基于移动终端的实验室远程可视指导的构建与应用

薛胜兰

摘 要：在实验室开放管理中，通过智能手机、PDA等移动终端构建实验室双向可视通话系统，实现随时随地的远程可视实验指导，对加强实验管理、提高开放效益有很大的帮助，在构建双向可视系统的基础上，进行远程实验指导的应用分析。

关键词：实验指导；远程可视；应用分析

中图分类号：G482 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2015）13-0082-02

在实验室开放管理中，通过计算机网络与智能手机结合，构建实验室远程双向可视对话系统，教师不仅能随时获得实验室内的实时画面，掌握运行情况，而且当学生在实验过程中碰到问题时，通过双向可视系统向教师请教，实验操作显示在教师的手机上，实现远程实验指导、答疑、回放。智能移动终端的移动性和便携性对实验室管理、实验教学有很大的帮助。[1]

随着科技的发展，传输移动视频数据的传输带宽不断提升，流量资费、电子产品的价格持续下降；同时，软硬件设备不断智能化，技术门槛越来越低，远程双向可视系统构建几乎是“零施工、零维护”，实验室管理员、教师，不需要专业人员的帮助，就能实现对所管辖实验室的远程双向可视管理。[2]

一、系统的构结原理

1.系统通讯

远程可视辅导系统主要由两部分组成，分别是位于实验室内的网络电话摄像机和位于教师端的手机、平板电脑等，系统结构如图1所示，各自的摄像头，分别摄录实验场景和教师端的图像，通过互联网、无线通信网络等数据通道，显示在各自的屏幕上，语音也是通过各自的话筒拾音、传送，从而实现远程可视指导。

网络摄像机、移动终端必须与互联网联通，否则会出现离线而无法通讯的情况。但是，连接在校园网上的计算机、网络摄像机等设备，要联通互联网，都要通过校园网计费网关，网络摄像机本身不能直接登录校园网计费系统，常用的做法是，实验室内增加无线路由器与网络摄像机连接，并通过与此路由器相连的计算机，登录计费系统，保证网络摄像机能与互联网联通，视频通话信号才能通过校园网的计费网关。

2.系统组建

（1）硬件安装

目前，实验室内基本具备校园网络端口，只需要一台无线路由与校园网连接，就能完成实验室内WiFi信号的覆盖；网络摄像机安装简单，采用WiFi无线连接，只需要提供电源即可。在网络电话摄像机上安装SD卡，用于存储录像；网络配置、分段录像时长等设置，按使用说明书进行具体操作。

（2）软件安装

在移动终端安装免费App软件2cu，苹果IOS用户可以到苹果商店App Store中下载，安卓用户可以到谷歌官方网站Google play中下载；2cu是专为移动终端开发的应用程序，它采用P2P网络传输技术，具有远程监控、视频通话、视频录像等功能。[3]

在手机上安装、运行2cu软件，输入需要访问网络电话摄像机的3C ID号（随机配送）、访问密码，设置绑定手机号码、邮箱等，图2是我院教育技术学专业实验室在手机上的管理界面，通过添加“联系人”增加已安装网络摄像机的实验室名称，即可实现对实验室的远程监控、双向视频通话、视频回放、远程设置等。需要注意的是，移动终端上2cu软件必须运行，否则会因不在线，实验室内网络电话摄像机无法与移动终端通讯，为了避免这个问题，可以把移动终端2cu软件设置为“开机启动”，即手机开机自动启动软件，保证能随时联通。

二、应用分析

以教育电声技术实验室中的实验项目为例，进行远程实验指导、实验回放的应用分析。

1.远程实验指导

例如，学生在进行“电声系统的组建与调试”实验，当遇到问题时，利用网络电话摄像机，拨通指导教师手机上2cu软件注册的ID号，学生端网络电话摄像机屏幕上显示教师的图像。同时，教师端的手机上显示学生实验过程的画面，学生实验过程展示在教师手机上，进行双向可视交流，中景或全景摄像较大的画面，能显示整个实验的全貌，可以了解学生实验步骤、系统组装是否正确；特写摄像画面，可以观察实验的细节，如设备端口标注、旋钮位置、器皿刻度等。学生在实验过程中，常碰到组建的电声系统无声问题，指导教师通过手机显示画面，第一步检查系统中话筒、播放器、功放、音箱之间的连接是否正确，可以让学生端着网络电话摄像机，按信号流向，扫摄各个端口的连线、接插件是否正确；第二步扫摄各设备的按键、旋钮、开关的位置是否正确，教师结合手机上显示的画面，能很快发现问题，并同步给予语音指导。

在远程双向可视辅导过程中，为了让教师在手机上能看清楚实验的细节，网络摄像机摄录的画面很重要，如下几点需要注意：①为了保证教师端图像的清晰度，实验室内应光线充足，摄像机应顺光方向放置、避免逆光。②强调学生应结合网络摄像机屏幕的显示，调整好拍摄位置、角度，有利于指导教师端得到需要的画面；同时，在实验指导过程中，教师还可以指导学生按需要调整摄像机位置；为了方便摄像机移动，最好配置可移动三脚架。③作为适于实验室应用的网络可视电话摄像机，应内置可充锂电池、无线网络通信（WiFi），没有网线、电源线的束缚，方便在实验室内移动，易于摄录到教师端需要的画面。④移动终端应具备前置摄像头，便于将教师端的图像传给学生，实现双向可视。

2.远程实验回放

网络摄像机支持大容量内存卡，利用工作之余、旅途闲暇的时间，在手机上回放学生实验过程，从而发现实验中存在的问题。

在本实验项目中，通过回放发现，学生在实验操作中存在拉扯电缆、摇动接插件等一些平时实验教学中容易忽视的问题；同时，可以把典型的实验视频拷贝出来，在课堂上回放，具有更强的说服力，对实验教学有很好的指导作用。回放操作比较简单，只要点击图2中的“回放”，就会显示按时间排序的视频文件，点播即可。

3.远程实验监控

手机随时远程监控实验室内部情况，划动屏幕能使镜头上下左右移动，从而实现传统的云台功能，可以远程抓拍现场图片，保存在手机上，用于教学展示或取证。实验时的出勤率、实验中的学习态度、实验后的仪器设备归位、线材收整情况、离开时门窗电源是否关闭等细节，都尽在掌握中，有利于培养学生良好的工作习惯。

作为院系实验室的分管领导，可以将所管辖的实验室添加到手机上集中管理，各实验室安装网络摄像机后，对实验室的视频监控、与管理人员的通话、视频回放，都只需点击屏幕上的对应按键即可实现，随时掌握实验的出勤、开放、安全、卫生等情况，实现远程管理。

三、结束语

在实验室内配置网络摄像机，不仅能通过手机对实验室进行监控，随时掌握内部情况，还能够实现远程可视实验指导。通过对不同类型的信号通道3G、WiFi，普通信号强度下，在手机上表现为画面和语音清晰流畅、声画同步，对远程可视指导、答疑取得较好的实际效果，对提高实验室使用效益、减轻实验教师的工作负担有一定的作用。

参考文献：

[1]於秋萍，孙见君，吴志威.基于网络技术的实验室开放管理[J].实验教学与仪器，2014（5）：66-67.

[2]崔瑞琳.移动互联网视频监控应用分析[J].电信技术，2013（2）：9-11.

[3]韩金辉.从视频监控深度应用浅析智能高清监控系统[J].中国公共安全（综合版），2010（8）：139-142.

（编辑：王天鹏）