教学设备管理中的计算机故障管理技术应用

摘要：多媒体教学设备的故障管理愈发成为教学设备管理中的一大难题。该文分析了多媒体教学设备故障管理的特点，提出在教学设备管理中引入计算机故障管理技术的思想，并提出了一个教学设备故障管理系统的设计方案。

关键词：多媒体；教学设备；故障管理；故障管理系统

随着多媒体技术在教学中的广泛推广和应用，多媒体教学设备在教学活动中得到了极大地普及。这使得教学设备日益呈现集成化、智能化、网络化的特点[2][4]。多媒体教学设备在给院校教学带来显著便利的同时，也给教学设备的管理保障带来了相当大的压力。尤其是教学设备的故障处理方面，传统的人工排查方式已经难以为继，不仅费时费力，有时甚至无法找到故障根源，这种隐患已经威胁到教学设备保障的实施和教学活动的效率[1][3]。

计算机故障管理技术是广泛应用于工程技术、机械电子、航天航空、计算机等领域的故障处理修复手段。它可以通过植入目标设备的大量故障管理功能部件，通过计算机信息网络，结合一定故障诊断处理算法，实现对目标设备故障的自动侦测，自动诊断和修复报警。该技术的应用将给教学设备管理的故障处理带来很大便利。本文对故障管理技术在教学设备管理保障中的应用进行探讨。

1 计算机故障管理技术概述

本文将设备中应用计算机故障管理技术构建的故障处理修复组件统称为故障管理系统。故障管理系统有如图1所示的基本结构。

从图1中可见故障管理系统由感受器，诊断器，执行器三类部件组成。

感受器是负责监控目标设备各元件运行状态的部件的统称。它可以是设备中监控硬件状态的实体传感器，也可以是记录软件运行情况的一些状态数据结构。传感器和状态数据结构采集的运行状态将作为故障诊断的依据。

诊断器一般是具备故障诊断能力的软件模块。诊断器可根据感受器提供的软硬件现场数据等初始条件，结合一定的推演算法，诊断目标设备是否存在故障，存在哪些故障。推演算法往往基于故障在系统中的扩散机理构建，可从感受器观察到的异常现象出发，结合故障扩散机理，推演出故障根源[5]。

执行器为响应诊断器故障诊断结果的元件。执行器可根据诊断器给出的故障诊断结果，向用户发出故障预警或自动隔离、修复故障元件[5]。

2 多媒体教学设备故障管理的特点分析

当前多媒体教学设备已呈现智能化、集成化、网络化的特点。以我校为例，每个教室均配置一个中央控制器，中控器可通过RS232串口及其他接口与讲台控制面板、电源箱、计算机主机、显示器、投影仪、投影幕布、IP电话、视频监控系统等教室内设备通信；所有强电设备供电由电源箱控制，并根据中控的指令接通或断路。教员可通过讲台控制面板实现“一键上课”打开所有设备，“一键下课”关闭所有设备，单独控制投影仪，投影幕布，电脑主机，调节功放音量等功能。同时中控器又和外部网络相连，可进行远程“一键上下课”，远程操作教室设备，通过视频监控系统远程监控教室上课情况等。

分析这些多媒体教学设备故障管理的特点，可得到如下结论。

故障扩散的广度较大。因为多媒体教学设备集成化，网络化的特点。一旦某些部件出现故障，往往波及面很广。例如，中控器或电源箱出现故障，可能导致整个教室设备的瘫痪；交换机故障可能导致所有教室的监控系统失灵等。

故障扩散的深度较小。教学设备拓扑结构较为明晰，故障机理较为简单；此外，虽然多媒体教学设备实现了网络化，但各个节点（教室）具有同质化的特点。有利于诊断器故障推演算法的构建。

感受器来源广泛。不仅包括分布于各个设备中的电位，温度等传感器[1][4]，系统软件中的状态数据结构，还应包括教室使用者和监控人员的报告[4]。教室使用者通过讲台面板获得的现场操作情况和监控人员通过远程监控获得教室使用状况均是故障诊断的重要依据。

故障处理以向管理员预警，由管理员人工处理为主。教室设备一般较为昂贵，采用基于冗余备份的自动故障接管不太现实。同时由于涉及强电设备较多，很难实现自动修复。因此，采用故障管理系统向管理员报告故障设备，再由管理员人工修复的模式较为合适[3-4]。

3 教学设备故障管理系统设计方案探讨

根据前文所述多媒体教学设备故障管理的特点，基于我院多媒体教学设备的情况，提出教学设备故障管理系统设计方案如图2所示。

感受器包括：电源箱外部电力输入端和各设备电力输出端的电位传感器[1]；电源箱、中控、功放、投影仪等设备核心元件的温度传感器[1][4]；中控与各设备串口通信的通信记录采集设备；设备操作者的故障现象报告接口（故障现象报告接口程序，列举若干故障现象选项，供操作人员选择）等。各教室主机中均安装故障报告程序，负责汇总感受器获得的状态数据，并通过互联网向故障监控主机实时发送这些数据。通过以上组件，即可及时获取教学设备可能出现的异常现象及状态数据。

诊断器实现为一个软件模块，安装于故障监控主机中，故障监控主机应能通过多媒体网络接收感受器发送的状态数据包。诊断器采用的故障推演算法基于实际设备的故障扩散机理设计，而故障扩散机理则取决于设备的拓扑结构。根据前文所述教学设备故障扩散大广度，浅深度的特点，为形式化地表示故障扩散机理，将可能出现的多种故障及其引发的异常现象抽象为若干个节点，故障与外在现象之间的逻辑关系用有向线段结合若干符号表示，这就获得了一张表示故障扩散机理的逻辑关系图。当诊断器得知异常现象发生时，即可根据此逻辑关系图推演故障源所在。

根据前文所述，执行器处理故障的方式应以向管理员预警，由管理员人工处理为主。因此执行器在获得诊断器给出的故障诊断结果后，可通过一些报警信号装置提示设备管理人员，并生成详细的故障诊断报告，向管理人员说明故障情况。

4 小结

多媒体教学设备的高故障发生率和高成本为教学设备管理带来很大难题。本文通过分析目前多媒体教学设备故障管理的难点和特点，将传统工程领域的计算机故障管理技术引入到教学设备管理中来，提出了一个初步的故障管理系统设计方案。通过完善感受器的部署，该系统甚至可以预测故障的发生，这就在一定程度上降低了故障发生率；在故障发生时，系统能及时告警，向管理人员提供故障情况的参考信息。通过该系统，管理人员还可远程监控教学设备运行的基本情况。总之，故障管理技术的应用可极大便利教学设备的管理保障。

参考文献：

[3] 吴俊鸿. 集中控制多媒体教室教学设备故障研究[J]. 现代教育技术，2009，19（8）.

[4] 王跃江. 多媒体教学设备管理、维护和应用探索[J]. 实验科学与技术，2010，8（1）.

[5] 杨家海，吴建平，王沛渝. 一个基于事件驱动的网络故障管理系统的设计与实现[J]. 计算机工程与应用，2003，39（23）.