賀寶勛

摘 要：在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下，多媒體教室管理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)核心設(shè)備“當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，未來(lái)故障精準(zhǔn)預(yù)警”的智能化管理需求。各類多媒體設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)完善現(xiàn)有計(jì)算機(jī)、投影機(jī)、音響等的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，構(gòu)建新的光敏、位移、聲音等傳感器系統(tǒng)，并為第三方開(kāi)放所采集的元數(shù)據(jù)或提供二次開(kāi)發(fā)接口，以便在統(tǒng)一的智能化管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)最易發(fā)生突發(fā)性故障的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、投影機(jī)及幕布、音響系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警，以及對(duì)固定資產(chǎn)的動(dòng)態(tài)管理。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；多媒體教室；傳感器；智能化管理系統(tǒng)；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障預(yù)警

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2015）19-0058-03

一、引言

“工欲善其事，必先利其器”。每次技術(shù)的改進(jìn)和革新都會(huì)為多媒體教室管理帶來(lái)新的便利。在基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體教室管理系統(tǒng)步入巔峰之際，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)再次為多媒體教室管理者帶來(lái)了新的機(jī)遇。在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多媒體教室智能化管理系統(tǒng)日益受到重視而尚處于研發(fā)階段且未大面積推廣應(yīng)用之際，有必要從管理及管理者的角度出發(fā)去思考現(xiàn)有多媒體教室管理系統(tǒng)的不足，進(jìn)而探討智能化多媒體教室管理系統(tǒng)的應(yīng)用與技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑，為破解高校教育技術(shù)部門(mén)面臨的難題略陳拙見(jiàn)。

二、現(xiàn)有技術(shù)在多媒體教室管理中的應(yīng)用之不足

當(dāng)前的各類網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程多媒體教室管理系統(tǒng)大都只能實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)簡(jiǎn)單的音、視頻設(shè)備的信號(hào)切換，對(duì)相關(guān)設(shè)備的啟動(dòng)與關(guān)閉等[1]，還具有課表管理、資產(chǎn)信息管理、維護(hù)信息統(tǒng)計(jì)等輔助功能。然而卻無(wú)法做到對(duì)即將出現(xiàn)故障的設(shè)備進(jìn)行預(yù)判，也無(wú)法做到對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)故障設(shè)備的報(bào)警。而嚴(yán)重依賴教師申報(bào)故障，或者需要管理人員親自到教室巡查去發(fā)現(xiàn)各類多媒體設(shè)備故障，之后加以維護(hù)。這對(duì)于當(dāng)前高校現(xiàn)代教育技術(shù)部門(mén)管理人員欠缺、多媒體教室數(shù)量多、部署分散、管理難度大[2]的現(xiàn)狀而言還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高效的管理要求。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在多媒體教室管理中的應(yīng)用

由于多媒體教室的特殊性，設(shè)備出了故障之后，必須立即修理或者是更換，否則影響正常教學(xué)。因此，對(duì)設(shè)備故障的提前預(yù)警就顯得尤為必要。在得到預(yù)警信息之后管理人員可以選擇合適的時(shí)間將故障加以排除，而避免影響正常教學(xué)。這點(diǎn)正是多媒體教室管理人員乃至教師所激烈期盼的。對(duì)于管理人員而言，要做到設(shè)備故障的提前預(yù)警需要把握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過(guò)合理的分析之后，做出判斷，并加以行動(dòng)。

以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，充分利用RFID、傳感器、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、軟件技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的整合，能夠使多媒體教室設(shè)備日常故障提前預(yù)知、發(fā)現(xiàn)及時(shí)、維修定位精確無(wú)誤、設(shè)備安全更加可靠、資產(chǎn)管理動(dòng)態(tài)化、各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可視化。進(jìn)而促使多媒體教室管理模式由被動(dòng)服務(wù)向主動(dòng)服務(wù)的嬗變。

依據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，在多媒體教學(xué)系統(tǒng)設(shè)備中最容易出現(xiàn)突發(fā)性故障的主要集中在多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、及投影機(jī)系統(tǒng)。要想做到對(duì)這三個(gè)系統(tǒng)設(shè)備故障的預(yù)警，需要利用物聯(lián)網(wǎng)的理念和技術(shù)，通過(guò)各類傳感器收集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)加以分析判斷，在統(tǒng)一的平臺(tái)上顯示結(jié)果，并做出預(yù)警。

四、現(xiàn)有獨(dú)立監(jiān)控系統(tǒng)

1.局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)軟硬件遠(yuǎn)程監(jiān)控程序

目前有些通用軟件（如：魯大師等）可以檢測(cè)CPU使用率、內(nèi)存使用率、流量監(jiān)控、硬盤(pán)讀寫(xiě)、CPU溫度、顯卡溫度、硬盤(pán)溫度、主板溫度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并加以分析，最終實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)硬件關(guān)鍵部件的監(jiān)控預(yù)警。有的軟件可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)速度偵測(cè)和實(shí)時(shí)屏幕畫(huà)面監(jiān)控。

2.投影機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

利用網(wǎng)絡(luò)管理功能對(duì)投影機(jī)進(jìn)行管理，可以有效提高學(xué)校對(duì)投影機(jī)的管理水平，使投影機(jī)的使用和維護(hù)更加方便和規(guī)范。愛(ài)普生公司多款教育投影機(jī)所配監(jiān)視和控制軟件EMP Monitor，設(shè)置便捷，聯(lián)網(wǎng)方便，功能完備。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)投影機(jī)狀態(tài)、電源開(kāi)啟狀態(tài)、信號(hào)源、燈泡工作時(shí)間、內(nèi)溫、更換燈泡時(shí)間等實(shí)時(shí)監(jiān)控；同時(shí)也能夠?qū)ν队皺C(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)機(jī)、信號(hào)源切換、調(diào)整設(shè)置（圖像模式、亮度對(duì)比度、色溫和梯形校正等）、設(shè)置定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)；更具有里程牌意義的是該系統(tǒng)能夠通過(guò)電子郵件自動(dòng)發(fā)送投影機(jī)風(fēng)扇、燈泡、空氣過(guò)濾器、信號(hào)、電源等多種警告或故障信息給管理人員，為投影機(jī)維護(hù)提供直接參考依據(jù)。當(dāng)需要更換燈泡或者出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，投影機(jī)可自動(dòng)發(fā)送E-mail通知管理員[3]。2014年，索尼公司也開(kāi)發(fā)出了支持遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的數(shù)款教育投影機(jī)，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)投影機(jī)進(jìn)行管控?？刂坪捅O(jiān)視投影機(jī)的狀態(tài)，而且兼容各種控制系統(tǒng)[4]。這部分遠(yuǎn)程控制功能目前都是基于有線網(wǎng)絡(luò)得以實(shí)現(xiàn)的，對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的支持還有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

3.音響設(shè)備遠(yuǎn)程控制軟件

在多媒體教室的五大系統(tǒng)設(shè)備故障中，上課教師最關(guān)心的是音響效果，最難以忍受的就是音響故障。當(dāng)無(wú)線話筒電量不足時(shí)會(huì)產(chǎn)生時(shí)斷時(shí)續(xù)、噪聲等音頻信號(hào)失真現(xiàn)象。這時(shí)教師往往難以自行判斷并及時(shí)去更換電池，而是選擇下課電話報(bào)修。這種情況在多媒體教室日常管理中占相當(dāng)大的比重。若能通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)電量不足時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)提前預(yù)警，及時(shí)提醒教師更換電池則能使教學(xué)服務(wù)工作做的更加貼心而高效。要是能夠?qū)崟r(shí)把握并遠(yuǎn)程調(diào)整音響設(shè)備音量，則會(huì)使教師聲音效果得以保證。

目前已有部分音響設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)（例如：舒爾）研發(fā)出了網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)網(wǎng)的功放、無(wú)線接收機(jī)和發(fā)射器的硬件參數(shù)（例如：頻率、增益、射頻輸出功率、音量及無(wú)線發(fā)射器電池電量剩余使用時(shí)間）進(jìn)行可視化遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)整[5]。

4.安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)

在高校中，安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常與多媒體教學(xué)系統(tǒng)相互獨(dú)立運(yùn)行，分屬不同部門(mén)管理。有待統(tǒng)一協(xié)同使用，將現(xiàn)有的安防與可視化管理的紅外攝像機(jī)和夜間紅外傳感（報(bào)警）器結(jié)合起來(lái)，融合與一個(gè)多媒體教室管理系統(tǒng)之中。既可實(shí)現(xiàn)多媒體設(shè)備的安全，同時(shí)也可以通過(guò)查看攝像機(jī)視頻對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行可視化管理。

然而只有這些現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的集成還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足多媒體教室管理“主動(dòng)服務(wù)”的要求，還需要全新架構(gòu)并集成另外一些傳感器系統(tǒng)。

五、需要全新構(gòu)建的傳感器系統(tǒng)

1.研發(fā)光敏傳感系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)投影機(jī)亮度的實(shí)時(shí)監(jiān)控

盡管目前投影機(jī)已經(jīng)具有遠(yuǎn)程監(jiān)控程序可以自動(dòng)發(fā)送更換燈泡信息給管理人員，但是這是基于特定實(shí)際使用燈時(shí)闕值技術(shù)的，在實(shí)際使用過(guò)程中有些投影機(jī)會(huì)因教室大小、焦距長(zhǎng)短、燈光環(huán)境等的差異導(dǎo)致燈時(shí)闕值難以確定。有些教室在到達(dá)闕值前就已經(jīng)達(dá)不到亮度最佳有效范圍了，有些卻反之。因此，若能在投影機(jī)內(nèi)部某一特定位置研發(fā)安裝光敏傳感器，可以實(shí)時(shí)查看投影機(jī)投射的實(shí)際照度值是否能夠達(dá)到亮度最佳有效范圍值，為管理人員提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，以便及時(shí)維護(hù)設(shè)備。

2.研發(fā)位移傳感器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)幕布升降位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控

在我們的多媒體教室實(shí)際管理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的電動(dòng)幕布常見(jiàn)故障有：布與傳動(dòng)軸分離；布沒(méi)有很好地跟隨傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而起落；或者幕布轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械式自停裝置——齒輪行程限位器失靈，而致使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)與停不精確。而電動(dòng)機(jī)本身發(fā)生故障的概率極低。

對(duì)這些常見(jiàn)故障深入分析之后發(fā)現(xiàn)，根本原因在于：幕布升降進(jìn)程中臨近末尾階段的自停裝置并不理想，容易出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，而導(dǎo)致傳動(dòng)軸多轉(zhuǎn)或少轉(zhuǎn)。升時(shí)多轉(zhuǎn)導(dǎo)致拉扯幕布底端，降時(shí)多轉(zhuǎn)導(dǎo)致反卷幕布，升時(shí)少轉(zhuǎn)導(dǎo)致幕布本次升不到位而下次降時(shí)多轉(zhuǎn)，降時(shí)少轉(zhuǎn)導(dǎo)致幕布本次降不到位而再次升時(shí)多轉(zhuǎn)。

可以使用位移傳感器精確控制幕布升降的尺寸來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)與停。位移傳感器又稱為線性傳感器，是將位移轉(zhuǎn)換成電量的傳感器[6]。目前有滑動(dòng)式、拉桿式、拉繩式等多種。拉繩位移傳感器可以滿足行程在幕布高度的位移傳感。根據(jù)幕布實(shí)際大小將升與降的位移物理數(shù)據(jù)量設(shè)定闕值，如果在升降過(guò)程中位移量到達(dá)該闕值，則讓電動(dòng)機(jī)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)；如果在上述過(guò)程完成之后，實(shí)際位移量高于或低于該闕值，說(shuō)明幕布發(fā)生故障，則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)報(bào)警即可。

另外，也可以通過(guò)振動(dòng)傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)?？梢允褂脡毫鞲衅鞅O(jiān)測(cè)傳動(dòng)軸與布卷起與松開(kāi)的程度來(lái)觸發(fā)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)與停。然而依據(jù)經(jīng)驗(yàn)我們認(rèn)為，前者沒(méi)有必要，后者不夠精確難以實(shí)施。

3.研發(fā)聲音傳感系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)音箱的實(shí)時(shí)監(jiān)控

盡管可以對(duì)無(wú)線接收機(jī)及發(fā)射器和功放進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)整，但是仍然難以保證音箱是否發(fā)聲。聲音傳感器可以通過(guò)監(jiān)測(cè)Windows系統(tǒng)開(kāi)機(jī)音樂(lè)的有無(wú)判斷音箱設(shè)備運(yùn)行是否正常。一旦檢測(cè)不到開(kāi)機(jī)音樂(lè)，工作人員可以結(jié)合查看無(wú)線接收機(jī)及發(fā)射器和功放的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)確定是計(jì)算機(jī)聲卡、功放、無(wú)線接收機(jī)及發(fā)射器和音箱中的哪個(gè)設(shè)備出了故障。為了避免環(huán)境噪聲干擾聲音傳感器監(jiān)測(cè)Windows系統(tǒng)開(kāi)機(jī)音樂(lè)，可以將此音樂(lè)設(shè)定為特定頻率、特定時(shí)長(zhǎng)的樂(lè)音。另外，聲音傳感器還能檢測(cè)教室環(huán)境的聲音強(qiáng)度，可以監(jiān)測(cè)出教室音響音量過(guò)低或過(guò)高甚至嘯叫，方便工作人員及時(shí)掌握相關(guān)信息進(jìn)行相應(yīng)處理。

六、智能化管理系統(tǒng)集成

現(xiàn)有多媒體教室設(shè)備和設(shè)備管理系統(tǒng)中對(duì)傳感器的應(yīng)用還不夠理想，只有部分設(shè)備具有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)功能，而且相互獨(dú)立，并沒(méi)有形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析和處理的管理系統(tǒng)。

目前有兩種數(shù)據(jù)采集設(shè)備架構(gòu)方式：一是將數(shù)據(jù)采集設(shè)備獨(dú)立布置于多媒體設(shè)備之外，形成新的系統(tǒng)，為多媒體中央控制器提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，多媒體中央控制器將數(shù)據(jù)傳回多媒體教室管理系統(tǒng)進(jìn)行分析處理；二是多媒體設(shè)備生產(chǎn)廠商在設(shè)備內(nèi)部集成數(shù)據(jù)采集設(shè)備后，為第三方提供數(shù)據(jù)輸出接口，由第三方開(kāi)發(fā)完成數(shù)據(jù)的傳輸和分析處理，并最終開(kāi)發(fā)完成智能化管理系統(tǒng)。

依筆者所見(jiàn)，將數(shù)據(jù)采集設(shè)備獨(dú)立布置于多媒體設(shè)備之外是不現(xiàn)實(shí)的。一則多媒體中央控制器生產(chǎn)廠商并不能實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)采集設(shè)備完美植入多媒體設(shè)備中，二則數(shù)據(jù)采集設(shè)備獨(dú)立于多媒體設(shè)備，顯得過(guò)于分散，結(jié)合不緊密，穩(wěn)定性和耦合度難以保證。如果各個(gè)多媒體設(shè)備生產(chǎn)廠商內(nèi)置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并能開(kāi)放采集數(shù)據(jù)接口給第三方，多媒體中央控制器生產(chǎn)廠商則可據(jù)此開(kāi)發(fā)統(tǒng)一的智能化管理系統(tǒng)，既能滿足多媒體教室管理需求，又能實(shí)現(xiàn)合作共贏。

七、結(jié)束語(yǔ)

多媒體教室是高校重要的信息化教學(xué)環(huán)境。優(yōu)質(zhì)的多媒體教室管理能夠?yàn)楦咝＝虒W(xué)質(zhì)量的提升給予直接支持。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促進(jìn)了多媒體教室管理的流程再造與模式重構(gòu)，它能夠改變傳統(tǒng)的被動(dòng)服務(wù)為主動(dòng)服務(wù)，提高多媒體教室管理效率和信息化水平，為創(chuàng)造更加優(yōu)良的教學(xué)環(huán)境奠定基礎(chǔ)。

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（編輯：王曉明）