陳允強

(華東建筑設(shè)計研究總院，上海 200002)

0 引言

數(shù)字化與信息化技術(shù)正在改變?nèi)祟愃囈陨娴纳鐣h(huán)境，并因此使人類的生活和工作環(huán)境具備了更多的信息化特征，也帶來了人類生活和工作方式的巨大變化。隨著校園信息化建設(shè)的不斷推進，信息服務(wù)與統(tǒng)一視頻技術(shù)在學(xué)校教學(xué)、教育與管理中的作用越來越大。當前，為了能使校園以信息服務(wù)為中心，實現(xiàn)“按需定制、隨需應(yīng)變”的靈活模式，迫切需要在SOA框架范圍內(nèi)統(tǒng)一技術(shù)支持標準，強調(diào)流程和服務(wù)的整合，進行資源共享、數(shù)據(jù)挖掘和決策支持，深化多維交叉式一體化服務(wù)，建立數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺系統(tǒng)，為校園的教學(xué)、學(xué)習生活提供便利。

數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺系統(tǒng)的建設(shè)以打造統(tǒng)一、高效、智能的管理服務(wù)平臺和信息服務(wù)平臺為方向，在數(shù)字校園的建設(shè)與發(fā)展的基礎(chǔ)上，將全面提升校園信息化應(yīng)用與服務(wù)水平。①能夠?qū)崿F(xiàn)為廣大師生提供一個全面的智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺，提供基于角色的個性化定制服務(wù);②將基于計算機網(wǎng)絡(luò)的信息服務(wù)融入學(xué)校的各個應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)和協(xié)作;③通過智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)為學(xué)校與外部世界提供一個相互交流和相互感知的接口。

本文簡要介紹統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺的技術(shù)原理及應(yīng)用領(lǐng)域。

1 統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺的技術(shù)

1.1 統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺的概念

統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺，即在一個網(wǎng)絡(luò)平臺上將任何所需的視頻服務(wù)，如高清視頻會議、視頻監(jiān)控、應(yīng)急指揮、數(shù)字廣播電視、延時電視、現(xiàn)場直播、VOD點播、電視郵件、個性錄制(PVR)、內(nèi)網(wǎng)頻道、智能化視頻播控、遠程信息發(fā)布等，全部整合在一個系統(tǒng)平臺，通過電視或電腦實現(xiàn)高清品質(zhì)的視頻播放。

1.2 統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺的應(yīng)用

統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺可以廣泛應(yīng)用于以下行業(yè)項目:

(1)機場、地鐵、軌道交通、鐵路系統(tǒng)等大型基礎(chǔ)建設(shè)項目。

(2)集團總部、油田、廠礦等。

(3)博物館、科技館、體育館等公共場館項目。

(4)政府/城市項目、應(yīng)急指揮、安全監(jiān)控、國家部委/機構(gòu)、軍隊、電力行業(yè)、石油石化等。

(5)醫(yī)院、大型醫(yī)療機構(gòu)。

(6)學(xué)校教育系統(tǒng)、科學(xué)科研機構(gòu)、連鎖教育機構(gòu)、職業(yè)培訓(xùn)中心等。

在學(xué)校的智能化系統(tǒng)中，統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺技術(shù)已逐漸開始應(yīng)用，以下將著重介紹統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺在學(xué)校建筑中的應(yīng)用——數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺系統(tǒng)。

2 數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)概述

數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺建設(shè)方案基于視聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等多項信息技術(shù)構(gòu)建，利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，整合資源，可構(gòu)建先進、高效、實用的高等教育信息基礎(chǔ)設(shè)施，開發(fā)整合各類優(yōu)質(zhì)教育教學(xué)資源，建立學(xué)校教育資源建設(shè)共享機制，推進學(xué)校視頻全功能(監(jiān)控、直播錄播、遠程會議、數(shù)字電視、自辦頻道、精品課堂、遠程教育、信息發(fā)布、應(yīng)急指揮等)信息化的建設(shè)，從而提升區(qū)域內(nèi)教師教學(xué)技術(shù)應(yīng)用能力，并推進信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的普遍應(yīng)用。

2.2 系統(tǒng)的設(shè)計理念

為應(yīng)對信息化教育的不斷發(fā)展需要，應(yīng)用數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺集中組網(wǎng)，在中心機房設(shè)立核心服務(wù)器與核心交換機組建網(wǎng)絡(luò)核心層，可以統(tǒng)一、高效地運行數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺提供的多種終端業(yè)務(wù)服務(wù)，實現(xiàn)各種實時或非實時的信息化教學(xué)應(yīng)用。

數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺采用“分散控制，集中管理”的架構(gòu)，可實現(xiàn)智能化、統(tǒng)一化的權(quán)限管理，通過平臺控制中心的授權(quán)，校長辦公室可以實現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)平臺的功能調(diào)用與管理。數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺還支持多級、多區(qū)域、分權(quán)限管理和控制，任意數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺的信息終端點位也可以授權(quán)成為分級控制點，可以在學(xué)校的每個需求部門設(shè)置分控中心，對區(qū)域內(nèi)平臺進行全功能管理，通過高端授權(quán)，可以實現(xiàn)全網(wǎng)的平臺全功能管理。

2.3 系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

(1)智能化的設(shè)備監(jiān)控與管理。數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，讓每一個運轉(zhuǎn)的設(shè)備成為感知器，把感知到的各項運行數(shù)據(jù)、視頻、故障情況等采集下來，并傳送給監(jiān)控管理終端，從而實現(xiàn)如應(yīng)急指揮、智能樓宇、智能綠化等功能。

(2)靈活的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與輔助決策。學(xué)校管理部門經(jīng)常有數(shù)據(jù)、視頻查詢的需求，這些需求是隨機的、多變的、不可預(yù)見的，校園各應(yīng)用系統(tǒng)中積累了大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)與視頻。數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺可以在這些數(shù)據(jù)與視頻的基礎(chǔ)上構(gòu)建數(shù)據(jù)模型與視頻模型，進而通過智能數(shù)據(jù)、視頻分析的手段，獲取所需的信息，輔助領(lǐng)導(dǎo)決策。

(3)信息服務(wù)無盲區(qū)。在靈活、敏捷、開放、扁平化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺可以為校園的老師和學(xué)生提供高可靠、高穩(wěn)定、高性能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。園區(qū)內(nèi)的每一個角落，包括辦公室、課堂、宿舍、餐廳等都可隨時隨地訪問互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使用各種信息服務(wù)。

(4)信息推送與主動服務(wù)。傳統(tǒng)信息化是“人找信息”，IT設(shè)備“被動服務(wù)”;相比之下，數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺能夠提供“信息找人”的“按需服務(wù)”，利用現(xiàn)代化的技術(shù)實現(xiàn)個性化信息(含視頻)的主動推送。

(5)個性化訪問服務(wù)。數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺是以校園為中心組織信息與服務(wù)的，可以從內(nèi)容、方式、界面等范疇提供“按需定制”的個性化訪問服務(wù)。

(6)豐富的訪問渠道與手段。除了支持傳統(tǒng)的電腦訪問網(wǎng)絡(luò)以外，數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺實現(xiàn)了讓手機、PAD、電視等多種終端都可以訪問互聯(lián)網(wǎng)，訪問信息門戶，獲取所需信息，建立聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)。

2.4 系統(tǒng)組成

數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺系統(tǒng)由終端子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)、控制管理子系統(tǒng)這3個子系統(tǒng)組成。

2.4.1 終端子系統(tǒng)

終端子系統(tǒng)由攝像機、拾音器、顯示屏、電視、音響等視音頻采集設(shè)備，以及各編解碼終端組成。終端子系統(tǒng)主要完成對視音頻等數(shù)據(jù)的采集、處理、播放等操作。其中，先完成對視頻、音頻、數(shù)據(jù)、信令等各種數(shù)字信號的采集，并對各數(shù)字信號分別進行處理，組合成一路復(fù)合數(shù)字碼流，再將數(shù)字碼流轉(zhuǎn)變?yōu)榕c網(wǎng)絡(luò)接口兼容的且符合傳輸網(wǎng)絡(luò)所規(guī)定的信道幀結(jié)構(gòu)的信號格式，最后通過信道傳輸至指定地址。同時，終端子系統(tǒng)還需要接收遠端其他終端設(shè)備所傳送過來的數(shù)據(jù)，進行解碼并在本地的輸出設(shè)備上進行輸出顯示。

2.4.2 傳輸子系統(tǒng)

傳輸子系統(tǒng)由交換機、6類線或光纜、視音頻傳輸線等組成，負責對視音頻信號、控制信號的傳輸工作。

由于視頻傳輸所占用的帶寬遠大于音頻和數(shù)據(jù)傳輸對網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗，所以傳輸子系統(tǒng)主要使用光纜、電纜等有線數(shù)字信道進行信號傳輸，并需采用合理的編碼格式對視頻信號進行編碼，以滿足全高清視頻的傳輸和低延時的傳輸效果。另外，傳輸子系統(tǒng)也可以使用無線傳輸方式，并支持利用現(xiàn)有3G網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。

2.4.3 控制管理子系統(tǒng)

控制管理子系統(tǒng)是數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)，由統(tǒng)一視頻服務(wù)器(含MCU模塊)、錄播子系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件及各種功能服務(wù)軟件等組成，是實現(xiàn)對視頻信息的控制、調(diào)度、管理、查詢等功能的子系統(tǒng)。

統(tǒng)一視頻服務(wù)與管理平臺是整個系統(tǒng)的核心部分，能夠?qū)⒍喾N數(shù)據(jù)、高品質(zhì)語音、高品質(zhì)視頻、多媒體、通信和管理等功能集中在一個平臺上統(tǒng)一管理。

2.5 系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺系統(tǒng)根據(jù)學(xué)校的需求，實現(xiàn)為基礎(chǔ)信息服務(wù)項目的視頻服務(wù)系統(tǒng)和中央控制中心兩大應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)多種輸入、統(tǒng)一輸出、統(tǒng)一管理和調(diào)度的目標，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

通過數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺，可以在一個平臺上智能化地實現(xiàn)多個平臺子系統(tǒng)的不同功能和服務(wù)。這些功能服務(wù)包括數(shù)字電視、延時電視、學(xué)校自辦頻道、現(xiàn)場直播、多媒體互動、無人值守可視終端、高清視頻的智能化節(jié)目播控和導(dǎo)覽、信息發(fā)布、高清視頻通信和會議、智能化人流量統(tǒng)計和監(jiān)控視頻分析、與其他學(xué)校平臺聯(lián)網(wǎng)等，并且也可通過廣電的數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)，使學(xué)校通過電視屏幕與其他分校實現(xiàn)高品質(zhì)的教學(xué)互動服務(wù)。伴隨校園信息化的日趨成熟，數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺系統(tǒng)將成為現(xiàn)代化教學(xué)重要的配套設(shè)施之一。下面具體介紹系統(tǒng)幾個典型的功能服務(wù)。

3 數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺系統(tǒng)的典型功能服務(wù)

3.1 精品課堂

精品課堂是具有一流教師隊伍、一流教學(xué)內(nèi)容、一流教學(xué)方法、一流教材、一流教學(xué)管理等特點的示范性課堂，精品課堂建設(shè)是學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的重要組成部分。數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺系統(tǒng)專門用于視頻會議、視頻教學(xué)、遠程教學(xué)、直播、錄播等，而面向整個學(xué)校的精品課堂教室智能化直播、錄播點位都可以納入數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺下。數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺實現(xiàn)整個學(xué)校的精品課堂統(tǒng)一化的智能化平臺管理，可以采用分級方式的系統(tǒng)管理權(quán)限，以保證系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定，如圖2所示。

精品課堂主要集成現(xiàn)場直播與智能化錄播這兩方面的功能。

圖2 統(tǒng)一視頻精品課堂功能模塊

3.1.1 現(xiàn)場直播

數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺下的任意一個智能化教學(xué)終端均可發(fā)起教學(xué)直播，將本教室正在進行的公開課、重要會議及活動的視音頻同步發(fā)送到任意一個或幾個終端，達到資源共享的目的，不同區(qū)域的所有具備權(quán)限的教學(xué)終端屏幕都可以收看教學(xué)直播。當然，在緊急情況下也可隨時終止當前播放的視頻，插播重大新聞、重要會議或通知等，既能保證老師與學(xué)生的實時教學(xué)，也兼顧學(xué)校行政的實時教務(wù)指令。另外，為了滿足遠距離實時教學(xué)互動或校園之間的教學(xué)交流，可以通過數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星或者電話專線將任意遠程地點的視頻實時地傳輸?shù)浇淌覂?nèi)，進行遠程的現(xiàn)場直播。

3.1.2 智能化錄播

智能化教學(xué)的錄播功能針對現(xiàn)今教育信息化、精品課程建設(shè)任務(wù)的需求，可真實再現(xiàn)課堂教學(xué)的全過程，平臺下所有終端均可實現(xiàn)錄播功能以實現(xiàn)教學(xué)資源的儲備。通過同步錄制視頻、音頻，可將老師的圖像、學(xué)生的圖像、教室聲音和所講解的課件、講稿等內(nèi)容同步錄制到一個文件中。日后在平臺下任意終端處均可隨時點播之前錄制的教學(xué)視頻，教學(xué)內(nèi)容可以在多個教室屏幕上同步播放、實時暫停、倒轉(zhuǎn)或快進，也可加載字幕，從而達到精品課程精講分析的教學(xué)效果。

3.2 電子考場

近年來，考試中考生的違紀舞弊行為越來越多，方法上也已不僅僅局限于交頭接耳、抄襲等簡單手段，僅靠單一的監(jiān)考老師往往難以應(yīng)付。數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺具備專業(yè)監(jiān)控解決方案，能夠整合對網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)攝像機、模擬攝像機、工控式硬盤錄像機、嵌入式硬盤錄像機、中央存儲等相關(guān)監(jiān)控設(shè)備的集中管理，如圖3所示。

電子考場將現(xiàn)代化的監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)用到考試過程中，建立以校園網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控系統(tǒng)，可以解決監(jiān)考面積過大、監(jiān)考點數(shù)過多的難點，能夠更好地維護考場紀律和考生的自身權(quán)益。管理人員進行遠程監(jiān)控時，如發(fā)現(xiàn)考場違紀行為，可通過電腦或其他方式向監(jiān)控中心主系統(tǒng)提交報警信息，系統(tǒng)接收到報警信號后，可自動通過警告畫面、警鈴、文字、語音警告等方式進行提示。

電子考場的監(jiān)控系統(tǒng)與普通安防有諸多共通之處，但也有很多特點。

圖3 統(tǒng)一視頻智能化監(jiān)控模塊

(1)具備監(jiān)控視頻分析及聯(lián)動報警功能，針對學(xué)生的作弊行為，能夠?qū)崟r接收報警信息。

(2)具備電子地圖功能(電子地圖分層顯示或局部放大等)，針對學(xué)校的具體情況實現(xiàn)人性化的分級管理。

(3)能夠通過手動、自動等方式對報警系統(tǒng)進行布撤防，其中自動方式具有多個時間段的設(shè)置功能，如當確定考試時間后，設(shè)置考試時間段內(nèi)啟用報警功能，以免發(fā)生不必要的報警動作。

(4)具有對歷史報警事件的記錄和查詢功能，便于進行對學(xué)校違紀行為的精確查找。

3.3 信息發(fā)布

信息發(fā)布系統(tǒng)是校園宣傳教育和資訊傳播的媒介，如會議通知、講座介紹、同學(xué)先進事跡、放假通知等校園信息。數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺采用分散控制、集中管理的架構(gòu)方式，因而可使系統(tǒng)的信息發(fā)布即時性增強，而且管理方式多樣、方便，工作站、服務(wù)器和發(fā)布終端可以設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)中的任意位置，如圖4所示。

在學(xué)校入口處、扶梯、電梯廳等公共區(qū)域，通過數(shù)字化教育統(tǒng)一視頻服務(wù)平臺管理的信息發(fā)布顯示終端(包括觸摸查詢機、投影機、LED屏、等離子屏、多媒體顯示屏、電視機等)可以將重要新聞、即時信息、臨時通知統(tǒng)一發(fā)布。針對校園信息發(fā)布的特征，校園管理人員可以將不同區(qū)域的終端點位分組，例如教學(xué)樓區(qū)、運動場區(qū)、走廊區(qū)等，然后針對不同的區(qū)域發(fā)送不同的信息，同時信息發(fā)布的內(nèi)容也可以按照時間進行設(shè)置，即實現(xiàn)對某個區(qū)域的某個屏幕在某一時間進行精確的設(shè)置播放內(nèi)容，以達到校園信息按需發(fā)布、靈活管理的目的。

圖4 統(tǒng)一視頻信息發(fā)布模塊

另外，為了實現(xiàn)校園信息與校內(nèi)外人員間的互動，在學(xué)區(qū)主要入口、扶梯兩側(cè)等區(qū)域，可以設(shè)立無人職守的咨詢臺，當教師、學(xué)生或者家長需要互動時，可以查詢或接收相關(guān)的學(xué)校信息或?qū)W習資料，甚至可以通過咨詢臺的屏幕啟動高清雙向視頻服務(wù)，與教師或教務(wù)人員進行雙向視頻通訊，校方以此提供面對面咨詢服務(wù)或提供相關(guān)的咨詢視頻資料、信息資料等。

3.4 視頻會議

在校園教務(wù)工作的很多場合，參加會議的代表往往因為教學(xué)任務(wù)緊張或身處異地，沒有時間或空間去同一個會議室參與會議。視頻會議系統(tǒng)可以解決這一矛盾，同時在利用視頻會議來進行問題研究、方案制定時可以隨時方便地增加與會代表。視頻會議模塊如圖5所示。

圖5 統(tǒng)一視頻會議模塊

在視頻會議實現(xiàn)的過程中，召集會議人在會議室通過視頻會議智能終端的電話本選擇要召集的會場并申請主席主持會議，主席方在會議過程中可以任意選擇參會方，收看所選參會方的會場情況。主會場的電視墻上可同時輸出多路分會場的視頻信息，當電視墻可顯示的視頻路數(shù)小于參會人員路數(shù)時，可在電視墻上按預(yù)定的時間間隔對各分會場情況進行輪巡顯示。在視頻會議過程中，各校方教師之間也可根據(jù)討論需要，隨時進行一對一的可視通信。

4 結(jié)語

學(xué)校教學(xué)管理是一項涉及環(huán)節(jié)多，任務(wù)繁重而細致的工作。針對地域和教育水平的差異，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教師資源、課件資源的共享是推進現(xiàn)代化教育的有效方式和手段。統(tǒng)一視頻技術(shù)在學(xué)校的應(yīng)用過程中，將視頻會議、視頻監(jiān)控、信息發(fā)布等各種服務(wù)的視頻、語音、圖片、文字、通信、數(shù)據(jù)等整合在一個系統(tǒng)平臺，通過電視或電腦實現(xiàn)高品質(zhì)視頻播放，同時可與其他學(xué)校、培訓(xùn)機構(gòu)、家庭等單元平臺化互聯(lián)，進行高品質(zhì)的實時雙向互動、共享資源，實現(xiàn)校園內(nèi)部的高效教學(xué)與管理和遠程各方之間的即時教學(xué)與溝通，從而提高教育的整體水平。

［1］ 陀健.視頻服務(wù)平臺服務(wù)端的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.廣州:華南理工大學(xué)，2013.

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