本發明屬于智能教學技術領域，具體涉及一種實驗室同步教學控制系統及其控制方法。

背景技術：

優秀的教學資源缺乏和優秀的教師資源的分布不均衡成了網絡教學發展中的兩大主要問題。現代遠程教育也被稱為網絡教學，在國外被稱為e-learnin——即電子教學。現在用于網絡教學/中、遠程網絡會議的系統有軟件解決方案和硬件解決方案之分。軟件解決方案的代表有webex、centra、microsoftlivemeeting、netmeeting、cenwave等，這些產品的基本功能都是具有白板操作、視頻傳送、音頻交流、協同瀏覽、文件共享、屏幕共享、網絡文件管理等。這些產品應用于教學時，其教學形式與傳統的教學形式差別非常大，與傳統幾乎不相容；不能夠充分利用傳統教學中豐富的教學資源和大量的優秀教師資源；不能解決由于地理位置、區域貧富不均等因素造成的教學資源缺乏和優秀教師資源分布不均衡的問題。硬件解決方案的代表有polycom、tendberg、蘇州科達、華為、中興、深圳迪威、上海華平等，這些產品的基本功能是把會議現場的聲音和畫面傳送其他會場，各會場之間相互傳送該本地會場的畫面和聲音。其主要特征：1)是功能比較單一；2)產品價格昂貴，對于學校和一般企業來說，基本上承擔不起硬件會議系統帶來的費用；3)所需的網絡帶寬大；4)交互性比較差。

專利基于網絡的多種媒體實時同步教學系統(公開號：cn1787036)公開了一種包括：音視頻采集工具、電子文檔采集工具、同步教學支持平臺、同步課件瀏覽工具，音視頻采集工具負責采集壓縮授課現場的音視頻信號，并發送到同步教學支持平臺；電子文檔采集工具負責實時采集教師授課的屏幕數據，壓縮成web圖片并發送到同步教學支持平臺；同步教學支持平臺接收音視頻采集工具采集壓縮打包發送的音視頻授課現場數據，同時接收電子文檔采集工具采集的教師授課屏幕數據，進行音視頻數據和屏幕數據三種媒體的同步組織，進行流化后向同步課件瀏覽工具進行直播服務，并提供點播服務的教學系統。此專利雖然交互性較強，但必須用于在國產linux平臺上實施多種媒體同步實時教學和后期課件點播，限制性大，且產品結構復雜，價格昂貴，不利于推廣使用。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種實驗室同步教學控制系統及其控制方法，整體結構簡單，運行穩定，實現自主互動教學，改革了實驗教學模式，交互性強且利于推廣使用。

本發明提供了如下的技術方案：

一種實驗室同步教學控制系統，包括：

讀卡器，基于插卡、拔卡動作，用于用戶身份驗證，并通過udp協議發送插卡數據或拔卡數據到指定ip端口；

觸摸屏，用于發送“同步教學”指令，并在示范教學結束后動態生成客戶端錄制視頻的地址二維碼；

中控主機，分別連接所述讀卡器和所述觸摸屏，通過所述ip端口接收所述插卡數據或所述拔卡數據轉發為插卡指令或拔卡指令，同時接收解析所述“同步教學”指令為網絡指令；

后臺服務器，連接所述中控主機，用于解析所述網絡指令為上課指令數據或下課指令數據，并檢索當前交互教學任務，根據當前教室獲取聽課教室數據，向多個同步實驗室發送所述開機指令或所述關機指令以及設備通斷電指令至每個同步實驗室的所述中控主機；

客戶端，連接所述中控主機和所述后臺服務器，所述中控主機轉發所述開機指令或所述關機指令至所述客戶端并對設備通斷電，所述客戶端獲取主講教室插卡數據或拔卡數據，自動登錄對應的賬號，根據交互教學任務，打開主講教室和交互教室的視音頻信號，進行同步教學。

優選的，所述“同步教學”指令為串口指令，所述串口指令包括當前教室位置數據，所述當前教室位置數據解析為所述網絡指令，所述網絡指令通過網口傳至所述后臺服務器。

優選的，所述開機指令包括所述插卡指令和遠程開機指令，所述關機指令包括所述拔卡指令和遠程關機指令，所述中控主機轉發所述插卡指令、所述遠程開機指令、所述拔卡指令和所述遠程關機指令至所述客戶端。

優選的，所述設備包括所述觸摸屏、一體機和攝像機，所述觸摸屏、所述一體機和所述攝像機分別連接所述中控主機，接收來自所述中控主機轉發的相應指令。

優選的，所述后臺服務器解析所述上課指令數據時，標記當前教室在同步教學。

優選的，所述后臺服務器發送所述關機指令至所述中控主機時，標記當前教室同步教學結束。

優選的，所述后臺服務器根據所述設備錄制數據建有最新資源文件表，所述后臺服務器定時根據教室所述最新資源文件表取最新資源文件并發送所述最新文件路徑到所述中控主機，所述中控主機解析所述最新文件為資源更新命令并轉發至所述觸摸屏，所述觸摸屏在指定位置生成資源路徑二維碼。

優選的，所述中控主機還分別連接有ip對講機和音頻處理器，所述ip對講機和所述音頻處理器配合所述中控主機完成語音的網絡雙向傳送，實現多項呼叫和雙工對講。

優選的，所述一種實驗室同步教學控制系統的控制方法，包括以下步驟：

s1：所述讀卡器根據插卡、拔卡動作，驗證用戶身份，并通過udp協議發送插卡數據或拔卡數據到指定ip端口，所述觸摸屏發送“同步教學”指令到所述中控主機，并在示范教學結束后動態生成所述客戶端錄制視頻的地址二維碼；

s2：所述中控主機轉發所述插卡指令或所述拔卡指令到所述后臺服務器，同時所述中控主機將所述“同步教學”指令解析為網絡指令至所述后臺服務器；

s3：所述后臺服務器解析所述網絡指令為上課指令數據或下課指令數據，并檢索當前交互教學任務，根據當前教室獲取聽課教室數據，向多個同步實驗室發送所述開機指令或所述關機指令以及設備通斷電指令至每個同步實驗室的所述中控主機；

s4：所述中控主機轉發所述開機指令或所述關機指令至所述客戶端并對設備通斷電，所述客戶端獲取主講教室插卡數據或拔卡數據，自動登錄對應的賬號，根據交互教學任務，打開主講教室的和互動教室的視音頻信號，進行同步教學。

本發明的有益效果是：系統整體結構簡單，通過中控主機完成教室的設備管控和同步教學，實時發送直播、轉播等功能；讀卡器指令設置，實現自主互動教學，改革實驗教學模式；客戶端設備應用，實現觀摩、交互、自主學習的等教學信息化改革；終端與管理平臺的一體化實現自動錄課并生成教學視頻的原數據信息，實現最高性價比的優化型課堂實況錄制。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是本發明系統結構示意圖；

圖2是本發明“同步教學”上課流程示意圖；

圖3是本發明“同步教學”下課流程示意圖；

圖4是本發明開機流程示意圖；

圖5是本發明關機流程示意圖；

圖6是本發明同步教學上課子流程示意圖；

圖7是本發明同步教學下課子流程示意圖；

圖8是本發明最新資源更新流程示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種實驗室同步教學控制系統，包括：

讀卡器，基于插卡、拔卡動作，用于用戶身份驗證，并通過udp協議發送插卡數據或拔卡數據到指定ip端口；

觸摸屏，用于發送“同步教學”指令，并在示范教學結束后動態生成客戶端錄制視頻的地址二維碼；

中控主機，分別連接讀卡器和觸摸屏，通過ip端口接收插卡數據或拔卡數據轉發為插卡指令或拔卡指令，同時接收解析“同步教學”指令為網絡指令；

后臺服務器，連接中控主機，用于解析網絡指令為上課指令數據或下課指令數據，并檢索當前交互教學任務，根據當前教室獲取聽課教室數據，向多個同步實驗室發送開機指令或關機指令以及設備通斷電指令至每個同步實驗室的中控主機；

客戶端，連接中控主機和后臺服務器，中控主機轉發開機指令或關機指令至客戶端并對設備通斷電，客戶端獲取主講教室插卡數據或拔卡數據，自動登錄對應的賬號，根據交互教學任務，打開主講教室和交互教室的視音頻信號，進行同步教學。

進一步地，中控主機還分別連接有ip對講機和音頻處理器，ip對講機和音頻處理器配合中控主機完成語音的網絡雙向傳送，實現多項呼叫和雙工對講。

如圖2所示，一種實驗室同步教學控制系統的“同步教學”上課流程：讀卡器插卡后通過udp發送插卡數據到指定ip端口，中控主機轉發插卡指令至后臺服務器進入開機流程；同時，按觸摸屏上的“同步教學”，通過串口發送“同步教學”指令到中控主機，中控主機解析串口指令為網絡指令，包括當前教室位置數據到后臺服務器進入同步教學上課子流程。

如圖3所示，一種實驗室同步教學控制系統的“同步教學”下課流程：讀卡器拔卡后通過udp發送拔卡數據到指定ip端口，中控主機轉發拔卡指令到后臺服務器進入關機流程和同步教學下課子流程。

如圖4所示，一種實驗室同步教學控制系統的開機流程：后臺服務器接收開機指令，開機指令包括插卡指令和遠程開機指令，并且發送設備通電指令和客戶端開機指令，中控主機接通觸摸屏、一體機、攝像機等設備電源，并轉發客戶端開機指令，客戶端開機獲取當前教室刷卡數據，自動登錄對應的賬號，打開當前教室和主講教室的攝像機畫面，進入同步教學上課子流程。進一步的，客戶端可回看聽課教室視頻文件，并且可以分享到其他聽課教室。

如圖5所示，一種實驗室同步教學控制系統的關機流程：后臺服務器接收關機指令，關機指令包括拔卡指令和遠程關機指令，并且發送設備斷電指令和客戶端關機指令，中控主機斷開觸摸屏、一體機、攝像機等設備電源，并轉發客戶端關機指令，客戶端進行關機。

如圖6所示，一種實驗室同步教學控制系統的同步教學上課子流程：后臺服務器解析上課指令數據，包括當前教室的指令數據，標記當前教室在同步教學，根據當前教室獲取聽課教室數據，給所有聽課教室發送開機指令，進入開機流程。

如圖7所示，一種實驗室同步教學控制系統的同步教學下課子流程：后臺服務器解析下課指令數據，包括當前教室的指令數據，根據當前教室獲取聽課教室數據，給所有聽課教室發送關機指令，進入開機流程并標記當前教室同步教學結束。

如圖8所示，一種實驗室同步教學控制系統的最新資源更新流程：后臺服務器根據設備錄制完成更新最新資源文件表，定時根據教室取最新資源文件并發送最新文件路徑到觸摸屏，中控主機轉發資源更新命令至觸摸屏，觸摸屏在指定位置生成資源路徑二維碼。

如圖1-圖7所示，一種實驗室同步教學控制系統的控制方法，包括以下步驟：

s1：讀卡器根據插卡、拔卡動作，驗證用戶身份，并通過udp協議發送插卡數據或拔卡數據到指定ip端口，觸摸屏發送“同步教學”指令到中控主機，并在示范教學結束后動態生成客戶端錄制視頻的地址二維碼；

s2：中控主機轉發插卡指令或拔卡指令到后臺服務器，同時中控主機將“同步教學”指令解析為網絡指令至后臺服務器；

s3：后臺服務器解析網絡指令為上課指令數據或下課指令數據，并檢索當前交互教學任務，根據當前教室獲取聽課教室數據，向多個同步實驗室發送開機指令或關機指令以及設備通斷電指令至每個同步實驗室的中控主機；

s4：中控主機轉發開機指令或關機指令至客戶端并對設備通斷電，客戶端獲取主講教室插卡數據或拔卡數據，自動登錄對應的賬號，根據交互教學任務，打開主講教室的和互動教室的視音頻信號，進行同步教學。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。