引言

物聯網產業(yè)被視為繼計算機、互聯網和移動通信網絡之后的第三次信息產業(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網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、低碳以及數字化、智能化、網絡化、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網技術的整合，保證新技術的有序開發(fā)與運用，使之更符合現代教育教學的要求，更具有發(fā)展?jié)摿Α?

運用物聯網的理念及技術構建系統(tǒng)支撐環(huán)境，建立物聯網技術下多媒體管理系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)硬件控制器的方式，設計物聯網軟件中央控制器，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，應用物聯網的架構，設計一個物聯網多媒體管理系統(tǒng)，實現操作虛擬化及個性化教學;同時實現自動感知、智能調節(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研和分析規(guī)劃，設計了基于物聯網技術下的多媒體管理系統(tǒng)，實現了校區(qū)內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，實現了物聯網與傳統(tǒng)多媒體融合，在教學服務過程中體現人性化、高效率、無差錯的管理。

本系統(tǒng)的主要設計目標就是：把物聯網建設的理念與技術運用到高校的多媒體管理系統(tǒng)當中，實現多媒體課室智能操控，以完善自動控制效應；實現多媒體課室的集約管理，以提升設備的利用率；實現多媒體課室遠程操控，以提升協(xié)同效果。運用物聯網技術構建物聯網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，打通了固定互聯網和移動互聯網之間的限制，做到了計算機與手持移動設備的終端融合，實現多媒體課室的實時、動態(tài)、準確調控，縱橫多維溝通和異地與同步協(xié)調的全方位跟蹤管理新模式，加快學校多媒體課室管理的現代化、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，是實現物聯網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，將數據從一臺終端傳送到另一臺終端，實現人、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網和通信能力，通過數據融合、數據挖掘等技術把感知和傳輸的信息進行分析和處理，實行自動獲取數據采集、信息處理、自動感知、智能調節(jié)、自動控制、人工智能處理服務綜合功能。

另外，根據物聯網的架構，結合學校多媒體課室實際情況,設計和實現物聯網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)的數據流程。

圖1數據流描述圖

中央控制系統(tǒng)由M2M平臺、遠程控制系統(tǒng)組成，系統(tǒng)主要實現將各種各樣信息數據進行一系列收集、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據以及多媒體設備智能反饋信息數據進行收集和存儲，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據進行必要的數據處理，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、數據庫模塊、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，并產生系統(tǒng)日志和網管信息。根據終端或者應用發(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)出控制信息進行數據處理和操控，處理后的信息數據通過協(xié)同工作平臺實現管理工作流程協(xié)同、控制管理聯動。由即時通訊模塊形成了“網捆綁”的互動協(xié)同操作，實現了實時協(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無線網絡并利用物聯網接入云計算平臺和中央控制系統(tǒng)來實現遠距離監(jiān)控和操縱多媒體計算機的數據、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，通過物聯網發(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、分析并傳輸到中央控制系統(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，并反饋信息數據，從而自動處理多媒體設備故障，實現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，實現對應用于虛擬化接入的終端，即通過物聯網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端到端的虛擬化操作，從而提供個性化教學平臺實現虛擬課堂。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、應用程序和數據，達到個性化教學。

本系統(tǒng)采用雙數據庫設計，有中心與本地兩級數據庫，系統(tǒng)中安裝有兩個數據庫，當中心的數據庫無法訪問時，系統(tǒng)會在“應急模式”下自動啟動服務中的另一個數據庫，以服務對應的PID，此時系統(tǒng)則由本地數據庫提供支撐，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絡通信接口及數據采集、檢測器件和TCP/IP協(xié)議，由多媒體軟件及中控器聯動，實現計算機控制、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故障時，感知系統(tǒng)通過網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“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。這種虛擬現實與仿真、數字化多媒體式的個性化教學，有效地拓展教學的功能和內容,提升多媒體課室綜合層次。

通過物聯網接入國家精品課程資源中心云教育服務平臺,實現多媒體教學網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

物聯網技術下實現智能多媒體管理系統(tǒng)的關鍵技術除了傳統(tǒng)網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嵌入網絡通信接口及數據采集、檢測器件，通過內部子網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、網絡接口電路與路由器連接和通訊控制，實現與外網及室內其他網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)現故障，自動感應收集數據和信息，并反饋到軟件中央控制器上，經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量和效果。與此同時，管理技術人員也可以根據監(jiān)控實際情況做出調控遠程維護操作，做到即時監(jiān)控、即時管理。

運用物聯網架構，可全方位地實現多媒體課室的實時、動態(tài)、縱橫多維溝通和異地與同步協(xié)調的跟蹤管理新模式。本系統(tǒng)采用CC2420實現無線通訊技術，達到手持移動設備的終端技術實現可視化、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。

實現物聯網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。

利用物聯網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

在物聯網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，實現多數據信息自動采集、智能預警式系統(tǒng)維護和無障礙升級；同時解決了物聯網軟件中央控制器，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多媒體設備的遠程控制和集約化管理，實現多媒體教學環(huán)境支持下的協(xié)同工作。

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

總之，物聯網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網技術應用在多媒體系統(tǒng)的管理中,具有互聯互通、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網應用提供參考。

20211021_61717e1af31c4__用物聯網架構建立人性化多媒體管理系統(tǒng)