用物联网架构建立人性化多媒体管理系统

引言

物联网产业被视为继计算机、互联网和移动通信网络之后的第三次信息产业浪潮，因其受到广阔的行业应用，教育领域中也开始应用，同时高校开始研究物联网在多媒体管理和实验室的应用案例。为此，在高校多媒体课室、实验室建设和管理中应更新观念，按照教育改革的总体思路，认真思考，把多媒体课室、实验室建设和管理目标转移到以节能、低碳以及数字化、智能化、网络化、互动化、集约化为核心的层面上来,加快推进多媒体课室与物联网技术的整合，保证新技术的有序开发与运用，使之更符合现代教育教学的要求，更具有发展潜力。

运用物联网的理念及技术构建系统支撑环境，建立物联网技术下多媒体管理系统，改变传统硬件控制器的方式，设计物联网软件中央控制器，达到远程操控和课室的桌面操作虚拟化及个性化教学，并且实现预警式智能化系统维护和无障碍升级，同时达到基于手持移动设备实现多媒体设备的远程控制和集约化管理，成为我们研究的新课题。

因此，应用物联网的架构，设计一个物联网多媒体管理系统，实现操作虚拟化及个性化教学;同时实现自动感知、智能调节、远程控制及其他可扩展的综合功能，使高校多媒体管理系统在科学化、智能化、集约化方面进一步提升，可实现高校多媒体课室建设的跨越式发展。

1更加人性化的多媒体管理系统设计目标

针对多媒体管理系统中遇到的一些技术瓶颈，我们通过前期的充分调研和分析规划，设计了基于物联网技术下的多媒体管理系统，实现了校区内的多媒体课室远程操控和课室的桌面操作虚拟化及个性化教学，同时实现预警式智能化系统维护和无障碍升级，以及达到基于手持移动设备实现多媒体设备的远程控制和集约化管理。本系统促进了学校多媒体教学的发展，实现了物联网与传统多媒体融合，在教学服务过程中体现人性化、高效率、无差错的管理。

本系统的主要设计目标就是：把物联网建设的理念与技术运用到高校的多媒体管理系统当中，实现多媒体课室智能操控，以完善自动控制效应；实现多媒体课室的集约管理，以提升设备的利用率；实现多媒体课室远程操控，以提升协同效果。运用物联网技术构建物联网多元化智能多媒体管理系统，打破了以往受地域、时间限制的缺陷，打通了固定互联网和移动互联网之间的限制，做到了计算机与手持移动设备的终端融合，实现多媒体课室的实时、动态、准确调控，纵横多维沟通和异地与同步协调的全方位跟踪管理新模式，加快学校多媒体课室管理的现代化、规范化、科学化进程，使管理水平迈上新台阶，为教学环境创造更好的条件和提供有力的保证。

2系统架构设计

对应用层M2M通信技术的应用，是实现物联网架构下建立智能化多媒体管理系统的第一步。本系统将M2M多种不同类型的通信技术有机结合在一起，将数据从一台终端传送到另一台终端，实现人、机器、系统三者之间的智能化、交互式无缝链接，从而实现人与机器和机器与机器之间畅通无阻、随时随地的通信对话。设置多媒体设备都具备联网和通信能力，通过数据融合、数据挖掘等技术把感知和传输的信息进行分析和处理，实行自动获取数据采集、信息处理、自动感知、智能调节、自动控制、人工智能处理服务综合功能。

另外，根据物联网的架构，结合学校多媒体课室实际情况,设计和实现物联网通信技术下的多媒体系统管理。从系统模块结构来看，整个系统主要分成自动感知智能控制系统、远程控制系统、软件中央控制系统、协同工作平台和处理模块等五大部分。图1所示是多媒体管理系统的数据流程。

图1数据流描述图

中央控制系统由M2M平台、远程控制系统组成，系统主要实现将各种各样信息数据进行一系列收集、存储和控制。例如，对手持移动设备远程发来信息、管理工作终端发来信息和自动感知传送来的信息数据以及多媒体设备智能反馈信息数据进行收集和存储，按照要求导入到处理模块，借助于信号分析技术对获得的各种原始数据进行必要的数据处理，处理模块分为接入模块、终端模块、应用接入模块、管理处理模块、数据库模块、Web模块。支持信息的解析、分派、路由、协议转换和转发、分配和控制，完成各种终端管理和控制的服务处理，并产生系统日志和网管信息。根据终端或者应用发出的请求信息的命令执行对应的逻辑处理，并对终端发出控制信息进行数据处理和操控，处理后的信息数据通过协同工作平台实现管理工作流程协同、控制管理联动。由即时通讯模块形成了“网捆绑”的互动协同操作，实现了实时协同管理，并加入上传、信息反馈、即时控制等功能形成多终端的“全功能”协同工作平台。

当管理者把持手持移动设备操作（如手机、平板电脑等）发出信号时，系统将通过3G、WirelessFidelity和Wi-MAX无线网络并利用物联网接入云计算平台和中央控制系统来实现远距离监控和操纵多媒体计算机的数据、恢复还原多媒体计算机系统，另一方面，手持移动设备应具有查询M2M终端设备状态、远程监控功能，以实现远程控制的目的。

管理工作终端发指令到协同工作平台，通过物联网发到处理模块，然后到达中央控制系统来控制和处理多媒体课室设备，协同工作平台还可以支持全方位智能化多媒体课室设备系统维护和无障碍升级。

自动感知智能控制主要采用RFID的射频和热电式、光电式、压电式传感自动感知设备，对识别的信息进行收集、分析并传输到中央控制系统。多媒体课室设备控制系统与中央控制系统进行通信，接收中央控制系统动作指令，并反馈信息数据，从而自动处理多媒体设备故障，实现智能化故障的诊断和排除。

通过桌面操作虚拟化以及个性化教学，可利用信息管控协议，实现对应用于虚拟化接入的终端，即通过物联网接入教育云计算系统中，借助服务器虚拟化系统软件的虚拟化技术来实现端到端的虚拟化操作，从而提供个性化教学平台实现虚拟课堂。例如，教师可用苹果iPad5移动手机能够从任何地方访问其虚拟Windows桌面、应用程序和数据，达到个性化教学。

本系统采用双数据库设计，有中心与本地两级数据库，系统中安装有两个数据库，当中心的数据库无法访问时，系统会在“应急模式”下自动启动服务中的另一个数据库，以服务对应的PID，此时系统则由本地数据库提供支撑，以继续工作。

3在多媒体课室管理和教学中的应用

系统中的多媒体课室设备嵌入网络通信接口及数据采集、检测器件和TCP/IP协议，由多媒体软件及中控器联动，实现计算机控制、计算机系统还原控制、投影设备的控制、信号源的选择、幕布控制、音视频切换、功放声音控制及电源管理等。当多媒体课室设备出现故障时，感知系统通过网络就自动反馈信息到中央控制系统进行诊断和排除，实行智能化维护和管理。

另外就是可实时监控和管理。管理人员通过管理工作终端平台进行查看与控制，还可以使用手机、平板电脑实时远程查看与控制。多媒体课室装置有自动感知智能控制，当教师使用IC卡一卡通开课室门时，系统自动启动多媒体设备，如计算机、投影机和功放自动打开，电动幕布放下，下课时老师离开教室，多媒体设备将自动逐一关闭。具有可靠的应用效果。

利用桌面操作虚拟仿真教学。教师手触移动平板电脑屏或使用电子教棒，多媒体屏幕将展示出三维实景虚拟相关课件和场景，体现“仿真、立体、对话、互动”的视觉效果，以便教师进行技能培训、专业授课等。这种虚拟现实与仿真、数字化多媒体式的个性化教学，有效地拓展教学的功能和内容,提升多媒体课室综合层次。

通过物联网接入国家精品课程资源中心云教育服务平台,实现多媒体教学网络直播和资源点播服务，确保稳定流畅的视听效果。

4技术难点与解决对策

物联网技术下实现智能多媒体管理系统的关键技术除了传统网络技术和通信技术以外，还包括中央控制技术、自动控制技术。

本系统改变了传统使用硬件控制器，而采用软件控制器。可在每个多媒体设备内嵌入网络通信接口及数据采集、检测器件，通过内部子网将各种媒体的功能集成到软件中控器上,并给每个多媒体课室的中控器都分配唯一的IP地址，使用串口电路、网络接口电路与路由器连接和通讯控制，实现与外网及室内其他网络连接通讯来控制周边多媒体设备。

利用软件中央控制技术，可通过软件修改RS232、RS485控制命令来实现多媒体设备主要功能的控制。在程序上，对每项开关信号需要确定其当前状态开与闭合的变化，运用变量特性与变量空间，应用检测函数来统一各路开关信号。

系统自动控制技术的关键在于开环控制、反馈控制、随机控制、智能控制。本系统可对多媒体设备(模块)进行自身检测，检查各部分设备是否正常，及时发现故障，自动感应收集数据和信息，并反馈到软件中央控制器上，经过分类处理进行智能系统维护与升级，从而达到智能系统维护和无障碍升级，减轻人工对多媒体管理系统维护，最终提升多媒体管理质量和效果。与此同时，管理技术人员也可以根据监控实际情况做出调控远程维护操作，做到即时监控、即时管理。

运用物联网架构，可全方位地实现多媒体课室的实时、动态、纵横多维沟通和异地与同步协调的跟踪管理新模式。本系统采用CC2420实现无线通讯技术，达到手持移动设备的终端技术实现可视化、透明化、远程管理，使其更加人性化。技术要点在于设置发送和接收模式。

实现物联网应用中的一个关键点在于缺乏一种通用软件。首先要定义新的协议，建立在应用框架接口的基础上，开发自优化、自配置、自分布的适应软件，实现不同中间件的服务及应用系统之间的交互、融合。

利用物联网架构建立多媒体管理系统，要注意解决端到端的特征分布式开放架构问题，系统多样化互操作问题，支持多用户终端环境问题，以及对等节点操作分散的自主架构问题。

5结语

在物联网技术下的多媒体管理系统设计与实施过程中,本项目主要解决多媒体设备前后端、中间传输通道不一致性和系统维护、升级困难的问题，实现多数据信息自动采集、智能预警式系统维护和无障碍升级；同时解决了物联网软件中央控制器，达到远程操控和课室的桌面操作虚拟化及个性化教学；而基于手持移动设备则用于实现多媒体设备的远程控制和集约化管理，实现多媒体教学环境支持下的协同工作。

本系统采用物联网技术手段，以面向管理服务为导向，通过自主开发，运用物联网架构，全方位地实现多媒体课室的实时、动态、准确调控，纵横多维沟通和异地与同步协调的跟踪管理新模式，建立更加人性化的多媒体管理系统，并实现多媒体设备的远程控制管理和维护。

总之，物联网技术下的多媒体管理系统的建成，提高了学校多媒体课室的管理水平，达到了高效智能化管理。

把当前最前沿的物联网技术应用在多媒体系统的管理中,具有互联互通、透彻信息感知和综合智能服务等特点，进一步改变了学校多媒体教学环境，实现了多媒体教学设备管理的实时化、集约化和智能化，使之更加人性化，充分发挥其在教学中的功能与价值，为高校多媒体管理走向物联网应用提供参考。

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