CN110164212A - 一种跨地域空间的共享互动课堂系统 - Google Patents
一种跨地域空间的共享互动课堂系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110164212A CN110164212A CN201910447865.5A CN201910447865A CN110164212A CN 110164212 A CN110164212 A CN 110164212A CN 201910447865 A CN201910447865 A CN 201910447865A CN 110164212 A CN110164212 A CN 110164212A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- classroom
- audio
- video
- interaction
- matrix
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003993 interaction Effects 0.000 title claims abstract description 187
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 141
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 101
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 49
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims description 40
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 27
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 24
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 14
- 241001347978 Major minor Species 0.000 claims description 9
- 208000016444 Benign adult familial myoclonic epilepsy Diseases 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 208000016427 familial adult myoclonic epilepsy Diseases 0.000 claims description 6
- 235000019387 fatty acid methyl ester Nutrition 0.000 claims description 6
- ZGNITFSDLCMLGI-UHFFFAOYSA-N flubendiamide Chemical compound CC1=CC(C(F)(C(F)(F)F)C(F)(F)F)=CC=C1NC(=O)C1=CC=CC(I)=C1C(=O)NC(C)(C)CS(C)(=O)=O ZGNITFSDLCMLGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 230000001755 vocal effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 241001633942 Dais Species 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 3
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 102100033270 Cyclin-dependent kinase inhibitor 1 Human genes 0.000 description 1
- 101000944380 Homo sapiens Cyclin-dependent kinase inhibitor 1 Proteins 0.000 description 1
- 101100528972 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) RPD3 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 230000026676 system process Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
- G06Q50/20—Education
- G06Q50/205—Education administration or guidance
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B5/00—Electrically-operated educational appliances
- G09B5/08—Electrically-operated educational appliances providing for individual presentation of information to a plurality of student stations
- G09B5/14—Electrically-operated educational appliances providing for individual presentation of information to a plurality of student stations with provision for individual teacher-student communication
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Economics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Marketing (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Electrically Operated Instructional Devices (AREA)
Abstract
本发明提供的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，通过信息化技术让若干个不同空间范围内的教室加入教学互动中，由总控制室控制互动秩序，将传统课堂最多几十人的互动扩展到几百甚至上千人，不同互动课堂中的教师能根据其擅长和爱好在互动课堂系统完成不同分工，只讲授最拿手的部分并分享在实时共享在互动课堂系统上，其他时间只用在自己的教室内辅助监督教学，由共享互动课堂系统其他优质教师远程授课，实现不同教学方法模式的交流学习，教师负担更小，教学质量更好。互动教室可自由组合，结合具体教学实践设计，使用场景多，方便匹配现代化教学，带来的是真正的高清晰、无延时、可扩展、高效率的实用共享互动课堂系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种互动课堂系统，特别涉及一种跨地域空间的共享互动课堂系统，属于互联网智慧课堂技术领域。
背景技术
传统的课堂教学方式主要是以班级为单位，教师在讲台上单独授课，学生在课堂座位上被动的接收知识，授课老师一般固定不变，听课交流的学生也一般固定在一个班级的范围内，上课过程比较乏味，这样减少了学生学习的积极主动性，也难以引起学生更大的兴趣去主动学习，实施互动式教学有利于改变传统教学模式，实现老师逼着学到学生积极主动参与我要学的转变，互动式教学有助于把课堂还给师生，让学生热爱课堂、快乐地学习，在互动的快乐中收获知识，倡导以学生为互动主体，教师为教学主导的教育模式，迫切需要一种效果可靠、使用方便的互动教学课堂系统。
传统的课堂教学完全集中的一个班级的范围内，自始至终都由一个教室单独授课，教师的工作量极大，大量的教师都在重复着相同低效率的工作，教学质量难以保证，而且由于不同教师的能力水平不同、所擅长的教学领域和教学点也不尽相同，不同教师的优势特长得不到发挥和共享，学生的交流和互动也仅仅局限在一个小的班级范围内，这样的传统课堂让老师教的累、学生学得厌、优质教学资源被浪费。新的共享数字教学方案改变了原来的传统教学模式，有利于优质教学资源的共享，有利于不同地区的教育资源得到平衡，但是目前的录播优质课堂教学，基本就是被动的播放课堂教学视频，无法实现录播教室与其它参与教室的互动，只能进行录播，不能进行教学视频会议、不能完成地域空间的共享互动课堂。
综合来看，现有技术主要存在以下几点缺陷：一是传统的课堂教学方式主要是以班级为单位，教师在讲台上单独授课，学生在课堂座位上被动的接收知识，授课老师一般固定不变，听课交流的学生也一般固定在一个班级的范围内，上课过程比较乏味，这样减少了学生学习的积极主动性，也难以引起学生更大的兴趣去主动学习，迫切需要一种效果可靠使用方便的互动教学课堂系统；二是传统课堂教学完全集中的一个班级的范围内，自始至终都由一个教室单独授课，教师的工作量极大，大量的教师都在重复着相同低效率的工作，教学质量难以保证，而且由于不同教师的能力水平不同、所擅长的教学领域也不尽相同，不同教师的优势特长得不到发挥和共享，学生的交流和互动也仅仅局限在一个小的班级范围内，这样的传统课堂让老师教的累、学生学得厌、优质教学资源被浪费；三是现有技术的数字教学方案共享优质教学资源只是录播优质课堂教学，基本就是被动的播放课堂教学视频，无法实现录播教室与其它参与教室的互动，只能进行录播，不能进行教学视频会议、不能完成地域空间的共享互动课堂，这种单一播放教学视频的教学方法效果十分不理想；四是现有技术无法实现跨地域空间的共享互动课堂，由于网络设备的设计不合理，无法实现将若干个跨地域空间的课堂互联互通，由于不是专门的课堂互动系统，不能够像召开视频会议一样实时高效互动，只是一种班级范围内单调乏味的小局部互动，或者像坐在偌大的礼堂中虚不见人的互动，是一种低效乏味的学生互动，由于没有专门的教学共享系统，优势教学资源不能够有效筛选，教学视频不能够实时无延时切换，无法在互动课堂上共享其中最优质的教学资源，由于软硬件设置不合理，这样的课堂互动系统是没有任何效果的；五是系统架构设计不合理，系统硬软件设计独立性兼容性差、可扩展性差，层次结构不清晰，无法结合具体教学实践，系统的使用场景少，教学使用极不方便，维护简单费用高，辅助教学效果差，基本停留在理论上，无法运用到共享互动课堂教学实践中。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，通过信息化技术让若干个不同空间范围内的教室加入教学互动中，由总控制室控制互动秩序，根据需要让共享互动课堂系统的所有教室充分互动，将传统课堂最多几十人的互动扩展到几百甚至上千人，不同互动课堂中的教师能根据其擅长和爱好在互动课堂系统完成不同分工，讲授其最擅长的授课内容，使得每个教师能够发挥自己的优势，只讲授最拿手的部分并分享在实时共享在互动课堂系统上，其他时间只用在自己的教室内辅助监督教学，由共享互动课堂系统其他优质教师远程授课，实现不同教学方法模式的交流学习，教师负担更小，教学质量更好。由于系统架构的优势，互动教室可以在不同时间段、不同空间范围内自由组合，结合具体教学实践设计，系统的使用场景多，教学使用方便，维护简单费用低，辅助教学效果好。系统硬软件的设计研发创造性好，匹配现代化教学。带来的是真正的高清晰、无延时、可扩展、高效率的实用共享互动课堂系统。
为达到以上技术效果，本发明所采用的技术方案如下：
一种跨地域空间的共享互动课堂系统，其特征在于：包括互动总控系统、高速网络传输处理系统、课堂视频处理系统、课堂音频处理系统、教室课堂终端系统，互动总控系统、课堂视频处理系统和课堂音频处理系统设置在总控制室内，教室课堂终端系统根据互动教室的数量每个教室设置一套；
高速网络传输处理系统包括网络传输系统和信号处理系统，课堂视频处理系统包括视频分配放大器、多画面监看系统、视频数字矩阵，课堂音频处理系统包括音频信号分配放大器、数字高清音频处理系统、高清模拟音频通道，互动总控系统包括互动总控主机、串口扩展盒、总控触摸屏、音频切换器、视频切换器，教室课堂终端系统包括数字高清光端机和教室课堂终端。
一种跨地域空间的共享互动课堂系统，进一步的，网络传输系统为完全独立双链路的主辅系统架构，分为完全独立的主辅两套系统，与每个教室课堂终端系统相连的网络传输系统分别有主辅两套系统通过双节点路由与信号处理系统相连接，与每个教室课堂终端系统相连的网络传输系统分别连接两台交换机，两台交换机之间做聚合，通过不同的路由链路与信号处理系统相连，实现双路由双机备份；
信号处理系统包括视频处理模块、音频处理模块、编解码器模块、电源模块、处理控制模块，信号处理系统的视频输入端采用HDMI和SDI两种模式，支持HDMI、SDI和YPbPr模拟分量三种输出方式，信号处理系统支持HDMI音频和模拟音频两种声音模式，视频、音频信号和TS流的转换由编解码器模块完成，信号处理系统图像分辨率为1920×1080，信号处理系统帧速为50帧/秒，采用MPEG-2视频编解码技术，内置回声抵消器，支持ASI接口和千兆IP接口。
一种跨地域空间的共享互动课堂系统，进一步的，视频分配放大器为插卡式十六分频放大器，在一个课堂视频处理系统机箱内配备多个视频放大分配器卡槽，视需分配视频信号数量进行插卡，视频分配放大器为SDI接口，视频分配放大器输入端和输出端阻抗均为75欧姆。
一种跨地域空间的共享互动课堂系统，进一步的，多画面监看系统包括多画面工控机、操作控制器、嵌入式音频终端、电视墙监看显示、局域网监看交换机，多画面工控机连接视频输入和输出信号，将多路视频输入信号通过软件配置的方式实现不同模式的显示输出至电视墙监看显示，操作控制器控制电视墙监看显示的不同显示模式，包括单屏显示、四屏显示、九宫格显示，嵌入式音频终端接收音频信号，通过在电视墙监看显示画面中叠加音频条观察音频，电视墙监看显示为高清视音频信号显示平台；
多画面工控机采用插卡模式，具有主控卡、输入卡、输出卡、高清与标清路由切换卡和输出扩展卡，通过以太网交换机进行数据通信，支持32路输入和16路输出，对应电视墙监看显示的多块显示屏，多画面监看系统的运行使用XEdit软件。
一种跨地域空间的共享互动课堂系统，进一步的，视频数字矩阵包括矩阵机箱、矩阵调控面板、矩阵视频控制系统；
矩阵机箱为模块化设计，设置数字高清SDI信号切换和处理模块，兼容高清和标清信号，支持3Gps的带宽，矩阵机箱具有冗余电源和控制模块，设置监控报警接口，设置扩展视频矩阵的输入输出模块，矩阵机箱的顶部设置有风机，风机下部最右侧设置为视频输出卡位置，支持64路SDI视频信号的输出，视频输出卡的左侧、矩阵机箱中心的位置设置有两个交叉点卡槽，在交叉点卡槽的左侧设置有若干个视频输入卡插槽，矩阵机箱最左侧设置有两个视频矩阵控制卡插槽，矩阵机箱最下端设置有二个互为备份的冗余电源。
一种跨地域空间的共享互动课堂系统，进一步的，矩阵调控面板为直接控制视频数字矩阵输入输出的装置，通过RJ45网线与矩阵机箱连接，矩阵调控面板配置好IP地址后，通过矩阵视频控制系统控制矩阵视频信号；
矩阵机箱、矩阵视频控制系统和矩阵调控面板通过网络交换机连接，矩阵视频控制系统包括NV920矩阵管理控制器,NV920矩阵管理控制器由控制器箱、可拆卸电源和可拆卸系统控制器组成，NV920矩阵管理控制器的后端面板具有以太网接口。矩阵视频控制系统使用视频矩阵配置软件NV9000-SE Utilities。
一种跨地域空间的共享互动课堂系统，进一步的，课堂音频处理系统分为主备音频通道，第一通道使用数字高清音频处理系统传输音频，第二通道使用模拟音频矩阵和模拟调音台组合的方式传输音频，通过音频通道选择器选择主音频的输入源，音频信号分配放大器使用专用音频运算放大器将一个音频输入信号分配成多个音频输出信号，同时进行相位校正，纠正传输中的相位失真，音频信号分配放大器采用音频分配卡和插卡式机箱组合的方式，一张音频分配卡支持2路输入和8路输出，采用冗余电源方式，两路UPS供电,每台插卡式机箱支持12张音频分配卡，中间为冗余电源。
一种跨地域空间的共享互动课堂系统，进一步的，数字高清音频处理系统采用基于千兆以太网实时传输无损音频信号的音频矩阵处理系统，包括CORE主机、音频处理I/OFAME接口箱、音频输入模块、音频输出模块、音频触摸屏、千兆以太网音频交换机；CORE主机具有16路输入和输出，同时配备均衡、延时、分频、混音、路由专业数字处理能力，音频处理I/OFAME接口箱为在CORE主机之外增加音频输入输出接口的专用接口箱，音频触摸屏控制音频的输入输出方向和输出音量大小，千兆以太网音频交换机实现各音频设备的网络互连；
高清模拟音频通道为备用通道，由模拟调音台和模拟高清音频矩阵组成，模拟调音台包括24路线路MIC/线路输入，4路立体声输入，1路主输出、4路编组输出和6路辅助输出。
一种跨地域空间的共享互动课堂系统，进一步的，互动总控主机设置双网卡，局域网端口将主机连接到外部网络，程序编写采用嵌入式架构，总控处理器直接完成程序存储及运算，提供人机操作界面，支持网络标准特性IPV 6和802.1X，编程平台采用RPM、Java、NetLinx,自动检测连接错误或断线的串口，互动总控主机通过连接线分别与高速网络传输处理系统、课堂视频处理系统、课堂音频处理系统相连接，互动总控主机的后端设置有RS-232接口、RS232/422/485、AxLink线缆、供电接口。
互动总控主机的软件部分分为主机配置软件和主机控制软件，主机配置软件应用互动总控主机出厂的脚本程序，对各设备的控制通过编程写入互动总控主机，具体操作通过主机控制软件进行，主机控制软件使用TPDesign5编写控制程序，应用TPD5创建TP5de项目文件。
一种跨地域空间的共享互动课堂系统，进一步的，教室课堂终端有若干个，对应设置在每个互动课堂教师内，教室课堂终端包括：终端路由器、课堂高清摄像机、全向麦克风、高保真音响、高清显示屏、课堂多媒体计算机、交互式电子黑板、终端控制台，终端路由器与高速网络传输处理系统相连接，高保真音响、高清显示屏输出互动总控系统提供的共享互动课堂视频音频教学内容。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.本发明提供的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，解决了传统的课堂教学方式主要是以班级为单位，教师在讲台上单独授课，学生在课堂座位上被动的接收知识，听课交流的学生也一般固定在一个班级的范围内，参与互动的学生人数很少，基本没有交流，上课过程比较乏味的问题，通过信息化技术让若干个不同空间范围内的教室加入教学互动中，由总控制室控制互动秩序，让学生在学习的过程中充分的互动，而且互动也不局限于一个班级内，可以根据需要让共享互动课堂系统的所有教室充分互动，将传统课堂最多几十人的互动扩展到几百甚至上千人，系统内会出现更多精彩的发言，学生对于学习心得体会和方法的交流会更加充分，这种大范围的师生互动的应用场景会越来越多，带来的好处也会越来越多，学生学习的积极主动性能够提高，学生主动学习的兴趣更大，实施大范围跨地域可扩展的互动式教学有利于实现老师逼着学到学生积极主动参与我要学的转变，互动式教学有助于把课堂还给师生，让学生热爱课堂、快乐地学习，在互动的快乐中收获知识，是以学生为互动主体，教师为教学主导的高效教育模式。
2.本发明提供的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，解决了传统课堂教学完全集中的一个小班级的范围内，自始至终都由一个教师单独授课，教师的工作量极大，教学质量难以保证，由于不同教室内的教师水平不同容易导致教学资源分配不公，不同教师的优势特长得不到发挥和共享的问题，可以将若干个跨地域空间的教室根据需要加入互动课堂系统中，互动课堂系统中最优质的教学资料能在所有教室中共享，不同互动课堂中的教师能根据其擅长和爱好在互动课堂系统完成不同分工，讲授其最擅长的授课内容，使得每个教师能够发挥自己的优势，只讲授最拿手的部分并分享在实时共享在互动课堂系统上，其他时间只用在自己的教室内辅助监督教学，由共享互动课堂系统其他优质教师远程授课，减轻教师备课、授课的负担，使得共享互动课堂系统内教学资料充分共享互动，每个老师完成其最拿手的部分，教学资源实时分享互动，学生更爱听由不同优质教师分别讲授的课程，实现不同教学方法模式的交流学习，教师负担更小，教学质量更好。
3.本发明提供的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，对系统架构以及每一个部件都进行了深入的研发和反复的测试，确保整个共享互动课堂系统能够高效实用的工作。总控制室根据申请选择加入互动的课堂，加入互动的课堂可以随时根据需要增加或者减少，高速网络传输处理系统可靠的设计起到了关键性的作用。总控制室设计互动课堂教学方案，在不同时间段安排不同互动课堂中的教师授课，使分布在不同教室中的教师讲授较短时间该教师最擅长的内容，通过视频音频的切换使得不同教室中教师最闪光的授课点实时在共享互动课堂系统中得到共享，使共享互动课堂系统中能够不断听到不同教师的声音，不断吸收最精华的教学资源，这种优势互补、百家争鸣、各取所长、分工协作的共享互动课堂系统，能够最大限度的利用优质教学资源。总控制室在教师教学之余，通过视频音频的准确切换，使得不同课堂中的学生能够实时互动交流，让几百人甚至上千人方便的像面对面一样交流互动，这种互动既突破了班级范围内单调乏味的小局部互动，又不像坐在偌大的礼堂中虚不见人的互动，是一种有趣高效、身临其境的学生互动。教学的共享和学生的互动都是建立在本发明共享互动课堂系统高性能、高可靠性的硬软件研发设计上的，本发明通过对系统各部分架构的技术研发，对系统各部件的详细设计，创造性的研发并实现了一种跨地域空间的共享互动课堂系统。
4.本发明提供的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，由于系统架构的优势，互动教室可以在不同时间段、不同空间范围内自由组合，组合范围可大可小，灵活运用于不同的互动场景。对于互动教室而言，也不受限于共享互动课堂系统，可以在需要时加入互动，不需要时退出互动，进入单课堂模式，由于系统硬软件设计独立性兼容性强、可扩展性强，单个互动课堂也可以选择使用共享互动课堂系统的部分功能，例如只接受而不上传信号，进入单听课模式，也可以只在单个课堂内互动学习，使用教室课堂终端系统的多媒体硬软件，进入单课堂学习互动模式。本发明的共享互动课堂系统，由于架构清楚，层次结构清晰，可扩展能力强，结合具体教学实践设计，系统的使用场景多，教学使用方便，维护简单费用低，辅助教学效果好。
5.本发明提供的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，系统硬软件的设计研发创造性好，非常匹配现代化教学。互动总控系统集成度高、信号选择方便、运行速度极快、全局控制选择操作容易，能够轻松的选择优质教学资源、快速切换主信号并提供给互动教室；高速网络传输处理系统使用光纤完成信号传输，在网络带宽和可靠性上实现较大突破，保证共享互动课堂系统的实时性、可靠性和稳定性，视频音频能够实时分配扩展，课堂视频处理系统和课堂音频处理系统能够高效的处理互动课堂系统内多路复杂的视频音频信号，使总控制室的信号选择命令迅速高效执行，同时能够保证高清视频音频信号的质量，教室课堂终端系统将互动课堂系统传来的信号通过视频音频在每个教室内播放，同时根据需要采集每个教室内的视频音频，另外具备多种多媒体教学功能，并实现这些功能与共享互动课堂系统的有效衔接。本发明提供的共享互动课堂系统，真正实现了方便可靠的跨地域空间的课堂共享互动，这是普通的网络课堂根本无法完成的，也是仅仅依靠一些普通的网络硬软件根本无法实现的，带来的是真正的高清晰、无延时、可扩展、高效率的实用共享互动课堂系统。
附图说明
图1是本发明提供的一种跨地域空间的共享互动课堂系统的结构示意图。
图2是本发明提供的课堂视频处理系统的结构示意图。
图3是本发明提供的课堂音频处理系统的结构示意图。
图4是本发明提供的互动总控系统的结构示意图。
附图标记说明：1-互动总控系统，2-高速网络传输处理系统，3-课堂视频处理系统，4-课堂音频处理系统，5-教室课堂终端系统，6-总控制室。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明提供的一种跨地域空间的共享互动课堂系统的技术方案进行进一步的描述，使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施。
参见图1至图4，本发明提供的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，包括互动总控系统1、高速网络传输处理系统2、课堂视频处理系统3、课堂音频处理系统4、教室课堂终端系统5，互动总控系统1、课堂视频处理系统3和课堂音频处理系统4设置在总控制室6内，教室课堂终端系统5根据互动教室的数量每个教室设置一套。
互动总控系统1完成共享互动课堂系统的集成总控，选择进入共享互动课堂系统的教室课堂，在实际互动教学中，并不是每次都需要所有课堂加入互动，可根据需要选择加入互动的教室课堂终端。互动总控系统1完成进入共享互动课堂系统教室课堂的视频音频信号的互联互通，选择和切换共享互动课堂系统的主视频音频信号，对共享互动课堂系统的主视频音频信号进行加工处理，包括增加教室编号、课堂教学注释、教学字幕、总控音频辅助、旁白辅助，互动总控系统1控制和引导各教室课堂互动学习，按照实时的互动需求将主互动课堂的信号分享至其他所有教室课堂终端系统5，根据主互动课堂的变化实时变更主视频音频信号，使得共享互动课堂系统中的所有教室课堂都能加入互动，同时将最优质的教室课堂分享至所有互动教室课堂。
高速网络传输处理系统2是连接每个教室课堂终端系统5与总控制室6中的课堂视频处理系统3、课堂音频处理系统4、互动总控系统1的信号传输与处理系统，共享互动课堂系统接入的教室多、接入的教室组合多，共享互动课堂的实时性强、清晰度高，网络传输处理的速度和质量要求很高，网络传输系统使用光纤传输信号，信号处理系统配备分别对高清视频和音频信号进行加工处理的设备，使用高清视频和音频标准。
课堂视频处理系统3接收各个教室课堂终端系统5传来的视频信号，在多画面监看系统中显示各个教室课堂终端系统5传来的视频信号，通过视频分配放大器对互动总控系统1选择的主视频信号放大分配为若干路高清视频信号，提供给各个教室课堂终端系统5作为主视频信号使用。
课堂音频处理系统4接收各个教室课堂终端系统5传来的音频信号，通过音频信号分配放大器对互动总控系统1选择的主音频信号放大分配为若干路高清音频信号，提供给各个教室课堂终端系统5作为主音频信号使用。
教室课堂终端系统5设置在每个互动教师课堂内，主要包括采集每个互动教师课堂的高清视频和音频，接收互动总控系统1选择的主视频音频信号，并实时播放高清主视频音频信号，是共享互动课堂系统的节点终端，完成每个互动课堂教室的信号采集和主互动信号的播放。教室课堂终端系统5同时具备课堂多媒体计算机和交互式电子黑板，能够实现互动课堂内的多媒体教学。
一.高速网络传输处理系统
高速网络传输处理系统2包括网络传输系统和信号处理系统，网络传输系统是信号处理系统和各个教室课堂终端系统的中间衔接部分。
(一)网络传输系统
网络传输系统为完全独立双链路的主辅系统架构，分为完全独立的主辅两套系统，与每个教室课堂终端系统5相连的网络传输系统分别有主辅两套系统通过双节点路由与信号处理系统相连接，与每个教室课堂终端系统5相连的网络传输系统分别连接两台交换机，两台交换机之间做聚合，通过不同的路由链路与信号处理系统相连，实现双路由双机备份，极大的提高了课堂网络传输系统传输链路的安全性能。
(二)信号处理系统
信号处理系统包括视频处理模块、音频处理模块、编解码器模块、电源模块、处理控制模块，信号处理系统的视频输入端采用HDMI和SDI两种模式，支持HDMI、SDI和YPbPr模拟分量三种输出方式，信号处理系统支持HDMI音频和模拟音频两种声音模式，视频、音频信号和TS流的转换由编解码器模块完成，信号处理系统图像分辨率为1920×1080，信号处理系统帧速为50帧/秒，采用MPEG-2视频编解码技术，内置回声抵消器，支持ASI接口和千兆IP接口。
信号处理系统采用以下标准：
(1)音频采用MPEG1-Layer2标准，
(2)视频采用MPEG2HP＠HL标准，支持不同格式分辨率之间的兼容，
(3)码流采用ISO/IEC13818-1，GB/T17975.1-2000标准。
信号处理系统参数为：
(1)音频采样率为48000Hz；
(2)音频比特率为384Kbps，
(3)回声抑制采用AEC回声抑制算法，
(4)视频分辨率为1920×1080，720P；
(5)视频桢率为50HZ；
(6)色度格式为4:2:0；
(7)码率为18Mbps-100Mbps。
信号处理系统加电开机后，处理系统显示器点亮，进行菜单操作，主要是进行信号处理系统设备的配置，进入主菜单下的配置后，出现相应的子菜单项：视频、音频、网络、高级，在“视频”配置项下有2个子菜单：视频源的输入和终端编码的TS码率，视频源的输入有3个可选项，分别为HDMI、SDI1、SDI2，TS码率为编码的码率，配置范围为18M至100M，在“音频”配置项下有3个子菜单：音频源的输入、音量和回声抵消，音频源选择有2个选项，分别为HDMI音频和模拟音频，对应音频的HDMI输入接口和模拟输入接口,音量调节是调节模拟音频输出的音量大小，回声抵消在开启后，能对回声起到很好的抑制效果，在“网络”配置项里对信号处理系统网卡网络参数进行配置。
二.课堂视频处理系统
课堂视频处理系统3包括视频分配放大器、多画面监看系统、视频数字矩阵，由高速网络传输处理系统2处理后的课堂视频信号和数字高清光端机解码出的课堂视频信号进入课堂视频处理系统3的视频分配放大器中，将一路课堂视频信号扩展为相同的多路课堂视频信号，进入视频数字矩阵、多画面监看系统，用来进行课堂视频信号的监看监测和矩阵分配。视频数字矩阵可以把输入端的任何一路视频信号送到任意一路的输出设备上，同时又将输出视频信号经过视频分配放大器实现信号路数扩展，发往高速网络传输处理系统2、数字高清光端机或者多画面监看系统，分别完成视频信号的接收、视频信号的发送和多画面监看系统的监看监测。
(一)视频分配放大器
视频分配放大器为插卡式十六分频放大器，在一个课堂视频处理系统机箱内配备多个视频放大分配器卡槽，视需分配视频信号数量进行插卡，灵活方便，既考虑成本因素又能保证整洁美观，实现高清晰、可扩展、无延时、无失真的视频信号分配。
视频分配放大器为SDI接口类型，可实现较远的视频信号传输并与其他设备的兼容接口。
由于共享互动课堂系统的视频需要清晰的显示课堂黑板上的内容，对视频信号质量的要求很高，对视频分配放大器的要求也很高，不仅要求提供信号分配的功能，还必须达到输入输出阻抗标准，视频分配放大器输入端和输出端阻抗均为75欧姆。
(二)多画面监看系统
多画面监看系统包括多画面工控机、操作控制器、嵌入式音频终端、电视墙监看显示、局域网监看交换机，多画面工控机主要是连接视频输入和输出信号，将多路视频输入信号通过软件配置的方式实现不同模式的显示输出至电视墙监看显示，操作控制器控制电视墙监看显示的不同显示模式，包括单屏显示、四屏显示、九宫格显示，嵌入式音频终端接收音频信号，通过在电视墙监看显示画面中叠加音频条的形式直观观察音频情况，电视墙监看显示则是高清视音频信号显示平台，局域网监看交换机实现设备的互联通信。多画面监看系统实现对各路视频信号的统一集中监看。
多画面工控机采用插卡模式，具有主控卡、输入卡、输出卡、高清与标清路由切换卡和输出扩展卡，通过以太网交换机进行数据通信，支持32路输入和16路输出，对应电视墙监看显示的多块显示屏。多画面监看系统采用专用操作控制器，用于切换不同的多画面显示模式。
多画面监看系统的运行使用XEdit软件，在XEdit软件的Rooms页面中，选择文件列表中的new创建新房间，也可以直接从左部区域内的display列表中拖拽一个类似的显示器到右边窗口中，设定好房间之后创建布局，构建与电视墙监看显示画面一致的软件构图,选择layouts页面，选择file菜单new选择创建房间布局，软件创建一个空布局，根据需要从左侧列表中选择适当的组件，选择左侧相应的小显示组件并将其拖动到右侧的显示窗口，根据分割要求拖动大小并配置对应数量，放置完成后定义每个组件的属性关联，将相应的信号通道从左下角拖动到相应的组件，完成每个组件的信号定义，实现多画面监看。
(三)视频数字矩阵
视频数字矩阵包括矩阵机箱、矩阵调控面板、矩阵视频控制系统，视频数字矩阵将从任一输入接口输入的视频信号切换到任一视频输出接口。
在共享互动课堂系统中，一路视视频信号首先通过视频分配放大器分为多路，然后将其中一路视频信号传送至多画面监看系统，将其中另一路或者多路视频信号传送至视频数字矩阵并作为视频信号源切换使用。
1.矩阵机箱
矩阵机箱为模块化设计，设置有数字高清SDI信号切换和处理模块，兼容高清和标清信号，支持3Gps的带宽，矩阵机箱具有冗余电源和控制模块，增强了可靠性，设置监控报警接口，支持对所有输入输出模块的监控报警，具有扩展能力，设置扩展视频矩阵的输入输出模块，増加视频矩阵的输入输出能力，实现视频信号通道的扩容。
矩阵机箱的顶部设置有风机，风机下部最右侧设置为视频输出卡位置，支持64路SDI视频信号的输出，在视频输出卡的左侧，矩阵机箱中心的位置设置有两个交叉点卡槽，在交叉点卡槽的左侧设置有若干个视频输入卡插槽，矩阵机箱最左侧设置有两个视频矩阵控制卡插槽，矩阵机箱最下端设置有二个互为备份的冗余电源。
具体实施例中按需配置视频板卡，矩阵机箱配备2块16路视频输出板卡，配备2块带帧同步功能的8路视频输入板卡和2块不带帧同步功能的8路视频输入板卡，在满足共享互动课堂需求的同时尽可能节约成本。
2.矩阵调控面板
矩阵调控面板是直接控制视频数字矩阵输入输出的装置，通过RJ45网线与矩阵机箱连接，矩阵调控面板配置好IP地址后，通过矩阵视频控制系统实现对矩阵视频信号的控制。
3.矩阵视频控制系统
矩阵机箱、矩阵视频控制系统和矩阵调控面板通过网络交换机连接，矩阵视频控制系统包括NV920矩阵管理控制器,NV920矩阵管理控制器由控制器箱、可拆卸电源和可拆卸系统控制器组成，NV920矩阵管理控制器的后端面板具有以太网接口。矩阵视频控制系统使用视频矩阵配置软件NV9000-SE Utilities。
三.课堂音频处理系统
课堂音频处理系统4包括音频信号分配放大器、数字高清音频处理系统、高清模拟音频通道，从高速网络传输处理系统2输出的音频信号经过音频信号分配放大器分成多路音频，分别进入数字高清音频处理系统和多画面监看系统的嵌入式音频终端。
课堂音频处理系统4分为主备音频通道，第一通道使用数字高清音频处理系统传输音频，第二通道使用模拟音频矩阵和模拟调音台组合的方式传输音频，通过音频通道选择器选择主音频的输入源，音频通道选择器为音频二切一设备，其中第一通道为数字高清音频，第二通道为模拟音频，中间auto旋钮实现自动切换，根据实时切换报警、门限电平、延时时间进行切换，增加了音频设备的安全性能。
(一)音频信号分配放大器
音频信号分配放大器使用专用音频运算放大器将一个音频输入信号分配成多个音频输出信号，同时进行相位校正，纠正传输中的相位失真。
音频信号分配放大器输入技术指标为：输入个数2个，连接器为音频适配器，阻抗30KΩ，最大输入电平+24dBu,共模范围±20V,共模抑制比>90dB在60HZ,>60dB在20KHZ。
音频信号分配放大器输出技术指标为：输出个数8个，连接器为音频适配器，最大输出电平+24dBu,增益调整范围0/27Db，频率响应±0.05dB，信噪比80dB不加权。
音频信号分配放大器采用音频分配卡和插卡式机箱组合的方式，一张音频分配卡支持2路输入和8路输出，采用冗余电源方式，两路UPS供电,每台插卡式机箱支持12张音频分配卡，中间为冗余电源，每个节点的音频都可以通过音频信号分配放大器获得更多音频资源在数字高清音频处理系统、高清模拟音频通道、多画面监看系统的嵌入式音频终端使用。
(二)数字高清音频处理系统
数字高清音频处理系统采用基于千兆以太网实时传输无损音频信号的音频矩阵处理系统，包括CORE主机、音频处理I/O FAME接口箱、音频输入模块、音频输出模块、音频触摸屏、千兆以太网音频交换机。
CORE主机是数字高清音频处理系统的核心，具有16路输入和输出，同时配备均衡、延时、分频、混音、路由专业数字处理能力。
音频处理I/O FAME接口箱为在CORE主机之外增加音频输入输出接口的专用接口箱，音频触摸屏实现控制音频的输入输出方向和输出音量大小，千兆以太网音频交换机实现各音频设备的网络互连，用于各音频设备之间的控制。
数字高清音频处理系统的集中式系统架构灵活统一的分配系统处理资源，消除分散式系统架构终端处理能力瓶颈，CORE主机内置千兆以太网端口，设置网络备份和第三方控制通讯连接；由于数字高清音频处理系统所有的管理和监控都由CORE主机完成，因此音频设备之间的数据量更少，为音频传输预留更多的网络带宽。音频处理I/O FAME接口箱和CORE主机安装在一起，作为CORE主机的接口扩展箱使用，增加CORE主机处理音频的通路数量，可以混合配置不同类型的音频输入和输出。
音频触摸屏实现音频的路由切换，输入输出信号的音量大小调节，采用方便、灵活、直观的手指触摸控制方式。音频触摸屏上有2个网络接口，2个端口互为主备，通过其中任意一个端口连接到CORE主机。
(三)高清模拟音频通道
高清模拟音频通道为备用通道，由模拟调音台和模拟高清音频矩阵组成，模拟调音台包括24路线路MIC/线路输入，4路立体声输入，1路主输出、4路编组输出和6路辅助输出,模拟调音台同时具有高通滤波、推子前/推子后监听和静音，使用不同的推子和按钮实现各路音频的发送。
四.互动总控系统
互动总控系统1包括互动总控主机、串口扩展盒、总控触摸屏、音频切换器、视频切换器，通过以太网交换机使用总控触摸屏完成视频音频选择切换。共享互动课堂系统由多个分系统组成，每个系统都有各自的操作控制平台，不容易实现操控，互动总控系统1进行集中统一控制，包括控制各个设备的电源，切换各种音频视频信号，对各个课堂的摄像头进行选择和控制，使复杂而庞大的互动课堂应用系统使用简单化，增强互动课堂系统的可靠性和稳定性。
(一)互动总控主机
互动总控主机是互动总控系统1的核心设备，控制各种组件，包括音频/视频会议切换，摄像机、照明灯、温度调节控制器和其它总控区域常见电子设备。为了增加控制能力以控制更多的电子设备，互动总控主机连接串口扩展盒增加接入可控设备的数量，提供设备扩展的解决方案。
互动总控主机设置双网卡，局域网端口将主机连接到外部网络，程序编写采用嵌入式架构，总控处理器直接完成程序存储及运算，提供人机操作界面，支持网络标准特性IPV 6和802.1X，具有高性能体系结构，编程平台采用RPM、Java、NetLinx,编程平台灵活，自动检测连接错误或断线的串口。
互动总控主机通过连接线分别与高速网络传输处理系统2、课堂视频处理系统3、课堂音频处理系统4相连接，实现对互动课堂系统内设备的集中控制。
互动总控主机的后端设置有RS-232接口、RS232/422/485、AxLink线缆、供电接口。
互动总控主机的软件部分可以分为主机配置软件和主机控制软件，主机配置软件应用互动总控主机出厂的脚本程序，对各设备的控制通过编程写入互动总控主机。而直接的操作是通过主机控制软件进行，主机控制软件使用TPDesign5依照需求编写控制程序，应用TPD5可以创建TP5de项目文件。
(二)总控触摸屏
总控触摸屏是人机交互平台，使用软件编写控制程序和界面，通过总控触摸屏实现对互动课堂系统内多个设备的集中控制，总控触摸屏采用嵌入式的19.4寸中控触摸屏，分辨率为1920x530，嵌入操作台面整洁美观，总控触摸屏可以控制电视墙监看显示每台显示屏幕的开关和其信号源的选择，总控触摸屏采用两针3.5mm线缆供电，电压为13.5V。
互动总控系统1通过控制编程软件TPDesign5依照需求编写控制页面。
五.教室课堂终端系统
共享互动课堂系统工作期间，需要将视频音频信号通过数字高清光端机使用光信号传送至总控制室6，通过设置在总控制室6的数字高清光端机将光信号分解出音频信号和视频信号，其中视频信号进入总控制室6课堂视频处理系统3的视频数字矩阵，音频信号进入总控制室6的课堂音频处理系统4，再由总控制室6选择视频和音频信号用于共享互动课堂。分别通过课堂视频处理系统3和课堂音频处理系统4后的视频和音频信号经过选择和处理后，分配出的一路信号进入多画面监看系统。教室课堂终端系统5包括数字高清光端机和教室课堂终端。
(一)数字高清光端机
数字高清光端机采用插卡式数字高清光端机，数字高清光端机的板卡包括光信号发卡、光信号收卡、标清转高清上变换卡、高清转标清下变换卡、AD转换卡。数字高清光端机分为互动总控光端机和课堂终端光端机，互动总控光端机设置为二台，分为主收光端机和主发光端机。
数字高清光端机通过网络管理卡实现远程配置，光信号收卡接收光纤的传输信号，解码输出HD-SDI视频信号和音频信号,光信号收卡具有两个主要处理模块，一个用于处理视频流和分组数据，另一个用于处理音频。
光信号发卡兼容HD/SD视频信号，支持二对模拟立体声和二路AES数字音频加嵌和解嵌功能，光信号发卡内置视频和音频信号发生器，音频电平可调，支持RS422数据信号嵌入。兙俥课堂终端光端机只负责对应教师课堂内的信号接收和发送，互动总控光端机与课堂终端光端机相对应，在互动总控系统1端负责信号接收和发送。
(二)教室课堂终端
教室课堂终端有若干个，对应设置在每个互动课堂教师内，教室课堂终端包括：终端路由器、课堂高清摄像机、全向麦克风、高保真音响、高清显示屏、课堂多媒体计算机、交互式电子黑板、终端控制台。
终端路由器与高速网络传输处理系统2相连接，完成数据实时交换，课堂高清摄像机完成对应课堂内高清视频信号的采集，全向麦克风完成对应课堂内高清音频信号的采集，高保真音响为音频输出设备，高清显示屏为视频输出设备，课堂多媒体计算机为多媒体教学设备，同时是教室课堂终端的控制主机，终端控制台是对一个教室课堂终端内各设备的集中操作控制装置。
课堂高清摄像机根据需要设置为一个或者多个，课堂高清摄像机跟踪拍摄互动课堂中正在参与教学活动的学生、老师的活动和黑板上的板书获得视频信号。
全向麦克风根据需要设置为一个或者多个，全向麦克风实时采集互动课堂中正在参与教学活动的学生、老师的发言或者电子教学音频获得音频信号。
高保真音响、高清显示屏输出互动总控系统1提供的最终共享互动课堂视频音频全套教学内容。
课堂多媒体计算机是教室课堂终端的管理核心，课堂多媒体计算机分别与终端路由器、课堂高清摄像机、全向麦克风、高保真音响、高清显示屏、交互式电子黑板、终端控制台相连接。
课堂多媒体计算机辅助交互式电子黑板工作，交互式电子黑板包括计算机系统模块、黑板软件功能模块、黑板屏幕录制模块，计算机系统模块包括系统帮助模块、课堂多媒体计算机连接模块、板式切换模块，系统帮助模块供用户查看常见的系统问题解决办法，课堂多媒体计算机连接模块完成和课堂多媒体计算机连接模的连接设置和监测，板式切换模块提供交互式电子黑板的正常使用功能切换，包括放映PPT、放映视频、黑板书写、撤回修改内容。
黑板软件功能模块包括教学板书模块、常用教学模块和自定义教学模块，教学板书模块分为笔触、橡皮擦、键盘输入、撤销和恢复，常用教学模块包括编辑浏览教学视频音频文件，自定义教学模块包括预置教学图形、预置教学工具和输入教学界面，预置教学图形包括直线、标准圆、箭头、三角形、平行四边形、正方形、梯形、菱形、五边形实心和空心图形，预置教学工具包括直尺、三角尺、量角器、圆规、计时器、放大器、计算器，输入教学界面包括图形识别界面、手写识别界面、公式识别界面。
黑板屏幕录制模块包括录制控制模块和区域选择模块，录制控制模块控制对黑板屏幕内容进行录制，区域选择模块选择需录制的黑板区域。黑板屏幕录制模块将录制的交互式电子黑板内容，可作为一段时间内教室课堂终端上传的视频信号，由互动总控系统1选择使用。
Claims (10)
1.一种跨地域空间的共享互动课堂系统，其特征在于：包括互动总控系统(1)、高速网络传输处理系统(2)、课堂视频处理系统(3)、课堂音频处理系统(4)、教室课堂终端系统(5)，互动总控系统(1)、课堂视频处理系统(3)和课堂音频处理系统(4)设置在总控制室(6)内，教室课堂终端系统(5)根据互动教室的数量每个教室设置一套；
高速网络传输处理系统(2)包括网络传输系统和信号处理系统，课堂视频处理系统(3)包括视频分配放大器、多画面监看系统、视频数字矩阵，课堂音频处理系统(4)包括音频信号分配放大器、数字高清音频处理系统、高清模拟音频通道，互动总控系统(1)包括互动总控主机、串口扩展盒、总控触摸屏、音频切换器、视频切换器，教室课堂终端系统(5)包括数字高清光端机和教室课堂终端。
2.根据权利要求1所述的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，其特征在于：网络传输系统为完全独立双链路的主辅系统架构，分为完全独立的主辅两套系统，与每个教室课堂终端系统(5)相连的网络传输系统分别有主辅两套系统通过双节点路由与信号处理系统相连接，与每个教室课堂终端系统(5)相连的网络传输系统分别连接两台交换机，两台交换机之间做聚合，通过不同的路由链路与信号处理系统相连，实现双路由双机备份；
信号处理系统包括视频处理模块、音频处理模块、编解码器模块、电源模块、处理控制模块，信号处理系统的视频输入端采用HDMI和SDI两种模式，支持HDMI、SDI和YPbPr模拟分量三种输出方式，信号处理系统支持HDMI音频和模拟音频两种声音模式，视频、音频信号和TS流的转换由编解码器模块完成，信号处理系统图像分辨率为1920×1080，信号处理系统帧速为50帧/秒，采用MPEG-2视频编解码技术，内置回声抵消器，支持ASI接口和千兆IP接口。
3.根据权利要求1所述的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，其特征在于：视频分配放大器为插卡式十六分频放大器，在一个课堂视频处理系统机箱内配备多个视频放大分配器卡槽，视需分配视频信号数量进行插卡，视频分配放大器为SDI接口，视频分配放大器输入端和输出端阻抗均为75欧姆。
4.根据权利要求1所述的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，其特征在于：多画面监看系统包括多画面工控机、操作控制器、嵌入式音频终端、电视墙监看显示、局域网监看交换机，多画面工控机连接视频输入和输出信号，将多路视频输入信号通过软件配置的方式实现不同模式的显示输出至电视墙监看显示，操作控制器控制电视墙监看显示的不同显示模式，包括单屏显示、四屏显示、九宫格显示，嵌入式音频终端接收音频信号，通过在电视墙监看显示画面中叠加音频条观察音频，电视墙监看显示为高清视音频信号显示平台；
多画面工控机采用插卡模式，具有主控卡、输入卡、输出卡、高清与标清路由切换卡和输出扩展卡，通过以太网交换机进行数据通信，支持32路输入和16路输出，对应电视墙监看显示的多块显示屏，多画面监看系统的运行使用XEdit软件。
5.根据权利要求1所述的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，其特征在于：视频数字矩阵包括矩阵机箱、矩阵调控面板、矩阵视频控制系统；
矩阵机箱为模块化设计，设置数字高清SDI信号切换和处理模块，兼容高清和标清信号，支持3Gps的带宽，矩阵机箱具有冗余电源和控制模块，设置监控报警接口，设置扩展视频矩阵的输入输出模块，矩阵机箱的顶部设置有风机，风机下部最右侧设置为视频输出卡位置，支持64路SDI视频信号的输出，视频输出卡的左侧、矩阵机箱中心的位置设置有两个交叉点卡槽，在交叉点卡槽的左侧设置有若干个视频输入卡插槽，矩阵机箱最左侧设置有两个视频矩阵控制卡插槽，矩阵机箱最下端设置有二个互为备份的冗余电源。
6.根据权利要求5所述的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，其特征在于：矩阵调控面板为直接控制视频数字矩阵输入输出的装置，通过RJ45网线与矩阵机箱连接，矩阵调控面板配置好IP地址后，通过矩阵视频控制系统控制矩阵视频信号；
矩阵机箱、矩阵视频控制系统和矩阵调控面板通过网络交换机连接，矩阵视频控制系统包括NV920矩阵管理控制器,NV920矩阵管理控制器由控制器箱、可拆卸电源和可拆卸系统控制器组成，NV920矩阵管理控制器的后端面板具有以太网接口，矩阵视频控制系统使用视频矩阵配置软件NV9000-SE Utilities。
7.根据权利要求1所述的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，其特征在于：课堂音频处理系统(4)分为主备音频通道，第一通道使用数字高清音频处理系统传输音频，第二通道使用模拟音频矩阵和模拟调音台组合的方式传输音频，通过音频通道选择器选择主音频的输入源，音频信号分配放大器使用专用音频运算放大器将一个音频输入信号分配成多个音频输出信号，同时进行相位校正，纠正传输中的相位失真，音频信号分配放大器采用音频分配卡和插卡式机箱组合的方式，一张音频分配卡支持2路输入和8路输出，采用冗余电源方式，两路UPS供电,每台插卡式机箱支持12张音频分配卡，中间为冗余电源。
8.根据权利要求1所述的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，其特征在于：数字高清音频处理系统采用基于千兆以太网实时传输无损音频信号的音频矩阵处理系统，包括CORE主机、音频处理I/O FAME接口箱、音频输入模块、音频输出模块、音频触摸屏、千兆以太网音频交换机；CORE主机具有16路输入和输出，同时配备均衡、延时、分频、混音、路由专业数字处理能力，音频处理I/O FAME接口箱为在CORE主机之外增加音频输入输出接口的专用接口箱，音频触摸屏控制音频的输入输出方向和输出音量大小，千兆以太网音频交换机实现各音频设备的网络互连；
高清模拟音频通道为备用通道，由模拟调音台和模拟高清音频矩阵组成，模拟调音台包括24路线路MIC/线路输入，4路立体声输入，1路主输出、4路编组输出和6路辅助输出。
9.根据权利要求1所述的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，其特征在于：互动总控主机设置双网卡，局域网端口将主机连接到外部网络，程序编写采用嵌入式架构，总控处理器直接完成程序存储及运算，提供人机操作界面，支持网络标准特性IPV6和802.1X，编程平台采用RPM、Java、NetLinx,自动检测连接错误或断线的串口，互动总控主机通过连接线分别与高速网络传输处理系统(2)、课堂视频处理系统(3)、课堂音频处理系统(4)相连接，互动总控主机的后端设置有RS-232接口、RS232/422/485、AxLink线缆、供电接口；
互动总控主机的软件部分分为主机配置软件和主机控制软件，主机配置软件应用互动总控主机出厂的脚本程序，对各设备的控制通过编程写入互动总控主机，具体操作通过主机控制软件进行，主机控制软件使用TPDesign5编写控制程序，应用TPD5创建TP5de项目文件。
10.根据权利要求1所述的一种跨地域空间的共享互动课堂系统，其特征在于：教室课堂终端有若干个，对应设置在每个互动课堂教师内，教室课堂终端包括终端路由器、课堂高清摄像机、全向麦克风、高保真音响、高清显示屏、课堂多媒体计算机、交互式电子黑板、终端控制台，终端路由器与高速网络传输处理系统(2)相连接，高保真音响、高清显示屏输出互动总控系统(1)提供的共享互动课堂视频音频教学内容。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910447865.5A CN110164212A (zh) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | 一种跨地域空间的共享互动课堂系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910447865.5A CN110164212A (zh) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | 一种跨地域空间的共享互动课堂系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110164212A true CN110164212A (zh) | 2019-08-23 |
Family
ID=67629149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910447865.5A Pending CN110164212A (zh) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | 一种跨地域空间的共享互动课堂系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110164212A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111198667A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-05-26 | 深圳明心科技有限公司 | 一种课堂管理方法、装置、电子设备和课堂管理系统 |
| CN112437121A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-03-02 | 濮阳职业技术学院 | 一种基于物联网的英语自习室 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2507045A1 (fr) * | 1981-05-28 | 1982-12-03 | Sony Corp | Systeme de commande d'une machine video a micro-ordinateur |
| CN104735416A (zh) * | 2015-03-31 | 2015-06-24 | 宣城状元郎电子科技有限公司 | 跟踪摄像、录音信息采集处理直播网络教学系统 |
| CN104882037A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-09-02 | 阔地教育科技有限公司 | 一种直录播互动教室系统 |
| CN105931510A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-09-07 | 北京数智源科技股份有限公司 | 同步评录课堂平台及其方法 |
| CN106128195A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-11-16 | 中山可可网络科技有限公司 | 即时通讯授课辅助系统 |
| CN106375732A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-01 | 江苏开放大学 | 一种多功能云教室系统 |
| CN106781770A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 航天海鹰光电信息技术（天津）有限公司 | 一种常态化互动录播系统 |
| CN107731032A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-02-23 | 蒋翔东 | 一种音视频切换方法、装置以及远程多点互动教学系统 |
| CN107945592A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-04-20 | 杨斌 | 一种同步互助课堂教学系统 |
| CN108766066A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-11-06 | 青岛华师京城网络科技有限公司 | 一种联系课堂的实现方法 |
| CN208540072U (zh) * | 2018-07-25 | 2019-02-22 | 北京竞业达数码科技股份有限公司 | 实时远程互动教学系统 |
| CN109412756A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-03-01 | 广州美凯信息技术股份有限公司 | 一种基于光纤4khdr超高清视频传输的双链路备份方法、系统及存储介质 |
-
2019
- 2019-05-28 CN CN201910447865.5A patent/CN110164212A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2507045A1 (fr) * | 1981-05-28 | 1982-12-03 | Sony Corp | Systeme de commande d'une machine video a micro-ordinateur |
| CN104735416A (zh) * | 2015-03-31 | 2015-06-24 | 宣城状元郎电子科技有限公司 | 跟踪摄像、录音信息采集处理直播网络教学系统 |
| CN104882037A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-09-02 | 阔地教育科技有限公司 | 一种直录播互动教室系统 |
| CN105931510A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-09-07 | 北京数智源科技股份有限公司 | 同步评录课堂平台及其方法 |
| CN106128195A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-11-16 | 中山可可网络科技有限公司 | 即时通讯授课辅助系统 |
| CN106375732A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-01 | 江苏开放大学 | 一种多功能云教室系统 |
| CN106781770A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 航天海鹰光电信息技术（天津）有限公司 | 一种常态化互动录播系统 |
| CN107731032A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-02-23 | 蒋翔东 | 一种音视频切换方法、装置以及远程多点互动教学系统 |
| CN107945592A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-04-20 | 杨斌 | 一种同步互助课堂教学系统 |
| CN208540072U (zh) * | 2018-07-25 | 2019-02-22 | 北京竞业达数码科技股份有限公司 | 实时远程互动教学系统 |
| CN108766066A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-11-06 | 青岛华师京城网络科技有限公司 | 一种联系课堂的实现方法 |
| CN109412756A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-03-01 | 广州美凯信息技术股份有限公司 | 一种基于光纤4khdr超高清视频传输的双链路备份方法、系统及存储介质 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111198667A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-05-26 | 深圳明心科技有限公司 | 一种课堂管理方法、装置、电子设备和课堂管理系统 |
| CN112437121A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-03-02 | 濮阳职业技术学院 | 一种基于物联网的英语自习室 |
| CN112437121B (zh) * | 2020-11-04 | 2022-08-05 | 濮阳职业技术学院 | 一种基于物联网的英语自习室 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107945592A (zh) | 一种同步互助课堂教学系统 | |
| CN205016086U (zh) | 智能教学录播系统 | |
| CN106781770A (zh) | 一种常态化互动录播系统 | |
| CN104575142A (zh) | 体验式数字化多屏无缝跨媒体互动开放教学实验室 | |
| CN103198725B (zh) | 云教学探究教室 | |
| CN105844987A (zh) | 多媒体教学互动操作方法及装置 | |
| CN104539436A (zh) | 一种课堂内容实时直播方法及系统 | |
| CN208208118U (zh) | 一种同步互助课堂教学系统 | |
| CN109256010A (zh) | 一种音乐教学演示系统 | |
| CN207115790U (zh) | 一种英语辅助教学系统 | |
| CN104301657B (zh) | 一种会议电视终端及其辅流数据接入方法 | |
| CN110164212A (zh) | 一种跨地域空间的共享互动课堂系统 | |
| CN205264119U (zh) | 智能教学终端系统 | |
| CN205986940U (zh) | 一种手术示教系统 | |
| CN108965996A (zh) | 实时远程互动教学系统 | |
| CN201063761Y (zh) | 多功能视频会议系统 | |
| RU126492U1 (ru) | Комплексная система дистанционного обучения и видеоконференц-связи | |
| Tai et al. | Explore the medical curriculum teaching development in the smart classroom | |
| CN110570701A (zh) | 一种同步视频的双向语音互动教学系统及方法 | |
| CN101625547A (zh) | 智能教室控制系统 | |
| CN105898235B (zh) | Osce客观结构化临床考试的远程访问系统 | |
| CN209543642U (zh) | 一种音乐教学演示系统 | |
| Anderson et al. | Australian studies of video conference and video-assisted instrumental music teaching: what have we learned? | |
| CN108462847A (zh) | 一种教学用互动录播系统 | |
| CN208540072U (zh) | 实时远程互动教学系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190823 |