基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统，包括部署于每个教室内的教室管理单元SU，集中管理平台SC用于连接和配合外围扩展设备以连接控制教室内常见的多媒体设备，集中管理平台SC设有多媒体设备控制模块，基于tomcat和MySQL的BS架构，通过socket的专用控制协议与全校教室管理单元SU通信以进行远程控制和状态监控。通过集中管理平台SC与全校教室管理单元SU通信以进行远程控制和状态监控，不仅可实现多媒体教室本地教学设备和教学环境控制，而且可以对每一个多媒体教室的设备实现远程集中控制、远程监测、集中化的网管维护。最大程度上降低了教师机、投影机等大量设备进教室后的维护负担。
【专利说明】
基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及多媒体控制技术领域，特别是指一种基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统。
【背景技术】
[0002]随着教育行业信息化建设的发展，目前大多数学校教室已实现多媒体化，即在教室中配备包括电脑、投影仪或大屏幕、扩音等设备，丰富了教学工具及手段。特别是在高等教育院校，教室基本都已实现多媒体化。为了方便对多媒体教室中各类设备的操作、管理，目前的解决方案一般是在教室配置一台所谓“多媒体中控”，以下简称中控、或者“多媒体网中控”，简称网络中控。
[0003]传统中控的核心实际上是音/视频信号的多路输入和多路输出的切换矩阵和设备控制系统，用于将教室的各种多媒体设备连接成一个整体。中控实现的功能包括:视频、音频输入设备切换;幕布开关控制;投影机开关控制教学PC机开关控制等，除了能实现教室本地控制功能外，部分中控设备还增加了网络接口，通过与远端的集中管理平台软件连接，实现全校多媒体教室设备的网络集中控制、监控。
[0004]但是，随着教学信息化的发展，教室中需要被控制的子系统也越来越多，包括无线扩音、广播、语音呼叫或对讲、WIFI网络、云桌面、监控、录播、一卡通、电磁锁或门禁、自动考勤等，甚至空调、灯光、风扇、窗帘等，也希望能按照智能家居的理念实现自动控制。
[0005]而传统的解决方案中，无论是中控、还是网络中控都是基于特定的嵌入式控制平台，采用800MHz以内的控制CPU+裁剪后的嵌入式软件系统，完成固定的控制功能。此种方案建成后，系统硬件功能固化，新功能只能通过增加新设备实现。且系统封闭，用户基本无法现在在此类系统上的二次开发。
[0006]因此，有必要设计一种基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统，以解决上述技术问题。
【实用新型内容】
[0007]针对【背景技术】中存在的问题，本实用新型目的是提供一种基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统，不仅可实现多媒体教室本地教学设备和教学环境控制，而且网管中心可以对每一个多媒体教室的设备实现远程集中控制、远程监测、集中化的网管维护。最大程度上降低了教师机、投影机等大量设备进教室后的维护负担。
[0008]本实用新型的技术方案是这样实现的:一种基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统，包括教室管理单元SU和集中管理平台SC，教室管理单元SU部署于每个教室内，用于连接和配合外围扩展设备以连接控制教室内常见的多媒体设备，多媒体设备包括投影机、PC显示器、功放，集中管理平台SC设有多媒体设备控制模块，基于tomcat和MySQL的BS架构，通过socket的专用控制协议与全校所有的教室管理单元SU通信以进行远程控制和状态监控，其中，外围扩展设备设有电源控制模块PA、本地交互面板控制模块SP、环境控制模块SEN，电源控制模块PA用于提供电源给多媒体设备，本地交互面板控制模块SP用于提供对多媒体设备控制动作的物理按键，环境控制模块SEN作为ZigBee无线设备连接网关，连接各个ZigBee环境设备。
[0009]在上述技术方案中，所述教室管理单元SU设有本地控制模块，本地数据存储模块，通讯程序接口，智能操作模块，电源接口，多个与外部PC设备连接的输入接口和输出接口，音频的输入插口和输出插口，多个网络接口，电源接口与电源控制模块PA和本地交互面板控制模块SP连接，网络接口与环境控制模块SEN连接。
[0010]在上述技术方案中，所述电源控制模块PA，提供6路可控制的220V开关电源，并均具备功耗测量功能，用于对教室PC或显示器、投影仪、幕布、功放多媒体设备的电源，另提供多路5V或12V控制信号电源，用于对电磁锁、刷卡器设备的供电控制。
[0011]在上述技术方案中，所述本地交互面板控制模块SP设有开关PC、开关投影机、VGA视频切换的物理按键，同时提供NFC刷卡功能。
[0012]在上述技术方案中，所述环境控制模块SEN连接ZigBee墙面开关、ZigBee红外遥控器、ZigBee温度传感器的各个ZigBee环境设备，实现对教室灯光、空调的控制及温湿度信息的读取。
[0013]本实用新型基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统，通过集中管理平台SC与全校所有的教室管理单元SU通信以进行远程控制和状态监控，不仅可实现多媒体教室本地教学设备和教学环境控制，而且可以对每一个多媒体教室的设备实现远程集中控制、远程监测、集中化的网管维护。最大程度上降低了教师机、投影机等大量设备进教室后的维护负担。
【附图说明】
[0014]图1为本系统结构结构框图；
[0015]图2为本系统详细的结构示意图；
[0016]图3为本系统中SU硬件框图；
[0017]图4为本系统中SU与外部扩展设备的硬件连接方式示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0019]如图1至图4所示，本实用新型所述的一种基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统，包括教室管理单元SU和集中管理平台SC。
[0020]教室管理单元SU，一个运行完整Linux系统、多媒体控制服务进程的ARM设备，并提供232/485串口、以太网口、蓝牙、多通道音频、VGA视频矩阵接口，部署在每个教室内，负责对即教室的多媒体设备如投影机、PC显示器、功放等多媒体设备控制功能的实现，向教室内各设备包含教室管理单元SU的外围扩展设备，以及常见的多媒体设备发送控制命令，并可运行各种应用软件，如云桌面client、IP广播/对讲、无线投影实现扩展功能。教室管理单元SU采用ARM Cortex-A系列处理器，运行通用Linux系统，可直接第三方标准Linux软件来实现附加功能扩展，例如运行IP语音软交换软件，实现IP广播/对讲等，避免采用专用硬件方案实现，极大减小开发工作量、降低开发难度。
[0021]外围扩展设备分别为电源控制模块PA，本地交互面板控制模块SP，环境控制模块SEN，其中，电源控制模块PA、本地交互面板控制模块SP、环境控制模块SEN是教室管理单元SU的扩展功能模块，受教室管理单元SU的控制，主要提供如200V强电、5V/12V弱电、ZigBee/NFC无线接口，以配合教室管理单元SU连接各种常规的多媒体设备，执行教室管理单元SU对多媒体设备的控制命令，或采集教室的设备环境等的数据
[0022]电源控制模块PA，提供6路可软件控制的220V开关电源，并均具备功耗测量功能，用于对教室PC或显示器、投影仪、幕布、功放等多媒体设备的电源。另提供多路5V或12V控制信号电源，用于对电磁锁、刷卡器等设备的供电/控制。
[0023]本地交互面板控制模块SP，提供各种对多媒体控制动作的物理按键，如开关PC、开关投影机、VGA视频切换等，同时提供NFC刷卡功能。
[0024]环境控制模块SEN，作为ZigBee无线设备连接的网关，连接各个ZigBee环境设备，如ZigBee墙面开关、ZigBee红外要控器、ZigBee温度传感器等，实现对教室灯光、空调的控制及温湿度等信息的读取。
[0025]教室管理单元SU设有本地控制模块，本地数据存储模块负责系统数据的本地保存，通讯程序接口，智能操作模块，电源接口，多个与外部PC设备连接的输入接口和输出接口，音频的输入插口和输出插口，多个网络接口，电源接口与电源控制模块PA和本地交互面板控制模块SP连接，网络接口与环境控制模块SEN连接。
[0026]集中管理平台SC，是一套基于tomcat和MySQL的BS架构软件管理平台，部署在数据中心，通过socket的专用控制协议与全校所有教室管理单元SU通信，并实现对所有教室管理单元SU远程控制和状态监控，以及教室管理单元SU设备配置下发、远程升级、数据保存/分析/呈现的功能，并集成各种扩展功能的服务后台，如IP广播/对讲、无线投影，并通过API接口实现控制系统与其他第三方系统的对接，如与教务课表系统、安防监控系统、云桌面系统。教室管理单元SU可完全独立在教室本地运行，也可接受集中管理平台SC远程下发的命令，教室管理单元SU实际控制状态通过网络与集中管理平台SC保持实时同步。
[0027]本实用新型基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统的工作过程如下:教室管理单元SU开机后，本地Linux系统启动，多媒体控制服务、及其他扩展功能如IP广播/对讲client等服务启动，此后一般会保持7X24小时运行。教室管理单元SU与扩展功能模块、外围多媒体设备建立连接。
[0028]读取状态，通过I个UART串口与电源控制模块PA建立连接，读取其对PC、投影机、投影幕、功放、电磁锁等设备的供电状态。通过I个UART串口与投影机的控制串口建立连接，读取投影机工作状态通过I个UART串口与面板SP建立连接，等待本地交互面板控制模块SP随时发出的控制命令。通过集成的网口，与PC上对应的client尝试建立连接，获取PC机工作状态通过集成的网口，与环境控模块网关SEN建立连接，获取所有ZigBee设备工作状态即灯光开关、空调、温湿度等状态，教室管理单元SU基于读取到的状态，含供电状态、投影机和PC以及ZigBee设备工作状态，会综合判断出各多媒体设备的实际运行、故障状态信息，写入教室管理单元SU本地的状态数据库。
[0029]各教室管理单元SU通过网络与集中管理平台SC建立连接，并上报多媒体设备状态结果，由集中管理平台SC做全校集中呈现。在教室管理单元SU首次开机后，会做一次状态的集中通报，此后只会在设备状态出现变化时才会再主动上报给集中管理平台SC。
[0030]主动控制，集中管理平台SC、各教室内的本地交互面板控制模块SP均可以主动发送多媒体设备控制命令给教室管理单元SU，如投影机开。由教室管理单元SU将命令转化实际控制动作，下发给教室管理单元SU本身或本地交互面板控制模块SP、环境控模块网关SEN执行，如电源控制模块PA开投影机电源、教室管理单元SU串口发送投影机开机命令码，执行结果的状态会反馈给教室管理单元SU，并由教室管理单元SU上报给集中管理平台SC。
[0031]自动控制，若集中管理平台SC上启用了自动控制类功能，如按课表控制多媒体设备开关，则集中管理平台SC会按预设自动发送控制命令给教室管理单元SU。同时集中管理平台SC会将自动控制的相关配置，如课表文件，推送给教室管理单元SU做本地保存，实现在教室管理单元SU与集中管理平台SC断开连接时，自动控制计划依然可被执行，计划的本地有效期可自行设定。
[0032]所有教室管理单元SU，本地交互面板控制模块SP，电源控制模块PA，教室管理单元SU间，均基于自定义的控制协议通信。当教室管理单元SU与集中管理平台SC网络连接中断时，教室管理单元SU依然可以在本地教室内独立运行、控制多媒体设备。
[0033]其中，本系统还有一些辅助功能，如蓝牙话筒，由话筒与教室管理单元SU配对后，声音经话筒输入至教室管理单元SU的系统，与教室管理单元SU系统的其他输出声音混音后，统一由教室管理单元SU的唯一声音输出口输出连接至功放。其他基于教室管理单元SU实现的软件扩展功能，如云桌面Cl ient、IP广播/对讲、无线投影，则继续遵循各软件原本数据流过程。
[0034]本实用新型基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统，教室管理单元SU由于是基于通用Linux系统，可直接借用大量已有的软件来实现相对复杂的功能，例如采用语音软交换软件，实现IP广播/对讲，避免采用专用硬件方案实现，极大减小开发工作量、降低开发难度。
[0035]教室管理单元SU因为主要功能均为软件定义，因此对硬件的特殊要求少，与市场上常见的arm瘦客户机、数字标牌主机的硬件几乎完全相同，可直接复用此类通用硬件，硬件设计及采购费用大幅降低。
[0036]因为系统基于足够高性能的通用ARM硬件平台和完整的Linux系统，功能软件定义，因此未来的功能扩展性强，可随时通过软件升级为系统增加新功能用户实现教室管理单元SU上自定义功能的开发难度大大降低。用户可基于通用Linux环境自行开发，而无需完全依靠厂商提供开发环境、接口、技术支持。
[0037]融合了云桌面瘦客户机功能。传统中控无此功能，教室均采用传统PC机、或另外单独部署一套云桌面瘦客户机。因为教室管理单元SU采用了很高性能的ARM和通用Linux平台，因此可直接运行基于Linux的云桌面客户端，避免了传统方案中还要另外独立购买的瘦客户机或PC。即大大节省了用户采购成本，又减少的了系统管理工作量，同时传统中控与PC间至少要存在3条线缆电源/网线/VGA线也均被省去，更加简洁美观。
[0038]集成了蓝牙、WiF1、NFC等无线接口，依托和教室管理单元SU的高性能ARM系统，实现无线蓝牙话筒、无线投影等系统的融合。传统方案中无线扩音均为独立于中控外的一套系统，由无线话筒(调频或蓝牙)加独立的接收机组成。节省了设备采购成本。用户无需再单独购买调频或蓝牙话筒的接收机。教室管理单元SU系统中自带了蓝牙接收功能。简化的无线扩音系统的布线和维护。用户已不再需要音频线、电源线来连接接收机，且蓝牙信号直接用教室管理单元SU系统接收，维护也更加简单。
[0039]综上所述，本下同通过集中管理平台SC与全校所有的教室管理单元SU通信以进行远程控制和状态监控，不仅可实现多媒体教室本地教学设备和教学环境控制，而且可以对每一个多媒体教室的设备实现远程集中控制、远程监测、集中化的网管维护。最大程度上降低了教师机、投影机等大量设备进教室后的维护负担。
[0040]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统，其特征在于:包括教室管理单元SU和集中管理平台SC，教室管理单元SU部署于每个教室内，用于连接和配合外围扩展设备以连接控制教室内常见的多媒体设备，多媒体设备包括投影机、PC显示器、功放， 集中管理平台SC设有多媒体设备控制模块，基于tomcat和MySQL的BS架构，通过socket的专用控制协议与全校所有的教室管理单元SU通信以进行远程控制和状态监控， 其中，外围扩展设备设有电源控制模块PA、本地交互面板控制模块SP、环境控制模块SEN，电源控制模块PA用于提供电源给多媒体设备，本地交互面板控制模块SP用于提供对多媒体设备控制动作的物理按键，环境控制模块SEN作为ZigBee无线设备连接网关，连接各个ZigBee环境设备。2.根据权利要求1所述的基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统，其特征在于:所述教室管理单元SU设有本地控制模块，本地数据存储模块，通讯程序接口，智能操作模块，电源接口，多个与外部PC设备连接的输入接口和输出接口，音频的输入插口和输出插口，多个网络接口，电源接口与电源控制模块PA和本地交互面板控制模块SP连接，网络接口与环境控制模块SEN连接。3.根据权利要求1所述的基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统，其特征在于:所述电源控制模块PA，提供6路可控制的220V开关电源，并均具备功耗测量功能，用于对教室PC或显示器、投影仪、幕布、功放多媒体设备的电源，另提供多路5V或12V控制信号电源，用于对电磁锁、刷卡器设备的供电控制。4.根据权利要求1所述的基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统，其特征在于:所述本地交互面板控制模块SP设有开关PC、开关投影机、VGA视频切换的物理按键，同时提供NFC刷卡功能。5.根据权利要求1所述的基于通用性嵌入式平台的多媒体设备控制系统，其特征在于:所述环境控制模块SEN连接ZigBee墙面开关、ZigBee红外遥控器、ZigBee温度传感器的各个ZigBee环境设备，实现对教室灯光、空调的控制及温湿度信息的读取。
【文档编号】H04L29/06GK205681464SQ201620185981
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年3月10日 公开号201620185981.6, CN 201620185981, CN 205681464 U, CN 205681464U, CN-U-205681464, CN201620185981, CN201620185981.6, CN205681464 U, CN205681464U
【发明人】田新祁, 肖旋, 周向军, 李 昊, 唐国辉
【申请人】广东三盟信息科技有限公司