远程多点计算机集中控制系统研究

吉林建筑科技学院 陈 莹 王江月 吕 蒙

针对校园内多媒体教室中，维护难、维护周期长、维护费用大、管理人员少、维修不及时、报备不及时等问题，设计一个监控多媒体教室中控台的远程多点计算机集中控制系统，在多媒体教室原有投影仪、电脑、功放系统等基础工程的基础上增加远程监控的功能，无线传输功能，烟感报警系统，IC门禁功能。

习近平总书记在决胜全面建成小康社会中指出：推进资源全面节约和循环利用，降低能耗、物耗，实现生产系统和生活系统循环链接。立足学校，放眼长远发展，有效节约不必要的网络资源浪费，以专业技能服务校园，针对校园内多媒体教室中，维护难、维护周期长、维护费用大、管理人员少的问题，展开创新研究，以期立足学院，推广全校，从而服务社会的创新科技研究。

多媒体教室的中控台，连接计算机与投影仪，并且控制麦克风，音箱等多种装置，而作为学校的多媒体装置具有使用频繁，开关机次数多等特点，在使用过程中难免出现各种各样的问题，而学校专门维护多媒体教室的专业人员少，维修不及时，报备不及时，都使得多媒体教室在使用过程中存在一些不方便的情况，其次，多媒体教室的中控台一般采用封闭式岛台设计，对于内部的大量电线、机箱等连接，由于长期带电却不方便查看，存在较大的安全隐患。

如何能够设计一个监控多媒体教室中控台的远程多点计算机集中控制系统，成为各个高校亟需的攻关难题，本项目针对这些需求，设计一个能够远程监控、管理和维护功能于一体的多媒体教室中央控制系统。

1 总体设计方案

立足学校多媒体教室的基础应用，多媒体教室在原有投影仪、电脑、功放系统等基础工程的基础上增加远程监控的功能，无线传输功能，烟感报警系统，IC门禁功能。并将各功能对应故障代码，可以实时传送到监控台，监控各多媒体教室使用情况，同时方便在出现故障时，第一时间提醒后台维护人员进行系统维护，减少等待时间（图1）。

图1 网络化多媒体集中控制器系统结构图

2 硬件电路设计

2.1 总体硬件电路设计

在硬件控制系统基础上开发增加网络监控，发送监控数据到监控台，及时发送错误代码，控制器采用32位单片机，具有传输速度快，工作稳定性好等特点，安全监控部分采用火焰传感器模块和烟感传感器进行火光检测，对中控岛台内的多媒体进行综合安全检测；增加网络故障通信模块，实施传输故障信息，并且在中控台显示相应的故障报警信息，方便维修人员及时定位故障信息（图2）。

图2 硬件电路总体框图

2.2 电源模块

由于控制器需要控制的设备包括计算机、电控幕布、投影仪及音箱等多种设备，因此对于控制器的电源部分进行单独设计，控制本身又需将220V交流电转换成DC5V、DC3.3V等多种直流电源，因此将电源部分单独设计成一个模块，一方面可以对电源部分单独管理，另一方面也提高了控制器的抗干扰能力；同时考虑到岛台电源的特殊性，如果岛台发生故障时，极容易发生断电情况从而导致无法上传故障信息的问题，在电源模块部分增加了小型蓄电池一块，满足断电报警需求。

2.3 数据传输模块

数据传输采用自主上传和上位端呼叫上传两种传输方式相结合的模式，平时无故障时采用定时数据传输模式及高优先级的上位机呼叫上传数据模式，发生故障时，实时上传故障信息，并且在岛台相应显示故障报警指示。

2.4 报警模块

在岛台展示端连接相应的故障指示灯及指示信息，采用指示灯及声音报警互相辅助的形式，发生高等级报警时，搭载不同的声音信息。

3 软件设计

软件部分采用C语言与C++语言联合开发的模式，具有易于维护与理解的特点。

上电后，自行扫描各外设接口，等待各个外设进行开关机操作，判断计算机，投影仪、麦克风等装置是否有按键进行打开或关闭操作。

初始化各报警指示灯及声音报警模块，数据上传模块及安全检测模块，网口及串口各模块进行初始化设计，并等待下一步操作。

通过中断形式定时显示设备信息到监控室主计算机中，并接受主计算机的相关信息执行相关操作，如未到上传数据时间，但主计算机呼叫需要上传相关信息时，定时中断，实时上传一次数据信息，并等待主计算机的下次呼叫，继续定时，下次时间到达时上传数据信息一次。

图3 控制部分主程序流程图

4 安装与测试

将控制器安装在我校的已有多媒体教室岛台内，替换原有的多媒体控制装置，各部分接插口才有防呆设计，便于后期维护。

测试时首先测试基本功能，能够通过控制器正确打开关闭计算机、投影仪、功放系统等原有的多媒体装置，并且在后台正确显示正常使用的数据信息。

其次测试外加功能如安全监控装置，包括烟感传感器和火焰传感器，查看传感器是否能够正常驱动工作，并且模拟故障环境，查看传感器数据是否正常。

再次测试正常工作时，和发生故障时，对于故障报警和信息上传功能，故障报警分为两个部分，一部分为多媒体教室岛台的故障信息指示，尤其是重大故障时，掉电后还能否进行故障指示和信息上传，另一部分为故障时能够及时进行信息上传，并且上传信息包括故障点及故障代码。

最后进行稳定性和一致性测试，将多个多媒体教室安装控制装置，并且进行多次测试，测试如果有预期效果没有实现的，就要对硬件进行进一步的分析研究找出问题所在，还要对程序进行分析，直到实现预期的效果。

结论：本项目对学校多媒体教室建设现状进行了分析，针对当前多媒体教室维护难、维护周期长、维护费用大、管理人员少等问题，设计一个监控多媒体教室中控台的远程多点计算机集中控制系统，在对多媒体教室原有投影仪、电脑、功放系统等基础工程的基础上，提出了对多媒体教室进行集中控制的设计思路。硬件方面增加了网络监控，发送监控数据到监控台，并及时发送错误代码，安全监控部分采用火焰传感器模块和烟感传感器进行火光检测，对中控岛台内的多媒体进行综合安全检测；增加网络故障通信模块，实施传输故障信息。上位机部分配套了基于Visual C++语言的远程监控软件。在经过实际测试和使用后，系统能够基本实现预期的功能和使用效果，在师生中反应良好，但在反应速度和稳定性上还可以进一步改进，以期达到更好的效果，以满足教学工作中的多种需求。