CN102946390A - 一种多媒体远程家教系统及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多媒体远程家教系统及其设备，所述多媒体远程家教系统基于C/S模型框架，使用C#编程语言，结合SQL Server2012数据库，实现数据交互；并在系统中，使用COM控件，结合DotNetBar等第三方的控件，来实现教学，使用NAT穿透技术，实现数据交互。该系统主要应用混合式P2P网络模型，是一种依赖网络用户的计算能力和带宽的新型网络技术，与传统的网络结构不同，它不依赖于服务器进行数据的传输，而是在用户间建立一条虚拟信道直接进行连接，解决了传统C/S系统中，网络数据安全性不完善，两台主机间的通信必须通过服务器中转的情况，有效保护了用户的隐私，具有可扩展性、负载均衡的特点。

Description

一种多媒体远程家教系统及其设备

技术领域

本发明属于多媒体应用技术领域，具体涉及一种融合了多媒体技术的远程家教系统及其设备。

背景技术

如今，信息日新月异，学生们如果仅通过在课堂上获取有限的知识，已远远不能满足社会发展和学习竞争的要求，大家更需要通过多方面、多渠道去汲取不同领域的新知识、新方法、新理论以及新的资讯。

以往常见的面对面的家教形式中，由于好的师资力量十分有限，不能完全为大众共享，其他师资力量，又存在良莠不齐的情况，从而影响了整体学习的效果。而近年来，通过将网络应用于教育领域及教学过程是目前教学活动的重要特点，这不仅给人们提供了大量便捷的学习机会，丰富的教学环境和教学资源，使学习活动更加自主化、个性化，而且使教育的适应性得到大大加强，特别是基于开放源码的众多软件的兴起，使得网络的应用越来越人性化，也越来越大众化，同时网络的迅速普及，也使得全社会获得终身学习、大众学习，成为了可能。

家教作为现代教育的一种重要形式，家教的模式也应该不断地推陈出新，也必将由传统的单一化逐步向多样化方向发展，正因如此，一种多媒体远程家教系统及其设备应运而生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对目前现状，提供一种融合了视频、音频等多媒体技术的远程家教系统及其设备。

为了适应时代发展，本发明中所述的多媒体远程家教系统提供了两种主要教学方式：一种是基于混合式P2P网络的多媒体远程家教系统；一种是为了辅助远程家教系统而开发的播放器系统。

一种多媒体远程家教系统及其设备，包括多媒体视频播放系统、数据库、客户端和服务器，其特征在于：所述多媒体远程家教系统基于C/S模型框架，使用C#编程语言，结合SQL Server2012数据库，实现数据交互，并在系统中，使用COM控件，来实现教学过程，在该过程中，通常会结合DotNetBar等第三方的控件，来实现更好的教学应用效果。

本发明所述的多媒体远程家教系统，采用混合式P2P网络模型。

P2P是英文Peer-to-Peer(对等)的简称，又被称为“点对点”、“对等”技术，是一种依赖网络用户的计算能力和带宽的新型网络技术，它与传统的网络结构不同，并不依赖于服务器进行数据的传输，而是在用户间建立起一条虚拟的信道，直接进行连接。目前，对P2P还没有一个严格统一的定义，但是许多公司根据自己的理解给出了一些定义。比如：国际知名的IBM公司就将其定义为：系统不再依存于中央服务器，成员之间可以相互受益，系统中的成员既是用户又是服务器，成员之间能够相互感受到对方的存在，从而形成一个虚拟的群体。

可以看出，P2P网络的本质特点在于共享与协作，具有可扩展性、负载均衡的特点，是一种分布式网络，参与者能共享他们所拥有的各种资源(包括硬盘、打印机、计算能力等)，这些资源也能被其他参与者直接访问，而所有的参与者既是服务的接受者也是服务的提供者。

总体来说，P2P打破了传统C/S方式下，一方提供服务、一方接受服务的模式，不再存在专门提供服务的节点。相比传统的C/S架构，P2P网络是完全分布式的系统，节点关系是完全对等的，所有的任务都是通过节点之间的协作来完成，网络中的任意节点可以不需要服务器的参与直接访问另一节点上共享的资源，获得自己所要的数据。在P2P网络系统里，每一个节点之间都属于Peer-to-Peer的关系，每一个节点都可提供服务和接受服务。因此，每个节点的承受能力都是一种平衡。

另外，P2P网络系统由于改变了传统的C/S系统中，两台主机间的通信必须通过服务器中转的情况，并建立了一个对等的网络，使其信息之间的交互不是必须存在着中转机构，从而有效保护了用户隐私。

本发明所述的多媒体远程家教系统及其设备，其特征在于：所述多媒体远程家教系统，其教师端与学生端之间，采用NAT(即Networ Address Translation)穿透技术，实现数据交互。

由于互联网技术的快速发展以及网络自身的复杂性，网络负载急剧增加，这也使得有限的网络资源无法满足P2P网络系统连接的需要。为了解决这个问题，NAT技术应运而生，该技术不仅可提高IPv6网络地址利用率，还可更好地实现P2P连接。NAT技术的实现，有效节省了IP地址资源，它隐藏了内网主机的地址，从而提高了系统的安全性，使内网主机信息对外不可见，主机之间信息相互共享，大大提高了网络资源的利用率。此外，相互服务是P2P网络的宗旨，NAT穿越让众多的内部网络主机参与到了P2P网络中。另外，NAT技术通过将局域网的主机地址映射为Intemet上的有效地址，从而实现网络地址的复用。

NAT穿越的基本原理和步骤如下。

假设用户A想要与用户B直接建立会话，其建立点对点会话穿越过程，如下所示：

1、用户A最初不知道如何向用户B发起连接，于是用户A向服务器S发送消息，请求服务器S帮助建立与用户B的连接。

2、服务器S将含有用户B的公网和内网的Endpoint发给用户A，同时，服务器S将含有用户A的公网和内网的Endpoint的用于请求连接的消息也发给用户B。一旦这些消息顺利到达，用户A与用户B就到知道了对方的公网和内网的Endpoint。

3、当用户A收到由服务器S发来的包含用户B的公网和内网Endpoint的消息，用户A开始向这些用户B的Endpoint发送数据包，并且用户A会自动锁定第一个给出响应的用户B的Endpoint。同理，当用户B收到由服务器S发来的用户A的公网和内网Endpoint以后，也会开始向用户A的公网和内网的endpoint发送数据包，并且自动锁定第一个得到用户A的回应的Endpoint。由于用户A与用户B的互相向对方发送数据包的操作是异步的，所以用户A和用户B发送数据包的时间先后并没有严格的时序要求。

本发明所述的多媒体远程家教系统及其设备，其客户端由登录设置模块、用户列表模块、用户信息模块、聊天模块、多媒体模块、教学工具模块和错误信息处理模块构成。

其中，登录设置模块，主要包括登录模块、找回密码和注册帐号三部分。

所述用户列表模块，包括用户列表分组、备注信息、用户信息和相关快捷方式四部分。

同时，为了方便老师备课信息的制作，该系统还专门设计了编辑器，该编辑器包括多媒体模块、教学工具模块两部分。

一种多媒体远程家教系统及其设备，其设备包括服务器，所述服务器包括登录服务器、连接服务器和数据库服务器，其功能主要是用来传输数据及用户连接中转使用。所述服务器实现了与数据库之间的数据交互功能，实时为用户更新数据，包括用户在线状态、用户上课时间、用户信息等系统必备的信息。

本发明所述的多媒体远程家教系统，包括视频教学系统、音频教学系统和图片教学系统。

所述视频教学系统，由客户端自动识别PC机的摄像头设备，并进行图像提取，将图像信息显示在视频窗口。

所述音频教学系统，客户端将自动识别MIC输入设备，并对音频数据进行提取，实时在对方客户端中进行输出。

所述图片教学系统，主要包括PPT、Word、本地图片、部件图片等图片信息。此外，该系统还通过提供系统自带的部件图片，来方便教学，大大增加了图片教学时用户的体验。

本发明所述的多媒体远程家教系统，其视频显示系统，通过取视频数据、视频数据编码、数据传输、视频数据解码和视频显示来实现。

本发明所述的多媒体远程家教系统的数据库，由用户信息表、好友关系表、黑名单关系表、客服关系表、上课时间记录表、广告图片表、广告文字表、版本升级表、聊天信息记录表、错误报告信息表和费用信息表构成，实现其数据存储。

同时，本多媒体远程家教系统还建立了一个触发器，当下课后，系统客户端将相关指令发送到服务器端，服务器将上课结束的时间存入的数据库中，并触发触发器，将时间转换成钱数，并将老师账户中加上相应的豆数，学生的账户中减去相应的钱数。

本发明中所述的播放器系统，通常是指能播放以数字信号形式存储的视频或音频文件的软件系统，除了少数波形文件外，大多数播放器携带解码器以还原经过压缩媒体文件，而且其内部还要内置一整套转换频率以及缓冲的算法。随着高科技的发展，多媒体播放器越来越多的进入我们的生活，多媒体也使得我们的生活丰富多彩。将播放器应用在教学领域也是本系统的特点之一，该播放器可播放远程家教系统中生成的各种文件，同时，也可作为一种学生预习和复习功课的工具。

所述多媒体播放器，其总体结构主要包括：主菜单、控制栏和进度显示三部分。

本发明中所述的多媒体远程家教系统及其设备，由于给学生们网上学习，提供了良好环境，并能使在线教师随时为学生解决问题，所以，与传统家教形式相比，该系统具有如下突出优点和进步。

1、资源更丰富：具有网络课件、实时可视互动教学、语音式讲解的特点，提供了没有约束的学习环境。

2、交互性更强：能够实时的交互学习，准确并详细的解决学生在学习中遇到的问题。

3、不受时空限制：使用者能够更高效的合理利用时间，极大提高了学习效率。

4、实现了把辅导重心从以教为主转为以学为主，并能提供个性化、友好易用的学习界面。

附图说明

通过下面结合附图，进行的详细描述，将更加充分地理解并认识本发明。

图1为本发明中多媒体远程家教系统的总体开发环境结构图。

图2为本发明中多媒体远程家教系统客户端教学平台的总体结构图。

图3为本发明中登录设置模块的一种结构图。

图4为本发明中用户列表模块的一种结构图。

图5为本发明中编辑器的总体结构图。

图6为本发明中视频显示的一种结构图。

图7为本发明中播放器的总体结构图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的技术特征与内容，下面结合附图进行详细说明。

如图1所示，图1为本发明中多媒体远程家教系统的总体开发环境结构图。

本实施例中，一种多媒体远程家教系统及其设备，包括多媒体视频播放系统、数据库、客户端和服务器，其特征在于：所述多媒体远程家教系统基于C/S模型框架，使用C#编程语言，结合SQL Server2012数据库，实现数据交互；同时，在系统中，使用COM控件，同时结合DotNetBar等第三方的控件，从而实现了更好的教学应用效果。

与传统家教形式相比，该系统具有了如下优点：资源更丰富、交互性更强、能不受时空限制的优点，并实现了把辅导重心实现了从以教为主到以学为主的转变。

如图2所示，图2为本发明中多媒体远程家教系统客户端教学平台的总体结构图。

所述多媒体远程家教系统，其客户端主要分为登录设置模块、用户列表模块、用户信息模块、聊天模块、多媒体模块、教学工具模块和错误信息处理模块七部分组成。

本实施例中，所述登录设置模块包括登陆功能、找回密码及注册帐号的功能。

所述用户列表模块，包括用户列表分组、添加修改备注、用户信息查询及相关快捷方式功能。

所述用户信息模块，具有账户管理、查找联系人、个人设置功能。

所述聊天模块，具有表情功能、截图功能、文件传输、信息功能模块。

所述多媒体模块，包括语音教学模块、视频模块、PPT教学模块。

所述教学工具模块，包括了导入图片、录制课程、协同浏览、教学图片模块、教学工具栏和教学辅助工具栏功能模块。

所述错误报告模块，包括系统错误信息、重启系统、错误辅助信息模块。

图3为本发明中登录设置模块的一种结构图。

图中，所述登录设置模块，主要包括登录模块、找回密码和注册帐号三部分。

其中，登录模块包括帐号、密码、登陆状态、系统帮助几部分。

所述找回密码模块，包括用户名和安全邮箱。

所述注册帐号，包括用户名、密码、密码确认、电子邮箱、验证码和注册条款部分。

图4为本发明中用户列表模块的一种结构图。

图中，所述用户列表模块，包括用户列表分组、备注信息、用户信息和相关快捷方式四部分。

本实施例中，用户列表分组部分，包括我的好友、客服、陌生人、黑名单几部分。

所述备注信息，包括添加和修改模块。

所述用户信息，包括个性签名、我的账户、信息设置。

所述相关快捷方式，包括：开始上课、移至黑名单、从该组删除、发送消息模块。

如图5所示，图5为本发明中编辑器的总体结构图。

为了方便老师备课信息的制作，本实施例还在该系统中专门设计了一编辑器，包括多媒体模块、教学工具模块、辅助教学工具栏。

其中，该多媒体模块包括：语音教学模块、视频教学模块和PPT教学模块。

所述教学工具栏，包括输入工具、图形工具、表格、蒙版、屏幕截图和激光笔等模块。

所述辅助教学工具栏，包括录制课程、导入图片、线属性设置、图属性设置和白板相关操作等模块。

如图6所示，图6为本发明中视频显示的一种结构图。

本实施例中的多媒体远程家教系统，其视频显示功能的实现主要通过摄像头进行图像采集、提取，分为取视频数据、视频数据编码、数据传输、视频数据解码和视频显示五部分。

本系统中，视频数据编解码使用的是H.264编解码方式。H.264视频编码标准是专为中高质量运动图像压缩所设计的低码率图像压缩标准。H.264的编码速度快，其设计编码延时不超过150ms；码率低，在512k乃至384k带宽下仍可得到相当满意的图像效果，适用于需要双向编解码并传输的场合(如：可视电话)和网络条件不是很好的场合(如：远程监控)。

如图7所示，图7为本发明中播放器的总体结构图。

多媒体播放器总体结构图比较简单，主要包括主菜单、控制栏和进度显示。

其中，所述主菜单，包括打开文件和系统帮助模块。

所述控制栏，包括播放、停止、音量控制模块。

所述进度显示，包括时间显示和进度条显示。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明一种多媒体远程家教系统及其设备的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种多媒体远程家教系统及其设备，包括多媒体视频播放系统、数据库、客户端和服务器，其特征在于：所述多媒体远程家教系统基于C/S模型框架，使用C#编程语言，结合SQL Server2012数据库，实现数据交互，并在系统中，使用COM控件，来实现教学过程。

2.根据权利要求1所述的多媒体远程家教系统及其设备，其特征在于：所述多媒体远程家教系统，采用混合式P2P网络模型。

3.根据权利要求1所述的多媒体远程家教系统及其设备，其特征在于：所述多媒体远程家教系统，其教师端与学生端之间，采用NAT穿透技术，实现数据交互。

4.根据权利要求1所述的多媒体远程家教系统及其设备，其特征在于：所述客户端由登录设置模块、用户列表模块、用户信息模块、聊天模块、多媒体模块、教学工具模块和错误信息处理模块构成。

5.根据权利要求1所述的多媒体远程家教系统及其设备，其设备包括服务器，其特征在于：所述服务器包括登录服务器、连接服务器和数据库服务器。

6.根据权利要求1所述的多媒体远程家教系统及其设备，其特征在于：所述多媒体远程家教系统包括视频教学系统、音频教学系统和图片教学系统。

7.根据权利要求1所述的多媒体远程家教系统及其设备，其特征在于：所述多媒体远程家教系统，其视频显示系统，通过取视频数据、视频数据编码、数据传输、视频数据解码和视频显示来实现。

8.根据权利要求1所述的多媒体远程家教系统及其设备，其特征在于：所述多媒体远程家教系统的数据库，由用户信息表、好友关系表、黑名单关系表、客服关系表、上课时间记录表、广告图片表、广告文字表、版本升级表、聊天信息记录表、错误报告信息表和费用信息表构成，实现其数据存储。

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