遠(yuǎn)程多點(diǎn)計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)研究

吉林建筑科技學(xué)院 陳 瑩 王江月 呂 蒙

針對(duì)校園內(nèi)多媒體教室中，維護(hù)難、維護(hù)周期長、維護(hù)費(fèi)用大、管理人員少、維修不及時(shí)、報(bào)備不及時(shí)等問題，設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)控多媒體教室中控臺(tái)的遠(yuǎn)程多點(diǎn)計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)，在多媒體教室原有投影儀、電腦、功放系統(tǒng)等基礎(chǔ)工程的基礎(chǔ)上增加遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，無線傳輸功能，煙感報(bào)警系統(tǒng)，IC門禁功能。

習(xí)近平總書記在決勝全面建成小康社會(huì)中指出：推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用，降低能耗、物耗，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)和生活系統(tǒng)循環(huán)鏈接。立足學(xué)校，放眼長遠(yuǎn)發(fā)展，有效節(jié)約不必要的網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)，以專業(yè)技能服務(wù)校園，針對(duì)校園內(nèi)多媒體教室中，維護(hù)難、維護(hù)周期長、維護(hù)費(fèi)用大、管理人員少的問題，展開創(chuàng)新研究，以期立足學(xué)院，推廣全校，從而服務(wù)社會(huì)的創(chuàng)新科技研究。

多媒體教室的中控臺(tái)，連接計(jì)算機(jī)與投影儀，并且控制麥克風(fēng)，音箱等多種裝置，而作為學(xué)校的多媒體裝置具有使用頻繁，開關(guān)機(jī)次數(shù)多等特點(diǎn)，在使用過程中難免出現(xiàn)各種各樣的問題，而學(xué)校專門維護(hù)多媒體教室的專業(yè)人員少，維修不及時(shí)，報(bào)備不及時(shí)，都使得多媒體教室在使用過程中存在一些不方便的情況，其次，多媒體教室的中控臺(tái)一般采用封閉式島臺(tái)設(shè)計(jì)，對(duì)于內(nèi)部的大量電線、機(jī)箱等連接，由于長期帶電卻不方便查看，存在較大的安全隱患。

如何能夠設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)控多媒體教室中控臺(tái)的遠(yuǎn)程多點(diǎn)計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)，成為各個(gè)高校亟需的攻關(guān)難題，本項(xiàng)目針對(duì)這些需求，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理和維護(hù)功能于一體的多媒體教室中央控制系統(tǒng)。

1 總體設(shè)計(jì)方案

立足學(xué)校多媒體教室的基礎(chǔ)應(yīng)用，多媒體教室在原有投影儀、電腦、功放系統(tǒng)等基礎(chǔ)工程的基礎(chǔ)上增加遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，無線傳輸功能，煙感報(bào)警系統(tǒng)，IC門禁功能。并將各功能對(duì)應(yīng)故障代碼，可以實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控臺(tái)，監(jiān)控各多媒體教室使用情況，同時(shí)方便在出現(xiàn)故障時(shí)，第一時(shí)間提醒后臺(tái)維護(hù)人員進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)，減少等待時(shí)間（圖1）。

圖1 網(wǎng)絡(luò)化多媒體集中控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 總體硬件電路設(shè)計(jì)

在硬件控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)增加網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，發(fā)送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)到監(jiān)控臺(tái)，及時(shí)發(fā)送錯(cuò)誤代碼，控制器采用32位單片機(jī)，具有傳輸速度快，工作穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，安全監(jiān)控部分采用火焰?zhèn)鞲衅髂K和煙感傳感器進(jìn)行火光檢測(cè)，對(duì)中控島臺(tái)內(nèi)的多媒體進(jìn)行綜合安全檢測(cè)；增加網(wǎng)絡(luò)故障通信模塊，實(shí)施傳輸故障信息，并且在中控臺(tái)顯示相應(yīng)的故障報(bào)警信息，方便維修人員及時(shí)定位故障信息（圖2）。

圖2 硬件電路總體框圖

2.2 電源模塊

由于控制器需要控制的設(shè)備包括計(jì)算機(jī)、電控幕布、投影儀及音箱等多種設(shè)備，因此對(duì)于控制器的電源部分進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，控制本身又需將220V交流電轉(zhuǎn)換成DC5V、DC3.3V等多種直流電源，因此將電源部分單獨(dú)設(shè)計(jì)成一個(gè)模塊，一方面可以對(duì)電源部分單獨(dú)管理，另一方面也提高了控制器的抗干擾能力；同時(shí)考慮到島臺(tái)電源的特殊性，如果島臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，極容易發(fā)生斷電情況從而導(dǎo)致無法上傳故障信息的問題，在電源模塊部分增加了小型蓄電池一塊，滿足斷電報(bào)警需求。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊

數(shù)據(jù)傳輸采用自主上傳和上位端呼叫上傳兩種傳輸方式相結(jié)合的模式，平時(shí)無故障時(shí)采用定時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模式及高優(yōu)先級(jí)的上位機(jī)呼叫上傳數(shù)據(jù)模式，發(fā)生故障時(shí)，實(shí)時(shí)上傳故障信息，并且在島臺(tái)相應(yīng)顯示故障報(bào)警指示。

2.4 報(bào)警模塊

在島臺(tái)展示端連接相應(yīng)的故障指示燈及指示信息，采用指示燈及聲音報(bào)警互相輔助的形式，發(fā)生高等級(jí)報(bào)警時(shí)，搭載不同的聲音信息。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件部分采用C語言與C++語言聯(lián)合開發(fā)的模式，具有易于維護(hù)與理解的特點(diǎn)。

上電后，自行掃描各外設(shè)接口，等待各個(gè)外設(shè)進(jìn)行開關(guān)機(jī)操作，判斷計(jì)算機(jī)，投影儀、麥克風(fēng)等裝置是否有按鍵進(jìn)行打開或關(guān)閉操作。

初始化各報(bào)警指示燈及聲音報(bào)警模塊，數(shù)據(jù)上傳模塊及安全檢測(cè)模塊，網(wǎng)口及串口各模塊進(jìn)行初始化設(shè)計(jì)，并等待下一步操作。

通過中斷形式定時(shí)顯示設(shè)備信息到監(jiān)控室主計(jì)算機(jī)中，并接受主計(jì)算機(jī)的相關(guān)信息執(zhí)行相關(guān)操作，如未到上傳數(shù)據(jù)時(shí)間，但主計(jì)算機(jī)呼叫需要上傳相關(guān)信息時(shí)，定時(shí)中斷，實(shí)時(shí)上傳一次數(shù)據(jù)信息，并等待主計(jì)算機(jī)的下次呼叫，繼續(xù)定時(shí)，下次時(shí)間到達(dá)時(shí)上傳數(shù)據(jù)信息一次。

圖3 控制部分主程序流程圖

4 安裝與測(cè)試

將控制器安裝在我校的已有多媒體教室島臺(tái)內(nèi)，替換原有的多媒體控制裝置，各部分接插口才有防呆設(shè)計(jì)，便于后期維護(hù)。

測(cè)試時(shí)首先測(cè)試基本功能，能夠通過控制器正確打開關(guān)閉計(jì)算機(jī)、投影儀、功放系統(tǒng)等原有的多媒體裝置，并且在后臺(tái)正確顯示正常使用的數(shù)據(jù)信息。

其次測(cè)試外加功能如安全監(jiān)控裝置，包括煙感傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鳎榭磦鞲衅魇欠衲軌蛘ｒ?qū)動(dòng)工作，并且模擬故障環(huán)境，查看傳感器數(shù)據(jù)是否正常。

再次測(cè)試正常工作時(shí)，和發(fā)生故障時(shí)，對(duì)于故障報(bào)警和信息上傳功能，故障報(bào)警分為兩個(gè)部分，一部分為多媒體教室島臺(tái)的故障信息指示，尤其是重大故障時(shí)，掉電后還能否進(jìn)行故障指示和信息上傳，另一部分為故障時(shí)能夠及時(shí)進(jìn)行信息上傳，并且上傳信息包括故障點(diǎn)及故障代碼。

最后進(jìn)行穩(wěn)定性和一致性測(cè)試，將多個(gè)多媒體教室安裝控制裝置，并且進(jìn)行多次測(cè)試，測(cè)試如果有預(yù)期效果沒有實(shí)現(xiàn)的，就要對(duì)硬件進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究找出問題所在，還要對(duì)程序進(jìn)行分析，直到實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果。

結(jié)論：本項(xiàng)目對(duì)學(xué)校多媒體教室建設(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，針對(duì)當(dāng)前多媒體教室維護(hù)難、維護(hù)周期長、維護(hù)費(fèi)用大、管理人員少等問題，設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)控多媒體教室中控臺(tái)的遠(yuǎn)程多點(diǎn)計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)，在對(duì)多媒體教室原有投影儀、電腦、功放系統(tǒng)等基礎(chǔ)工程的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)多媒體教室進(jìn)行集中控制的設(shè)計(jì)思路。硬件方面增加了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，發(fā)送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)到監(jiān)控臺(tái)，并及時(shí)發(fā)送錯(cuò)誤代碼，安全監(jiān)控部分采用火焰?zhèn)鞲衅髂K和煙感傳感器進(jìn)行火光檢測(cè)，對(duì)中控島臺(tái)內(nèi)的多媒體進(jìn)行綜合安全檢測(cè)；增加網(wǎng)絡(luò)故障通信模塊，實(shí)施傳輸故障信息。上位機(jī)部分配套了基于Visual C++語言的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件。在經(jīng)過實(shí)際測(cè)試和使用后，系統(tǒng)能夠基本實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能和使用效果，在師生中反應(yīng)良好，但在反應(yīng)速度和穩(wěn)定性上還可以進(jìn)一步改進(jìn)，以期達(dá)到更好的效果，以滿足教學(xué)工作中的多種需求。