校史館智能化系統設計研究

楊文　張廷琦

關鍵詞：校史；智能化；多媒體；VR；機器人

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）12-0109-04

0 引言

黨的二十大報告中指出：“全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。”堅持立德樹人，就要以社會主義核心價值觀為導向，深入開展理想信念教育、愛國主義教育、中華優秀傳統文化教育和革命傳統教育。學校是傳承文化的地方，校史館直觀地展示了學校優良傳統的形成過程，承擔著學校文化宣傳和教育的重擔[1]。河源職業技術學院前身是始建于1930 年的廣東省龍川縣立鄉村師范學校，具有悠久的歷史文化。從建校到如今，經歷多次變遷和有意義的重大事件，積淀了大量有價值的成果，形成了自身的校史文化。為了將校史文化較好地展示出來，發揮校史文化在教書育人中的重要作用，建設校史館是非常必要的。在信息化多媒體時代，信息的傳播和呈現更加多樣、靈活，校史館的建設不僅僅是文字、圖片形式的展品呈現，而是一個多媒體呈現、能夠實現智能化控制的系統工程。所以，河源職業技術學院校史館的建設，從多媒體呈現、音視頻傳播、虛擬化展示及智能化控制等方面進行設計，力求將學校歷史事件、所獲成就、榮譽稱號等“財富”生動形象地集中展示出來。通過校史檔案，助力校園文化育人，培養師生內驅力，促進校園高質量發展[2]。

1 校史館建設功能需求

以河源職業技術學院校史館建設為例，將校史館展示內容分為六個功能篇章，分別為序言篇、歷史篇、團隊篇、成果篇、文化篇和展望篇。序言篇撰寫學校核心理念，體現學校的校訓、校風、學風等內容；歷史篇主要由領導關懷、歷任領導、大事記、現任領導、校史沿革等內容組成，展示學校辦學過程和不同時代學校面貌、歷史事件；團隊篇展示學校優秀教學團隊、優秀校友、校企合作組織等內容；成果篇以多層次多變化的立體展示墻結合多媒體設備，展示學校榮譽、教育成果、專業特色、技能賽事、科研社服等內容；文化篇主要展示學校在辦學歷程中形成的校本文化及豐富多彩的校園人文社團文化；展望篇主要由未來規劃、寄語、電子簽名等內容組成。

為了將上述內容生動形象地展示出來，校史館在建設風格上采用圖文并茂、聲畫結合、虛實相融的多媒體呈現方式，采用實物展品、數字影像和虛擬全景相結合的方式，將學校景觀、歷史、文化、成果加以呈現。校史館展廳的呈現，需要完成對各種視音頻信號的處理，需要采用數字多媒體技術，通過數字展示窗口，實現各種圖文信息的大屏幕顯示和現場擴音播音，以提供優良的視聽效果。為了更好地表現學校新時代的文化內涵和優秀成果，校史館的建設亟須設計一套信息化系統，涵蓋數字化電子沙盤、多媒體展示系統、影音視頻系統、VR交互展示系統、講解機器人、智能播放控制系統、安防監控警報系統等信息化設備。校史館內部配置接待室和展播中心，展播中心主要滿足學校會議功能和影音播放功能，采用點光源和面光源組合設計，搭配仿木質感的墻面，打造靈動的展播空間，既能滿足學校宣傳需求，又能為師生提供影音播放及鑒賞功能。

2 校史館系統設計原則

2.1 去中心化

系統無中心服務器架構，分布式信息節點基于網絡IP的編解碼傳輸技術，方便接入各類高清視頻信號、音頻信號、控制信號，實現音頻，視頻，控制信號一體化傳輸控制管理，任何一個節點出現問題，只是單節點的問題，不影響整套系統的正常運行，實現系統去中心化，降低系統整體癱瘓風險。

2.2 實用化

易操作：系統所有的視頻和音頻信號可實時預覽，實現“所見即所得”操作，音視頻信號的切換可視化，采用鼠標拖拽滑動切換界面。易管理：服務器系統支持多級別權限管理，依據權限不同，可分為超級管理員、系統管理員和權限管理員；不同的權限管理不同范圍和內容，也可根據管理內容的不同，定制不同的可視化管理界面。易部署：系統支持網絡化架構，所有設備的連接通過網絡實現，擴展性好。

2.3 智能化

系統搭配中控主機可以實現對會場所有設備的電源開關，電動窗簾升降，攝像機云臺轉動，信號切換等功能，也可根據客戶需求構建自定義化操作模式，以便一鍵調用，便捷操作，同時節點的控制接口也可以發送控制代碼控制其他設備。系統支持KVM遠程控制功能：通過控制平板電腦可遠程控制接入系統的電腦主機，在控制終端回顯窗口內即可打開工作站電腦應用程序，執行修改編輯、復制粘貼、上下翻頁、播放暫停等控制指令。

3 校史館各子系統功能設計

3.1 電子沙盤系統

電子沙盤系統是一個集知識性、觀賞性和藝術性的高科技展示平臺，通過計算機多媒體控制技術，控制聲音、視頻等同步顯示，綜合利用學校地理信息、通過三維仿真、全息成像等技術，將學校全景立體化展示出來，結合三維解說影片，對學校整體進行展示、解說[3]。觀眾在特定的區域，進行觀賞電子沙盤及配套光影效果，同時通過點擊操作區域平臺上的可視化按鈕，進行控制電子沙盤的顯示效果，觸發相應的光影特效。該展項是集合多樣化展示手段進行綜合展示的聲光電展示系統。展示系統內涵蓋實體沙盤、聯動燈光、影視片源等多個專業模塊。體驗受眾進入展區，首先可以觀覽整體的沙盤概貌。當影片播放的時候，配合影片內的內容表現，在沙盤上可以即時地呈現燈光聯動，形成虛擬的影視內容集合實體的沙盤陳列相互配合的效果。電子沙盤影片內容緊扣項目整體規劃及布局，采用高清三維拍攝及制作方式，結合光影特效包裝，營造較強的視覺沖擊力和震撼的視覺效果。實景沙盤、地面光影和三維影片無縫連接，無延時，整體上為觀眾呈現一個形象生動、唯美炫酷的體驗空間。

該展區展項的建設目標意欲打造現代化、投影聯動的數字化大沙盤項目。電子沙盤作為宏觀展示項目整體信息的最佳輸出窗口，可以集合多樣化的技術表達手段。通過實體沙盤陣列結合燈光效果聯動生動體現項目整體布局和規劃的總覽信息，同時輔以高清投影設備呈現項目信息、介紹影片，形成沙盤與影片交相輝映相互輔助的展示效果。大體量的藝術元素的結合讓整個空間形成令人眼前一亮的震撼感受。整個設計考慮真實性，即真實反映學校的物理環境和建筑布局，通過影片呈現教學概況，校園文化；又兼顧藝術性，把現代光影藝術融入項目設計之中，通過投影、燈光營造良好的觀賞效果。

3.2 多媒體展示系統

多媒體展示系統是一種以信息輸出播放為目的，以信息發布傳遞為主導的軟硬件系統，讓人和機器之間采取“一答一問”的方式展示多媒體內容[4]。它將學校現有的相關文本，圖片，視頻等素材，通過整理、有機組合形成有價值并能反映學校某一方面實際狀況的連續畫面，通過交互性大屏或移動終端顯示出來，傳遞知識內容，進行相關宣傳。本系統既滿足信息發布基本功能，又具備觸摸互動功能。本系統畫面可任意切割，各個播放區域可自由組合、可分層排列；各種素材可以混合播放、疊加，支持背景音樂、聲音調節和靜音等模式；節目編輯方便，可實現“所見即所得”操作，實現簡單節目自由組合，實現各子節目鏈接播放。

在校史館不同功能區域，分別建設校史多媒體展示系統、團隊及文化多媒體展示系統、展望及互動多媒體展示系統。多媒體展示系統，通過壁掛智能信息終端進行交互展現相關多媒體信息，觀眾可以通過一屏，進行便捷點觸即可閱讀學校的相關概況。多媒體展示系統在設計上充分考慮系統的穩定性、流暢性、內容更新的便利性等要求。

3.3 展播中心影音視頻系統

展播中心主要能夠實現2D、3D電影及宣傳視頻的播放，具備學術報告及小型會議室等功能，通過智能播放控制系統可以實現與校史館內的多媒體系統視頻信號的互聯互通。展播中心影音視頻系統由顯示播放系統和音頻擴聲系統組成，主要建設集日常視頻播放、多功能會議于一體的多媒體播放室，確保整體功能完善、系統穩定高效。

顯示播放系統配置1臺影音服務主機，支持2D、3D視頻源播放，支持RS232串口、IR紅外、IP網絡控制。為了滿足展播中心大屏幕觀影效果，需要設計大屏幕顯示系統，大屏顯示選擇高清激光投影機，投影通過智能播放控制系統可以任意方向、任意尺寸、任意造型拼接，畫面均勻一致，受眾范圍較廣，可以接收多路輸入信號，同時顯示在屏幕上。系統配置對應主動快門式3D眼鏡及配套設備，戴上眼鏡可觀看3D視頻。音響系統配置2只前置音箱、1只中置音箱，功率500W，吊掛安裝在幕布上方，由2臺1 000W 功率的功放來推動；配置6 只側環繞音箱，功率350W，平均分布壁掛安裝在展播中心中間位置，由3 臺850W功率的功放來推動；配置2只后環繞音箱，功率350W，壁掛安裝在展播中心后面位置，由1 臺850W功率的功放來推動；配置2只低音炮音箱，功率650W，落地安裝在展播中心前方位置，由1臺1 300W 功率的功放來推動；音頻處理系統采用1套專業解碼器，與視頻解碼功能共用，采用DSP音頻處理技術，每路輸入與輸出都擁有15個均衡點等功能，還原高品質聲音。

3.4 VR 交互展示系統

VR技術也被稱作虛擬現實技術，主要以計算機為核心，采用高新科技手段充分融合虛擬、現實，以此為大眾創設出虛擬化環境[5]。VR交互展示系統由頭顯設備、手柄、定位器及計算機組成。VR交互展示系統能使用戶置身于無法實現卻心生向往的虛擬世界，體驗者在佩戴VR虛擬現實設備后，能夠720度全景觀看相應場景。該系統可以由體驗者自主操控進入界面選擇相關景點，點擊確認之后即可進入該景點場景的中間位置。根據人體行為習慣，通過自主轉動顯像設備即可感受到與人眼觀看習慣一致的全景VR內容。VR交互展示系統利用先進的虛擬現實技術將大空間內的多處景觀在空間上進行融合，利用全景影像制作技術將其與受眾之間的距離極大拉近，體驗者可以通過VR設備在空間和時間不受限制的情況下進行全景式的觀覽。

VR交互展示系統應滿足以下要求：1） 注重系統的穩定性。在系統開發上注重系統穩定性，保證在較多觀眾參觀的情況下，在系統的高強度使用下仍能保持極高的穩定性；2） 注重系統的流暢性。在系統的搭建和開發過程中，通過系統架構資源的優化設計及配置保持系統具有極高的流暢性，以供體驗者獲得更好的互動體驗。VR交互展示系統在內容上選取校園內的優秀景點作為創作基礎，利用全景圖片影像制作技術進行全景化呈現。

3.5 講解機器人

講解機器人系統基于B/S、C/S架構，可以對展館來訪者進行貼身便捷的全方位服務，受眾獲得的不僅是基于展館空間的基礎服務，也可獲得更為貼心的個性化體驗，為整個參觀過程添加更多的樂趣。

機器人設備，可以為來訪受眾提供迎賓、導航、交互、講解、娛樂等多方位服務，極大地減輕了展館空間內人工服務的工作壓力，也可以為受眾提供一個更為新奇和輕松的觀覽氛圍。在整個展覽的過程中，通過機器人的講解，以最佳方式呈現展廳內的各個展區內容，同時受眾也可以通過和機器人的交互，獲得更多信息內容和個性化服務。講解機器人系統功能建設內容主要包含以下兩個方面：1） 機器人交互功能： 包括主動迎賓、人臉識別、語音交互、講解導覽、自動走停、娛樂互動、定點多點講解、掃描地圖、無軌導航、展示宣傳圖片、視頻等；2） 機器人胸前屏幕系統功能：控制機安裝安卓系統，可以安裝各種功能軟件，實現天氣播報、語音交互等功能。

3.6 智能播放控制系統

智能播放控制系統（如圖1 所示），基于B/S（瀏覽器/服務器模式）網絡架構平臺，實現了多平臺，去中心化控制。館內的音視頻設備的電源開關、視頻播放、音量大小調節、燈光控制，只需一臺平板電腦即可實現；通過平板也可以對多媒體展示系統進行操作控制，就像遠程操作電腦一樣，最大的減少館內人員的工作量。智能播放控制系統主要由以下兩部分組成：1） 多媒體分布式交互系統。多媒體分布式交互系統是基于網絡IP 化架構搭建的一套音視頻調度系統，系統具備去中心化、IP化、結構簡單、維護方便等特性，是真正意義上的分布式架構，某個節點即局部出故障，不影響其他系統的正常運行。功能集矩陣、拼接、控制、傳輸、KVM融合于一體，可更完美地實現圖像編解碼傳輸以及中控智能控制的應用，打破信息孤島、時間地域限制，通過分布式系統將各個區域的音視頻設備進行對接實現信息的互聯互通和實時共享。2） 分布式HDMI輸入、輸出節點。塔式服務器主機、電影服務主機、智能信息傳播終端等輸入源接入分布式輸入節點，然后通過節點編碼成網絡信號后傳輸至交換機，最后交換機將數據傳輸至分布式輸出節點解碼成視頻信號后傳輸至投影機、顯示器實現圖像的大屏幕播放。塔式服務器主機接上USB控制，可以實現平板座席管理，無須走到主機旁，在控制平板上就可以對主機進行操作，提高工作效率。通過一臺無線平板不僅可視化管理所有音視頻信號，還可控制音響系統的音量大小、燈光開關、窗簾升降等。

3.7 安防監控警報系統

為了校史館安全，需要建設一套安防監控警報系統，安裝聲光警戒紅外定焦槍型網絡攝像機，實現對進入劃線區域的人體、動物進行精確檢測、跟蹤，對人體、動物檢測分析識別，實時預警周圍區域內人員入侵事件。當有可疑人員進入監測范圍內對其跟蹤自動識別，同時攝像頭現場發出聲光報警震懾，并實時遠程上傳報警消息至值班室。安防監控警報系統基于深度學習算法和硬件平臺，自動識別入侵的人，可以排除光影變化等各種干擾所產生的誤報；可以自定義檢索人或車等相關信息的事件錄像，只回放人發生事件時的錄像，大大提高回查效率；支持區域入侵偵測，事先在監控畫面自定義關鍵的區域，當有可疑人物在該區域停留時間比較長或者占比比較大的時候，攝像機會將報警信息發送給錄像機。

實踐證明，通過以上電子沙盤、多媒體展示系統、影音視頻系統、VR交互展示系統、講解機器人、智能播放控制系統、安防監控警報系統等信息化設備構建的校史館系統（如圖2所示），安全、可靠、穩定，較好地用高科技和多媒體手段展示了學校的地理環境、發展歷程、校本文化、辦學成果、榮譽稱號等內容。在實際應用中，觀眾通過電子沙盤及關聯影片可形象地了解學校的概況、地理及建筑風貌；通過VR交互及多媒體系統可體驗校園環境、查詢學校發展歷史、辦學成果、師資概況等內容；利用講解機器人，可詳細地對校史館內部展區及展品做介紹，并可進行語音交互，完成各種服務。

4 結束語

校史館作為學校歷史發展的縮影，具有教育教學、文化傳承、精品呈現等多重作用，其建設有利于促進學校傳承，有利于發揚優秀的教育教學傳統，有利于積淀校本文化、創新辦學特色，有利于鼓舞學校士氣，以不竭的精神動力迎接未來的挑戰。在未來，隨著信息技術的快速發展，校史館展廳的呈現將更加新穎、多樣。尤其是隨著虛擬現實、仿真技術的應用，未來的校史館展廳更加注重新技術的應用和館內空間的創新呈現，通過人文藝術和高新科技的完美融合，應用圖文并茂、聲畫結合、虛實相融的富媒體體驗空間，打造呈現過往、聯接未來，彰顯學校精神底蘊的創意展館。