实训基地网络直播教室改造方案的研究

时间：2024-08-31

符雅

（湖南力通电力勘测设计咨询有限公司湖南长沙 410000）

随着电力建设的快速发展，教育培训工作是国家电网长期稳健发展的保障。目前，电力系统内具备录播教学功能的教室数量少，在学员人数众多、业务能力参差不齐、培训目标各异、培训资金成本花费大的现状下，建立高效的远程培训方式是确保教育培训及时和提高培训质量的前提与保证。

1 技术改造方案

原有实训基地普通培训A教室现状：本教室总面积为76.36㎡（12.60m×6.06m），地面为陶瓷地板砖，顶面为石膏板吊顶，安装有LED平板灯8盏，铝塑窗6扇，金属防盗门2樘。教学设备包括普通学员座席42个，白板1块，明基投影机1台，投影幕布1个，空调2台。对培训A教室进行网络直播教学配套改造，包括顶面、墙面和地面的吸音装饰、电气、照明、网络通信、网络教学设备、直播录播系统设备的改造，实施后，教室作为网络直播录播教室，满足技术培训信息化、网络化的新要求［1-2］。

1.1 装饰改造技术方案

针对网络直播、录播教学的特殊性，采用吸音性能强的材料进行装饰改造［3］，具体包括：砌实心砖隔断墙2.57m³，墙厚120mm，双面抹灰，面积42.78㎡；隔断墙安装双层8mm 厚普通全透明钢化玻璃，面积13.78㎡，玻璃上粘贴国网标识Logo 的单面透视画。拆除45 套普通学员课桌椅、1套普通讲师课桌椅，安装24套学员电教屏风桌椅、1套教室电教桌椅、1套操作台桌椅，拆除现有教室门2 套，安装防火技术规范要求的朝外开启金属防盗门2套。在原有陶瓷地面上做PVC防静电地胶，具备防火、防静电和减少音波反弹的效果。拆除现有石膏板吊顶及龙骨，安装矿棉吸音板吊顶，在具备优越的保温隔热性同时，可以改善音质，创造寂静而舒适的环境，吊顶距楼顶高度300mm，尺寸为600mm×600mm，采用轻质金属龙骨，螺纹钢悬吊安装。室内墙面打毛，安装聚酯纤维吸音板（隔音板），降噪系数大致为0.8～1.10，为宽频带的高效吸音体，在有效吸收音波的同时，能防止当摄像机拍摄角度不正时，画面出现波纹效果，安装6套带遮光层双层窗帘。

1.2 电气改造技术方案

室内配电箱新增配电回路6 路，配相应3P/2P/1P空开，课桌电源插口为普通五孔电源插座（2个/坐席），讲台电源插口为地面安装地弹五孔电源插座，空调插座为三项电源开关盒，敷设照明线缆116m，线缆规格为ZR-BVR-2×2.5，安装10 盏35W LED 光源照明灯，灯为600mm×600mm（长×宽）白色光源，讲台吊顶安装铰链灯光吊杆2套，讲台影视专用平板灯10盏。

1.3 信息网络教学改造技术方案

主通道光缆为单模8芯，ODF光配箱12芯，网络线缆采用6类非屏蔽网络线缆，网络端口采用单口面板，配6 类网络模块，配线架24 口，6 类标准，设备屏柜为标准服务器屏柜，颜色为黑色，规格600mm×600mm×2000mm（宽×深×高），网络交换机24 个千兆电口、2 个万兆光口，支持网络管理功能，摄像头采用400万像素4mm镜头或广角镜头，支持POE供电和拾音功能。

1.4 直播录播系统改造技术方案

1.4.1 嵌入式录播主机

采用一体化嵌入式架构，可支持授课的音视频、电子设备的图像信号、VGA 等多路可视信号的任意组合录制、直播、点播和存储［4-5］。支持6 路高清视频同时处理，产品稳定性高、操作简单。其功能和特点要求如下：全嵌入式录播一体机，录播主机可直接连接键盘、鼠标完成导播；可扩展录播、音频、跟踪、互动四合一功能；6 路视频输入：4 路SDI，1 路HDMI，1 路HDMI/VGA输入，1 路YC/YCbCr/CVBS/YPBPR，4 路HDMI 高清输出；内置4 进2 出数字音频处理器，录播和音频处理二合一；其他接口：2 个千兆网络接口、1 个RS-232 控制接口、1个power口供电；编码格式：标准流媒体文件格式MP4、FLV、AVI，适合通用播放器或嵌入式网页播放方式；具有单流和多流录制功能，支持电影模式和资源模式；手动导播支持本地手动导播、B/S网络远程导播、C/S客户端导播、APP导播和集中导播管理平台5种模式；支持PPT 智能切换图像识别技术，支持对话模式、画中画模式；支持FTP自动上传，支持用户的分级别管理；内置容量要求不小于2TB的硬盘，可满足大量的音视频信息存储要求；具有通道备份功能，各通道码流可自定义设置；支持云录播教室，云导播，支持IOS、Android、Windows 系统Flash 观看；支持10 种切换特效，溶解、淡入淡出等；录播教室主机具有低能耗、散热快、超静音，可长时间工作等优势。

1.4.2 高清视频无人拍摄系统

高清视频无人拍摄系统，远程B/S架构导播，通过WEB 访问录播主机IP 地址，通过图像识别跟踪系统，将音视频采集系统采集来的音视频信号进行编码、合成、存储，生成标准化的高清流媒体文件［6］。其功能及特点要求如下：PGM 面板最终录制或直播效果界面；控制录播教室手动、自动模式切换；PVG面板预监通道画面，用于预览画面效果；基本信息面板设置录制视频的基本信息；系统菜单面板用于系统的参数设置和片头片尾设置；视频信息监视与选择面板监视所有视频信息和选择录制或直播推流的视频信息；录播教室编辑面板用于设置LOGO 及字幕；云台控制面板用于操作控制云台镜头；切换效果操作面板用于视频通道切换效果操作。

1.4.3 图像识别跟踪系统

图像识别跟踪系统能自动识别动作，其功能和特点要求如下：嵌入式架构、跟踪一体化、全图像跟踪、抗干扰能力强、流畅稳定、精细控制、安装便捷、适用性强。

1.4.4 音频采集系统

录播教室采用的音频采集要求为吊麦拾音器，其功能和特点要求如下：由6～8 支下垂式轻质吊装麦克风，通过卡扣机构直接固定在教室天花板上构成；音频处理和数字功放部分集成在一个机箱内，标准机架式设备，纯嵌入式设计，前面板提供液晶显示屏，用于显示各项参数指标；采用反馈抑制技术和噪音消除等新算法，有效地减少环境噪音的拾入，降低人声外的频率成分，提高信噪比，提高录音的清晰度。面板设置噪声抑制等级调节按钮，同时，设置反馈消除开启/关闭按钮；增加远程回声抑制器功能，用于消除远程音频或视频会议的回声；拾音距离达10m，采用自动压限技术，饱满人声，响亮静噪；采用先进的降噪技术，可有效地降低环境噪声的录入，可降低环境噪音10～15dB。

1.4.5 视频采集系统

视频采集系统采用1 台高清云台摄像机、两台高清双目云台摄像机和板书定位分析仪组成。其中，高清云台摄像机用于板书拍摄；双目高清云台摄像机可用于拍摄全景、特写，板书定位分析仪用于板书触发的检测。视频采集系统前端支持多种类型的摄像机接入。系统可配置不同类型高清网络枪机、球机等，按照标准的音视频编码格式及标准的通信协议，直接接入网络并进行视频图像的传输。采用视频质量诊断技术，应用计算机视觉算法通过对前端设备传回的码流进行解码与图像质量评估，对视频图像中存在的质量问题进行智能分析、判断和预警，系统采用轮巡的方式，在短时间内对大量的前端设备进行检测，能够对信号丢失、图像模糊、亮度异常、图像偏色、视频雪花、条纹干扰、画面冻结等常见的15种摄像机故障状态进行分析、判断和报警。

1.4.6 控制面板

为了方便授课人员在无专人配合的情况下，能够实现课程自主录制，考虑配置录播中控台，该设备通常安装在讲台上，授课人员通过对中控台面板的控制，可操作设备进行课程的独立录制工作。其功能和特点要求如下：控制面板与主机分离，超薄按键面板，与主机采用RJ11转RS232接口相连，面板具备“上课/下课”按键，操作简单；采用嵌入式触摸中控面板；支持对电源时序器编程控制、摄像机云台控制、矩阵切换控制、显示设备信号源（摄像机图像、VGA与对应音频、音视频直播画面）切换控制、功放音量控制、录制控制（开始、暂停、停止），一键开关教室内所有音视频设施功能；为方便连接状态判定，面板内置了冗余电源输入并配有状态显示灯用来显示控制面板和切换台面板主机供电情况，可判定录播主机工作状况。

1.4.7 功放

功放的功能和特点要求如下：内设完美音调，卡拉OK进口混响芯片，全功能保护电路功能；标准2U机架式机箱，所有功能调节键均采用嵌入式设计，满足专业工具方可调，确保系统能够运行稳定；5路话筒输入，5路立体声输入，1路立体声输出，5路喇叭输出，全自动音频切入矩阵，即可自动检测音源输入，也可选择手动模式；带话筒音箱高灵敏度，高低音独立调节，喇叭设计采用低阻抗有效减少内阻损耗，提高声音还原特性，减少声场引起的反馈啸叫，可提高声音的清晰度；频率响应范围在20～20kHz内；输出功率为150WX2；信噪比大于65dB；电源电压范围在192～242（V）50（Hz）内；阻抗范围在4～8Ω内；电源频率为50Hz；增益限制的有效频率范围在40～16kHz 内；1 路SD 卡和USB 音源输入，面板自带4 个卡带机功能按键，并考虑带收音机功能模块；5 路电容麦接口输出，内置电容式供电模块，可直接给电容式麦克风供电，有效提高其便利性。

1.4.8 音箱

音箱的功能和特点要求如下：箱体采用高密度环保中纤板，采用2路2分频梯形对称设计，铁网采用1.0冷轧钢板一次冲压成型，环保细点油漆烤漆工艺，音箱前板采用≥8mm木质夹板；匹配智能音频处理器；有效频率范围在50～20kHz内；额定噪声功率为100W，长期最大峰值功率为300W；输入阻抗为8Ω；最大声压级为95dB；单元配置：低音6.5×2，35芯100磁铁，防水，高音1.0×1，1 寸丝膜高音，70 双磁设计；频响范围在55Hz 至18kHz内；特性灵敏度为（93±3）dB。

1.4.9 无线麦克

无线麦克的功能和特点要求如下：金属铝外壳，手感好，耐用、耐摔、不掉漆；红外自动对频功能；主机支持自动扫描环境无干扰频率；30MHz 的宽频切换，30个可调频点；主机具有双通道频点加密功能，即使同一频点也不会串频；UHF频段，可靠稳定DPLL 锁相环电路设计；发射功率高低可调；具有LCD 背光显示，电池电量显示。

1.4.10 电源时序器

电源时序器的功能和特点要求如下：可支持向显示系统、音频系统、录播视频系统等设备提供统一的独立电源管理，从而实现对录播系统的远程集中控制；自身稳定性高，抗外界干扰力度强；采用电源时序器，接入不同的开关插口中，就能实现由前级设备到后级设备，逐个顺序启动电源，关闭供电电源时则相反，有效、统一管理和控制各类用电设备，避免人为的失误操作，减低用电设备开关瞬间对供电电网的冲击，确保用电系统稳定；可支持时序开关控制、顺序开启、反序关闭。支持ALL一键开启关闭及单独按键开启和关闭每一路电源输出，并支持每一路开关LED指示；可支持时序间隔调节，并支持多台级联；前置LED 输入电压数字显示，每路输出10A，1路RJ45网络接口，1路RS232控制接口，1路RS232级联输出；功能可按项目要求挑选，如电平起动功能，RS232、RS485、TCP/IP控制功能，状态监控；时序间隔、常开配置功能；电源净化、防浪涌、电压、电流监测保护功能等；输出1～8路AC220V（可用软件设置1～8时序开启时间间隔）；远程控制（干接点或24V 直流电源）8通道电源时序打开，可多台级联；输出通道数分为4～12路等，单个通道最大负载功率2200W，当设备的数量超过1台时序器通道的数量时，可扩展；远程控制同时控制后板ALARM（报警）端口导通—起到级联控制ALARM（报警）功能；采用用户管理模式，可自行修改登录密码。

1.4.11 导播台

导播台的功能和特点要求如下：多功能T型推杆，支持PGM/PVM硬切；支持PGM/PVM特技效果切换；支持画中画、字幕、图片等特技效果切换；多功能控制摇杆（四维摇杆）；集云台控制、云台速度控制、变倍控制、摄像机机位选择于一体；支持画中画、字幕、图片移动和放大缩小控制；USB 供电系统（节能环保，集供电和数据传输于一体）；摄像机预制点控制；跟踪速度和特效时长控制；人性化及动画联动的状态指示灯系统。

1.4.12 非编软件及非编工作站

非编软件及非编工作站的功能和特点要求如下：EDIUS支持HLG和PQ两种HDR标准，既可以满足专业及广电用户的需要，也可以满足电影级的需要；使用HLG标准也可以向下兼容SDR，符合大众观看需求；PQ的支持可以更好地满足电影制作流程，符合监看及观看的需要。加入HDR，只为让剪辑更简单、高效、协同；同一时间线可混合编辑SDR和HDR两种素材文件；支持主流厂家摄像机、无人机以及手机拍摄的HDR；支持色彩空间（HDR）源数据的输出；支持相机的图片RAW。