一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播系统和方法与流程

1.本发明涉及直播教育技术，特别是涉及一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播系统和方法。


背景技术：

2.在线教育又称远程教育或在线学习，是指教师通过将教学视频或教学资源以直播或录播的方式上传至服务器，然后学员通过客户端进行点播或实时观看的教育方式。在线教育的教育方式不仅可以突破时间和空间的限制，提升了学习效率；而且可以跨越因地域等方面造成的教育资源不平等分配，使教育资源共享化，降低了学习的门槛。由于在线教育具有上述优点，在线教育受到越来越多师生的认可。
3.学生在直播学习过程中会发评论或者弹幕向教师提出问题，会提出重复的问题，若学生的数量较多，发出的评论或者弹幕较多，教师则无法回复学生提出的全部问题，无法提高教学质量。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播系统和方法，解决了学生的数量较多，发出的评论或者弹幕较多，教师则无法回复学生提出的全部问题，无法提高教学质量的问题。
5.为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：
6.一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播系统，包括多平台用户终端、通信网络、在线教育直播平台和服务器群，所述多平台用户终端通过通信网络与所述在线教育直播平台和服务器群交互数据，所述多平台用户终端包括支持多平台访问的教师终端、学生终端和管理终端，所述服务器群包括流媒体服务器、中继服务器、转发服务器、应用服务器和数据服务器，所述流媒体服务器和数据服务器从所述教师终端获取在线教育的流媒体数据，对流媒体数据进行编码和分包处理；所述中继服务器从所述流媒体服务器获取处理后的流媒体数据，并传输给所述转发服务器，所述转发服务器将接收到的流媒体数据按照索引文件和ts文件的形式发送给所述学生终端，所述学生终端解码并播放流媒体数据，所述学生终端还用于发送多媒体互动信息，所述应用服务器用于支持所述在线教育直播平台，获取所述多媒体互动信息并处理后发送给所述教师终端进行显示；
7.所述在线教育直播平台包括前端处理单元和功能单元，所述前端处理单元包括安全检测模块、身份验证模块和负载均衡动态调整模块，所述安全检测模块用于对教师终端、学生终端和管理终端的访问请求进行安全检测，所述身份验证模块用于对教师终端、学生终端和管理终端的用户进行用户名和密码的核验；所述负载均衡动态调整模块用于集群部署负载均衡；所述功能单元包括系统管理模块、教师功能模块、学生功能模块和互动管理模块，所述系统管理模块用于实现平台管理和用户管理，所述教师功能模块包括直播教课子模块、在线考试管理子模块，所述学生功能模块包括直播学习子模块、在线测试子模块，所
述互动管理模块用于获取学生在直播学习过程中提出的互动信息，从互动信息中提取有效的提问信息，并将有效的提问信息进行云计算和大数据处理，处理后传输至教师进行显示，教师对处理后的提问信息进行答复后清除已完成答复的提问信息直至所有提问信息已经回复完毕。
8.优选的，所述通信网络包括移动通信网络和物联网网络。
9.优选的，所述互动管理模块用于获取学生在直播学习过程中提出的互动信息，从互动信息中提取有效的提问信息，并将有效的提问信息进行云计算和大数据处理，处理后传输至教师进行显示具体指的是
10.所述互动管理模块用于获取学生在直播学习过程中发出的互动信息，将互动信息分类为文字信息、表情信息、数字信息，从文字信息中剔除与直播学习无关的信息，从而获取有效的文字信息，建立有效文字信息计数的智能人工处理模型，将有效的文字信息输入智能人工处理模型，输出有效的提问信息的重复次数，根据重复次数在教师终端进行显示。
11.优选的，教师对处理后的提问信息进行答复后清除已完成答复的提问信息直至所有提问信息已经回复完毕具体指的是
12.在直播学习的问题解答过程中，教师对显示的提问信息进行解答和答复，解答完毕后手动删除显示的提问信息或者移动终端获取教师的解答语音，从解答语音中提取关键词，将关键词与提问信息进行匹配，匹配成功后自动删除对应的提问信息，直至所有的提问信息已经回复完毕。
13.一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播方法，具体包括以下步骤：
14.s1，获取学生在直播学习过程中提出的互动信息，从互动信息中提取有效的提问信息；
15.s2，对有效的提问信息进行云计算和大数据处理，处理后传输至教师处进行显示；
16.s3，若教师对处理后的提问信息已进行答复，清除已完成答复的提问信息直至所有提问信息已经回复完毕。
17.优选的，步骤s1获取学生在直播学习过程中提出的互动信息，从互动信息中提取有效的提问信息具体包括以下步骤
18.获取学生在直播学习过程中发出的互动信息，将互动信息分类为文字信息、表情信息、数字信息，从文字信息中剔除与直播学习无关的信息，从而获取有效的文字信息。
19.优选的，步骤s2对有效的提问信息进行云计算和大数据处理，处理后传输至教师处进行显示具体包括以下步骤
20.建立有效文字信息计数的智能人工处理模型，将有效的文字信息输入智能人工处理模型，输出有效的提问信息的重复次数，根据重复次数在教师终端进行显示。
21.优选的，步骤s3若教师对处理后的提问信息已进行答复，清除已完成答复的提问信息直至所有提问信息已经回复完毕具体包括以下步骤
22.在直播学习的问题解答过程中，教师对显示的提问信息进行解答和答复，解答完毕后手动删除显示的提问信息或者移动终端获取教师的解答语音，从解答语音中提取关键词，将关键词与提问信息进行匹配，匹配成功后自动删除对应的提问信息，直至所有的提问信息已经回复完毕。
23.本发明的有益效果在于：在直播学习过程中，基于云计算和大数据技术对学生的
互动信息进行处理，以便教师对处理后的提问信息进行答复，方便解决学生的疑惑，提高直播学习的教学质量。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本发明实施例提供的基于云计算和大数据技术的在线教育直播系统的结构示意图；
26.图2是本发明实施例提供的基于云计算和大数据技术的在线教育直播方法的流程图。
27.图中，1
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多平台用户终端、101
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教师终端、102
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学生终端、103
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管理终端、2
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通信网络、3
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在线教育直播平台、4
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服务器群、401
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流媒体服务器、402
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中继服务器、403
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转发服务器、404
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应用服务器、405
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数据服务器。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.如图1所示，本发明提出了一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播系统，包括多平台用户终端1、通信网络2、在线教育直播平台3和服务器群4，多平台用户终端1通过通信网络2与在线教育直播平台3和服务器群4交互数据，多平台用户终端1包括支持多平台访问的教师终端101、学生终端102和管理终端103，服务器群4包括流媒体服务器401、中继服务器402、转发服务器403、应用服务器404和数据服务器405，流媒体服务器401和数据服务器405从教师终端101获取在线教育的流媒体数据，对流媒体数据进行编码和分包处理；中继服务器402从流媒体服务器401获取处理后的流媒体数据，并传输给转发服务器403，转发服务器403将接收到的流媒体数据按照索引文件和ts文件的形式发送给学生终端102，学生终端102解码并播放流媒体数据，学生终端102还用于发送多媒体互动信息，应用服务器
404用于支持在线教育直播平台3，获取多媒体互动信息并处理后发送给教师终端101进行显示；
32.在线教育直播平台3包括前端处理单元和功能单元，前端处理单元包括安全检测模块、身份验证模块和负载均衡动态调整模块，安全检测模块用于对教师终端101、学生终端102和管理终端103的访问请求进行安全检测，身份验证模块用于对教师终端101、学生终端102和管理终端103的用户进行用户名和密码的核验；负载均衡动态调整模块用于集群部署负载均衡；功能单元包括系统管理模块、教师功能模块、学生功能模块和互动管理模块，系统管理模块用于实现平台管理和用户管理，教师功能模块包括直播教课子模块、在线考试管理子模块，学生功能模块包括直播学习子模块、在线测试子模块，互动管理模块用于获取学生在直播学习过程中提出的互动信息，从互动信息中提取有效的提问信息，并将有效的提问信息进行云计算和大数据处理，处理后传输至教师进行显示，教师对处理后的提问信息进行答复后清除已完成答复的提问信息直至所有提问信息已经回复完毕。
33.直播教学子模块用于设置音频采集参数(压缩类型，采样频率，单点位深，声道数目等等)和视频采集参数(采集源，尺寸，颜色深度，采集帧率，压缩格式等等)，根据音频采集参数和视频采集参数设置函数入口，从此函数入口调用函数，同时把采集的数据作为参数传递给函数。视频编码器对采集到的视频帧进行运动图像压缩以减小网络传输的数据量，音频编码器可采用nellymoser编码。同时直播教学子模块对中继服务器402、转发服务器403进行数据发送流量控制。中继服务器402、转发服务器403和学生终端等数据接收端采用一个端口接收所有数据，对于索引文件和ts文件开辟自适应大小的缓冲区，如果网络通畅(几乎没有丢包现象)减少缓冲区数目，如果网络不稳定(丢包现象多)増加缓冲区数目。
34.中继服务器402还用于根据音频采集参数(压缩类型，采样频率，单点位深，声道数目等等)、视频采集参数(采集源，尺寸，颜色深度，采集帧率，压缩格式等等)、网络传输编码和传输能量参数，在给定网络总能量和基于峰值信噪比视频质量时，以网络的生存时间最大为优化目标，求解各个转发服务器的最佳传输速率，最终达到减少能耗的目的。
35.优选的，通信网络2包括移动通信网络和物联网网络，移动通信网络包括4g通信网络和5g通信网络，物联网网络包括wifi通信网络和以太网通信网络。
36.优选的，互动管理模块用于获取学生在直播学习过程中提出的互动信息，从互动信息中提取有效的提问信息，并将有效的提问信息进行云计算和大数据处理，处理后传输至教师进行显示具体指的是
37.互动管理模块用于获取学生在直播学习过程中发出的互动信息，将互动信息分类为文字信息、表情信息、数字信息，从文字信息中剔除与直播学习无关的信息，从而获取有效的文字信息，建立有效文字信息计数的智能人工处理模型，将有效的文字信息输入智能人工处理模型，输出有效的提问信息的重复次数，根据重复次数在教师终端101进行显示。
38.优选的，教师对处理后的提问信息进行答复后清除已完成答复的提问信息直至所有提问信息已经回复完毕具体指的是
39.在直播学习的问题解答过程中，教师对显示的提问信息进行解答和答复，解答完毕后手动删除显示的提问信息或者移动终端获取教师的解答语音，从解答语音中提取关键词，将关键词与提问信息进行匹配，匹配成功后自动删除对应的提问信息，直至所有的提问信息已经回复完毕。
40.具体的，在实施过程中，学生可以在老师教学过程中将自己的问题或者不理解的知识点通过弹幕或者评论的方式发出，及时标记学习理解进度，等授课完毕或者某一知识点讲解完毕后，教师在一定时间段内通过查看学生发出的弹幕或者评论，可以有针对性地重复教学以达到提高教学质量的目的，而且有足够的时间对学生发出的弹幕或者评论进行自动化整理。
41.在另一实施例中，若老师通过教师端向学生布置作业或者问题，然后通过教师端向系统发出正确答案，学生还可通过弹幕或者评论回答老师提出的问题，由系统自动汇总学生的回答，并与正确答案进行匹配对比，统计学生正确回答的数量，自动化判断学生回答问题的正确率，系统还可根据学生发出的弹幕或者评论以及学生的回答正确率按照一定的评价系数为每个学生评分，评分作为学生学习结果的侧面因素。在实施过程中，学生端的显示屏仅显示自己的弹幕或者评论。
42.另外，在线教育直播平台3还会对获取的音视频数据进行备份处理，同时将音频数据转换为文字并添加到视频中，以便学生回看时能够进一步理解教师在授课过程中说的话，添加完成后发送给教师端进行确认，由老师确认后发布。
43.在实施过程中可基于nginx的rtmp服务器作为流媒体服务器。中继服务器的主要工作任务就是将流媒体从视频源服务器拉到本地，进行下一步转发。采用中继服务器与转发服务器分离的主要目的是，为了防止当系统访问量过高时，单一的服务器同时要执行从发源服务器拉视频流和转发视频等任务，将会造成直播系统内部以及视频源服务器的负荷过高，会影响视频直播的效果。
44.如图2所示，本发明还提出了一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播方法，具体包括以下步骤：
45.s1，获取学生在直播学习过程中提出的互动信息，从互动信息中提取有效的提问信息；
46.s2，对有效的提问信息进行云计算和大数据处理，处理后传输至教师处进行显示；
47.s3，若教师对处理后的提问信息已进行答复，清除已完成答复的提问信息直至所有提问信息已经回复完毕。
48.优选的，步骤s1获取学生在直播学习过程中提出的互动信息，从互动信息中提取有效的提问信息具体包括以下步骤
49.获取学生在直播学习过程中发出的互动信息，将互动信息分类为文字信息、表情信息、数字信息，从文字信息中剔除与直播学习无关的信息，从而获取有效的文字信息。
50.优选的，步骤s2对有效的提问信息进行云计算和大数据处理，处理后传输至教师处进行显示具体包括以下步骤
51.建立有效文字信息计数的智能人工处理模型，将有效的文字信息输入智能人工处理模型，输出有效的提问信息的重复次数，根据重复次数在教师终端进行显示。
52.优选的，步骤s3若教师对处理后的提问信息已进行答复，清除已完成答复的提问信息直至所有提问信息已经回复完毕具体包括以下步骤
53.在直播学习的问题解答过程中，教师对显示的提问信息进行解答和答复，解答完毕后手动删除显示的提问信息或者移动终端获取教师的解答语音，从解答语音中提取关键词，将关键词与提问信息进行匹配，匹配成功后自动删除对应的提问信息，直至所有的提问
信息已经回复完毕。
54.具体的，在实施过程中，学生可以在老师教学过程中将自己的问题或者不理解的知识点通过弹幕或者评论的方式发出，及时标记学习理解进度，等授课完毕或者某一知识点讲解完毕后，教师在一定时间段内通过查看学生发出的弹幕或者评论，可以有针对性地重复教学以达到提高教学质量的目的，而且有足够的时间对学生发出的弹幕或者评论进行自动化整理。
55.在另一实施例中，若老师通过教师端向学生布置作业或者问题，然后通过教师端向系统发出正确答案，学生还可通过弹幕或者评论回答老师提出的问题，由系统自动汇总学生的回答，并与正确答案进行匹配对比，统计学生正确回答的数量，自动化判断学生回答问题的正确率，系统还可根据学生发出的弹幕或者评论以及学生的回答正确率按照一定的评价系数为每个学生评分，评分作为学生学习结果的侧面因素。在实施过程中，学生端的显示屏仅显示自己的弹幕或者评论。
56.另外，还可对获取的音视频数据进行备份处理，同时将音频数据转换为文字并添加到视频中，以便学生回看时能够进一步理解教师在授课过程中说的话，添加完成后发送给教师端进行确认，由老师确认后发布。
57.本发明的有益效果在于：在直播学习过程中，基于云计算和大数据技术对学生的互动信息进行处理，以便教师对处理后的提问信息进行答复，方便解决学生的疑惑，提高直播学习的教学质量。
58.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求书范围来确定其技术性范围。

技术特征：
1.一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播系统，包括多平台用户终端、通信网络、在线教育直播平台和服务器群，所述多平台用户终端通过通信网络与所述在线教育直播平台和服务器群交互数据，所述多平台用户终端包括支持多平台访问的教师终端、学生终端和管理终端，其特征在于，所述服务器群包括流媒体服务器、中继服务器、转发服务器、应用服务器和数据服务器，所述流媒体服务器和数据服务器从所述教师终端获取在线教育的流媒体数据，对流媒体数据进行编码和分包处理；所述中继服务器从所述流媒体服务器获取处理后的流媒体数据，并传输给所述转发服务器，所述转发服务器将接收到的流媒体数据按照索引文件和ts文件的形式发送给所述学生终端，所述学生终端解码并播放流媒体数据，所述学生终端还用于发送多媒体互动信息，所述应用服务器用于支持所述在线教育直播平台，获取所述多媒体互动信息并处理后发送给所述教师终端进行显示；所述在线教育直播平台包括前端处理单元和功能单元，所述前端处理单元包括安全检测模块、身份验证模块和负载均衡动态调整模块，所述安全检测模块用于对教师终端、学生终端和管理终端的访问请求进行安全检测，所述身份验证模块用于对教师终端、学生终端和管理终端的用户进行用户名和密码的核验；所述负载均衡动态调整模块用于集群部署负载均衡；所述功能单元包括系统管理模块、教师功能模块、学生功能模块和互动管理模块，所述系统管理模块用于实现平台管理和用户管理，所述教师功能模块包括直播教课子模块、在线考试管理子模块，所述学生功能模块包括直播学习子模块、在线测试子模块，所述互动管理模块用于获取学生在直播学习过程中提出的互动信息，从互动信息中提取有效的提问信息，并将有效的提问信息进行云计算和大数据处理，处理后传输至教师进行显示，教师对处理后的提问信息进行答复后清除已完成答复的提问信息直至所有提问信息已经回复完毕。2.根据权利要求1所述的一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播系统，其特征在于，所述通信网络包括移动通信网络和物联网网络。3.根据权利要求1所述的一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播系统，其特征在于，所述互动管理模块用于获取学生在直播学习过程中提出的互动信息，从互动信息中提取有效的提问信息，并将有效的提问信息进行云计算和大数据处理，处理后传输至教师进行显示具体指的是所述互动管理模块用于获取学生在直播学习过程中发出的互动信息，将互动信息分类为文字信息、表情信息、数字信息，从文字信息中剔除与直播学习无关的信息，从而获取有效的文字信息，建立有效文字信息计数的智能人工处理模型，将有效的文字信息输入智能人工处理模型，输出有效的提问信息的重复次数，根据重复次数在教师终端进行显示。4.根据权利要求3所述的一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播系统，其特征在于，教师对处理后的提问信息进行答复后清除已完成答复的提问信息直至所有提问信息已经回复完毕具体指的是在直播学习的问题解答过程中，教师对显示的提问信息进行解答和答复，解答完毕后手动删除显示的提问信息或者移动终端获取教师的解答语音，从解答语音中提取关键词，将关键词与提问信息进行匹配，匹配成功后自动删除对应的提问信息，直至所有的提问信息已经回复完毕。5.一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播方法，其特征在于，具体包括以下步
骤：s1，获取学生在直播学习过程中提出的互动信息，从互动信息中提取有效的提问信息；s2，对有效的提问信息进行云计算和大数据处理，处理后传输至教师处进行显示；s3，若教师对处理后的提问信息已进行答复，清除已完成答复的提问信息直至所有提问信息已经回复完毕。6.根据权利要求5所述的一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播方法，其特征在于，步骤s1获取学生在直播学习过程中提出的互动信息，从互动信息中提取有效的提问信息具体包括以下步骤获取学生在直播学习过程中发出的互动信息，将互动信息分类为文字信息、表情信息、数字信息，从文字信息中剔除与直播学习无关的信息，从而获取有效的文字信息。7.根据权利要求5或6所述的一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播方法，其特征在于，步骤s2对有效的提问信息进行云计算和大数据处理，处理后传输至教师处进行显示具体包括以下步骤建立有效文字信息计数的智能人工处理模型，将有效的文字信息输入智能人工处理模型，输出有效的提问信息的重复次数，根据重复次数在教师终端进行显示。8.根据权利要求7所述的一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播方法，其特征在于，步骤s3若教师对处理后的提问信息已进行答复，清除已完成答复的提问信息直至所有提问信息已经回复完毕具体包括以下步骤在直播学习的问题解答过程中，教师对显示的提问信息进行解答和答复，解答完毕后手动删除显示的提问信息或者移动终端获取教师的解答语音，从解答语音中提取关键词，将关键词与提问信息进行匹配，匹配成功后自动删除对应的提问信息，直至所有的提问信息已经回复完毕。
技术总结
本发明提供了一种基于云计算和大数据技术的在线教育直播系统和方法，具体包括以下步骤：获取学生在直播学习过程中提出的互动信息，从互动信息中提取有效的提问信息；S2，对有效的提问信息进行云计算和大数据处理，处理后传输至教师处进行显示；若教师对处理后的提问信息已进行答复，清除已完成答复的提问信息直至所有提问信息已经回复完毕。本发明在直播学习过程中，基于云计算和大数据技术对学生的互动信息进行处理，以便教师对处理后的提问信息进行答复，方便解决学生的疑惑，提高直播学习的教学质量。的教学质量。的教学质量。


技术研发人员：潘敏
受保护的技术使用者：广州鑫泓设备设计有限公司
技术研发日：2021.02.25
技术公布日：2021/6/29