黃立平

[摘 要]隨著智慧校園的發(fā)展，傳統(tǒng)教室管理系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足教師和學(xué)生對(duì)多媒體教室查詢和管理的需要，需要構(gòu)建一套全新的多媒體教室集群管理系統(tǒng)。文章通過(guò)應(yīng)用無(wú)線微控制器，設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)等多媒體教室集群管理硬件和多媒體教室節(jié)點(diǎn)、空教室查詢等軟件。對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)獲得結(jié)果的運(yùn)行時(shí)間更短，響應(yīng)速度更快，更符合智慧校園的要求。

[關(guān)鍵詞]智慧校園;多媒體教室;集群管理系統(tǒng);響應(yīng)速度

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.22.097

[中圖分類號(hào)]G434[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2020）22-0-03

0? ? ?引 言

目前，智慧校園建設(shè)成為各個(gè)高校未來(lái)教育發(fā)展的必然趨勢(shì)，可以有效促進(jìn)各個(gè)高校向智能化、科學(xué)化、人性化方向發(fā)展。智慧化校園建設(shè)具有一定的創(chuàng)新意義和實(shí)際價(jià)值，可以有效改善教師與學(xué)生之間的關(guān)系，但應(yīng)用多媒體技術(shù)和設(shè)備對(duì)傳統(tǒng)多媒體教室管理造成了一定的困擾。大多數(shù)高校采用封閉式的管理模式管理多媒體教室，即上課開放、下課關(guān)閉。但隨著智慧校園的到來(lái)，日益增加的多媒體教室減少了學(xué)生課余自修時(shí)間，因此，高校需要將多媒體教室改為全天開放，為學(xué)生提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)場(chǎng)所?；诖耍疚牧⒆阌谥腔坌@，對(duì)多媒體教室集群管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。

1? ? ?多媒體教室集群管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1? ?無(wú)線微控制器選擇

本文從多媒體教室集群管理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，考慮到該系統(tǒng)是面向智慧校園的，需要結(jié)合不同應(yīng)用環(huán)境對(duì)無(wú)線微控制器各項(xiàng)功能需求，選擇型號(hào)為NAC-6100的無(wú)線微控制器。NAC-6100型號(hào)控制器的接口數(shù)量為4個(gè)千兆電口;默認(rèn)管理AP數(shù)量為8個(gè);最大在線并發(fā)用戶數(shù)量可達(dá)4 000名;內(nèi)置賬戶數(shù)大于60 k;電源輸入為單電源輸入;內(nèi)置硬盤為64 G的SSD;AP License步長(zhǎng)為1;功耗小于25 W;部署模式可分為旁路部署、串行部署、網(wǎng)關(guān)部署和遠(yuǎn)程部署;外觀整體規(guī)格尺寸為350 mm×220 mm×45.55 mm?？傊琋AC-6100型號(hào)控制器的規(guī)格小，方便系統(tǒng)安裝;保證系統(tǒng)可同時(shí)為多人提供服務(wù)。同時(shí)，NAC-6100型號(hào)控制器的硬件資源十分豐富，包含25個(gè)數(shù)字輸入輸出電路、5個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器、4個(gè)32位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，具備內(nèi)網(wǎng)終端狀態(tài)可視化分析、大數(shù)據(jù)分析、行為管理、行為審計(jì)、無(wú)線管理等功能。在設(shè)計(jì)多媒體教室集群管理系統(tǒng)時(shí)，需要開發(fā)和制造與該無(wú)線微控制器連接的電源以及外圍設(shè)備等實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，簡(jiǎn)化系統(tǒng)整體的開發(fā)過(guò)程。

1.2? ?協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)是整個(gè)多媒體教室集群管理系統(tǒng)硬件中的核心，承擔(dān)著對(duì)多媒體教室集群組建和管理過(guò)程中各個(gè)節(jié)點(diǎn)中上傳數(shù)據(jù)信息的采集和處理任務(wù)，通過(guò)協(xié)調(diào)器可以發(fā)送節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的控制指令，并與上位機(jī)通信。本文在設(shè)計(jì)多媒體教室集群管理系統(tǒng)時(shí)，將協(xié)調(diào)器裝置以串口的形式與對(duì)應(yīng)的上位機(jī)連接，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)用戶端與NAC-6100型號(hào)控制器的實(shí)時(shí)通信。協(xié)調(diào)器裝置將上位機(jī)應(yīng)用程序的對(duì)應(yīng)控制指令和數(shù)據(jù)精準(zhǔn)地發(fā)送到對(duì)應(yīng)的多媒體教室集群中，只需要較少一部分的控制指令，協(xié)調(diào)器裝置即可完成全部操作。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)主要由控制模塊、時(shí)鐘芯片、穩(wěn)壓電路、天線、指示燈、串口電路以及存儲(chǔ)芯片等結(jié)構(gòu)組成?？紤]到本文研究的多媒體教室集群管理系統(tǒng)主要面向智慧校園，可以為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)選擇兩種供電模式：第一，由電源模塊將交流電轉(zhuǎn)換為5 V直流供電路板為其提供電量;第二種，直接由USB接口供電。

2? ? ?多媒體教室集群管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1? ?多媒體教室節(jié)點(diǎn)定位及控制

多媒體教室集群管理系統(tǒng)中的多媒體教室節(jié)點(diǎn)的定位功能主要以系統(tǒng)中上位機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中充分提取多媒體教室集群中對(duì)應(yīng)的多媒體教室具體使用時(shí)間等信息，再結(jié)合用戶在系統(tǒng)中輸入的自定義請(qǐng)求，將相應(yīng)指令以通信協(xié)議的格式發(fā)送到對(duì)應(yīng)的協(xié)調(diào)器裝置中。利用該裝置對(duì)用戶提出的控制指令進(jìn)行分析和辨別，再將其發(fā)送到多媒體教室集群中，以此對(duì)多媒體教室節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位。圖1為多媒體教室集群管理系統(tǒng)對(duì)多媒體教室節(jié)點(diǎn)的控制流程。

當(dāng)多媒體教室集群中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到對(duì)應(yīng)的控制指令或控制數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)解析指令，可以將解析得到的結(jié)果轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)自身能夠有效識(shí)別的任務(wù)，并將多個(gè)任務(wù)繪制成執(zhí)行任務(wù)表。待完成相應(yīng)任務(wù)后，利用系統(tǒng)外部相連接的存儲(chǔ)芯片，繪制執(zhí)行任務(wù)表存儲(chǔ)相應(yīng)的參數(shù)信息。當(dāng)多媒體教室集群中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)從上位機(jī)用戶端接收到相應(yīng)指令后，自動(dòng)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的臨時(shí)成立任務(wù)。

2.2? ?空教室查詢

當(dāng)用戶利用多媒體教室集群管理系統(tǒng)查詢多媒體空教室時(shí)，首先需要由具備注冊(cè)條件的用戶在系統(tǒng)中注冊(cè)賬號(hào)，主要采用異步JavaScript和XML技術(shù)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)用戶在上位機(jī)客戶端進(jìn)行注冊(cè)并填寫個(gè)人基本信息后，由多媒體教室集群管理系統(tǒng)自動(dòng)將信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，若對(duì)比結(jié)果不符合注冊(cè)用戶賬號(hào)的要求，則將具體錯(cuò)誤內(nèi)容發(fā)送到上位機(jī)界面中，提醒用戶更改或取消注冊(cè)動(dòng)作。當(dāng)用戶填寫的信息符合注冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，由多媒體教室集群管理系統(tǒng)自動(dòng)將新用戶填寫的各項(xiàng)基本信息存儲(chǔ)在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，完成賬號(hào)注冊(cè)。用戶登錄采用JSP+bootstrap3研發(fā)的登錄頁(yè)面，通過(guò)填寫正確的賬號(hào)和密碼，由安全訪問(wèn)控制解決方案的安全框架驗(yàn)證賬號(hào)和密碼。用戶的登錄賬號(hào)不同，在登錄后系統(tǒng)展示的頁(yè)面也各不相同。超級(jí)管理人員可查詢系統(tǒng)中的所有菜單，并執(zhí)行操作系統(tǒng)內(nèi)的所有功能，查詢空教室等;系統(tǒng)管理人員可查詢系統(tǒng)中用戶管理的相應(yīng)模塊，查詢空教室等;普通用戶登錄僅可查詢多媒體教室集群中的空教室。圖2為空教室查詢模塊功能示意圖。

多媒體教室集群管理系統(tǒng)中的空教室查詢功能主要為普通系統(tǒng)用戶提供空教室信息，并通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)軟件組成將處理后的完成信息輸出到上位機(jī)用戶端界面中，為用戶展示詳細(xì)的空教室時(shí)間、樓層、多媒體設(shè)備等參數(shù)信息。在第一時(shí)間為用戶提供所需信息，方便用戶后續(xù)自主安排學(xué)習(xí)計(jì)劃。

3? ? ?仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)

3.1? ?實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本文仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)的目的在于檢測(cè)多媒體教室集群管理系統(tǒng)是否滿足面向智慧校園的多媒體教室系統(tǒng)的需求，采用黑盒測(cè)試法對(duì)該系統(tǒng)與傳統(tǒng)管理系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。在已知兩種系統(tǒng)各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)上，通過(guò)檢測(cè)驗(yàn)證系統(tǒng)各項(xiàng)功能是否正常。設(shè)置實(shí)驗(yàn)組為多媒體教室集群管理系統(tǒng)，對(duì)照組為傳統(tǒng)系統(tǒng)，按照多媒體集群管理的流程，通過(guò)黑盒測(cè)試，驗(yàn)證兩種系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。

3.2? ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備完成對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將具體輸入性測(cè)試、功能執(zhí)行以及預(yù)期輸出時(shí)間結(jié)果3個(gè)角度對(duì)比實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的運(yùn)行結(jié)果，將實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)繪制成表1，具體如下。

根據(jù)表1中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組均可以完成用戶給出的相應(yīng)任務(wù)，但從運(yùn)行時(shí)間看，實(shí)驗(yàn)組的運(yùn)行時(shí)間在12.3～16.5 ms，明顯短于對(duì)照組的23.5～36.2 ms運(yùn)行時(shí)間。因此，通過(guò)本文設(shè)計(jì)的仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)得出，本文設(shè)計(jì)的面向智慧校園的多媒體教室集群管理系統(tǒng)，不僅可以滿足智慧校園對(duì)多媒體教室集群管理的需要，同時(shí)系統(tǒng)自身運(yùn)行具備及時(shí)性，且各項(xiàng)性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)。

4? ? ?結(jié) 語(yǔ)

本文基于智慧校園中多媒體教室現(xiàn)狀，提出一種全新的多媒體教室集群管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可完成對(duì)多媒體教室節(jié)點(diǎn)定位以及查詢功能。在后續(xù)的研究中還要不斷優(yōu)化改系統(tǒng)，使其具備對(duì)相應(yīng)多媒體教室的教師管理以及課程安排查詢功能。

主要參考文獻(xiàn)

[1]鄺藝光，郭漢軍，梁文濤.構(gòu)建可視化教學(xué)質(zhì)量保障管理系統(tǒng)的思考：以珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例[J].教育教學(xué)論壇，2019（4）：22-23.

[2]李向紅，吳清烈.應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)的現(xiàn)代學(xué)徒制教學(xué)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]. 重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2019（3）：174-179.

[3]孫君，牟石華，高成沖.基于5M1E分析法改善高校多媒體教學(xué)設(shè)備維護(hù)體系：以南京工程學(xué)院為例[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2018（23）：8-13.

[4]柴明理.中職計(jì)算機(jī)專業(yè)課網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].職業(yè)教育，2019（2）：67-69.

[5]甘雷，許真，李峰.基于全壽命周期成本的唐山學(xué)院多媒體教室設(shè)備管理研究[J]. 科技視界，2019（8）：49-50.

[6]孫曉明，王順克.融入9S管理模式的高職院校實(shí)踐教學(xué)綜合管理系統(tǒng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2019（7）：242-248，257.