智慧校園視頻服務體系設計研究*

黃照翠，陳 暉，張鵬亮，吳 強，敖江帆

（1.中國人民解放軍陸軍工程大學 教研保障中心，江蘇 南京 210000；2.中國人民解放軍陸軍工程大學 通信工程學院，江蘇 南京 210000）

一、引言

近年來，智慧校園建設是教育信息化的重要組成部分，智慧校園建設更注重頂層設計、全局設計和體系架構與標準研究。智慧校園提供系統化全面多元便捷智能的校園服務，視頻服務為智慧校園的重要服務之一，視頻服務平臺在智慧校園中扮演著越來越重要的角色，視頻在高校校園中的應用越來越廣泛，校園教學、科研、管理、公共服務都少不了視頻，教師、學生、管理者都需要視頻，特別是翻轉課堂、智慧課堂、文娛活動、校園安防等都急需視頻服務平臺提供優質、安全、便捷、智能、豐富的服務，因此，智慧校園視頻服務更應體系化設計、高層次高要求建設，這樣才能滿足校園未來對視頻的需求。

二、智慧校園與視頻服務

自2010 年南京郵電大學宗平等[1]公開提出智慧校園概念后，學術界、企業界以及實踐主體的高校紛紛投入智慧校園領域研究、設計研發和建設。智慧校園源于IBM 公司提出的“智慧”地球（Smarter Planet），在“智慧地球”的概念提出后，國內不少學者提出了“智慧校園”的概念、特征、設計架構和建設思路等。高校智慧校園建設也如火如荼，但智慧校園建設是一項系統工程，沒有一套統一的衡量標準，筆者曾探究過智慧校園的真諦，提出了廣義智慧校園，即智慧靶概念體系。[2]既強調支撐各種智慧活動的信息化、智慧化新環境新空間，提供各種智慧化服務的外部條件建設（Smart 建設），也強調理念創新、模式創新、融合創新、人才創新的內部條件建設（Intelligence 建設、Wisdom 建設）。

視頻服務在Smart 層面上，能夠提供網絡優暢聯通、基于用戶權限的視頻靈活自由發布與在線播放下載、視頻智能檢索與推送、視頻智能分析與處理等服務。在Intelligence 層面上，能夠提供用戶與視頻大數據分析服務，為師生和管理者提供信息支撐服務，提高用戶分析問題、解決問題的能力。在Wisdom 層面上，側重于視頻服務內容、質量和體系的建設，校園視頻用戶素養的提升，能夠提供基于Smart 和Intelligence 服務基礎之上的智慧型、創新型人才培養。

作為智慧校園建設要素之一，視頻服務體系建設需進行系統化架構，研究一套實用、合理的標準，給出視頻服務模型，遵循“用戶、服務、智慧、創新”四個核心關鍵理念，旨在使視頻服務體系完整完善，穩健、高效、安全、可持續發展，建設模式方便推廣應用。

三、視頻服務體系架構

視頻服務體系是一個完整的、系統的架構，如圖1所示，體系架構包括一個理論支撐，即人本主義理論；體系建設的六個標準，即制度標準、文化標準、組織標準、安全標準、技術標準、評價標準；保障系統穩健、可持續發展的兩個保障，即運維保障、監督保障；推進系統平臺良性循環持續運行的兩個特色，即智慧與創新；體系設計與建設的核心圍繞一個系統平臺，即視頻服務系統，輻射八個智慧應用，即智慧教學、智慧學習、智慧科研、智慧管理、智慧社交、智慧文化、智慧決策、智慧生活，為智慧校園提供全方位的優質視頻服務。

圖1 智慧校園視頻服務體系架構

1.一個理論支撐

姜聯眾[3]（2018）闡述人本主義教育思想以個體的整體發展與自我實現為最終目的，突出強調個體的價值、主體地位與自主作用，強調安全自由的空間，團隊有效協作和解決問題的能力以及教育中的對個體的人文關懷。鐘啟泉等[4]（1993）指出，“個體在他們自身內部就有巨大資源，如果能提供一定的具有推動作用的心理氣氛，那么，這些資源就能被開發”。視頻服務體系設計、建設與運維的始終，應該以人本主義理論為支撐，牢記視頻服務系統不是一個冰冷的平臺，而是一個有溫度的平臺，不只是給用戶提供一個靈活自由發布視頻、瀏覽播放視頻的系統，還要能夠從用戶的實際需求和潛在需求出發，提供一個能夠激發用戶內在的巨大潛能、挖掘用戶自身的巨大資源的空間與環境，能夠真正做到以人為本，基于用戶提供優質視頻服務，無論宏觀上還是微觀上，用戶體驗良好，學習者用戶在享用視頻服務的同時，能夠衍生出更多內在的認知、情感和動作技能。系統視頻服務使教師和管理者用戶工作更加便捷、自由、靈活、高效和富有創想。

2.六個標準

任何一項系統工程的設計與建設都少不了標準，標準是系統工程高效、按質按量完成和后續穩健、可持續運行的基石。視頻服務體系設計、建設與運維需遵循六個標準，即制度標準、文化標準、組織標準、安全標準、技術標準、評價標準。

（1）制度標準

習近平總書記多次強調“制度問題帶有根本性、全局性、穩定性、長期性”。從國家層面上，制度是治國理政的根本；從高等教育層面上，制度是高校治理的關鍵，是實現高等教育現代化的基礎和保障；[5]從系統工程建設層面上，制度依然是視頻服務體系建設和運維的根本。視頻服務體系制度標準由視頻服務體系建設工作組召集相關領域專家制定，形成一套行之有效的體系建設和系統運維的管理制度和機制。制度標準制定需考慮的因素有體系建設人員分工與職責、需求論證與梳理分析、建設經費分配使用原則、功能目標設定與服務保障、內容監管機制與質量保證等。

（2）文化標準

文化是智慧群族的一切群族社會現象與群族內在精神的既有、傳承、創造、發展的總和，[6]大致可以表述為兩方面，一是廣泛的知識并能將之活學活用，二是內心的精神和修養。視頻服務體系架構、系統平臺是骨架、橋梁，而系統內的各類視頻、交互、智能統計信息等則是體系內的血液，體系是否健康有活力取決于體系內的文化活動，視頻服務體系總體設計文化標準的制定尤為重要。每所高校的優勢和特色各不相同，視頻服務平臺為校園文化和校本特色發展提供了一個契機，而校園文化同時也為視頻服務平臺健康可持續發展提供指導，使視頻服務體系成為校園的名片。視頻服務體系文化標準制定需考慮的因素有設計上凸顯校本特色文化，內容上限制低級趣味視頻、信息散播，行為上鼓勵良性互動交流與評價等。

（3）組織標準

管理學上，組織即由若干個人或群體所組成的、有共同目標和一定邊界的社會實體，為了實現目的，他們擁有一套計劃、控制、組織和協調的流程。[7]為了實現視頻服務體系建設目標，需要設置視頻服務體系建設組織機構，機構設置領導小組、辦公室、專家咨詢組等，每個分級機構下設組長（主任）、副組長（副主任）、成員。視頻服務體系組織標準制定需考慮的因素有機構設置原則、人員分工與權責對等、統一指揮與彈性結構、目標統一與靈活授權等，充分發揮組織中各部門積極性，有助于視頻服務體系圓滿建設與運維。

（4）安全標準

視頻服務體系安全問題是重中之重，安全包括硬件基礎設施安全、系統安全、網絡安全、資源安全、信息安全等，為了保障視頻服務系統持續不間斷運行，保證涉密信息資源不外泄，視頻服務體系需要制定、遵守、執行一定的安全標準。安全標準需考慮的因素有硬件基礎設施定期檢測與性能測試，及時進行系統漏洞修復與補丁升級，系統程序與數據庫、各類信息資源附件等實時備份，網絡安全與流量監控，信息資源內容檢測與質量把關，體系安全分工與職責等。

（5）技術標準

視頻服務體系設計與建設需遵循一定的技術標準，以保障系統提供優質視頻服務。技術標準從系統平臺功能和服務目標角度出發，考慮系統總體規劃規范、各類子系統功能架構，硬件基礎設施（包括計算、網絡和存儲）配置標準等，技術標準既要從宏觀上考慮，也要從微觀上細化，分層分類分級由專業技術人員對照系統服務需求評估進行合理制定。

（6）評價標準

視頻服務體系評價包括系統建設質量評價和系統運維績效評價，系統建設質量評價側重系統功能性指標，系統運維績效評價側重運維過程中系統使用率、用戶體驗、滿意度調查,以及視頻、信息資源、交互活動等服務性指標。

3.兩個保障

兩個保障，即運維保障和監督保障。視頻服務體系的核心是視頻服務系統平臺，這個系統平臺的建設和運維需要有專人和團隊進行監督和保障，監督保障職責側重于系統建設中系統架構與總體設計、功能目標達成、標準制定與實施、經費預算與分配管理以及系統運行過程中對信息資源和用戶行為的監督等。運維保障職責側重于系統平臺的日常維護、升級和管理等，具體分為硬件設施日常維護、網絡聯通與流量監控、網絡安全與信息安全防護、系統及數據安全與備份、故障排查與處理等。

4.兩個特色

智慧校園視頻服務體系在設計之初，便要定位體系特色，即智慧與創新，致力于服務用戶。早前，高校均提供過各類視頻服務系統，但在后期運行使用過程中存在各類問題，大概的結果是系統缺乏生氣和活力，久而久之，用戶食之無味，系統夭折，停止運維。[8]智慧校園視頻服務體系設計、建設與運維全程凸顯智慧關鍵詞，使系統平臺更加智能，視頻發布自由靈活，視頻播放優暢，視頻檢索智能便捷，信息資源推送恰當，視頻智能分析與處理準確及時，用戶行為與交互提供大數據分析服務，用戶體驗良好，系統聚焦人氣，視頻、信息資源優質，提供個性化用戶中心，系統做到設計理念創新、功能創新、服務創新、內容創新，通過智能分析不斷挖掘系統資源，發揮用戶積極性、主動性、創造性，實現用戶既是視頻、信息資源的使用者，又是生產者、提供者，提升用戶素養，衍生智慧，系統才會生生不息。

5.一個系統平臺

系統平臺集媒體直錄播子系統、媒資管理播控子系統、媒體監控子系統于一體，融入校園網統一認證用戶與權限管理系統，基于視頻智能分析處理，為用戶提供個性化的統一視頻綜合服務門戶。

智慧校園視頻服務體系設計與建設圍繞一個中心，即視頻服務系統平臺，解決校園視頻服務的瓶頸，旨在建設安全、穩健、綠色、可持續發展，為智慧教學、智慧學習、智慧科研、智慧管理、智慧社交、智慧文化、智慧決策、智慧生活打造以“用戶、服務、智慧、創新”為特征的視頻服務系統平臺。[9]

四、視頻服務模型設計

智慧校園視頻服務模型如圖2 所示，集智慧與創新于一身的統一視頻綜合服務門戶，以用戶服務為中心，融合媒體直錄播系統、媒資管理播控系統、媒體監控系統于一體，通過視頻智能分析處理系統和統一認證用戶與權限管理系統展現用戶個性化門戶，為校園教師、學生、管理者和其他用戶等各類角色用戶提供全方位個性化視頻服務。

圖2 智慧校園視頻服務模型

1.統一視頻綜合服務門戶

統一視頻綜合服務門戶提供視頻分級分類鏈接、個性化通知公告和消息提醒、統一認證入口、智能檢索、個性化視頻推薦、分類視頻列表，以及媒體直錄播系統、媒資管理播控系統、媒體監控系統、網上社區和增值應用集成服務。

分級分類鏈接提供分類鏈接、學科鏈接和課程鏈接，分類鏈接包括教育教學、學術科研、行管后勤、政工教育、原創基地、校內新聞、專題活動、校外媒資、電視點播等一級分類，每個一級分類下有二級分類。學科鏈接包括計算機、心理學、文學歷史、藝術設計、理學、工學、生命科學、哲學、法學、教育學等。課程鏈接包括校園重點課程、精品課程和熱門課程，校園所有開設課程都可以在智慧校園視頻服務系統中視頻資源庫建設相應課程分類。

個性化通知公告、消息提醒在用戶登入系統后，顯示與該用戶相關的通知公告、消息提醒，如視頻資源庫中數據結構課程分類下發布了系列視頻教學課件，用戶基本信息中專業信息為計算機專業的學生用戶，訪問門戶時，此處顯示數據結構課件更新信息提示；網上社區數據結構課程討論區，發布新主題、作業提交時限提醒、發布的主題回復人數等都可以顯示在此處。用戶未登入前，顯示通知公告和消息提醒，如最新課程視頻發布、學術講座視頻直播預告等。

統一認證入口，支持賬號和微信登錄，用戶登入模塊基于智慧校園用戶系統（全校所有平臺、應用系統、網站登入都基于統一的智慧校園用戶系統，一次登入，所有平臺、應用系統、網站免登入，[10]即可進入相應的用戶中心和后臺管理中心），而用戶基本信息來源于智慧校園用戶系統，首次登入智慧校園視頻服務系統，提示選擇用戶角色、填寫用戶擴展信息和專業信息，如興趣愛好、個人經歷、從事專業、研究方向、導師等，提交至智慧校園視頻服務系統數據中心用戶數據庫。

智能檢索可以按照圖片、文本、聲音、短視頻示例進行檢索。實施例1，搜索數據結構授課老師A 的教學視頻，可以用A 老師的頭像圖片作為示例搜索，只要視頻中有A 老師的視頻都能被搜索到。實施例2，檢索框中輸入“計算機網絡”，可以搜索到與“計算機網絡”相關的視頻和網上社區主題、文檔等。實施例3，點擊聲音智能匹配按鈕，說“B 老師的管理心理學”，結束后，全部管理心理學和B 老師開設課程的視頻和B 老師發布的主題、回復的主題等內容都能夠被搜索到。實施例4，拍攝或上傳一個短視頻，系統可以根據該短視頻的顏色、紋理、形狀、運動特征以及短視頻鏡頭、場景、情節等在不同層次上進行檢索。

個性化推薦模塊實現智慧校園視頻服務系統視頻推送，根據基本信息、擴展信息、近10 次視頻檢索歷史分析、點播歷史分析、觀看直播頻道節目分析和課程學習情況分析等用戶內容智能推薦視頻信息。

分類視頻列表包括新聞資訊視頻、教育教學視頻、學術科研視頻、思想政治視頻、行管后勤視頻、文娛活動視頻、專題視頻、電視點播視頻等，按視頻發布時間順序呈現視頻資源庫中的分類視頻。統一視頻綜合服務門戶中，視頻可以由門戶管理員在個性化門戶系統中靈活設置，也可以根據視頻的置頂等屬性或視頻與用戶的相關性展現。

網上社區分級分類如同視頻資源庫，網上社區新建版塊，可以選擇視頻資源庫分類聯動新建庫分類，網上社區所上傳視頻，將傳至視頻資源庫，發布到Web 服務器，為統一視頻綜合服務門戶提供點播，在網上社區該版塊主題或回復區域中可以在線播放。

增值應用包括網絡游戲、電子商務、在線投票、在線調查等，增值應用可以部署在增值應用服務器。增值應用數據來源可以是視頻資源庫或媒體直錄播系統中的視頻信息，如投票是獲取用戶對系統使用，對視頻資源、活動等評價、態度的最直接的數據來源。

數據挖掘主要針對增值應用中的數據，比如參加網絡游戲的用戶性別、年齡、專業等分析，電子商務售賣商品類目分析，在線投票、調查數據挖掘分析。

2.媒體直錄播系統

媒體直錄播系統包括網絡電視直錄播系統、活動現場直錄播系統、智慧教室直錄播系統、視頻會議直錄播系統。媒體直錄播系統在直播的同時管理員可以選擇設置將視頻或音頻的聲音識別轉化為文本，存儲到視頻文本庫，終端用戶可以查看視頻文本，具有權限的用戶可以對視頻文本進行矯正審核修改。

媒體直錄播系統前臺為分類直播頻道播放，包括網絡電視直播、活動直播、智慧教室直播、視頻會議直播，用戶任意點擊其中一個直播頻道，即可在頁面嵌入式播放器內播放直播內容。網絡電視直播頻道的排序算法數據依據來自用戶個人點擊觀看數、頻道總點擊觀看數?；顒又辈?、智慧教室直播、視頻會議直播總共設置12 路直播頻道，智能判斷每一路直播信號有無，沒有直播信號流的頻道在前臺隱藏，可以根據需要添加編碼器等設備，添加遠程視頻流，增設直播頻道。直錄播管理員（具有直錄播管理權限的管理員用戶在個性化門戶系統中可以看到直錄播管理模塊）可以遠程在線設置12 路直播頻道的信號源。媒體直錄播系統前臺錄播節目可以按照節目播放量和發布時間排序，內容呈現于所述統一視頻綜合門戶的“電視點播視頻”模塊。

媒體直錄播系統后臺嵌入個性化門戶系統，媒體直錄播系統管理權限分為直錄播管理員、CDN 管理員、直錄播社區管理員、系統管理員和超級管理員。直錄播管理員具有視頻碼流、視音頻配置文件、頻道組、頻道、節目錄制、遠程流管理和直播日志查看、直播監控的權限。CDN 管理員具有內容分發網絡策略管理和邊緣服務器管理的權限。直錄播社區管理員可以進行直錄播視頻交互評價管理和彈幕管理。系統管理員具有節目欄目、視頻欄目、模版管理、專題管理和節目庫、視頻庫、關鍵字、熱字、敏感字、資源庫、水印管理的權限。超級管理員具有所有管理權限。各級管理員具有各自個性化的功能模塊。

3.媒資管理播控系統

媒資管理播控系統包括節目編輯系統、視頻播控系統、視頻資源庫、共享虛擬演播室。

節目編輯系統包括若干臺非線性編輯工作站，非線性編輯工作站是由非線性編輯軟件、實時編輯硬件組成的非編系統，非線性編輯工作站以Grass Valley EDIUS Broadcast 為核心，包含視音頻接口、字幕軟件、媒體資產管理、遠程服務客戶端、系統保護等多種工具，具有視音頻剪輯、圖文效果制作、音頻錄制、視音頻資料歸檔管理等多種功能的高性能視音頻圖文編輯工作站，系統USB接口具備病毒隔離功能，有效保護系統運行。節目編輯系統的視頻素材輸入與成品輸出均指向智慧校園視頻服務系統的視頻資源庫。視頻素材庫是視頻資源庫的一級分類，二級分類根據需要可由節目編輯人員進行新建、修改、刪除管理，普通用戶在統一視頻綜合服務門戶和視頻資源庫中均不可見。節目成品入視頻資源庫相應分類欄目，用戶可在統一視頻綜合服務門戶和視頻資源庫中在線播放或下載。

視頻播控系統可以將非編系統編輯好的節目視頻、演播室采集視頻、光盤節目視頻、視頻資源庫節目視頻按照時間順序排放自動播放，可以控制節目播出的時間，便捷地控制視頻信號的切換。

視頻資源庫位于智慧校園視頻服務系統視頻云平臺的數據中心，是用戶發布視頻的目的地和點播視頻的源頭。其重點是資源開放性、共建共享，其核心是靈活的分級分類管理，價值提升在于視頻資源的智能檢索與推送。視頻資源庫視頻來源可以是媒體直錄播系統錄制的視頻、媒資管理播控系統的編輯成品、上傳的非校本視頻資源、演播室視頻采集錄制的內容、上傳的各級用戶自創自制視頻。入庫工作是各級管理權限人員在各自的個性化門戶系統操作或設置自動上傳入庫與發布稿件。普通用戶自創自制視頻需要進入轉碼服務器進行轉碼后入庫，把視頻編碼成能夠在計算機網絡和移動網流式傳輸、在各類終端順暢播放的格式。

虛擬演播室具有虛擬演播、錄播、直播、制作的全能化采編錄播功能，可以完成節目信號切換、字幕疊加、節目播出、信號錄制、虛擬布景、流媒體發布全部流程。

4.媒體監控系統

媒體監控系統包括媒體直錄播監看系統、校園安防監控系統。

媒體直錄播監看系統主要包括智慧校園視頻服務中心視頻矩陣直錄播監看、教學指揮中心視頻監看和用戶終端視頻監看，可以用于各類大型校園活動監看、課堂教學實時監看等。

校園安防系統前臺核心是分類安防，校園安防分為門禁監控、機房倉庫設備監控、機柜布線監控、危險區域監控、人體監控、煙霧火災識別監控、教室監控，具有安防管理權限的人員登入系統前臺，可以選擇分類安防，呈現相應類別的校園安防地圖。實施例1，點擊機房倉庫設備監控，呈現校園所有機房倉庫監控地圖，任意點擊某個點，可以監看相應的機房倉庫視頻，并能智能識別出機房倉庫的安全狀況，一旦發現陌生人、煙霧火災等，立即將異常情況推送到安防員手機，同時在地圖上閃爍、警示。實施例2，點擊教室監控，呈現校園所有教室監控探頭地圖，任意點擊一個教室探頭，可以監看到該區域內人員，并能自動識師生的表情、行為、姿態、唇語以及教室資源使用情況，比如教室空位，經過智能分析，一方面如果異常，會將異常情況圖文通過微信或手機短信方式發送至教學管理人員和安防員，另一方面，為校園學生選擇自修教室提供參考，為教師課堂上課出勤率提供智能分析結果。

后臺嵌入個性化門戶系統，具有不同權限的用戶看到各自相關的信息，比如，安防員可以看到各類異常推送消息，教學管理人員可以看到教室與課堂相關推送信息，具有權限的管理人員還可以做相關操作，如安防管理員可以在個性化門戶系統中設置安防網絡視頻監控探頭錄制存儲周期和錄制分辨率參數。

視頻服務模型以用戶服務為中心，即服務于校園內的教師、學生和管理者以及其他用戶，不同用戶具有不同角色，不同角色個性化門戶呈現內容不同、操作權限級別不同，系統各個模塊可以設置使用和管理操作權限，旨在為智慧校園用戶提供完善的、各取所需的視頻服務，視頻服務體系中的用戶互為啟迪智慧的源泉，共同打造創新的基地，模型體現了“用戶、服務、智慧、創新”的理念，以此為基礎，不斷推進視頻服務體系的建設、發展與應用。

五、結束語

視頻服務在智慧校園公共服務中占據著重要的分量，視頻服務體系架構和視頻服務模型設計關系到視頻服務體系建設的質量與服務水平，決定了視頻服務體系的用戶體驗和設計應用效果，完善全面合理的視頻服務體系設計為系統平臺的穩定、安全、高效和持續發展提供了保障。體系設計與建設既要從宏觀上做頂層設計，又要從中觀上做系統規劃，還應從微觀上考慮細節，細節影響用戶體驗，決定成敗，一切以智慧校園用戶為中心，為教師、學生、管理者和其他用戶提供個性化、智能化視頻服務，系統設計融入智慧思維，營造一個智慧的視頻服務環境，以此為契機為智慧型、創新型人才培養提供助力。

每所高校在教育教學、學術科研、思想政治、行管后勤方面既有共性也有差異性，本視頻服務體系設計適用于高校視頻公共服務建設，同時也要根據高校自身的特色發展需要進行個性化設計，比如學科專業設置影響著視頻分級分類、校園文化特色融入體系架構文化標準等，旨在構建綠色生態可持續發展的視頻服務體系。后續將在視頻服務系統平臺在智慧校園中的典型應用方面做進一步研究，以期發揮視頻服務體系最大效益。