陳王盛

（華僑大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與教育技術(shù)中心，　福建　泉州　362021）

基于信號與系統(tǒng)理論的多媒體故障分析方法研究

陳王盛

（華僑大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與教育技術(shù)中心，福建泉州362021）

多媒體系統(tǒng)因其設(shè)備與線路較為繁雜，發(fā)生故障時往往難以定位設(shè)備故障或線路問題。根據(jù)信號與系統(tǒng)理論，提出了多媒體故障的信號路徑分析方法，歸納了該方法的兩個操作步驟，簡要分析其通用性，并綜合運(yùn)用該方法對常見的多媒體教學(xué)系統(tǒng)故障進(jìn)行了示例分析，證明了該方法的有效性。

多媒體系統(tǒng)；故障；信號與系統(tǒng)；分析方法

多媒體系統(tǒng)（以下也簡稱多媒體或系統(tǒng)）在高校的應(yīng)用十分普遍，其在多媒體教室或在計(jì)算機(jī)機(jī)房，都發(fā)揮了重要的作用。在這些形態(tài)各異的多媒體系統(tǒng)中，所包含的設(shè)備及線路較為繁雜，當(dāng)發(fā)生故障時，如何依據(jù)故障現(xiàn)象快速準(zhǔn)確地分析定位故障設(shè)備或線路問題（以下也簡稱故障點(diǎn)），是多媒體管理維護(hù)人員必須要掌握的技能，這不僅需要經(jīng)驗(yàn)，更需要正確有效的方法指導(dǎo)。

一、信號路徑分析方法

（一）理論基礎(chǔ)

信號與系統(tǒng)理論指出，“電路或系統(tǒng)是為傳送信號或?qū)π盘栠M(jìn)行加工處理而構(gòu)成的某種組合”［1］。因此在應(yīng)用系統(tǒng)中，當(dāng)信號從系統(tǒng)輸入設(shè)備到系統(tǒng)輸出設(shè)備的一系列傳送或加工處理過程中，系統(tǒng)內(nèi)部必然形成若干條信號傳送或加工處理路徑（以下也簡稱信號路徑），這些信號路徑分別或共同對某一類信號進(jìn)行傳送或加工處理，如圖1所示，其中箭頭表示信號的流動方向，細(xì)體虛線表示省略了一些設(shè)備和線路（下圖均同此表示）。

圖1　電子系統(tǒng)的信號路徑

由圖1容易看出，在信號路徑1至信號N中，當(dāng)任意的一臺處理設(shè)備或一段連接線發(fā)生故障，相應(yīng)的路徑就無法正確處理或傳送相關(guān)信號，信號路徑終端的輸出設(shè)備獲得的自然就是異常信號，此時系統(tǒng)處于故障狀態(tài)，系統(tǒng)功能異常；反之，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，即某些信號路徑輸出異常時，說明系統(tǒng)某些信號路徑上的設(shè)備或線路出現(xiàn)故障。此時若能夠很快分析定位出故障點(diǎn)，并用正常的設(shè)備或線路將其替換，或者通過維修等處理恢復(fù)故障點(diǎn)的設(shè)備或線路，相應(yīng)的系統(tǒng)故障也就被排除了，系統(tǒng)功能自然就恢復(fù)正常。

因此，要排除系統(tǒng)故障，首先就要分析定位出故障點(diǎn)，只有找到故障所在的設(shè)備或線路后，才能進(jìn)行后續(xù)的故障排除處理。從上面基于信號與系統(tǒng)理論的分析可以看出，如果根據(jù)系統(tǒng)的信號路徑來分析定位相應(yīng)故障，準(zhǔn)確性和效率必然會大大提高。原因在于，首先容易根據(jù)信號分類將系統(tǒng)劃分為相應(yīng)的多條信號路徑，有助于加深對系統(tǒng)功能構(gòu)成的理解，為后續(xù)的分析打下良好的基礎(chǔ)，其次按照故障的現(xiàn)象，可以很容易地識別出是哪類信號出現(xiàn)異常，有效地把故障范圍縮小到相應(yīng)的信號路徑上，大大提高了定位故障點(diǎn)的時效。因此，這樣的故障分析方法是可行的。

由于上述的故障分析定位方法著眼于系統(tǒng)的各類信號路徑，故稱之為信號路徑分析方法。

（二）操作步驟

根據(jù)前述分析，容易歸納得出該方法的操作步驟：

第1步——按照信號特性分類，分解出系統(tǒng)的各條信號路徑；

第2步——按照系統(tǒng)故障現(xiàn)象識別出異常的信號，找到第1步所得到的相對應(yīng)的信號路徑，結(jié)合排除法等方法對該路徑上的設(shè)備和線路進(jìn)行逐一排查，最終定位故障點(diǎn)。

值得注意的是，從上面的分析過程可以看出，信號路徑分析方法的得出并不基于實(shí)際系統(tǒng)類別，因此可以判斷出該方法是一種普遍適用的系統(tǒng)方法。

二、信號路徑分析法的應(yīng)用

由于多媒體系統(tǒng)具體形態(tài)千差萬別，沒有必要一一列舉，下面就以高校中典型的現(xiàn)代多媒體教學(xué)系統(tǒng)為例，綜合應(yīng)用信號路徑分析方法對其常見故障進(jìn)行分析定位，以證明該方法的有效性。

（一）多媒體系統(tǒng)信號路徑分解

現(xiàn)代多媒體教學(xué)系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)中控型為主，盡管組成系統(tǒng)的具體設(shè)備和數(shù)量有差異，但整個系統(tǒng)的架構(gòu)基本相同，圖2所示即現(xiàn)代典型的網(wǎng)絡(luò)集中控制型多媒體教學(xué)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)框圖。

圖2　多媒體教學(xué)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

按照多媒體系統(tǒng)的視聽傳播教學(xué)特點(diǎn)［2］，可以分解出2條主要信號路徑和一條輔助信號路徑，分別是顯示信號路徑、音頻信號路徑和電源信號路徑，分別示于圖3、圖4和圖5（圖5中線路均為單一的電源線路）。

圖3　多媒體教學(xué)系統(tǒng)的顯示信號路徑

圖4　多媒體教學(xué)系統(tǒng)的音頻信號路徑

圖5　多媒體教學(xué)系統(tǒng)的電源信號路徑

（二）故障分析

在上面分解得到系統(tǒng)的信號路徑基礎(chǔ)上，以下對實(shí)際工作中常見的系統(tǒng)故障也進(jìn)行分類，并綜合運(yùn)用信號路徑分析方法進(jìn)行故障分析定位。

1.顯示類故障

此類故障應(yīng)當(dāng)結(jié)合圖3所示信號路徑進(jìn)行分析處理。

——投影有光無圖像

投影有光說明投影機(jī)自身無大問題，只是無信號輸入或者進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。對進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)的投影機(jī)一般只需做好清理過濾網(wǎng)等散熱處理即可恢復(fù)，如處理過后仍無圖像，再做下面的分析處理。

若顯示器圖像正常，則可判斷故障點(diǎn)是顯示線路2，導(dǎo)致顯示信號無法傳送至投影機(jī)，應(yīng)及時更換或重新焊接該線路。如果顯示器也無圖像，則可判斷故障點(diǎn)是中控、顯示線路1和電腦主機(jī)其中之一。此時可將顯示線路1從中控接口拆下改接至顯示器，觀察顯示器圖像，如正常顯示，即可確定故障點(diǎn)位于中控，應(yīng)及時更換或維修中控；如顯示器仍無圖像，則可確定故障點(diǎn)為電腦主機(jī)，應(yīng)及時更換或維修主機(jī)。

——投影無光無圖像

投影無光一般可判斷電源故障或投影機(jī)問題，電源出故障的概率較低，也容易判斷。若電源正常，則故障點(diǎn)就是投影機(jī)自身，可按照投影機(jī)的信號指示燈做進(jìn)一步判斷處理。

——顯示器有光無圖像

有光說明顯示條件具備，只是無信號輸入或者輸入信號超過顯示器顯示范圍，故障點(diǎn)初步可判斷為電腦主機(jī)的顯示設(shè)置異常?？捎昧硪慌_正常顯示器接到電腦主機(jī)調(diào)整其顯示屬性以適應(yīng)故障顯示器的顯示范圍。若顯示設(shè)置正常但仍無圖像，則可參考投影有光無圖像的故障分析方法定位故障點(diǎn)，只是此時的參照對象為投影機(jī)。

——顯示器無光無圖像

與投影機(jī)無光無圖像故障類似，可參照進(jìn)行分析處理。

2.擴(kuò)聲類故障

此類故障應(yīng)當(dāng)結(jié)合圖4所示信號路徑進(jìn)行分析處理。

——電腦話筒均無聲

因所有音源出問題的可能性較小，所以故障點(diǎn)一般在中控至音箱這段信號路徑上?？上葘⒁纛l線路1或2或3從中控接口拆下改接至功放的音頻輸入接口，播放電腦音樂進(jìn)行測試。此時如正常擴(kuò)聲，則可判斷中控至音箱無問題，故障點(diǎn)是中控或者音頻線路4，可將音頻線路4替換音頻線路1判斷音頻線路4是否正常。排除了線路后，故障點(diǎn)就是中控，此時應(yīng)當(dāng)維修或更換中控。如音頻線路1或2或3接功放無法擴(kuò)聲，則可判斷故障點(diǎn)在功放至音箱信號路徑上，可參照上述方法做進(jìn)一步分析定位。

——電腦有聲話筒無聲

電腦有聲說明中控至音箱的信號路徑?jīng)]有問題，故障范圍縮小至話筒到中控接口信號路徑上。可將音頻線路1的中控接口與音頻線路2或3的中控接口交換，若正常擴(kuò)聲，則說明故障點(diǎn)在話筒與音頻線路2、3上，可用替換法做進(jìn)一步分析定位。若接口交換后仍無法擴(kuò)聲，則說明中控為最終故障點(diǎn)，應(yīng)對其進(jìn)行檢修或更換。

——話筒有聲電腦無聲

此故障可參照電腦有聲話筒無聲問題做分析定位處理。

——嘯叫或噪音

此類故障一般為軟故障，表明音頻設(shè)備、線路基本正常，問題在于音量或音頻屬性調(diào)節(jié)不當(dāng)。此時應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)信號路徑上的各設(shè)備的音量或音頻屬性，并排除外部干擾，特別是無線音頻信號干擾，即可恢復(fù)。首先可嘗試關(guān)閉音頻線路1、2或3的音源設(shè)備音量，以排除音源問題，再沿信號路徑由后往前逐一排除功放、中控的音量或音頻屬性設(shè)置問題，最終定位故障點(diǎn)并做出相應(yīng)處理。

3.電源類故障

此類故障應(yīng)當(dāng)結(jié)合圖5所示信號路徑進(jìn)行分析處理。

——系統(tǒng)無電

由于大部分設(shè)備均由中控電源箱供電可判斷是中控電源箱節(jié)點(diǎn)問題?？捎秒姽すP檢測中控電源箱輸入電源是否正常，排除進(jìn)電問題后，如故障依舊，則判斷電源箱為故障點(diǎn)，應(yīng)對其做檢修或更換。

——控制面板開機(jī)設(shè)備無電

中控面板有電說明中控電源箱進(jìn)電正常，只是因?yàn)闊o法控制電源箱自動對設(shè)備送電，導(dǎo)致其它設(shè)備無電，故障點(diǎn)是中控電源箱?？申P(guān)閉系統(tǒng)的總進(jìn)電開關(guān)幾分鐘，再重新上電嘗試恢復(fù)。另外，某些中控電源箱有手動和自動兩種模式，切換到手動狀態(tài)時各設(shè)備可通過電源箱上的各個開關(guān)進(jìn)行手動送電，應(yīng)急處理時，可手動對各設(shè)備供電，讓系統(tǒng)可用，使用完畢應(yīng)及時檢修或更換控制面板、中控和電源箱。

——個別設(shè)備無電

可能故障點(diǎn)是電源線路，此時可先更換該設(shè)備的電源線路，排除電源線路問題后，即可判斷設(shè)備自身即故障點(diǎn)，應(yīng)及時進(jìn)行檢修或更換。

從上述故障分析定位過程可以看出，信號路徑分析法分析處理故障思路清晰、明確，可以有效縮小故障排除范圍，大大縮短故障處理時間。

值得注意的是，在上述的故障分析定位過程中，經(jīng)常會采用替換法以進(jìn)一步縮小故障定位范圍，在后續(xù)的處理過程應(yīng)將所替換的相關(guān)設(shè)備或線路連接進(jìn)行恢復(fù)，并在處理完后做好系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試，以保證系統(tǒng)功能恢復(fù)正常。

三、結(jié)論

綜上所述，本文基于信號與系統(tǒng)理論所得出的信號路徑故障分析方法，其操作步驟簡便易行，方法具備通用性。又通過在多媒體教學(xué)系統(tǒng)故障分析實(shí)例中應(yīng)用證明該方法行之有效，能提高多媒體故障處理的效率。

［1］鄭君里，應(yīng)啟珩等.信號與系統(tǒng)（第2版）上冊［M］.北京:高等教育出版社，2000.

［2］何克抗，李文光.教育技術(shù)學(xué)（第2版）［M］.北京:北京師范大學(xué)出版社，2009.

（責(zé)任編輯：袁媛）

Research on Analytical Technique of Multi-media Systems'Malfunction Based on Principles of Signals and Systems

CHEN Wang-sheng
（Center of Network and Educational Technology，Huaqiao University，Quanzhou 363021，F(xiàn)ujian）

When multimedia systems are malfunctioning，it is hard to find out their faulty parts because their constructions usually are complex.So，based on principles of signals and systems，a novel technique is introduced to analyze its fault when one system is under malfunction.Then the operation steps of the method are summed up，and its versatility is concluded briefly.At last，its effectiveness can be proved by applying the technique to practical examples.

multi-media systems；malfunction；signals and systems；analytical technique

G484

B

1671-802X（2016）01-0023-05

2015-12-25

陳王盛（1977-），男，福建順昌人，碩士，工程師，研究方向：信息系統(tǒng)軟硬件開發(fā)及應(yīng)用。E-mail：chenws@hqu.edu.cn.