關(guān)于分布式可視化控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

“指揮中心應(yīng)以監(jiān)控、管理為手段，以控制、優(yōu)化為目的，以智能化、高效率的管理模式取代傳統(tǒng)的、低效的管理模式，以提升信息系統(tǒng)管理效率和服務(wù)管理質(zhì)量，降低人工操作和管理帶來的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)充分利用了現(xiàn)代化音視頻技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)等。

一、項(xiàng)目背景

指揮中心應(yīng)以監(jiān)控、管理為手段，以控制、優(yōu)化為目的，以智能化、高效率的管理模式取代傳統(tǒng)的、低效的管理模式，以提升信息系統(tǒng)管理效率和服務(wù)管理質(zhì)量，降低人工操作和管理帶來的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)充分利用了現(xiàn)代化音視頻技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)等。

因此指揮中心的會(huì)議系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)遵循"數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化、智能化、統(tǒng)一管理化、系統(tǒng)兼容、安全可靠、先進(jìn)實(shí)用"的總原則。

本次設(shè)計(jì)內(nèi)容包括1間指揮中心、1間領(lǐng)導(dǎo)觀察決策室。

根據(jù)系統(tǒng)需求，結(jié)合系統(tǒng)特點(diǎn)，本次采用多媒體信息分布式交互系統(tǒng)。

系統(tǒng)采用高速圖像處理技術(shù)，超高分辨率GIS電子地圖可快速、平滑操作、顯示，可以為用戶提供可視化超高分辨率信息解決方案，系統(tǒng)基于高分顯示拼接大屏及地理信息等技術(shù)，從統(tǒng)籌、指揮、管理的角度出發(fā)，根據(jù)指揮決策者的實(shí)際需要，整合行業(yè)的重點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，快速、精準(zhǔn)地在控制中心大屏幕上調(diào)用、顯示，真正實(shí)現(xiàn)輔助決策、業(yè)務(wù)智能。

它通過良好的高速圖像處理技術(shù)，真實(shí)利用大屏幕整個(gè)超高物理分辨率，快速、平滑地顯示更加廣闊的地理區(qū)域；從統(tǒng)籌、指揮、管理的角度，整合海量的行業(yè)重點(diǎn)信息，以高分可視化的方式進(jìn)行組織與分析運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)全面掌握行業(yè)關(guān)鍵信息動(dòng)態(tài)及趨勢(shì)，提高總體指揮、決策和管理能力；打通相互獨(dú)立的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，對(duì)海量業(yè)務(wù)信息的可視化綜合，真正的實(shí)現(xiàn)輔助決策、業(yè)務(wù)智能。

二、方案特點(diǎn)

1、采用全高清系統(tǒng)建設(shè)

隨著時(shí)代的進(jìn)步，高清要求已是大勢(shì)所趨，尤其是數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，目前數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)通訊還沒有形成國際統(tǒng)一的通訊協(xié)議，各高清廠家的前后端設(shè)備不能彼此兼容，如大華與海康設(shè)備等，在系統(tǒng)中，這些都不是問題，本系統(tǒng)支持所有廠家IP camera設(shè)備，支持H.264、MPEG4等標(biāo)準(zhǔn)編碼格式，支持CIF、D1、720P、1080i、1080P、4K等多種規(guī)格IP信號(hào)源接入，同時(shí)可對(duì)新型設(shè)備進(jìn)行快速添加。在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)外，會(huì)議室內(nèi)也基本被高清設(shè)備所覆蓋，本系統(tǒng)均采用高清設(shè)備搭建，如高清攝像機(jī)，高清投影，高清拼接等。支持信號(hào)接口有DVI、 HDMI、YCbCr、VGA、HD-SDI等，分辨率支持：1280*720P、1920*1080P，最高可4K超高分辨率。

2、采用可視化、網(wǎng)絡(luò)化管理

采用可視化、網(wǎng)絡(luò)化管理，也是本系統(tǒng)的最大的特點(diǎn)，可視化增加了信號(hào)的反饋性，減少了控制的失誤率。網(wǎng)絡(luò)化是全球化的所趨，本系統(tǒng)基于云架構(gòu)的可視化交互解決方案，采用全I(xiàn)P技術(shù)，可網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意地點(diǎn)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)、任意信號(hào)源的采集、回顯與調(diào)用，為指揮決策提供直觀依據(jù)。本系統(tǒng)可將分布于各處的信號(hào)，統(tǒng)一采集到云端，而后通過網(wǎng)絡(luò)，推送到各種屏幕上，如：大屏拼接、投影、電視等。交互式系統(tǒng)與普通控制系統(tǒng)最大的區(qū)別在于可提供實(shí)時(shí)信號(hào)源預(yù)覽功能，預(yù)覽信號(hào)達(dá)20路以上，信號(hào)的多少及大小可隨意定義，可開設(shè)多個(gè)顯示終端回顯窗口，回顯內(nèi)容和大屏內(nèi)容同步。系統(tǒng)采用人性化的操作界面，所有操作基于圖形化、觸摸拖拽式操作，達(dá)到人機(jī)交互功能，可采用多點(diǎn)觸控的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)窗口的放大、縮小、移動(dòng)、關(guān)閉，在控制的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)所見即所得的控制效果，而傳統(tǒng)的會(huì)議系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的按鈕控制，不能及時(shí)地反應(yīng)控制的效果，交互性能差，由于網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，可通過網(wǎng)絡(luò)任意擴(kuò)展會(huì)議室數(shù)量，實(shí)現(xiàn)信息的共享。

系統(tǒng)可通過一根網(wǎng)線傳輸音頻、視頻、控制等多種信號(hào)，系統(tǒng)的先進(jìn)性絕對(duì)是音視頻行業(yè)的佼佼者。多間會(huì)議室管理傳輸只需通過一根樓宇網(wǎng)線或光纖即相互通訊，高清音視頻統(tǒng)一傳輸與管理。

3、集中化加分散式管理

本系統(tǒng)另一主要特點(diǎn)是可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多會(huì)議的集中管理，通過總控屏（管理多會(huì)議）、IPAD（獨(dú)立會(huì)議）或任意電腦對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，考慮到安全性，系統(tǒng)支持多級(jí)權(quán)限設(shè)置功能，128位加密的底層傳輸協(xié)議，確保傳輸數(shù)據(jù)安全。支持無限制客戶端控制。

4、具備網(wǎng)絡(luò)錄播存儲(chǔ)功能

本系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)主要會(huì)議室進(jìn)行音視頻錄播、直播、點(diǎn)播。無需增加任何額外的錄制節(jié)點(diǎn)等設(shè)備，只需增加一臺(tái)錄播服務(wù)器，錄播服務(wù)器可直接錄制高清輸入接口機(jī)信號(hào)，單臺(tái)服務(wù)器可實(shí)現(xiàn)同時(shí)32路高清或64路標(biāo)清信號(hào)的同時(shí)錄制工作，可為用戶提供分布式存儲(chǔ)服務(wù)和節(jié)目點(diǎn)播服務(wù)。最多支持16個(gè)客戶端直播、點(diǎn)播功能(IE方式)。

5、分布式架構(gòu)及系統(tǒng)穩(wěn)定性

系統(tǒng)采用真正的分布式架構(gòu)，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是每個(gè)節(jié)點(diǎn)（如高清輸入接口機(jī)、高清輸出接口機(jī)、音頻接口機(jī)、環(huán)境控制接口機(jī)等）均帶DSP芯片處理能，采用1對(duì)1信號(hào)處理機(jī)制，所有的運(yùn)算均可自行處理，所有的運(yùn)算均可自行處理，擺脫了所有信號(hào)都依靠服務(wù)器管理的傳統(tǒng)處理方式，從而大大減少了核心服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)。

整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性高，由于所有節(jié)點(diǎn)均有處理能力，每個(gè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，只需解決問題節(jié)點(diǎn)即可，而且問題節(jié)點(diǎn)信號(hào)會(huì)實(shí)時(shí)反饋在控制終端上，方便查找。即使服務(wù)器出現(xiàn)故障也不會(huì)影響其各節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)行（只是無法控制，所有音視頻信號(hào)正常保持，同時(shí)，服務(wù)器支持自動(dòng)備份功能，當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)故障，備份服務(wù)器會(huì)自動(dòng)頂替，無縫銜接）。

6、交互信息共享及系統(tǒng)平臺(tái)兼容性

交互信息共享：

A . 任意視頻信號(hào)源可以同時(shí)顯示到任意一個(gè)或多個(gè)顯示終端。

B . 同一會(huì)場(chǎng)視頻信號(hào)可以顯示到一個(gè)或多個(gè)其他會(huì)場(chǎng)。

C . 操作界面圖形化，無需專門培訓(xùn)，簡(jiǎn)化操作。

D . 在失去視頻會(huì)議平臺(tái)的條件下，本地會(huì)議室之間可以進(jìn)行音視頻的互通和文件的共享。

E . 總控系統(tǒng)可以完成指揮中心及其它會(huì)場(chǎng)音視頻信號(hào)共享，對(duì)其統(tǒng)一控制與管理。

系統(tǒng)平臺(tái)兼容性：

A . 支持電腦視頻無線傳輸功能。

B . 支持IOS/WINDOWS終端定點(diǎn)控制或無線流動(dòng)控制。

C . 支持音視頻信號(hào)的錄播、點(diǎn)播等功能。

D . 支持拼接系統(tǒng)的跨屏、漫游、疊加等功能。

I . 支持不同品牌不同網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)攝像頭等監(jiān)控信號(hào)接入。

三、需求分析

應(yīng)急指揮中心是提高政府保障公共安全和處置突發(fā)公共事件的能力，最大程度地預(yù)防和減少突發(fā)公共事件及其造成的損害，保障公眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，維護(hù)國家安全和社會(huì)穩(wěn)定，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。

應(yīng)急調(diào)度指揮系統(tǒng)主要由固定指揮中心、移動(dòng)指揮中心及信息發(fā)布、信息接收、綜合處理、數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)系統(tǒng)等組成，在這里我們重點(diǎn)關(guān)注指揮系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)接入、處理、顯示、傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等基礎(chǔ)系統(tǒng)的解決方案；指揮系統(tǒng)雖然涉及各個(gè)領(lǐng)域，但是都有相同的需求：

1)接入信息量大：系統(tǒng)需要有海量的信號(hào)接入能力，實(shí)際工程應(yīng)用中需要顯示的是成千上萬通道的前端信號(hào)需要處理、傳輸、顯示；

2)多種信息接入方式：需求接入IP Camera、電腦、高清攝像機(jī)、超高分等地圖設(shè)備；

3)方便快速管理和控制：系統(tǒng)需要快速、隨意的調(diào)用處理各種信號(hào)；

4)信息需求點(diǎn)多：所有的信號(hào)除了需要在本地顯示、存儲(chǔ)的需求外，還需要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)、移動(dòng)中心、救援中心、指揮中心多點(diǎn)的互通和共享；

5)容易擴(kuò)展和保存：除了相對(duì)固定的信號(hào)外，系統(tǒng)需要具備隨時(shí)接入各種臨時(shí)和移動(dòng)信號(hào)的能力；

6)具備特殊信號(hào)顯示（如超高分辨率、4K視頻源設(shè)備接入）和處理功能；

四、方案設(shè)計(jì)

作為建立在標(biāo)準(zhǔn)1000M網(wǎng)絡(luò)上的分布式可視化控制系統(tǒng)，具備處理容量大、系統(tǒng)穩(wěn)定、使用方便、可視化交互性能強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、擴(kuò)展方便等特點(diǎn)，能夠與應(yīng)急調(diào)度指揮系統(tǒng)進(jìn)行較好的融合，代表著未來指揮系統(tǒng)發(fā)展的方向。

1、視頻系統(tǒng)

根據(jù)指揮中心的需求分析（接入信息量大且和種類繁多、方便快速管理和控制等），可見指揮中心重點(diǎn)突出的是大屏顯示系統(tǒng)——拼接顯示，本方案考慮了一套2行*8列液晶拼接顯示系統(tǒng)。

傳統(tǒng)使用屏幕廠家提供的拼接處理器，各種視頻矩陣。設(shè)備繁多，硬件處理集中，壓力大，布線復(fù)雜，操作復(fù)雜，日常維護(hù)復(fù)雜，若核心控制器或矩陣一但出現(xiàn)問題，整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。

系統(tǒng)采用高清接口機(jī)，取代了傳統(tǒng)的拼接處理器，各視頻矩陣。每塊屏幕單獨(dú)連接接口機(jī)，每塊屏幕獨(dú)立運(yùn)算，分布式架構(gòu)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備故障，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。接口機(jī)通過網(wǎng)線連接，布線簡(jiǎn)單，成本低，維護(hù)方便。整體可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的漫游，堆疊，跨屏等功能。整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、智能，可使用Ipad／Iphone等設(shè)備操作實(shí)現(xiàn)所有信號(hào)的調(diào)用及實(shí)時(shí)預(yù)覽。可以說一根網(wǎng)線連通所有設(shè)備，一切管理盡在指尖操作。

（1）與各種視頻設(shè)備的對(duì)接

關(guān)于高清攝像機(jī)，高清視頻會(huì)議終端，藍(lán)光播放器等視頻設(shè)備的對(duì)接，系統(tǒng)視頻接口機(jī)支持信號(hào)種類包括DVI、 HDMI、YCbCr、VGA、HD-SDI等，可自適應(yīng)不同的視頻設(shè)備，無需考慮信號(hào)源及顯示終端接口等問題。

（2）與工作站系統(tǒng)的對(duì)接

可實(shí)現(xiàn)工作站系統(tǒng)中任意電腦信號(hào)，包含任意應(yīng)用程序，表單文件，視頻文件的信號(hào)傳輸至大屏顯示系統(tǒng)。

（3）與任何移動(dòng)式筆記本電腦輸出信號(hào)的對(duì)接

可通過無線傳輸模式，將任意的電腦輸出信號(hào)傳輸至大屏拼接或系統(tǒng)中任意顯示終端。

（4）與監(jiān)控平臺(tái)信號(hào)的對(duì)接

本系統(tǒng)可擴(kuò)展接入不同品牌、不同網(wǎng)段的IP camera設(shè)備等監(jiān)控信號(hào)進(jìn)入本系統(tǒng)，只需配置一臺(tái)高清流媒體數(shù)據(jù)接入服務(wù)器即可，單臺(tái)服務(wù)器最大可輸入1024路IPC，支持16路(1080P)或32路(720P)或72路(D1) IP Camera同時(shí)輸出至大屏。滿足指揮中心對(duì)網(wǎng)絡(luò)IP攝像頭的調(diào)用及監(jiān)控。

（5）與超高分辨率信號(hào)的對(duì)接

本系統(tǒng)最高可支持4K超高分辨率，滿足指揮中心GIS、SCADA、GPS、TDCS等超高分辨率信號(hào)在拼接大屏上全屏顯示。

2、音頻系統(tǒng)

在音頻發(fā)言系統(tǒng)中，本次考慮有固定式鵝頸會(huì)議話筒8只，用于指揮席固定發(fā)言使用，無線手持話筒2套，用于移動(dòng)發(fā)言，擴(kuò)聲系統(tǒng)采用音柱音箱+吸頂音箱方式，音箱選擇易于隱藏，外形美觀。

音頻處理采用系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)音頻矩陣接口機(jī)（12進(jìn)12出，內(nèi)置DSP處理芯片），能夠精確同步處理還原來自各方的音頻信號(hào)，對(duì)來遠(yuǎn)程的信號(hào)進(jìn)行必要AFC（自適應(yīng)反饋消除功能）及AEC（回聲消除功能）,保證音頻互通的語言清晰度，通過標(biāo)準(zhǔn)傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)音頻（24bit/48kHz）信號(hào)的多點(diǎn)同步傳輸。同時(shí)，接口機(jī)支持8種場(chǎng)景預(yù)設(shè)功能，為了方便快捷的切換，以音頻矩陣的控制軟件設(shè)置不同模式按鈕或后端的管理系統(tǒng)中無線觸摸屏，可實(shí)現(xiàn)一鍵多模式切換功能，體現(xiàn)人工智能化、先進(jìn)性、科技化手段。

3、交互式雙向控制系統(tǒng)

可實(shí)現(xiàn)同一管理平臺(tái)、同一網(wǎng)絡(luò)下多用戶、多終端、多操作平臺(tái)下集中控制管理，指揮大廳和領(lǐng)導(dǎo)決策室采用無線觸摸屏或有線觸摸屏即可實(shí)現(xiàn)對(duì)整套系統(tǒng)的控制，包括輸入輸出、環(huán)境控制、系統(tǒng)狀態(tài)等信息都能及時(shí)反饋到控制界面上，使以往復(fù)雜的操控變得簡(jiǎn)單和直觀。