备长期稳定工作的能力 可实现系统冗余功能 并具有防止误操作等行为对系统造成的破坏 5 实用性 方案设计符合国际相关标准和技术规范 并且容易使用 操作简便 充分考虑利用各种资源 人机界面友好 能使用户最方便地实现各种 功能 6 开放性 在满足安全可靠和实用的前提下 系统设计采用开放技术 开放结 构 开放系统组件和开放用户接口 以利于网络的维护 扩展升级及 良好的灵活性 兼容性和可移植性 7 兼容性 系统建设具有良好的兼容性 充分考虑系统向下 向上的兼容 将 系统建设和现有的系统资源以及未来的系统规划充分结合 1 2 2 设计标准 1 网络设计和网络设备符合以下标准 IEEE802 3 10Base T 网络标准 IEEE802 3 100Base TX 快速以太网标准 2 通讯协议标准 网络层和传输层 TCP IP 协议并兼容 IPX 协议 支持 PPP 和 SLIP 协议 3 布线和电气安装标准 3 96 GB T50311 2000 建筑与建筑群综合布线工程设计规范 ANSI EIA TIA607 民用建筑通讯接地标准 ANSI EIA TIA 568A 商务建筑布线标准 ANSI EIA TIA 569A 商务建筑通道标准 ANSI EIA TIA 606 商务建筑布线系统文档建立标准 EIA TIA TSB 67 商务建筑布线系统测试标准 GB50254 50259 96 电气装置安装工程施工及验收设计规范 GA T75 94 中华人民共和国公共安全行业标准 GYJ125 86 厅堂扩声系统声学特性指标标准 GB6510 86 30MHz 1GHz 音频和视频信号电缆分配系统 GBJ 有线电视广播系统技术规范 GY106 92 民用建筑电缆电视系统工程技术规范 民用建筑电气设计标准 4 专用产品标准 设计中采用的专用产品 其生产检验过程符合我公司制定的企业产品标准 标准号 Q HDZQX001 2002 4 96 第二章 需求分析 多媒体及录播系统教室建设一直以来都是数字化校园信息化建设的重点 在外围设 备如 PC 机 投影机 数字展台 音频部分等日趋同质的几天 良好的中央控制系统成 为多媒体教室建设的核心 良好的控制系统决定多媒体教室的建设和应用水平 中央控 制系统层次的高低能否为教学使用人员带来便利 中控系统的稳定性能否给电教管理人 员的维护量降到最低 中控系统的扩展性能否为以后平台升级预留接口 平台升级是否 充分利用现有资源 为贵方节约一定的建设成本 这些问题成为校方急待解决的问题 同时这些问题我公司从软硬件设计及方案设计角度可以充分解决 中央控制系统通过合理的技术方式将文字 图形 图像 声音集合在一起 采用生 动活泼的声像显示 不仅丰富了教学手段 扩充了教学资源 而且更提高了课堂教学效 果 充实 形象 生动的授课内容 声像并茂的教学形式 激发学生的学习兴趣 强调 了 以学生为主 的教学新思路 极大的提高了教学质量 当前 贵校多媒体及录播系统教室和基础校园网建设已相继完成 随着多媒体 计 算机 网络等高新技术的飞速发展 多媒体教室建设需求不断发展 出现许多新的特性 对新兴的网络化多媒体教室建设提出了新的要求 本方案基于以上分析将网络化多媒体教室建设细分为多媒体教室管理系统 课堂录 播系统 多媒体教学系统 PC 机远程管理维护系统 资产管理系统 扩声投影等外部系 统等子系统建设 在后面的章节将针对各子系统进行详细的介绍 2 1 物理建设需求分析 2 1 1 多媒体教室建设分析 根据 XX 中学多媒体系统中学多媒体系统 项目的功能要求 多媒体教室建设以信息交互式中控为管 理核心 以计算机为教学核心 辅助以多媒体外围设备如 投影机 幕布 多功能讲台 球型摄像机 拾音系统 扩声系统 安防系统等设备的一流现代化多媒体教室 5 96 2 1 2 多媒体主播教室建设分析 根据 XX 中学多媒体系统中学多媒体系统 项目的功能要求 多媒体主播教室的建设将在多媒体教室 建设的基础上通过多画面课堂录播系统的建设实现精品课程主播应用 实现多路视频 音频 VGA 信号的实时录制 存储 直播 编辑等功能 2 1 3 主控中心建设分析 在主控中心 建设多媒体教室管理平台 用于多媒体教室的统一管理 实现对多媒 体教室远程设置 状态监看 远程维护 远程开关 多画面远程监看 远程云镜控制 统计分析 日志管理 定时管理等集中管理 设计流媒体生成系统一套 配合服务器和磁盘阵列组成流媒体资源库 提供校园网 客户端点播应用 设计数字电视墙一套 实现所有多媒体教室和主播教室画面的集中监看 2 2 功能建设需求分析 2 2 1 多媒体教室管理系统 1 本地 远程信号切换 设备开关 幕布升降 音量调节等基本控制 2 钢制讲台 投影机 计算机的本地 远程开启 关闭 3 多层次树形结构 灵活分级 分类查看 4 所有教室状态 设备状态的远程监看和管理 5 课表自动导入 课表开关机 6 多种形式的定时管理 7 日志记录及统计分析管理 以报表形式输出 提交打印 8 用户及权限管理 9 本地调试设置 B S 结构远程设置 维护 升级 远程 WEB 管理界面 10 IC 卡管理 接触式 感应式 门禁系统联动 校园一卡通系统整合 11 IC 卡刷卡 PC 机软件客户端自动登陆 6 96 12 控制自定义 实现基本控制 组合控制等的随意定制 2 2 2 课堂录播系统课堂录播系统 1 多路音视频 VGA 信号同步采集 编码 压缩 传输 2 所见即所录 VGA 信号采编自适应 分辨率 刷新率 不同的 VGA 信号源 PC 机 笔记本 展台 任意切换也可轻松采编 3 课堂直播 多路视频流同步直播 任意切换控制 4 资料编辑 添加标题 索引 背景资料 裁减 提供通用播放平台界面等 5 离线课堂 资源可以生成网页或 DVD 格式 便于传播 6 课堂录制资源自动导入资源管理平台 2 2 3 多媒体教学系统多媒体教学系统 1 B S 或 C S 架构的 VOD AOD COD 资源点播 2 U 盘资源点播 远程接管电脑的点播方式 3 模拟音视频资源 闭路电视点播 4 B S 架构的资源管理平台 提供上传 检索 自动导入 批量导入等应用 学校 和家庭的建设模式 5 互动课堂 视频会议 6 音视频资源广播 本地音 视频广播 课件广播 字幕广播 精品课程广播等 2 2 4 PCPC 机远程管理维护系统机远程管理维护系统 1 PC 机远程开关机 2 PC 信息远程读取 硬件配置和软件信息 3 PC 机远程状态报告 CPU 硬盘 温度等 4 PC 机远程接管 远程协助 5 VHD 计算机管理系统 远程备份 远程恢复 双模式启动 2 2 5 资产管理系统资产管理系统 1 PC 机的配置硬件 包括显卡 CPU 内存 硬盘等 信息统计 2 投影机灯泡计时信息统计 3 其他设备配置及使用信息统计 7 96 4 统计信息形成并输出资产报表 Excel 格式 2 2 6 扩声投影等外部系统扩声投影等外部系统 1 根据教室布局合理选择投影机亮度及幕布大小 2 投影机专用吊箱 提供安全防盗和高效散热 3 扩声系统的选择 数字功放模块 普通扩声 移频扩声等 4 灯光系统的设计 8 96 第三章 多媒体及录播系统教室建设方案综述 3 1 方案整体描述 人类正阔步进入网络化和信息化社会 这是人才竞争的时代 是追求高效率优化创 新的时代 国家一直在重点强调 实施素质教育 充分发挥现代教育技术的作用 大力 提高教育技术手段的现代化水平和教育信息化程度 近年来 数字化校园网建设日趋完 善 并逐步装备了现代多媒体教学设备和相应的教学系统 为实施素质教育提供了新的 视野和前景 提供了有力的技术支持 传统的教学以教育者为中心 以传授知识为主 老师与老师之间 老师与学校之间 互动不够 资源孤立 教师资源 校本资源浪费严重 设备冗余 分散 管理不便 而 以信息技术为代表的现代化教育技术的应用则表现出明显的先进性 灵活性 可靠性 开放性 现代教育技术是运用现代教育理论和现代信息技术 通过对教学过程和教学资 源的设计 开发 应用 评价和管理 以实现教学过程和教学资源的优化的理论和实践 它的内涵包括 一是现代教育技术的目的是实现教育最优化 二是现代教育技术设计的 不仅是计算机 网络等现代教育媒体 而是教育过程所有可操作的要素 包括人力资源 和技术资源 如教学人员 校本资源 常规教学媒体 教学设施 教学活动等 将校园 网从普通计算机局域网建设成为面向教学 科研 管理等应用的网络 能够传输和处理 多媒体信息 使各种类型的多媒体资源能在校园网上灵活应用 并且能一网多用 多网 合一 将众多校园独立的应用系统整合起来 是校园网解决方案的发展方向 网络化多媒体教室就是以现代教育为目的 涵盖了以上所有要素的专业解决方案 在多媒体教室建设过程中 综合应用了计算机技术和多媒体技术及控制技术 集中协同 控制计算机 影碟机 录像机 视频展台 投影机等现代视听设备 同时对电动窗帘 灯光 幕布等环境设备进行集中控制 通过大屏幕投影 营造出一个高精度大屏幕显示 高保真音质 受控声光背景的现代化多媒体视听教学环境 当前 很多高校的传统多媒体教室和基础校园网建设已相继完成 随着多媒体 计 算机 网络等高新技术的飞速发展 多媒体教室建设需求不断发展 出现许多新的特性 逐渐的从单纯的设备控制变成基于网络的教 学 管的综合应用 对新兴的网络化多媒 体教室建设提出了新的要求 从功能应用方面分析 9 96 1 1 多媒体教室的网络化集中管理 控制和维护 多媒体教室的网络化集中管理 控制和维护 对于多媒体教室 高校要求可管理性不断提高 可管理的范围不断扩大 使多媒体 教室纳入有序化管理 同时 对于多媒体教室的控制力度加强 维护更加简易化 从设 备配置 基础信息 状态报告 统计分析 远程调试 远程协助 远程升级等多方面实 现控制 2 2 多媒体主播教室及课堂录播系统的建设 多媒体主播教室及课堂录播系统的建设 在多媒体教室环境下 通过合理的扩展 采用先进高效的采编技术 将录播教室多 媒体课件内容和多路教学现况实时采编 传输 广播 点播 编辑等功能 实现优质课 堂全方位 立体化再现 有效开展精品课程建设 3 3 系统整合 实现综合应用 系统整合 实现综合应用 实现校园网 多媒体教室和数字化资源合理整合 实现基于多媒体教室环境下的教 学 管的综合应用 实现数字视音频直播功能 数字监控功能 IP 电话功能 VOD AOD COD 等多媒体教学功能 从系统性能方面分析 1 1 多媒体教室的管理核心多媒体教室的管理核心 中控设备的稳定性 中控设备的稳定性 中控功能越来越强大 已经成为多媒体教室的管理核心 大部分的管理工作都依靠 中控来实现 因此对中控工作的性能要求就很高 尤其是稳定性 需要从基础技术 工 艺结构 设计开发 人机界面等多方面进行解决 2 中控全天候工作的能力 中控全天候工作的能力 可视化管理成为多媒体教室建设的必然趋势 可视化的一个重要应用就是安全防盗 整个中控系统不仅要满足教学时段的应用 还要满足非教学时段的应用 这就要求整个 管理的核心 中控要具备极佳的全天候不间断的工作能力 3 中控管理的灵活性和定制性 中控管理的灵活性和定制性 由于教学方式和管理方式的差异 不同学校在多媒体教室的建设标准 应用标准和 管理标准都是不一样 这就要求基于中控为核心的多媒体教室建设要灵活 整体规划 模块化搭建 管理模式可定制 以最适合学校用户需求的标准自主创建多媒体教室的建 设和管理应用 4 设备操作的简便性 设备操作的简便性 操作的简便性是系统应用的基本特性 充分体现友好的人机交互和系统的人性化 10 96 本方案基于以上分析 以北京中庆现代技术有限公司研制开发的基于 ARM9 嵌入式 技术体系的 信息交互式中控 系统平台为核心 在保证系统稳定性 可靠性以及全天 候工作能力的基础上 采用开放式结构 实现基于 信息交互式中控 基础上的模块化 建设 定制化管理 灵活简便 稳定高效的多媒体教室建设和管理模式 我们将多媒体教室建设定义了集控型 可视型 录播型三种类型 每种类型在满足 基本应用的基础上分别有不同的功能应用重点 同时 这几种类型可以实现共平台 可 以在实际建设种灵活搭配 统一管理 同时 为了对应用进行更加完整的覆盖 我们从功能层面将网络化多媒体教室建设 细分为多媒体教室管理系统 课堂录播系统 多媒体教学系统 PC 机远程管理维护系统 资产管理系统 扩声投影等外部系统等应用系统建设 3 2 方案设计思路 多媒体教室建设方案是一个多种应用 多种设备整合的一个应用方案 这其中的核 心就是中控 中控的技术架构就决定了整个多媒体教室建设的模式 特点和应用 因此 北京中庆现代技术有限公司的 多媒体教室建设方案 的设计思路分析将从本公司研制 开发的基于 ARM9 嵌入式技术体系的 信息交互式中控 开始 高校多媒体教室已发展多年 目前 多媒体教室的建设已经从单纯的设备控制变成 了基于网络环境的教 学 管的综合应用 这就对核心设备 中控的功能扩展和性能 提出了更高的要求 这些要求从功能方面分析有 1 多媒体教室的网络化集中管理 控制和维护 2 多媒体教室实现可视化管理 全面扩展安全防盗系统 3 多媒体教室及课堂录播系统的建设 4 系统整合 实现综合应用 从性能方面分析有 1 多媒体教室的管理核心 中控设备的稳定性 2 中控全天候工作的能力 3 中控管理的灵活性和定制性 4 设备操作的简便性 11 96 为了满足这些需求 目前在中控领域主要有三种主流的技术架构 单片机架构 PC 机架构 嵌入式架构 单片机架构在中控领域发展时间比较长 稳定性较好 但面临基于网络环境的教 单片机架构在中控领域发展时间比较长 稳定性较好 但面临基于网络环境的教 学 管的综合应用比较大的问题就是扩展性 学 管的综合应用比较大的问题就是扩展性 PCPC 机架构刚刚开始进入中控领域 比较好的解决了基于网络环境的教 学 管的综机架构刚刚开始进入中控领域 比较好的解决了基于网络环境的教 学 管的综 合应用 但合应用 但 PCPC 架构的特性使中控的稳定性 全天候工作能力方面产生了严重问题 架构的特性使中控的稳定性 全天候工作能力方面产生了严重问题 采用嵌入式架构可以充分发挥以上两种技术架构的优点 屏蔽缺点 具体的思路有 采用嵌入式架构可以充分发挥以上两种技术架构的优点 屏蔽缺点 具体的思路有 1 1 嵌入式平台低功耗 发热小 稳定性高 嵌入式平台低功耗 发热小 稳定性高 2 2 嵌入式嵌入式 LinuxLinux 操作系统高效稳定 操作系统高效稳定 3 3 ARM9ARM9 平台运算能力强 接口丰富 扩展性强 平台运算能力强 接口丰富 扩展性强 4 4 开放式结构 实现用户管理控制自定义 体现定制性 开放式结构 实现用户管理控制自定义 体现定制性 5 5 功能定义准确明晰 模块化搭建 体现灵活性 功能定义准确明晰 模块化搭建 体现灵活性 6 6 人机界面友好 体现简便性 人机界面友好 体现简便性 7 7 配合强大完整的配合强大完整的 C SC S B SB S 后台软件 全面提升多媒体教室应用 后台软件 全面提升多媒体教室应用 12 96 3 3 系系统拓扑结构 13 96 3 4 系统功能结构图 多媒体教学环境 建设解决方案 PC机远程管理 维护系统 PC机远程开关机 远程信息读取 设备远程状态报告 远程接管 协助 视频监控系统 集中控制 云台控制 电视墙集中监看 录像文件管理 远程监控管理 分级管理模式 移动侦测 自动录像 教学评估 示范教学 课堂录播系统 多路信号同步采集 实时编码 压缩 信号采编动态自适应 实时录制 离线课堂 资料编辑 自动生成录制文件 多媒体管理系统 资源管理 设备共平台管理 权限管理 自定义管理模式 基本控制管理 分级管理 定时管理 日志管理 远程管理 IC卡管理 安防报警系统 红外灯 探测器 双监等触发报警 电子锁远程开启 关闭 门磁报警 投影机断线报警 移动侦测报警 本地和远程声光报警 IC卡非法刷卡报警 多媒体教学系统 B S结构资源管理 资源直播 远程资源调用 模拟 数字资源点播 视频会议 视频文件广播 模拟资源广播 精品课广播 音频资源广播 课表导入导出 智能分组广播 IP电话通讯系统 语音 可视通讯 USB接口 IP地址分配灵活 手动拨号 快速拨号 缩位拨号 呼叫转移 呼叫排队 软件灵活配置 资产管理系统 PC机硬件信息统计 投影机灯泡计时统计 统计信息Excel报表输出 其他设备信息统计 扩声投影等 外部系统 投影机安全防盗 移频扩声 普通扩声 灯光设计 窗帘控制 14 96 3 5 方案优势分析 3 5 1 强大的多媒体信息交互能力 现代中庆公司研制开发的 信息交互式中控 采用嵌入式设计体系 采用目前国际 主流的 ARM9 嵌入式技术体系 支持 Linux Windows CE 和其他许多嵌入式操作系统 的存储器管理单元 MMU 使中控具有了一颗强健的 心脏 具有强大的处理能力 同时 设备内嵌 Linux 嵌入式操作系统 具有一个稳定高效 兼容性强 可靠性高的 思想 这样 信息交互式中控 一改传统基于工控单片机的中控的技术体系 使中 控具有了强大的多媒体处理能力 成为多媒体教室各种信息交互的核心 这样 信息交 互式中控 不仅仅完成教室设备的集中控制 更成为多媒体教室基于校园网络的教 学 管的综合应用的基础平台 3 5 2 独立的本地运算体系 信息交互式中控 具有一个 ARM9 的本地运算体系 成为整个中控的处理核心 目前 在中控领域的技术体系主要有单片机体系 PC 机体系和嵌入式体系 单片机体系 没有独立的运算能力 PC 机体系架构的中控结构上都是一个完整意义的 PC 主板外挂一 组中控接口的简单集成的形式 依赖 PC 主板中控具有了运算能力 但这种运算体系并 不是为中控量身定制的 PC 的运算特性并不适合中控的工作需要 比如 PC 主板的 CPU 的运算特性 风扇散热方式 总线结构 接口类型等等 这些特性都极大的限制和 影响了基于这种技术架构的中控的性能 使 运算能力 成为了中控的附属 成为了中 控的负担 目前 高校的教学应用决定了在多媒体教室中必须要配备高档的计算机 如果再选 择基于 PC 体系的中控 那就意味着教室里将会有两台以上的计算机设备 在日常的应 用中管理和维护工作量会成倍的增加 这种简单集成带来的 伪 运算能力的代价是巨 大的 嵌入式运算体系具有良好的定制特性 从硬件体系和操作系统的设计都很好的体现 了 信息交互式中控 的应用特性 稳定性 可靠性 定制性 扩展性等等 与系统融 为一体的本地运算体系为中控应用提供了强健的 心脏 和 思想 真正支撑中控的完 整应用 使中控真正成为一个具有独立的本地运算体系的核心设备 15 96 3 5 3 稳定性强 具备极佳的全天候工作能力 嵌入式设备具有极高的稳定性是业内公认的嵌入式的重要特性 现代中庆研制开发 的 信息交互式中控 是公司多年来嵌入式开发的技术精华 低耗高效 稳定性极高 系统内置的嵌入式 Linux 操作系统经过多年的精简开发和大量的实际应用 已经成为稳 定高效 兼容性和扩展性很高的操作平台 软硬件的完美组合 低功耗 低发热 科学 合理的工艺结构等等这些特性都使 信息交互式中控 成为业内中控的佼佼者 3 5 4 开放式结构 因需定制 体现强大的定制特性 不同类型的学校在多媒体教室建设上的要求和标准是不一样的 应用和管理的模式 也是不一样的 就是同一学校不同类型的多媒体教室的应用和管理模式也是不一样的 用户希望多媒体教室的管理能够更加符合自己学校的管理特点 能够更多的体现针对不 同用户的量身定制 现代中庆在广泛的调研中发现了这一点 并提出了解决这个需求的主要方法 开放 式 现代中庆的 信息交互式中控 基于嵌入式平台采用了开放式的结构 将系统管理 底层 用户接口等进行了开放 实现了基本控制自定义 组合控制自定义 端口自定义 状态报告自定义 报警自定义 模板化管理等定制功能 基本控制自定义 信息交互式中控 内置了多达上百条的基本控制指令 比如 简单的设备闭合 输入输出等 这些基本指令是中控管理的基本元素 基本控制自定义 就是系统将这些基本控制完全向用户开放 用户可以根据自己的管理需要对这些基础元 素进行定义管理 体现自己的管理需要 组合控制自定义 在多媒体教室的应用中 使用最多的 效率最高的是组合控制命 令 通过组合控制自定义用户在基本控制自定义的基础上根据自己的应用需要合理定义 各种组合控制命令 提高使用效率 比如一键上课 通过组合控制自定义用户可以确定 PC 机开否 投影机开否 默认输出 默认输入 默认音量等等 极大的提高了可管理性 端口自定义 信息交互式中控 具有丰富的端口 开放式结构将大部分的端口都 进行了开放 用户可以在管理系统下对这些端口进行一定程度的自主定义 包括类型 参数 外接设备等等 状态报告自定义 各种设备的状态报告属性自主定义 报什么 怎么报 时候报等 等都可以灵活定义 16 96 报警自定义 多媒体教室的安防报警系统的前端设备很多 用户可以根据不同的 I O 对报警进行自主定义 每组 I O 控制不通的报警设备 灵活控制报警类型 报警方式 报警时间等等 模板化管理 用户在以上各种自定义的基础上可以生成多个管理模板 比如 普通 教室模板 录播教室模板 教学模板 双休模板 检修模板等 所有模板可以随时通过 网络向各个教室的 信息交互式中控 发送 实现模板化管理 开放式结构带来了应用的定制性 管理的定制性 最大程度上满足不同高校用户的 管理需求 3 5 5 模块化设计 灵活搭建 扩展性强 现代中庆的以 信息交互式中控 为核心的多媒体教室方案从整体进行统一设计 为实现不同的功能灵活扩展相应的模块 根据应用需要合理的规划为若干功能模块 多 媒体教室管理系统 视频监控系统 安防报警系统 课堂录播系统 多媒体教学系统 IP 电话通讯系统 PC 机远程管理维护系统 资产管理系统 扩声投影等外部系统等 这些功能模块可以在多媒体教室建设过程中灵活选择 自由搭配 扩展性很强 3 5 6 录播系统采用独立硬件设备对音视频进行编码 程序固化 对计算机病毒免疫 使用期间无维护成本 大大降低管理员的工作负担 采用业内最先进 H 264 视频编码算法 占用带宽低 节省磁盘存储空间 产品绿色节能 整体功耗 10W 是以工控机为核心的同类产品的 1 20 支持高清音视频 支持包括各种高清摄像机视频 最高支持 1080P 和分辨率从 1600 1200 到 800 600 的 VGA HDMI 输出的计算机动态视频 支持 HiFi 音质 16bit 采样精度 44 1k 采样频率 达到 CD 品质 给您身临其境的 现场感 3 5 7 基于 DSPDSP 的多处理器架构全面提升多媒体处理能力 采用核心处理器统一调度 多路 DSP 协处理的并行运算结构一直是现代中庆产品的 重要特色 DSP 具有特殊的运算结构和指令体系 非常善于处理批量作业 这样 DSP 对 于多媒体的处理能力会比通用 CPU 的效率高很多 由于 DSP 的这种特性 在多媒体 音 17 96 视频 通信以及嵌入式等行业应用非常广 DSP 的产品体系也已经逐渐发展成熟 并不 断提升运算性能 现代中庆采用国际知名的美国德州仪器 俗称 TI 的各系列 DSP 处理 器 是 TI 在国内重要的合作伙伴 DSP 的运算模式 特点是功耗小 发热少 全面提升 了多媒体能力 在处理能力和稳定可靠两种特性之间找到了一个完美整合的临界点 在 信息交互式中控 的结构体系里 ARM9 作为一个中央处理体系 实现集中运算 和统一调度 多路 DSP 则主要用来集中处理大批量的音视频采集编码 VGA 信号采集编 码等工作 这样高性能的并行结构使 信息交互式中控 在具备了强大的交互能力的同 时 也具备了超强的多媒体处理能力 成为多媒体教室名副其实的 交互中心 处理 中心 和 管理中心 3 5 8 轻松扩展完整的录播系统应用 围绕精品课堂的录播系统应用是贵校多媒体应用中的一个重要部分 现代中庆针对 此应用开发了专业的 VGA 采编卡 信息交互式中控 扩展专业 VGA 采编卡就可以轻松 实现录播系统应用 3 6 关键技术介绍 3 6 1 ARM ARM Advanced RISC Machines 既可以认为是一个公司的名字 也可以认为是对 一类微处理器的通称 还可以认为是一种技术的名字 1991 年 ARM 公司成立于英国剑桥 主要出售芯片设计技术的授权 ARM 公司是专门从事基于 RISC 技术芯片设计开发的公司 作为知识产权供应商 本 身不直接从事芯片生产 靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片 世界各大半 导体从 ARM 公司购买其设计的 ARM 微处理器核 根据各自不同的应用领域 加入适当的 外围电路 从而形成自己的 ARM 微处理器芯片进入市场 因此既使得 ARM 技术获得更多 的第三方工具 制造 软件的支持 更具有竞争力 ARMARM 微处理器特点 微处理器特点 ARM9 系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能 采用 RISC 架构的 ARM 微处理器一般具有如下特点 1 体积小 低功耗 低成本 高性能 18 96 2 支持 Thumb 16 位 ARM 32 位 双指令集 能很好的兼容 8 位 16 位器件 3 大量使用寄存器 指令执行速度更快 4 大多数数据操作都在寄存器中完成 5 寻址方式灵活简单 执行效率高 6 指令长度固定 3 6 2 DSP 数字信号处理是一种将现实世界中真实的模拟信号 Analog signals 转换为计算机 能够处理的数字信息 Digital signals 的过程 这些信号通过一个模拟向数字的转换 过程 称之为 AD 变成数字信号送给处理器 进行数字计算 处理结束后 再把结果通 过数字向模拟的转换过程重新变成连续信号 称之为 DA 用一般的通用微处理器可以完 成这些工作 但是面临的问题是满足如此高的计算速度 就很难保证耗电量很低 更难 保证价格足够便宜 因此 另一种微处理器应运而生 数字信号处理器 简称 DSP Digital Signal Processor DSP 是微处理器的一种 这种微处理器具有极高的处理速度 因为应用这类处理器的 场合要求具有很高的实时性 Real Time 比如通过移动电话进行通话 在当今的数字化 时代背景下 DSP 已成为通信 计算机 消费类电子产品等领域的基础器件 被誉为信 息社会革命的旗手 以下是 DSP 优于其他微处理器的几点优势 单周期内进行多条乘 加运算 实时的运算能力 仿真能力 模拟能力 灵活性高 可靠性高 提高系统性能 降低系统成本 3 6 3 网络流量控制技术网络流量控制技术 3 6 3 1 单组播转换技术 在很多局域网络环境下 组播的实现方式与广播相同 许多二级交换机支持许多二级交换机支持 IGMP 19 96 Snooping 由于视频数据通信量较大 在实际的网络传输中采用广播的方式 在这种情 由于视频数据通信量较大 在实际的网络传输中采用广播的方式 在这种情 况下 一个组播对网络的压力要远远高于多个单播的压力 况下 一个组播对网络的压力要远远高于多个单播的压力 Cisco 的的 CGMP 和华为的和华为的 HGMP 虽然可以通过第三层和第二层结合的方式解决这一问题 但是系统造价高昂 而虽然可以通过第三层和第二层结合的方式解决这一问题 但是系统造价高昂 而 且对于已实现局域网的学校升级成本不可能接受 且对于已实现局域网的学校升级成本不可能接受 中庆采用的单组播转换技术解决这一问题 中庆 ZDIG 服务器 视频服务器都可以 配置设定单组播转换的临界点 即单播数量超过这个临界点后自动转换为组播 低于这 个临界点后自动转换为单播 通过这种方式 即可以降低组播数量 降低网络带宽占用 又可以在服务器转发单播数量超过一定限制后转换为组播 降低服务器发送开销 平衡 网络传输压力 3 6 3 2 自适应码流技术 采用 UDP TCP HTTP 方式传送视频数据 中庆的服务器都可以在网络视频数据 传输的同时获得网络通信情况的信息 在 UDP 方式下 这是通过网络丢包率的统计获得 的 在 TCP HTTP 的方式下 这是通过发送缓冲的大小获得的 通过网络阻塞情况的 信息 为避免网络过渡阻塞 中庆管理平台可以在网络阻塞的情况下通过降低图像质量 降低编码帧率等方式降低视频压缩码率 降低网络阻塞情况 在网络阻塞较轻的情况下 在录像码率允许的情况下 适当地调高图像质量和帧率 提高图像清晰度 3 6 4 安全管理体系 3 6 4 1 认证和证书 本方案的许多服务 资源的访问需要受到访问控制的限制 为了实现这一功能 使用 应用程序的客户必须要向系统证明自己 是谁 这一过程被称为认证 用户认证后 系 统必须为用户提供用于安全访问的一个或多个属性 用于进行访问控制和优先抢断等 这些安全属性被封装在一个证书中 并且可以在系统中传递 中庆系统扩展证书包含 1 授予证书的认证服务器 2 一般性信息 包括用户 ID 优先级 所属于的组等 3 操作能力 标识本证书所代表的用户能够访问的目标实体 服务 资源实例 以 及在这些目标实例上可以进行的操作 4 其它的限制信息 如证书可以存活的有效时间等 20 96 3 6 4 2 访问控制 控制属性和权限 Right 图 3 1 访问控制示意图 上图提供访问控制的简单框架 如图所示 客户端只有在权限访问控制运行的情况 能够访问目标的特定操作 这是通过访问控制决定函数 Access Decision 实现的 客 户端访问控制功能定义了允许调用目标实体特定操作的条件 目标端访问控制定义了目 标实体进行特定操作的条件 在中庆的软件平台上 同时支持上述两种方式 访问控制 函数根据以下项确定操作是否被允许 1 进行当前操作用户的安全属性 2 需要执行的服务 如点播视频服务器 3 需要执行的操作 如数据传输 云台控制 4 被操作的目标本身 具体的视频服务器 或者某个域 如哪个考场 哪个区 在中庆中 第 1 项是通过证书表示 第 2 项和第 4 项是通过服务类型 ID 字符串 和目标 ID 字符串来表示的 第 3 项 是通过一个 32 位的整数表示 其中的每一位代 表一个操作或者一组不可分割的操作集合 这个 32 位整数被称为操作权限或权限 对于 不同的服务 这个 32 位权限每一位的具体含义是由应用定义的 通过上述方式 中庆安全管理的访问控制功能具有强大的可扩展性 可应用于不同 场景的需求 3 6 4 3 优先抢断 与访问控制不同 优先抢断的进行必须在目标端进行 这是因为只有目标端才能了 解是申请操作客户端的全局性信息 并在多个客户访问冲突性资源时实现进行 1 一个新的客户申请 如果这个客户的优先级高于当前获得操作的客户 则当前 的客户被抢断 并且新的客户得到访问权限 被抢断的客户得到操作被抢断的 通知 2 如果当前获得冲突资源操作的客户退出访问 则当前申请操作的一个优先级最 高的客户能够得到冲突资源的操作许可 21 96 在中庆的安全管理体系中 用户的优先级是通过一个 32 位的长整形表示 可以表示 40 亿个以上的优先级别 数字大表示优先级别高 具体地 在本方案中 优先抢断被应 用于两个部分 一是云台镜头控制的优先用户抢断 二是带宽资源优先用户抢断 3 6 4 4 安全代理 图 2 安全管理代理调用链示意图 在系统中 客户向服务实例请求执行一个操作 但是这个被请求的服务自身经常不 能完成操作 而需要继续依赖于其它服务实例的支持 造成一个服务的调用链 如图所 示 操作链的模式复杂化访问控制模式 需要引入安全代理的概念 所谓安全代理 就 是初始者 请求链中的第一个客户 的访问控制信息被代理给请求链中的中间者 以访 问最终目标的一种方法 一般地 权限代理有三种模式 简单代理 无代理和混合代理 在本方案中 安全 代理主要采用简单代理模式 即中间者以上一级的证书作为自己的证书向下一级代理服 务发送 这个代理方式主要用于域间网关 22 96 第四章 多媒体教室方案系统组成 北京中庆现代技术有限公司的 育港 多媒体教室方案将多媒体教室建设定义了集 控型 可视型 录播型三种类型 每种类型在满足基本应用的基础上分别有不同的功能 应用重点 同时 为了对应用进行更加完整的覆盖 我们从功能层面将网络化多媒体教室建设 细分为以下子系统的建设 1 多媒体教室管理系统 2 课堂录播系统 3 多媒体教学系统 4 PC 机远程管理维护系统 5 资产管理系统 6 扩声投影等外部系统 4 1 多媒体教室管理系统 多媒体教室管理系统是多媒体教室建设方案中的核心应用系统 以教室中的 信息 交互式中控 为基础 开展在全网环境下的综合管理工作 4 1 1 系统结构 场所场所设备名称设备名称说明说明备注备注 服务器系统主服务器 安装系统管理平台和数据库平 台 管理平台软件系统基础软件平台 包含有多个模块 管理工作站普通 PC 机 安装应用软件用来作日常系统管 理 主控室 主控管理软件系统的管理应用软件 信息交互式中控教室的核心中控设备 集中连接外部设备 提 供本地和网络控制 多媒体 教室 钢制电教桌集中放置设备 保护设备安全 23 96 外部设备其他外部设备 4 1 2 核心设备介绍核心设备介绍 4 1 2 1 育港 系统平台软件 中庆 育港 平台软件完全自主研发 具有自主知识产权 底层开发采用统一的基 础平台 软件采用模块化设计 各个不同的模块兼容性好 不同模块具有相应后台开放 接口 方便后期升级维护 自主研发的软硬件平台协同工作 具有极强的媒体处理能力 和数据处理能力 4 1 2 1 1 平台管理软件平台管理软件 1 概述 育港 XP 管理服务软件是育港 XP 教学信息化专业解决方案的中枢 是后者所有服 务和应用的焦点 作为育港 XP 教学信息化专业解决方案不可分割的一部分 育港 XP 管理服务软件提供了整个解决方案的基础部分 基于育港 XP 管理服务软件 可以实现 对整个系统的管理 并构造出先进 完整的管理工具 具体地 育港 XP 管理服务软件包含了了校园网环境中的网络实体及其它们之间的 联系 在育港 XP 教学信息化专业解决方案中 网络实体包含 e 帆 系列设备 服务 器 PC 机 应用 用户等 育港 XP 管理服务解决方案提供了一种统一的方式以命名 描述 定位 访问 管理和保护这些网络实体的信息 进一步地 它管理这些网络实体 的标识和它们之间的关系 使它们能够协同工作 由于育港 XP 管理服务解决方案提供 这些基础功能 因此它又包含了安全机制紧保证网络的集成性 另外 它还在校园网定 义和维护网络基础设施 执行系统管理 和控制用户使用经验方面提供了关键的作用 通过对整个系统提供包括用户认证 服务器和设备单点管理 育港 XP 管理服务解 决方案降低了整个系统管理的复杂性 育港 XP 管理服务软件是育港 XP 教学信息化专 业解决方案可扩展性 灵活性 可管理性 安全性 可用性和高性能的基础 24 96 2 功能与特性 在这里需要引入一个新名词 中庆管理域 中庆管理域是由一个校园网内的育港 XP教学信息化专业解决方案的所有软件和硬件 共同构成 具体地 一个中庆管理域包括育港 XP管理服务解决方案的核心 管理服务器 及它所管理的一组终端 服务器 PC 机构成 一个中庆管理域只能有一个管理服务器 中庆管理域与网络的拓扑无关 可以由使用路由器或其它设备连接的多个网络段 校园 网的三层结构 构成 在实际情况下 一个中庆管理域是往往使用 LAN 连接的一个或多个 IP 子网 或者 一系列由高速网络骨干连接的多个局域网 在单个中庆管理域中的所有计算机 终端都 被良好地连接 同样地 多个中庆管理域可以通过较低速的网络连接 通过在高速网络 内部建立中庆管理域 系统管理的请求和访问能够在本地网络中进行 从而提高了系统 管理的执行效率 3 主要功能 区域管理 实时地维护 管理和控制管理域中所有相关设备 包括终端和服务器的状态 服务器集群 提供负载均衡及错误转换 保证系统具有高度的可用性 可扩展性和可管理性 用户和权限管理 提供系统用户及权限分配管理 25 96 网络带宽和流量管理 内嵌了网络信息流量模型 自动侦听和自适应网络信息流 使系统保持良好的媒体 网络通信性能 4 逻辑结构示意图 4 1 2 1 2 媒体服务软件媒体服务软件 1 概述 中庆媒体服务提供了在校园网上进行完全的 高可扩展性的 高效的 高质量音 视频播放和广播解决方案 更详细地 它关心数字 模拟的音 视频媒体在校园网范围 内的点播和广播 作为育港 XP教学信息化专业解决方案的一部分 中庆媒体服务为音 视 频在 IP 网上顺畅传输提供了一种很好的解决方案 系统支持三种视频传播模式 实时 转播 点播和强制 定制广播 中庆媒体服务以可扩展性为中心 着重于保证高品质视频广播安全地通过校园网 针对不同的应用场景 它自动选择多种通信模式 IP 单播 IP 多播来运载流媒体 对于 多个点接收同样流的情况 IP 多播技术的使用使得数据传输仅需要一个流而不用在意接 收点的个数 从而提供了高度的可扩展性 总的来说 中庆媒体解决方案提供了一种核 心 安全 高效 可扩展性满足学校的视频发展要求 2 功能与特性 典型应用与功能 典型应用与功能 中庆的媒体服务是为学校的教师 系统管理员提供模拟 数字音视频的点播和广播 功能 其中 模拟媒体指的是任何模拟的节目源 例如有线电视 DVD VCD 录像机 录音机等 模拟媒体可以被看作是活动源 无论