艾维创-未来教室集中控制系统方案

第一章、概述

1.1方案概述

　　随着计算机及多媒体技术的高速发展，该技术已渗透到当今社会的每一个领域，尤其近年来多媒体技术的出现和完善更将计算机的应用带入了一个全新的境界。在目前教育领域，已经形成了多媒体网络教室、信息教室，电化教学室等。

　　随着人工智能技术的不断发展，教室资源可进行整合，运用人工智能技术并结合计算机网络技术、多媒体技术，将单调、乏味的课堂智能形象升到的体现在声音、图像、影视、动画、互动中，对教室内部环境、设备运行情况监控和设备利用率进行控制和管理，使教育管理部门对教室的管理系统化、可视化、精细化。为此我公司推出“未来教室”系统，该系统基于物联网技术集教学、人员考勤、资产管理、环境智能调节、视频监控、远程教学及远程控制于一体的新型现代化智能教室系统，并将成为新型教育形式和现代化教学手段。

　　1.2未来教室用途

　　AVTRONSYS针对对教室日常管理的特性，把服务器集群管理(Cluster Server)技术引入到教室设备管理领域，增强了多媒体、网络、虚拟化、云计算等技术的易用性，让管理员更容易地管理设备，成功地解决了学生教室管理、设备管理、教学管理等问题。

　　未来教室系统体现物联网的应用层、网络层、感知层，运用传感器、行为识别等技术，是信息传感设备实时感知需要的信息，通过相应的协议，将信息传输给接入设备，已任何可能的网络方式，把物品、信息与互联网连接，进行信息交换和通信，实现物与物、人与物的链接，实现对设备、物品的智能化识别、跟踪、监控和管理。同时通过传感系统、中央控制系统的应用，对教室内的声、光、电设备进行控制，并为以学生为主体的个性化、交互式的新型学习模式、培养学生独特又独立的学习习惯、及相互协作的团队协作能力的智能化教学提供平台。

　第二章、未来教室系统建设方案

　　2.1系统设计

　　2.1.1设计依据

　　《中华人民共和国国家行业标准》

　　《厅堂扩声系统的声学特性指标要求》(JG GYJ125)

　　《民用建筑电气设计规范》(JGB/T16-92)

　　《民用建筑电气设计标准与规范》(JGB/T1-92)

　　《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》(CECS72-95)

　　《工业企业通信接地设计规范》(GBJ79-85)

　　《智能建筑设计规范》(GBJ79-85)

　　《楼宇对讲电控防盗门通用技术条件》(GA/T72-94)

　　《楼宇对讲电控防盗门安全要求》(DB/998-92)

　　《入侵探测器通用技术条件》(GB10408.1-89)

　　《防盗报警控制器通用技术条件》(GB12663-90)

　　GA/T75--94.安全防范工程程序与要求

　　社会公共安全标准汇编.中国标准出版社.1995

　　排水、暖通专业提供的图纸及技术资料

　　供配电、照明等专业提供的图纸和技术资料

　　2.1.2设计原则

　　可靠性

　　高可靠性和高稳定性是系统设计的首要目标，在设计中要充分考虑教学应用中可能出现的情况，在设备选型时，在条件允许的情况下，尽可能选取高可靠性和高稳定性的设备，关键设备应有备份，以保障系统在任何条件下的正常使用。

　　实用性

　　集演示、教学、照明、监控、管理等多种使用功能，务必讲究简洁实用，满足各种使用要求。

　　移动性

　　在设计中充分考虑多种设备的可公用性，即可以移动及组合使用，从而大大提高系统设备的利用率，使整体上满足经济性要求。

　　先进性

　　在设计中要按照高起点、高质量、高可靠性的原则设计，采用当前国际上先进并成熟的技术设备及施工工艺，保证系统的技术水平和长期生命力。

　　扩充性

　　各系统应具有数据共享功能，可以与其它系统相联，以便于获取相关数据。教学控制系统应具有INTERNET及网络接口，便于查询所需信息或进行信息发布。

　　智能性及友善性

　　设计中使用的界面应尽可能友善，操作尽可能简单，便于用户的使用。

　　2.2系统介绍

　　建成规模适度、结构完善、精干高效的管理、教学、运维、管控一体化平台，提升控制和响应能力，掌握教学和实时态势能力，态势分析和科学决策能力，业务处理和精确管理能力，实现“一体化、可视化、可控化、自动化、智慧化”的目标。

　　AVTRONSYS艾维创教学集群管理软件E-CLUSTER为多教学场所、教室管理、监控各项教学设备和教学网络控制提供了最佳的解决方案。教学集群管理软件解决方案是AVTRONSYS 艾维创管理软件系统中的一个组成部分，对校园的IT技术人员，管理者、教室的使用者都是一个首选的方案。

　　2.3系统设计及功能

　　AVTRONSYS艾维创教学集群管理软件E-CLUSTER系统结构图及系统连接图如下：

　　E-CLUSTER 集群管理系统图

　　E-Cluster使用基于浏览器的用户界面来监测和管理教室系统，提供系统恢复、远程系统配置、事件日志创建和报警等功能;

　　AVTRONSYS艾维创教学集群管理软件E-CLUSTER系统主要分为教室管理、设备及环境控制、教学设备监控、教学互动等。

　　2.3.1教室管理

　　教室管理包括信息管理、录播系统、信息发布、教室使用管理等。

　　2.3.1.1 信息管理

　　1、设备管理功能

　　信息管理系统可以轻松实现教室中的各种设备(如计算机、投影机、电视、灯光等)的增加、删减、改动和查看等系统设备管理功能。

　　K-EMULATOR软件通过网络对电脑终端、PC进行远程无缝管理来获取PC 信息，从而对设备信息进行收集和统计，信息管理系统可以与数据库服务器无缝连接，管理人员能根据需要对设备数据进行增加、删减等。

　　2、状态监控功能

　　信息管理系统可以实现对教室设备状态进行实时状态监测(如投影机开关、PC设备开关、播放、停止等)。管理人员及技术人员可以在任何地方使用基于网络的浏览器控制台实时查看系统运行情况，便于管理人员对设备进行管理和维护。

　　当设备状态改变时K-EMULATOR主动向集群管理软件(E-CLUSTER)发送设备状态信息;E-CLUSTER会持续不间断的从K-EMULATOR 软件获得设备状态信息并通过扫描存入数据库;这样管理人员就能随时获取设备的信息和状态。

　　3、报表统计功能

　　信息管理软件可以按照设备的类型、设备状态、地位等情况来进行分类，设备参数包括：安全、维护、网络、通讯、时间表等，根据多种不同技术参数对设备状态进行报表统计。

　　E-CLUSTER从主机获取投影机、PC、电视等设备信息及状态;信息管理软件对这些设备状态进行报表统计，以设备信息表、状态表的形式插入数据库;方便管理人员及技术人员更加直观、准确的查看。

　　2.3.1.2 录播系统

　　该系统可对本地及远程教学进行录制和播放，系统结构如下：

　　● 智能定位跟踪拍摄：

　　通过人体综合信息识别的方式，系统能准确的定位识别，自动调整摄像机的转动位置，将摄像范围调整到设定的合适范围进行实时的跟踪拍摄。

　　● 实现标清/高清音视频录播、视频信息管理：

　　多媒体录播系统集录制、直播、点播于一体，支持任意信号的组合录制并能够生成标准的格式文件存储，能够记录所有的影像、声音，并且可将记录的视频进行存储、管理和播放;可广泛应用于教学音视频录制、教学课件播放等。

　　2.3.1.3 信息发布

　　信息发布时指在网络任何时间、地点实现对各种显示设备的多媒体信息发布。多媒体信息包括视频、音频、图片、字幕、网页等多种格式。例如在教学场所门口安装显示设备，此显示设备可将服务器设定好的课程信息、课时安排等信息显示出来。

　　多媒体信息发布流程：

　　2.1.3.4 教室使用管理

　　教室集群管理软件提供了对多房间的设备监控和预维护，时间调度管理及房间配置。教室集群管理软件灵活的时间安排与强大的设备配置功能相结合，可以很容易地对教室进行管理。

　　操 作 界 面

　　数据库/OA接口：

　　教室集群管理软件可以与第三方数据库服务器或OA办公系统无缝连接，24小时持续运行，记录数据，创建输出各种不同的甚至是自定义报表，通过跟踪设备的使用，保持设备有序、有效地运行。

　　视频信号切换控制

　　设备报表：

　　管理者可以根据多种不同技术参数监控设备。这些报告是基于设备的类型、设备地位等情况而分类的，这些参数包括：安全、维护、网络、通讯、时间表等等。

　　音量及灯光控制

　　资产安全：

　　管理者可以根据多种不同技术参数监控设备。这些报告是基于设备的类型、设备地位等情况而分类的，这些参数包括：安全、维护、网络、通讯、时间表等等。可以同后台数据库及报表联系。

　　设备状况及数据库/报表管理

　　教室管理：

　　管理者可以预设教学时间安排及房间配置，随时检查房间是否可用，并且预订房间及当教学人员到来时安排设备开始运转。

　　实时监控

　　软件会持续不间断对系统中的设备进行监控，并通过发送Email、GSM短信向适当的支持人员发送即时信息，报告设备发生的故障或者受到的干扰。管理人员及技术人员可以在任何地方使用基于网络的浏览器控制台实时查看系统运行情况。

　　E-CLUSTER 集群视频回放系统

　　视频监控

　　E-Cluster Applicatio利用现代音、视频压缩技术、网络通讯技术，透过H264视频流播放，管理者能够直观、准确、及时观察教室及设备的状况。

　　设备及环境控制

　　AVTRONSYS(艾维创)控制系统能同时控制教室的各种资源，集中管理这些设备。

　　AVTRONSYS(艾维创)提供简洁、强大的模块化编程环境，可以根据用户需要任意定制操作界面和控制流程，让您在最短的时间内就可以成为控制系统的专家。

　　设备及环境控制系统的组成

　　网络系统、投影显示系统、音响系统、监控系统、房间环境探测系统、中央控制系统等组成。

　　下图为灯光、温湿度、视频教学等设备控制及模式选择控制界面。

　　该系统可随时检测受监控设备的状态，并反映在控制终端上，如下图：

　　系统功能

　　1.以中央控制主机为中心，无线触摸屏为控制终端;

　　2.通过主机上的RS232口控制投影机及投影机吊架，实现投影机升降、开关、信号选择等功能;

　　3.通过主机上的RS232口连接到摄像机的RS232控制口，通过无线触摸屏控制摄像机转动和图象放大缩小;

　　4.通过主机上的A-NET口连接AVTRONSYS PCI-8电源控制器，可以控制窗帘、灯光、投影幕布和设备电源，如筒灯的开/关;射灯的开/关;光管的开/关;或全开/全关等;

　　5.通过主机上的A-NET口连接AVTRONSYS调光器，可以控制白炽灯从全暗到全亮，实现无级调光，实现会议中所需的不同的环境、气氛的要求;

　　6.通过主机上的RS232口连接AVTRONSYS调音模块，使整个扩音设备可以任意调节音量的大小;

　　7.通过控制A/V矩阵，可以实现将所有的音视频信号切换到教室的所有音视频输出设备上;通过控制RGB或VGA将多种信号切换到投影机。

　　8.通过主机上的RS232口连接实现摄像机联动控制功能。

　　9.通过红外口可以控制液晶电视、DVD等设备

　　10.因为所有的设备都受到控制，所以能够实现客户所要求的对各个设备都进行控制;对灯光、影音系统进行预设及调整;根据需求可自定设计场景模式，一键式完成对整个房间环境、气氛的改变，以自动适应当前的需要，如：教学前模式、教学模式、教学结束模式等。

　　11.通过感应器设备，对教室内的温度、湿度、亮度等进行监控，达到设定的参数时，通过中控系统自动进入某种模式或使相应的设备进行规定的工作。

　　教室系统连接图

　　中控系统设备连接图：

　　教学设备监控

　　快速查询设备报警事件、设置记录、系统事件;

　　所有查询记录可以导出word 、Excel 、PDF 格式;

　　定时后台查询,并可把查询结果发送到管理人员的邮箱;

　　灵活定义设备管理范围;

　　根据日程安排，定时控制设备运行状态;

　　定时生成系统的运行报表;

　　设备联动：所有受控设备均可相互联动;

　　曲线记录：提供数十种曲线表现方式;曲线实时记录数据变化值，支持任意时段对曲线的查询，支持曲线数据的无极缩放;

　　更全面的组态功能;

　　真正的一体化设计：平台将所有功能无缝集成到组态界面中，实现软件的真正一体化。

　　教学互动系统

　　教学互动系统主要分为本地教学互动和远程教学互动。本地教学互动是指课堂老师与学生通过控制系统，以互动电子白板、投影等显示设备;音视频矩阵、切换器等信号转换设备;双绞线、光纤、无线等传输介质;各种音源及视频终端设备为基础，对课件、教学质量考察等进行控制，来达到互动效果或让老师掌握教学质量等信息。远程教学互动是指分属不同教学场所的老师及学生进行教学互动。

　　该系统可结合信息网络传输技术，以中央控制系统、音视频切换设备、嵌入式显示设备等为基础，上课前将老师的讲义、课件、课堂测试等资料预先通过网络传输到指定的教室控制PC主机，在课堂中，老师可以根据教学安排，通过触摸屏等控制终端，调用主机中的资料，并按教师的教学进程及个人习惯对讲义、课件的运行进行控制。

　　教学互动硬件系统

　　主要包括在教室安装室内摄像机，分别配置音视频编码器用于采集教室内摄像头信号、老师授课音频信号、电脑信号通过网络传输到录播主机，并进行录制、直播、点播，并将采集的教学场景存储到服务器中，方便以后下载、调用、点播。

　　教学互动软件系统

　　通过软件可在液晶电视及投影机上显示摄像机信号及PC信号，显示模式支持单画面或多画面。授权人员可通过浏览器对所有教室和实验室的监控画面进行浏览和管理，画面能同时显示教室摄像头和教室授课电脑的信号。

　　主要包含以下功能：

　　1、直播功能：系统支持大规模直播和点播，可实现教学课件录播与点播，学生可通过网络实时收看远程授课点的视频信号。通过IE浏览器可以选择浏览多媒体教室的视频窗口、授课电脑的屏幕窗口、教员和课件并行显示窗口。

　　2、点播功能：客户通过IE浏览器可以浏览所有课件录制资料。支持多人的同时点播。

　　3、支持循环录制功能，并可灵活的自动与手动录制。

　　2.3.5 产品主要性能参数

　　AVTRONSYS(艾维创)硬件系统主要包括触摸屏、主控机和外围设备三大部分组成。每部分按照功能、主要特征又分为很多类型。以下我们将分别介绍。

　　AVTRONSYS(艾维创)新一代智能显示终端，采用32位嵌入式CPU，嵌入式操作系统，支持USB2.0和网口下载、内置网口、带充电底座和锂电池。为了适应更加广泛的应用环境要求，我们提供了5.7～17寸全系列彩色触摸屏，同时又有单/双向、桌面/嵌墙式、是否内置按键或视频等多种选择。

　　2.3.5.1 触摸屏分类及主要性能参数

　　2.3.5.2 主机分类及主要性能参数

　　AVSC2、AVSC、AVCP2E中央控制主机采用32位处理器，操作系统，64M内存(可扩展到128M)，16M闪存(可以扩展到256M)，内置10/100M网络接口，支持TCP/IP协议，工业总线结构。我们通过串行接口经由专用网络或本地、远程TCP/IP网络直接传输控制信号，其先进性、兼容性、稳定性及性价比比其他控制系统更胜一筹，任何含有IR、RS232/422/485、I/O及继电器等接口的设备均可直接控制。

　　2.3.5.3 外围设备

　　AVTRONSYS(艾维创)新一代IP系列控制系统产品提供了丰富的系统外围设备供您选择，涵盖了目前多媒体控制应用几乎所有类别，如RS232/422/485、红外、I/O、继电器、音量、灯光、AV、VGA/RGB等等，接口方式多样化、控制方式灵活，为用户提供了充分的硬件扩展范围。