楊科　韋家佳

摘 要：為了豐富程監(jiān)控技術(shù)在教育教學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用，結(jié)合高校教學(xué)的需求，基于Java+Socket+多線程技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套網(wǎng)絡(luò)教學(xué)屏幕監(jiān)控系統(tǒng)，為師生構(gòu)建數(shù)字化的學(xué)習(xí)環(huán)境提供了可能，從而實(shí)現(xiàn)有效的教學(xué)，提高了教學(xué)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；Java；數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類號(hào)： TP393.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言（Introduction）

由于目前大多數(shù)高校計(jì)算機(jī)操作普及，并且很多都建立了校園內(nèi)部的局域網(wǎng)，瀏覽因特網(wǎng)也非常便利。而且網(wǎng)絡(luò)教學(xué)屏幕監(jiān)控系統(tǒng)所需要的服務(wù)器要求并不是很高，可以直接將服務(wù)端程序放在學(xué)校的應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器上，因此設(shè)計(jì)一套適用于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)是可行的。

2 系統(tǒng)功能需求分析（Analysis of the systemfunctional requirements）

設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)屏幕監(jiān)控系統(tǒng)，是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特定環(huán)境，結(jié)合實(shí)際教學(xué)的需求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，并試圖使用該屏幕監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合智能化考試系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行輔助教學(xué)，使其達(dá)到更個(gè)性化的教學(xué)，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量的目的，其主要的研究?jī)?nèi)容如圖1所示。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)（System architecture design）

系統(tǒng)的基本架構(gòu)如圖2所示，教師主機(jī)與學(xué)生客戶機(jī)通過(guò)物理網(wǎng)絡(luò)相連。教師在主機(jī)上運(yùn)行服務(wù)端程序，監(jiān)聽(tīng)固定端口等待連接；學(xué)生在教室計(jì)算機(jī)上運(yùn)行客戶端程序，連接指定端口。服務(wù)端和客戶端的程序通過(guò)套接字Socket建立連接，并通過(guò)Socket輸入輸出流收發(fā)信息，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳遞等功能[1]。Socket則通過(guò)TCP/IP、RTCP等協(xié)議實(shí)現(xiàn)兩端計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信，其中，RTCP協(xié)議主要用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)音視頻傳輸。

4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)（The system database design）

4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)選型

根據(jù)本系統(tǒng)的需要，選取的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)提供良好地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理功能，具有簡(jiǎn)單方便的操作和管理模式，能夠確保數(shù)據(jù)的完整，具有可靠的安全穩(wěn)定性。因此，這里選取使用微軟公司開(kāi)發(fā)的SQL Server2008作為項(xiàng)目所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)。SQL Server2008引入了SQL Server Management Studio，這是一個(gè)新型的統(tǒng)一的管理工具組。這個(gè)工具組將包括一些新的功能，以開(kāi)發(fā)、配置SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)并修理其中的故障，同時(shí)這個(gè)工具組還對(duì)從前的功能進(jìn)行了一些改進(jìn)。

從對(duì)SQL類的新的支持，以及提供的多活動(dòng)結(jié)果集，SQL Server2008中的ADO.NET將推動(dòng)數(shù)據(jù)集的存取和操縱，實(shí)現(xiàn)更大的可升級(jí)性和靈活性。因此，SQL Server2008非常適合于本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)。

4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)模型包括數(shù)據(jù)對(duì)象、對(duì)象的屬性和各對(duì)象之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)模型通常用E-R圖來(lái)進(jìn)行描述，E-R圖的基本元素包括實(shí)體、屬性和聯(lián)系。在繪制E-R圖中，用矩形來(lái)表示實(shí)體，用橢圓或圓角矩形來(lái)表示屬性，用菱形來(lái)表示實(shí)體間的聯(lián)系。而實(shí)體E-R圖則是簡(jiǎn)化的E-R圖，將實(shí)體的屬性省略，用以描述較為復(fù)雜的系統(tǒng)E-R圖。本系統(tǒng)主要實(shí)體的E-R圖，如圖3所示。

5 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)（The implementation of system）

5.1 服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)

遠(yuǎn)程監(jiān)控的思想是通過(guò)SOCKET和利用應(yīng)用程序的消息機(jī)制，監(jiān)控程序的客服端與被監(jiān)控程序的服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，達(dá)到監(jiān)控與被監(jiān)控的目的[2]。

根據(jù)這個(gè)思想，服務(wù)器端所需以下程序模塊。

網(wǎng)絡(luò)模塊：負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)客服端的連接，負(fù)責(zé)接收并處理客服端發(fā)過(guò)來(lái)的消息命令，在本機(jī)上處理這些消息并發(fā)送各種數(shù)據(jù)，如屏幕數(shù)據(jù)，命令反饋數(shù)據(jù)等，到客服端監(jiān)聽(tīng)程序。

編碼解碼模塊：負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。這個(gè)模塊是根據(jù)客戶端的要求來(lái)采用具體的編碼解碼方法的。

主框架模塊：負(fù)責(zé)SERVER端窗口的消息處理。

5.2 廣播教學(xué)模塊的實(shí)現(xiàn)

廣播教學(xué)中最重要的難點(diǎn)技術(shù)是音、視頻的采集、壓縮及傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)。教師的視頻采集通過(guò)攝像頭完成，教師在上課時(shí)選擇要播放的教學(xué)課件，系統(tǒng)則將教師視頻和課件視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮再傳輸給客戶端。

5.3 幕監(jiān)看模塊的實(shí)現(xiàn)

5.3.1 學(xué)生機(jī)屏幕采集

首先利用Robot（）對(duì)象復(fù)制屏幕內(nèi)容，屏幕被劃分為P×Q個(gè)小區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)屬于Bufferedlmage類的S_Shot對(duì)象，該對(duì)象用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的屏幕信息[3]。系統(tǒng)在采集屏幕內(nèi)容時(shí)，會(huì)將本次采集的信息與保存在緩沖區(qū)的上次信息進(jìn)行對(duì)比，若兩次的不同，就把本次采集的屏幕信息，經(jīng)過(guò)壓縮編碼，再傳送給服務(wù)器端，服務(wù)器端接收到對(duì)應(yīng)區(qū)域的屏幕信息后，進(jìn)行解壓縮重新拼成屏幕區(qū)域矩陣，顯示出完整的屏幕內(nèi)容。

5.3.2 屏幕傳輸

屏幕經(jīng)編碼壓縮后的數(shù)據(jù)信息傳輸時(shí)采用UDP協(xié)議，由于UDP在傳輸時(shí)支持實(shí)時(shí)效果不佳，且難以支持QOS等問(wèn)題。因此，為保證壓縮數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的RTP封包處理。RTP能夠提供點(diǎn)到點(diǎn)的服務(wù)，能很好地支持網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)，RTP自身能夠確保傳輸?shù)目刂?、及時(shí)和質(zhì)量，應(yīng)與RTCP配合使用。在RTP會(huì)話時(shí)，發(fā)送端會(huì)向接收端固定間隔一定周期地發(fā)送RTCP包，用于控制信息傳輸，監(jiān)控服務(wù)質(zhì)量。壓縮數(shù)據(jù)都封裝在RTP包中，RTP包再被封裝在UDP消息段中，最后封裝在IP數(shù)據(jù)包中進(jìn)行傳輸。

5.4 遠(yuǎn)程命令模塊的實(shí)現(xiàn)

命令處理模塊的實(shí)現(xiàn)通常就是通過(guò)函數(shù)調(diào)用，調(diào)用各個(gè)命令處理類。在命令處理模塊中，被監(jiān)控端進(jìn)行以下操作：首先發(fā)送自己的狀態(tài)信息給主控端；然后建立圖像的傳送；再開(kāi)啟控制命令套接字；文件上傳；文件下載；執(zhí)行DOS命令，獲取執(zhí)行結(jié)果和錯(cuò)誤流，這些都是命令模塊的相關(guān)操作功能。

6 結(jié)論（Conclusion）

本系統(tǒng)以高校局域網(wǎng)監(jiān)控為基礎(chǔ)，涵蓋了學(xué)生端和老師端管理等方面，基本可以適高校局域網(wǎng)管理的需要，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理的科學(xué)化、規(guī)范化，進(jìn)而提高效率、降低成本。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 安昌華.基于Window平臺(tái)的遠(yuǎn)程屏幕監(jiān)控技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].華中科技大學(xué)，2007（2）：34-35.

[2] 周雨.極域電子教室在教學(xué)中的應(yīng)用[J].空軍第一航空學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（7）：58-61.

[3] 張?chǎng)武h.嵌入式多媒體終端的WiFi功能研究與設(shè)計(jì)[D].上海：華東師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，2009（6）：21-22.

作者簡(jiǎn)介：

楊 科（1983-），男，碩士，助理工程師.研究領(lǐng)域：系統(tǒng)安全，軟件工程.

韋家佳（1986-），男，學(xué)士，助理工程師.研究領(lǐng)域：市場(chǎng)營(yíng)銷，電子信息化.endprint

摘 要：為了豐富程監(jiān)控技術(shù)在教育教學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用，結(jié)合高校教學(xué)的需求，基于Java+Socket+多線程技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套網(wǎng)絡(luò)教學(xué)屏幕監(jiān)控系統(tǒng)，為師生構(gòu)建數(shù)字化的學(xué)習(xí)環(huán)境提供了可能，從而實(shí)現(xiàn)有效的教學(xué)，提高了教學(xué)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；Java；數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類號(hào)： TP393.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言（Introduction）

由于目前大多數(shù)高校計(jì)算機(jī)操作普及，并且很多都建立了校園內(nèi)部的局域網(wǎng)，瀏覽因特網(wǎng)也非常便利。而且網(wǎng)絡(luò)教學(xué)屏幕監(jiān)控系統(tǒng)所需要的服務(wù)器要求并不是很高，可以直接將服務(wù)端程序放在學(xué)校的應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器上，因此設(shè)計(jì)一套適用于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)是可行的。

2 系統(tǒng)功能需求分析（Analysis of the systemfunctional requirements）

設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)屏幕監(jiān)控系統(tǒng)，是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特定環(huán)境，結(jié)合實(shí)際教學(xué)的需求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，并試圖使用該屏幕監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合智能化考試系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行輔助教學(xué)，使其達(dá)到更個(gè)性化的教學(xué)，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量的目的，其主要的研究?jī)?nèi)容如圖1所示。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)（System architecture design）

系統(tǒng)的基本架構(gòu)如圖2所示，教師主機(jī)與學(xué)生客戶機(jī)通過(guò)物理網(wǎng)絡(luò)相連。教師在主機(jī)上運(yùn)行服務(wù)端程序，監(jiān)聽(tīng)固定端口等待連接；學(xué)生在教室計(jì)算機(jī)上運(yùn)行客戶端程序，連接指定端口。服務(wù)端和客戶端的程序通過(guò)套接字Socket建立連接，并通過(guò)Socket輸入輸出流收發(fā)信息，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳遞等功能[1]。Socket則通過(guò)TCP/IP、RTCP等協(xié)議實(shí)現(xiàn)兩端計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信，其中，RTCP協(xié)議主要用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)音視頻傳輸。

4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)（The system database design）

4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)選型

根據(jù)本系統(tǒng)的需要，選取的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)提供良好地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理功能，具有簡(jiǎn)單方便的操作和管理模式，能夠確保數(shù)據(jù)的完整，具有可靠的安全穩(wěn)定性。因此，這里選取使用微軟公司開(kāi)發(fā)的SQL Server2008作為項(xiàng)目所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)。SQL Server2008引入了SQL Server Management Studio，這是一個(gè)新型的統(tǒng)一的管理工具組。這個(gè)工具組將包括一些新的功能，以開(kāi)發(fā)、配置SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)并修理其中的故障，同時(shí)這個(gè)工具組還對(duì)從前的功能進(jìn)行了一些改進(jìn)。

從對(duì)SQL類的新的支持，以及提供的多活動(dòng)結(jié)果集，SQL Server2008中的ADO.NET將推動(dòng)數(shù)據(jù)集的存取和操縱，實(shí)現(xiàn)更大的可升級(jí)性和靈活性。因此，SQL Server2008非常適合于本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)。

4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)模型包括數(shù)據(jù)對(duì)象、對(duì)象的屬性和各對(duì)象之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)模型通常用E-R圖來(lái)進(jìn)行描述，E-R圖的基本元素包括實(shí)體、屬性和聯(lián)系。在繪制E-R圖中，用矩形來(lái)表示實(shí)體，用橢圓或圓角矩形來(lái)表示屬性，用菱形來(lái)表示實(shí)體間的聯(lián)系。而實(shí)體E-R圖則是簡(jiǎn)化的E-R圖，將實(shí)體的屬性省略，用以描述較為復(fù)雜的系統(tǒng)E-R圖。本系統(tǒng)主要實(shí)體的E-R圖，如圖3所示。

5 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)（The implementation of system）

5.1 服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)

遠(yuǎn)程監(jiān)控的思想是通過(guò)SOCKET和利用應(yīng)用程序的消息機(jī)制，監(jiān)控程序的客服端與被監(jiān)控程序的服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，達(dá)到監(jiān)控與被監(jiān)控的目的[2]。

根據(jù)這個(gè)思想，服務(wù)器端所需以下程序模塊。

網(wǎng)絡(luò)模塊：負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)客服端的連接，負(fù)責(zé)接收并處理客服端發(fā)過(guò)來(lái)的消息命令，在本機(jī)上處理這些消息并發(fā)送各種數(shù)據(jù)，如屏幕數(shù)據(jù)，命令反饋數(shù)據(jù)等，到客服端監(jiān)聽(tīng)程序。

編碼解碼模塊：負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。這個(gè)模塊是根據(jù)客戶端的要求來(lái)采用具體的編碼解碼方法的。

主框架模塊：負(fù)責(zé)SERVER端窗口的消息處理。

5.2 廣播教學(xué)模塊的實(shí)現(xiàn)

廣播教學(xué)中最重要的難點(diǎn)技術(shù)是音、視頻的采集、壓縮及傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)。教師的視頻采集通過(guò)攝像頭完成，教師在上課時(shí)選擇要播放的教學(xué)課件，系統(tǒng)則將教師視頻和課件視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮再傳輸給客戶端。

5.3 幕監(jiān)看模塊的實(shí)現(xiàn)

5.3.1 學(xué)生機(jī)屏幕采集

首先利用Robot（）對(duì)象復(fù)制屏幕內(nèi)容，屏幕被劃分為P×Q個(gè)小區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)屬于Bufferedlmage類的S_Shot對(duì)象，該對(duì)象用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的屏幕信息[3]。系統(tǒng)在采集屏幕內(nèi)容時(shí)，會(huì)將本次采集的信息與保存在緩沖區(qū)的上次信息進(jìn)行對(duì)比，若兩次的不同，就把本次采集的屏幕信息，經(jīng)過(guò)壓縮編碼，再傳送給服務(wù)器端，服務(wù)器端接收到對(duì)應(yīng)區(qū)域的屏幕信息后，進(jìn)行解壓縮重新拼成屏幕區(qū)域矩陣，顯示出完整的屏幕內(nèi)容。

5.3.2 屏幕傳輸

屏幕經(jīng)編碼壓縮后的數(shù)據(jù)信息傳輸時(shí)采用UDP協(xié)議，由于UDP在傳輸時(shí)支持實(shí)時(shí)效果不佳，且難以支持QOS等問(wèn)題。因此，為保證壓縮數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的RTP封包處理。RTP能夠提供點(diǎn)到點(diǎn)的服務(wù)，能很好地支持網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)，RTP自身能夠確保傳輸?shù)目刂?、及時(shí)和質(zhì)量，應(yīng)與RTCP配合使用。在RTP會(huì)話時(shí)，發(fā)送端會(huì)向接收端固定間隔一定周期地發(fā)送RTCP包，用于控制信息傳輸，監(jiān)控服務(wù)質(zhì)量。壓縮數(shù)據(jù)都封裝在RTP包中，RTP包再被封裝在UDP消息段中，最后封裝在IP數(shù)據(jù)包中進(jìn)行傳輸。

5.4 遠(yuǎn)程命令模塊的實(shí)現(xiàn)

命令處理模塊的實(shí)現(xiàn)通常就是通過(guò)函數(shù)調(diào)用，調(diào)用各個(gè)命令處理類。在命令處理模塊中，被監(jiān)控端進(jìn)行以下操作：首先發(fā)送自己的狀態(tài)信息給主控端；然后建立圖像的傳送；再開(kāi)啟控制命令套接字；文件上傳；文件下載；執(zhí)行DOS命令，獲取執(zhí)行結(jié)果和錯(cuò)誤流，這些都是命令模塊的相關(guān)操作功能。

6 結(jié)論（Conclusion）

本系統(tǒng)以高校局域網(wǎng)監(jiān)控為基礎(chǔ)，涵蓋了學(xué)生端和老師端管理等方面，基本可以適高校局域網(wǎng)管理的需要，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理的科學(xué)化、規(guī)范化，進(jìn)而提高效率、降低成本。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 安昌華.基于Window平臺(tái)的遠(yuǎn)程屏幕監(jiān)控技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].華中科技大學(xué)，2007（2）：34-35.

[2] 周雨.極域電子教室在教學(xué)中的應(yīng)用[J].空軍第一航空學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（7）：58-61.

[3] 張?chǎng)武h.嵌入式多媒體終端的WiFi功能研究與設(shè)計(jì)[D].上海：華東師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，2009（6）：21-22.

作者簡(jiǎn)介：

楊 科（1983-），男，碩士，助理工程師.研究領(lǐng)域：系統(tǒng)安全，軟件工程.

韋家佳（1986-），男，學(xué)士，助理工程師.研究領(lǐng)域：市場(chǎng)營(yíng)銷，電子信息化.endprint

摘 要：為了豐富程監(jiān)控技術(shù)在教育教學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用，結(jié)合高校教學(xué)的需求，基于Java+Socket+多線程技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套網(wǎng)絡(luò)教學(xué)屏幕監(jiān)控系統(tǒng)，為師生構(gòu)建數(shù)字化的學(xué)習(xí)環(huán)境提供了可能，從而實(shí)現(xiàn)有效的教學(xué)，提高了教學(xué)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；Java；數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類號(hào)： TP393.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言（Introduction）

由于目前大多數(shù)高校計(jì)算機(jī)操作普及，并且很多都建立了校園內(nèi)部的局域網(wǎng)，瀏覽因特網(wǎng)也非常便利。而且網(wǎng)絡(luò)教學(xué)屏幕監(jiān)控系統(tǒng)所需要的服務(wù)器要求并不是很高，可以直接將服務(wù)端程序放在學(xué)校的應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器上，因此設(shè)計(jì)一套適用于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)是可行的。

2 系統(tǒng)功能需求分析（Analysis of the systemfunctional requirements）

設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)屏幕監(jiān)控系統(tǒng)，是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特定環(huán)境，結(jié)合實(shí)際教學(xué)的需求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，并試圖使用該屏幕監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合智能化考試系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行輔助教學(xué)，使其達(dá)到更個(gè)性化的教學(xué)，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量的目的，其主要的研究?jī)?nèi)容如圖1所示。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)（System architecture design）

系統(tǒng)的基本架構(gòu)如圖2所示，教師主機(jī)與學(xué)生客戶機(jī)通過(guò)物理網(wǎng)絡(luò)相連。教師在主機(jī)上運(yùn)行服務(wù)端程序，監(jiān)聽(tīng)固定端口等待連接；學(xué)生在教室計(jì)算機(jī)上運(yùn)行客戶端程序，連接指定端口。服務(wù)端和客戶端的程序通過(guò)套接字Socket建立連接，并通過(guò)Socket輸入輸出流收發(fā)信息，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳遞等功能[1]。Socket則通過(guò)TCP/IP、RTCP等協(xié)議實(shí)現(xiàn)兩端計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信，其中，RTCP協(xié)議主要用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)音視頻傳輸。

4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)（The system database design）

4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)選型

根據(jù)本系統(tǒng)的需要，選取的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)提供良好地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理功能，具有簡(jiǎn)單方便的操作和管理模式，能夠確保數(shù)據(jù)的完整，具有可靠的安全穩(wěn)定性。因此，這里選取使用微軟公司開(kāi)發(fā)的SQL Server2008作為項(xiàng)目所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)。SQL Server2008引入了SQL Server Management Studio，這是一個(gè)新型的統(tǒng)一的管理工具組。這個(gè)工具組將包括一些新的功能，以開(kāi)發(fā)、配置SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)并修理其中的故障，同時(shí)這個(gè)工具組還對(duì)從前的功能進(jìn)行了一些改進(jìn)。

從對(duì)SQL類的新的支持，以及提供的多活動(dòng)結(jié)果集，SQL Server2008中的ADO.NET將推動(dòng)數(shù)據(jù)集的存取和操縱，實(shí)現(xiàn)更大的可升級(jí)性和靈活性。因此，SQL Server2008非常適合于本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)。

4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)模型包括數(shù)據(jù)對(duì)象、對(duì)象的屬性和各對(duì)象之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)模型通常用E-R圖來(lái)進(jìn)行描述，E-R圖的基本元素包括實(shí)體、屬性和聯(lián)系。在繪制E-R圖中，用矩形來(lái)表示實(shí)體，用橢圓或圓角矩形來(lái)表示屬性，用菱形來(lái)表示實(shí)體間的聯(lián)系。而實(shí)體E-R圖則是簡(jiǎn)化的E-R圖，將實(shí)體的屬性省略，用以描述較為復(fù)雜的系統(tǒng)E-R圖。本系統(tǒng)主要實(shí)體的E-R圖，如圖3所示。

5 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)（The implementation of system）

5.1 服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)

遠(yuǎn)程監(jiān)控的思想是通過(guò)SOCKET和利用應(yīng)用程序的消息機(jī)制，監(jiān)控程序的客服端與被監(jiān)控程序的服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，達(dá)到監(jiān)控與被監(jiān)控的目的[2]。

根據(jù)這個(gè)思想，服務(wù)器端所需以下程序模塊。

網(wǎng)絡(luò)模塊：負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)客服端的連接，負(fù)責(zé)接收并處理客服端發(fā)過(guò)來(lái)的消息命令，在本機(jī)上處理這些消息并發(fā)送各種數(shù)據(jù)，如屏幕數(shù)據(jù)，命令反饋數(shù)據(jù)等，到客服端監(jiān)聽(tīng)程序。

編碼解碼模塊：負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。這個(gè)模塊是根據(jù)客戶端的要求來(lái)采用具體的編碼解碼方法的。

主框架模塊：負(fù)責(zé)SERVER端窗口的消息處理。

5.2 廣播教學(xué)模塊的實(shí)現(xiàn)

廣播教學(xué)中最重要的難點(diǎn)技術(shù)是音、視頻的采集、壓縮及傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)。教師的視頻采集通過(guò)攝像頭完成，教師在上課時(shí)選擇要播放的教學(xué)課件，系統(tǒng)則將教師視頻和課件視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮再傳輸給客戶端。

5.3 幕監(jiān)看模塊的實(shí)現(xiàn)

5.3.1 學(xué)生機(jī)屏幕采集

首先利用Robot（）對(duì)象復(fù)制屏幕內(nèi)容，屏幕被劃分為P×Q個(gè)小區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)屬于Bufferedlmage類的S_Shot對(duì)象，該對(duì)象用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的屏幕信息[3]。系統(tǒng)在采集屏幕內(nèi)容時(shí)，會(huì)將本次采集的信息與保存在緩沖區(qū)的上次信息進(jìn)行對(duì)比，若兩次的不同，就把本次采集的屏幕信息，經(jīng)過(guò)壓縮編碼，再傳送給服務(wù)器端，服務(wù)器端接收到對(duì)應(yīng)區(qū)域的屏幕信息后，進(jìn)行解壓縮重新拼成屏幕區(qū)域矩陣，顯示出完整的屏幕內(nèi)容。

5.3.2 屏幕傳輸

屏幕經(jīng)編碼壓縮后的數(shù)據(jù)信息傳輸時(shí)采用UDP協(xié)議，由于UDP在傳輸時(shí)支持實(shí)時(shí)效果不佳，且難以支持QOS等問(wèn)題。因此，為保證壓縮數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的RTP封包處理。RTP能夠提供點(diǎn)到點(diǎn)的服務(wù)，能很好地支持網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)，RTP自身能夠確保傳輸?shù)目刂?、及時(shí)和質(zhì)量，應(yīng)與RTCP配合使用。在RTP會(huì)話時(shí)，發(fā)送端會(huì)向接收端固定間隔一定周期地發(fā)送RTCP包，用于控制信息傳輸，監(jiān)控服務(wù)質(zhì)量。壓縮數(shù)據(jù)都封裝在RTP包中，RTP包再被封裝在UDP消息段中，最后封裝在IP數(shù)據(jù)包中進(jìn)行傳輸。

5.4 遠(yuǎn)程命令模塊的實(shí)現(xiàn)

命令處理模塊的實(shí)現(xiàn)通常就是通過(guò)函數(shù)調(diào)用，調(diào)用各個(gè)命令處理類。在命令處理模塊中，被監(jiān)控端進(jìn)行以下操作：首先發(fā)送自己的狀態(tài)信息給主控端；然后建立圖像的傳送；再開(kāi)啟控制命令套接字；文件上傳；文件下載；執(zhí)行DOS命令，獲取執(zhí)行結(jié)果和錯(cuò)誤流，這些都是命令模塊的相關(guān)操作功能。

6 結(jié)論（Conclusion）

本系統(tǒng)以高校局域網(wǎng)監(jiān)控為基礎(chǔ)，涵蓋了學(xué)生端和老師端管理等方面，基本可以適高校局域網(wǎng)管理的需要，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理的科學(xué)化、規(guī)范化，進(jìn)而提高效率、降低成本。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 安昌華.基于Window平臺(tái)的遠(yuǎn)程屏幕監(jiān)控技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].華中科技大學(xué)，2007（2）：34-35.

[2] 周雨.極域電子教室在教學(xué)中的應(yīng)用[J].空軍第一航空學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（7）：58-61.

[3] 張?chǎng)武h.嵌入式多媒體終端的WiFi功能研究與設(shè)計(jì)[D].上海：華東師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，2009（6）：21-22.

作者簡(jiǎn)介：

楊 科（1983-），男，碩士，助理工程師.研究領(lǐng)域：系統(tǒng)安全，軟件工程.

韋家佳（1986-），男，學(xué)士，助理工程師.研究領(lǐng)域：市場(chǎng)營(yíng)銷，電子信息化.endprint