NES交互式多媒体电视教学系统设计方案一.docx

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NES交互式多媒体电视教学系统设计方案一

双向电视多媒体教学系统

设计方案

N

市三维伟业网络系统工程有限公司

2007年9月

前言

一、系统概述----------------------------------------------2

二、系统主要功能特点----------------------------------------------2

中心控制室功能----------------------------------------------2

教室终端功能----------------------------------------------4

教学功能----------------------------------------------5

系统独特功能-----------------------------------------------8

系统可扩展功能----------------------------------------------10

三、系统硬件平台----------------------------------------------13

四、系统软件平台----------------------------------------------17

五、系统综合布线----------------------------------------------21

六、系统成功案例----------------------------------------------22

一、系统概述

闭路电视教学作为一种现代化的教学手段，已成为国家教委考核各学校电教水平的一项重要容，现已在各级学校得到广泛的应用和发展。

“交互式多媒体电视教学系统”，是在一般校园闭路电视系统（单向）的基础上，利用现代多媒体技术、通信技术及图象传输等技术，采用国际上先进的开放式I²C总线型结构，同时增加了系统“交互式”控制功能（双向控制功能）的一种多媒体电视教学系统，此系统使学校的各种多媒体教学设备，如录象机、VCD、DVD、多媒体计算机等有机整合、集中管理、集中使用，软硬件资源共享，教师在课堂上可根据授课容，使用不同的多媒体素材进行讲课，声像并茂、直观灵活，使课堂教学克服了以往停留在“课堂、粉笔、教鞭与纸”固有的灌输形式，生动活泼，形式多样，最大可能地增强了课堂教学效果，而学生则更易于领会理解和接受各种教学容，充分发挥了现代教学设备对改变教学方式、提高教学质量、深化教育改革、推进素质教育的作用，特别是“交互式多媒体电视教学系统”可与校园计算机网、远程教育网、国际互联网相联，享受丰富的校园网和Internet的信息资源。

“NES2000系列交互式多媒体电视教学系统”使每个教室都变成了真正的多媒体教室，实现了“校校通”“班班通”。

此系统投资经济、设计规、操作简单、功能齐全，特别是对于已建有校园闭路电视教学系统（单向）的学校，可在原有系统的基础上加以改造，使其实现交互式多媒体电视教学功能，使学校的现代化教学手段有质的飞跃。

“科教兴国，教育为本”教育事业蓬勃兴旺是国家可持续发展的根本保障，也是我们共同的责任。

二、系统主要功能特点

中心控制室功能

●节目源资源共享

系统可接入各类卫星电视、开路信号、有线电视信号、录像机、VCD、LD、DVD及多媒体计算机等数字、模拟节目源，用于电视教学，一般配备4～16个播放设备，1～2台多媒体计算机，做到各种多媒体教学设备集中管理使用，资源共享。

现在的学校都有一些多媒体教学设备，相应的教学素材也很多，但每当教师想利用多媒体教材进行授课时，首先必须在上课前把所需的多媒体教学设备搬到教室，与电视连接好，非常不方便，或教师和学生都要到专用的多媒体教室去，才能上多媒体课。

而现在多数学校只有一至两间多媒体教室，远远满足不了教师上多媒体课的要求，一个班级常常要等几个星期才能上一堂多媒体课。

若使用多媒体计算机授课，教师在教室使用笔记本电脑，还要把电视机或投影机当作显示设备，每次课前也需要进行一些设备的连接，很是不方便，使用“交互式多媒体电视教学系统”教师在课前只需把要用的多媒体素材交给中心控制室，上课时教师在教室就可使用中心控制室的各种多媒体教学设备，并且同时可以有几个班级利用这套系统上不同的多媒体课。

●授权管理

主控系统采用计算机控制，控制界面直观、方便、灵活、操作简单。

通过中心控制室计算机操作平台可对各教室、教研室在不同时间段，或同一间段使用不同节目源，占用的频道进行授权管理。

经授权后各用户方可完成各项交互操作功能。

中心控制室具有系统的控制权，教师在教室上课时所使用的多媒体教学设备，必须经中心控制室授权之后，教师才能对其进行控制。

●现场直播（音视频插播系统，可选）

学校在举行各种大型活动、会议、专题演讲、学术交流时，通过音视频插播系统，可实现将现场实况、校长讲话、教师讲课等电视信号覆盖到全部或部分频道。

并直播到全部或部分教室或教研室，这样可省去大量场地租用费，及组织管理的精力和时间。

校园电视台的节目也可通过音视频插播系统对不同的年级或全校进行播放。

●计算机联网

中心控制室的多媒体计算机可接入校园网、远程教育网、国际互联网，实现计算机网络Intranet、Internet的各种教学功能。

随着信息技术的发展，计算机网络在教学和教学管理中得到越来越广泛的应用，当中心控制室的多媒体计算机接入各种网络后，学校就可以得到大量国外教育教学的资源，同时每个教室都可共享这些资源。

对于优秀的教学素材还可以下载到计算机上经过编辑整理，形成适合于本校教学的新的教学课件或教学光盘。

●电视控制

中心控制室可通过主控计算机控制某一教室、部分教室或全部教室大屏幕电视机的电源开关。

便于学校对教室设备统一管理。

●教学课程预排

主控系统可根据学校教学课程安排预先设定多媒体教学节目播放时间，结束时间，等到老师上课时自动播放，这样可预先合理安排好多媒体教学设备的使用，充分利用共享资源，方便学校教学管理。

教室设备功能

系统智能控制器功能齐全、操作灵活、简单易学，具有以下功能：

●遥控播放

在任一教室，教师可通过遥控器控制中心控制室的录像机、VCD，DVD等播放设备的各种动作（放像，静像、快进、快退、停止等），每个教室在授权时间可使用多台播放设备，即在一节课可调用多个节目源（如录象机、VCD）。

这样教师在上多媒体课时，首先在课前再不需要把多媒体设备搬到教室，而且在一堂课上可运用多种多媒体教材授课。

如今许多教师都运用各种不同的多媒体素材进行授课，以使课堂教学生动活泼，提高学生的学习兴趣，加深学生对授课容的理解和记忆。

●计算机控制

教室各智能控制器上留有键盘、鼠标接口，教师可通过有线键盘和鼠标对中心控制室的多媒体计算机进行操作，调用课件、VOD点播、连接INTERNET查找资料等，通过系统特配的加长键盘和鼠标，教师可以在讲台上面对大屏幕彩色电视机，对中心控制室的多媒体计算机进行操作，就如同在计算机跟前操作一样，现在许多教师上课都自己制作教学课件或使用经典教学课件，通过“交互式多媒体电视教学系统”教师利用计算机上课时不再需要将计算机搬到教室，或全班同学到有计算机的专用教室去上课了。

●计算机画面放大

教师通过智能控制器调用中心控制室的多媒体计算机，计算机画面由闭路电视系统传送至教室的大屏幕电视机上，系统可实现对多媒体计算机画面进行局部无极放大、漫游等功能；尽管现在学校的教室都配备的是25”以上的大屏幕彩电，但教室后排的学生观看计算机画面，还是难以看清楚，有了计算机画面无极放大功能后，老师甚至可以将计算机画面上的一个字放大到整个屏幕，以保证教室后排学生也能清晰地观察计算机显示的图像，以弥补因电视机分辨率低，所造成的显示不清晰的现象。

●VCD自动选曲功能

教师通过多媒体教学光盘进行授课时，可通过教室智能控制器的遥控器控制远程VCD进行选曲，菜单播放、左声道、右声道、立体声、九画面等功能。

这样教师在利用VCD进行多媒体教学时，会很方便的找到所需播放的容。

●示课教学（音视频回传）

“交互式多媒体电视教学系统”中每个教室的智能控制器上都设有视、音回传接口，当某一教室上示课时，在教室临时架设摄像机，功放、话筒、音箱等，就可将现场的音视频信号传送回中心控制室，再由中心控制室把信号通过闭路电视系统实况转播到各个教室。

这可实现一个教师同时为多个班级上课。

而其他老师听课也不需要在讲课现场，只需在其它装有此系统的教室或教研室听课即可。

在举行小型报告会、演讲会、年级活动时，也可实现以任一教室为活动中心，向其它教室实况转播。

●电视控制

教师可以通过智能控制器上的同一遥控器控制教室大屏幕电视机的电源开关、频道转换、音量大小等，教师在上课时不再需要用多种遥控器控制不同的设备，只需要用一种遥控器控制教室智能控制器和大屏幕电视机。

●双向对讲

每个教室的智能控制器中都配有对讲，实现教室与中心控制室之间的双向通话，教师在上多媒体课时，如有临时的变动，可用对讲呼叫中心控制室，让中心控制室为教室授权或更改节目源等。

●多媒体教室音视频直播功能

随着多媒体教学的普及，每一所学校都会建设一至几个多功能教室，但多数学校还没有能力将所有的教室都建设成联网的多媒体教室，因此当在多功能教室上示课、举行会议、举办活动、校长电视讲话时，就需要将多功能教室的现场实况通过闭路电视系统向部分班级或全校进行现场直播，此时我们在多功能教室装上摄象机，进行视频采集，利用多功能教室原有的扩声设备，进行音频采集，并将采集到的音视频信号传送回主控室，通过“交互式多媒体电视教学系统”进行直播。

●多媒体教室网络直播功能

多媒体计算机是每个多媒体教室的标准配置，而且通常都与校园网连接，此时当多媒体教室的现场实况通过闭路电视系统进行直播的同时，还可通过网络直播到各个电脑终端，教师在办公室就可观看示课、校长讲话等，同时多媒体计算机还可将现场实况进行数字硬盘录象，保存经典教学素材，记录重要活动容。

两种直播形式存在于学校不同的功能区，能充分发挥现有设备的使用功能，为教学和教学管理服务。

教学功能

●多媒体教学

运用“交互式多媒体电视教学系统”，学校的每一个教室都变成了真正的多媒体教室，教师在课堂教学时，可随时调用中心控制室的多个节目源，利用多种多媒体教学资料图、文、声并茂，表达讲解教学容,使课程讲解更加生动、形象、多样化，提高了学生的学习兴趣,便于学生对课堂容消化、理解、记忆。

这种教学方式极大地改善了以往老师照教材教，学生按书本学的教学方式，实现了教育资源的多样化，辅助教学手段的多样化。

特别是目前素质教育是学校的重中之重，多媒体教学对开展素质教育，启迪学生逻辑性思想，摆脱教育误区等将起到良好的推进作用。

●计算机演示教学

现在许多学校的教师都自己亲自制作教学课件，上课时通过教室智能控制器上的有线键盘、鼠标调用中心控制室中多媒体计算机上的教学课件、教学光盘等，引进大量教学素材，通过教室大屏幕电视机显示出来，节省了大量的板书时间，同时也活跃了课堂气氛，起到了很好的教学效果。

利用计算机进行课堂教学，不仅使学生对现代信息技术有了感性认识，而且也提高了授课者的综合素质。

●Internet和Intranet应用

中心控制室的多媒体计算机连接校园网和Internet后，教师可通过校园外对学校的校容、师资、教学、招生等情况进行图文并茂的宣传，发布经典教学课件、教学观点，参加网上教学讨论等，以提高教师教学水平和学校的知名度。

同时教师在上课时通过互联网引入经典教学课件、教学题库、多媒体教学素材等，把网络资源应用到日常的教学中。

●视频点播（VOD）

将主控室的多媒体计算机联入校园网，若校园网具有VOD视频点播系统，即可在教室用有线键盘、鼠标操作中心控制室的多媒体计算机进行VOD点播、课件点播、资料点播、计算机教学、1nternet浏览、访问网络上任一台主机或服务器的共享资源，所显示的信息通过闭路电视系统在教室大屏幕电视上清晰播放。

●远程教学

远程教育是现代化教育手段中的一个重要方式。

全球的教育机构一直在利用这种方式向空前庞大的学生群体传授课程。

教育部已拟定出“全国现代化远程教育发展规划”，实现远程教学是“教育面向现代化，面向世界，面向未来”的一个重要标志。

当主控室的多媒体计算机联入校园网后，在教室就可通过控制中心控制室的多媒体计算机，联接国或国际教育信息网或网校，选择根据教学大纲制定的不同年级的教学容，进入各名校的同步题库，收看各种实验课的视频文件，接受名师授课等，实现交互式远程教学。

NES2000系列与国其他公司产品比较所具有的独特功能：

1、有线加长鼠标

系统每一个智能控制器中都配有一个加长线鼠标，它克服了无线鼠标价格高，定位差的弱点，符合广大教师的使用习惯。

2、有线加长键盘

每一个智能控制器都具有一个键盘接口，根据需要每一个教室都可配备一个加长线为2.5米的键盘，教师可把它放在讲桌上任意操作中心控制室的计算机。

目前国大多数公司都只能用遥控键盘来控制多媒体计算机，而使用时教师必须把遥控键盘对着智能控制器的遥控接收窗，这样教师就有可能背对或侧对着学生，非常不方便，有线加长键盘克服了这一缺点。

3、计算机画面无极放大漫游

教师在课堂上利用计算机讲课时，存在后排学生看不清和图象细节无法观看的问题，针对这一问题国多数公司都采用四倍放大漫游或九倍放大漫游，这有一定的局限性，本系统设计采用了计算机无极放大漫游功能很好的解决了计算机画面通过大屏幕彩电观看的问题。

4、主控系统视频功能

本系统在主控系统中增加了一块TV转换卡，通过主控软件主控计算机可接收124套闭路电视节目，主控系统还有九画面预览、视频捕捉等功能，极大的增强了主控系统的教学素材收集功能。

5、远程VCD自动选曲等功能控制

教师在教学过程中要经常用到多媒体教学光盘，自动选曲、菜单播放、九画面浏览等功能，使教师能很快的找到所要用的多媒体素材。

6、电视机控制

中心控制室的主控计算机可控制某一教室或全部教室大屏幕电视机的电源开关，便于学校统一管理。

教室教师可通过智能控制器的同一遥控器控制大屏幕电视机的电源开关、音量大小、频道转换等基本功能，不需再使用电视机的遥控器来控制电视机。

三、系统硬件平台

“交互式多媒体电视教学系统”主要由中心控制室和教室构成。

主要设备功能说明

1）主控计算机

主控计算机主要完成“交互式多媒体电视教学系统”中各种功能的控制和转换，它通过主控软件及主控卡、节目源控制卡、TV控制转换卡等完成中心控制室与教室之间的通讯及数据交换。

2）调制器

调制器是闭路电视系统中的核心设备。

它将视、音频信号调制成射频信号，通过混合器将多路调制信号混入到系统中，再由射频电缆传输到接收端，供电视机接收。

原则上需要接收多少套节目，就要设计多少台调制器。

本系统采用美国PBI邻频调制器。

3）混合器

将调制器调制完成的射频信号混合成一路信号，通过同轴电缆传输到各个教室。

4）多媒体计算机

多媒体计算机主要用于课堂计算机教学，可实现计算机的所有应用功能，配备VGA转换器、多媒体电脑卡等，可实现教室智能控制器的有线键盘、鼠标，无线键盘、鼠标的通用，及计算机画面的无极放大功能。

5）通讯控制卡

通讯控制卡（主控卡）是整个系统的核心控制设备，在控制软件和主控卡的共同作用下实现系统的双向控制功能。

通讯控制卡主要技术参数

◆输入电压：

+5VDC

◆消耗功率：

2W

◆接口类型：

标准PCI插槽

◆设备接口：

DB-9孔接口（2个）

6）节目源控制器

节目源控制器是实现教室端遥控中心控制室的各种媒体播放设备核心设备，它运用了现代通讯技术、红外编解码技术，微机控制技术，实现了对各种不同型号媒体播放设备的多功能远程遥控控制。

NES2000J-8节目源控制器技术参数

◆输入电压：

220VAC50Hz

◆消耗功率：

2W

◆控制接口：

RS-485

◆设备接口：

红外控制输出接口（8路）

◆规格尺寸：

19英寸标准1U半（430mm*260mm*65mm）

7）多媒体电脑卡

多媒体电脑卡是实现远程（教室）操作主控室节目源电脑鼠标、键盘的控制转换设备。

多媒体电脑卡主要技术参数

◆输入电压：

+5VDC

◆消耗功率：

0.5W

◆接口类型：

标准PCI插槽

◆设备接口：

DB-9孔接口（2个）

8）标准电视墙

专门用于在主控机房摆放节目源监视器的机柜。

铁合金材料，表面喷塑，工艺设计精美。

标准电视墙设计为2*1，可摆放上下2个21”彩色监视器，通常我们用21”彩色电视机作为监视器。

9）标准机柜

用于摆放调制器、混合器、卫星接收机、录象机、VCD、卡座、视音频插播切换控制器等设备，为标准19"机柜，通常高度为1.8M或2M。

可放置总高约为40U的设备（1U＝44mm）。

10）标准控制台

用于摆放主控计算机、主监视器等，为标准三联控制台，最新款式设计，工艺精美，表面喷塑。

11）分支器、分配器、用户终端：

为闭路电视系统中的未端设备，使用数量为教室数。

系统采用宽带分支、分配网络，从而充分利用频带资源，以确保传输信号的质量。

12）线槽，线缆

闭路电视电缆采用国产优质物理发泡同轴屏蔽电缆。

线槽为PVC阻燃线槽，保证布线的美观大方。

13）智能控制器

为系统教室端的核心设备，是我公司自行开发、设计、生产的，每个教室终端配一个专用遥控器，智能控制器可接收遥控器发射的红外信号，并将该信号转变成数字信号，该信号通过控制总线传输到主控制系统，完成与主控系统的通讯与数据交换，从而实现系统所有控制功能和教学功能。

智能控制器技术规格如下：

电源：

220V交流

功率：

15W

通讯协议：

RS485

通讯数率：

9600MBS

通讯方式：

异步通讯

功能接口：

◆输入电压：

220VAC50Hz

◆消耗功率：

15W

◆控制接口：

RS-485

◆设备接口：

PS-2键盘接口；

串行鼠标接口；

电视电源控制接口；

红外接口，接收距离5～10米

RJ-45信号输出接口；

音视频信号输入输出接口

双向对讲接口

14）加长键盘鼠标

用于通过智能控制器操作中心控制室的多媒体计算机，这是我公司“交互式多媒体电视教学系统”的特有功能，主要是考虑到人们使用计算机的习惯，多数人都不习惯使用遥控键盘鼠标，因为使用时必须要把遥控键盘对着智能控制器的红外接收窗。

我们把键盘线加长到2.5米，这样教师在上课时就可把键盘放在讲台上，轻松的操作主控室的计算机。

15）对讲

通过智能控制器上的对讲接口，实现与中心控制室的双向对讲通讯。

16）大屏幕电视机

教室终端的显示设备，用于录象机、VCD、DVD等信号的显示，及多媒体计算机画面的显示。

四、系统软件平台

金迈视讯“交互式多媒体电视教学系统”软件是根据学校的实际需要设计开发的，整体采用模块化设计，功能齐全，界面友好，操作简单。

★

电视控制

主控计算机可收看有线电视节目，还可通过软件实现频道选择、视窗大小改变、视频捕捉、九画面预览、冻结画面、存储画面等多种功能设置和控制。

图二

★实况插播

是将一些大型活动、会议、教师讲课、卫星转播等实况通过音视频插入器覆盖到部分或全部频道并直播到各教室及教研组。

图三

★示教学（回传）

在教室临时架上摄象机后，或把教室大屏幕电视机的信号接到音视频回传接口，主控室只要选择教室号授权，就可把教室实况或教室大屏幕电视机显示的信号回传到主控室，再由主控室根据需要进行插播或监控。

图五

★系统设置

系统使用之前，要根据系统配置对教室号对应的班级，多媒体设备对应的节目源号，以及计算机的使用方式进行设置，整个系统才能正常使用。

图六

★教室TV控制

中心控制室可根据教学的需求，用主控软件控制某个教室、某些教室或全部教室电视机电源的开关，便于学校对教室设备的管理。

★

节目源控制

图七

中心控制室的老师可以通过软件控制系统节目源（录象机、VCD、DVD等），而不需要到控制柜前去手调。

如录象机、VCD的播放、停止、快进、快退上一曲、下一曲等基本功能，还有VCD的菜单播放、声道选择、VCD九画面浏览、自动选曲等功能。

极大的方便了中心控制室的教师对系统所具节目源的管理。

★

节目播出表设置

图八

节目播出表实际上是多媒体课程表，中心控制室的教师只要根据各科老师的要求安排好课程表，然后系统根据课程表自动播放，以达到管理和实现全校的多媒体教学的目的。

五、系统综合布线结构图

“交互式多媒体电视教学系统”为750M邻频双向传输系统，下传信号为卫星电视信号，开路电视信号及有线电视信号；可传输数十套电视节目，上传信号为任一教室设置的摄像点采集的图像，声音信号。

系统采用美国原装PBI邻频前端设备及宽带分支、分配网络，从而充分利用频带资源，以确保传输信号的质量。

主控室与各教室问网络连接为总线并联方式或串并混合方式；总线接口为串行RS485接口。

主控室与各教室间网络布线种类如下：

75欧射频电缆一根

标准网络线超五类线1根

二芯护套电源线1根

75-3音视频线2根

六、系统部分学校成功案例：

北京潞河中学

北大附属实验学校

首师大附属中学

师大附属中学

大学附属中学

西北师大附属中学

大学附属中学

天津四十三中学

天津滨海学校

广饶一中

一中

慈利一中

二中

二中

五蜂二中

香河二中

二中

涿州实验中学

实验中学

福和中学

十六中学

马姑孰初级中学

髋甸职业教育学校