关于分布式可视化控制系统方案设计

“指挥中心应以监控、管理为手段，以控制、优化为目的，以智能化、高效率的管理模式取代传统的、低效的管理模式，以提升信息系统管理效率和服务管理质量，降低人工操作和管理带来的风险。应充分利用了现代化音视频技术、数字化技术、计算机多媒体技术、网络技术、智能控制技术等。

一、项目背景

指挥中心应以监控、管理为手段，以控制、优化为目的，以智能化、高效率的管理模式取代传统的、低效的管理模式，以提升信息系统管理效率和服务管理质量，降低人工操作和管理带来的风险。应充分利用了现代化音视频技术、数字化技术、计算机多媒体技术、网络技术、智能控制技术等。

因此指挥中心的会议系统建设应遵循"数字网络化、智能化、统一管理化、系统兼容、安全可靠、先进实用"的总原则。

本次设计内容包括1间指挥中心、1间领导观察决策室。

根据系统需求，结合系统特点，本次采用多媒体信息分布式交互系统。

系统采用高速图像处理技术，超高分辨率GIS电子地图可快速、平滑操作、显示，可以为用户提供可视化超高分辨率信息解决方案，系统基于高分显示拼接大屏及地理信息等技术，从统筹、指挥、管理的角度出发，根据指挥决策者的实际需要，整合行业的重点数据信息，快速、精准地在控制中心大屏幕上调用、显示，真正实现辅助决策、业务智能。

它通过良好的高速图像处理技术，真实利用大屏幕整个超高物理分辨率，快速、平滑地显示更加广阔的地理区域；从统筹、指挥、管理的角度，整合海量的行业重点信息，以高分可视化的方式进行组织与分析运算，实现全面掌握行业关键信息动态及趋势，提高总体指挥、决策和管理能力；打通相互独立的业务系统，对海量业务信息的可视化综合，真正的实现辅助决策、业务智能。

 

二、方案特点

1、采用全高清系统建设

随着时代的进步，高清要求已是大势所趋，尤其是数字网络监控系统，目前数字高清网络通讯还没有形成国际统一的通讯协议，各高清厂家的前后端设备不能彼此兼容，如大华与海康设备等，在系统中，这些都不是问题，本系统支持所有厂家IP camera设备，支持H.264、MPEG4等标准编码格式，支持CIF、D1、720P、1080i、1080P、4K等多种规格IP信号源接入，同时可对新型设备进行快速添加。在网络监控系统外，会议室内也基本被高清设备所覆盖，本系统均采用高清设备搭建，如高清摄像机，高清投影，高清拼接等。支持信号接口有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、采用可视化、网络化管理

采用可视化、网络化管理，也是本系统的最大的特点，可视化增加了信号的反馈性，减少了控制的失误率。网络化是全球化的所趋，本系统基于云架构的可视化交互解决方案，采用全IP技术，可网络内任意地点实时呈现、任意信号源的采集、回显与调用，为指挥决策提供直观依据。本系统可将分布于各处的信号，统一采集到云端，而后通过网络，推送到各种屏幕上，如：大屏拼接、投影、电视等。交互式系统与普通控制系统最大的区别在于可提供实时信号源预览功能，预览信号达20路以上，信号的多少及大小可随意定义，可开设多个显示终端回显窗口，回显内容和大屏内容同步。系统采用人性化的操作界面，所有操作基于图形化、触摸拖拽式操作，达到人机交互功能，可采用多点触控的方式，实现对信号窗口的放大、缩小、移动、关闭，在控制的同时可实现所见即所得的控制效果，而传统的会议系统只能实现简单的按钮控制，不能及时地反应控制的效果，交互性能差，由于网络化建设，可通过网络任意扩展会议室数量，实现信息的共享。

系统可通过一根网线传输音频、视频、控制等多种信号，系统的先进性绝对是音视频行业的佼佼者。多间会议室管理传输只需通过一根楼宇网线或光纤即相互通讯，高清音视频统一传输与管理。

3、集中化加分散式管理

本系统另一主要特点是可通过网络实现多会议的集中管理，通过总控屏（管理多会议）、IPAD（独立会议）或任意电脑对系统进行控制，考虑到安全性，系统支持多级权限设置功能，128位加密的底层传输协议，确保传输数据安全。支持无限制客户端控制。

4、具备网络录播存储功能

本系统还可实现对主要会议室进行音视频录播、直播、点播。无需增加任何额外的录制节点等设备，只需增加一台录播服务器，录播服务器可直接录制高清输入接口机信号，单台服务器可实现同时32路高清或64路标清信号的同时录制工作，可为用户提供分布式存储服务和节目点播服务。最多支持16个客户端直播、点播功能(IE方式)。

5、分布式架构及系统稳定性

系统采用真正的分布式架构，其最大的优点就是每个节点（如高清输入接口机、高清输出接口机、音频接口机、环境控制接口机等）均带DSP芯片处理能，采用1对1信号处理机制，所有的运算均可自行处理，所有的运算均可自行处理，摆脱了所有信号都依靠服务器管理的传统处理方式，从而大大减少了核心服务器及网络的负担。

整个系统的稳定性高，由于所有节点均有处理能力，每个节点相对独立，如果某个节点出现问题，只需解决问题节点即可，而且问题节点信号会实时反馈在控制终端上，方便查找。即使服务器出现故障也不会影响其各节点的正常运行（只是无法控制，所有音视频信号正常保持，同时，服务器支持自动备份功能，当主服务器出现故障，备份服务器会自动顶替，无缝衔接）。

 

6、交互信息共享及系统平台兼容性

交互信息共享：

A . 任意视频信号源可以同时显示到任意一个或多个显示终端。

B . 同一会场视频信号可以显示到一个或多个其他会场。

C . 操作界面图形化，无需专门培训，简化操作。

D . 在失去视频会议平台的条件下，本地会议室之间可以进行音视频的互通和文件的共享。

E . 总控系统可以完成指挥中心及其它会场音视频信号共享，对其统一控制与管理。

系统平台兼容性：

A . 支持电脑视频无线传输功能。

B . 支持IOS/WINDOWS终端定点控制或无线流动控制。

C . 支持音视频信号的录播、点播等功能。

D . 支持拼接系统的跨屏、漫游、叠加等功能。

I . 支持不同品牌不同网段的网络摄像头等监控信号接入。

 

三、需求分析

应急指挥中心是提高政府保障公共安全和处置突发公共事件的能力，最大程度地预防和减少突发公共事件及其造成的损害，保障公众的生命财产安全，维护国家安全和社会稳定，促进经济社会全面、协调、可持续发展。

应急调度指挥系统主要由固定指挥中心、移动指挥中心及信息发布、信息接收、综合处理、数据库、基础系统等组成，在这里我们重点关注指挥系统中对信号接入、处理、显示、传输、数据存储等基础系统的解决方案；指挥系统虽然涉及各个领域，但是都有相同的需求：

1)接入信息量大：系统需要有海量的信号接入能力，实际工程应用中需要显示的是成千上万通道的前端信号需要处理、传输、显示；

2)多种信息接入方式：需求接入IP Camera、电脑、高清摄像机、超高分等地图设备；

3)方便快速管理和控制：系统需要快速、随意的调用处理各种信号；

4)信息需求点多：所有的信号除了需要在本地显示、存储的需求外，还需要实现现场、移动中心、救援中心、指挥中心多点的互通和共享；

5)容易扩展和保存：除了相对固定的信号外，系统需要具备随时接入各种临时和移动信号的能力；

6)具备特殊信号显示（如超高分辨率、4K视频源设备接入）和处理功能；

 

四、方案设计

作为建立在标准1000M网络上的分布式可视化控制系统，具备处理容量大、系统稳定、使用方便、可视化交互性能强、结构简洁、扩展方便等特点，能够与应急调度指挥系统进行较好的融合，代表着未来指挥系统发展的方向。

1、视频系统

根据指挥中心的需求分析（接入信息量大且和种类繁多、方便快速管理和控制等），可见指挥中心重点突出的是大屏显示系统——拼接显示，本方案考虑了一套2行*8列液晶拼接显示系统。

传统使用屏幕厂家提供的拼接处理器，各种视频矩阵。设备繁多，硬件处理集中，压力大，布线复杂，操作复杂，日常维护复杂，若核心控制器或矩阵一但出现问题，整个系统瘫痪。

系统采用高清接口机，取代了传统的拼接处理器，各视频矩阵。每块屏幕单独连接接口机，每块屏幕独立运算，分布式架构，单个节点设备故障，不会影响整个系统运行。接口机通过网线连接，布线简单，成本低，维护方便。整体可实现信号的漫游，堆叠，跨屏等功能。整个系统操作简单、智能，可使用Ipad／Iphone等设备操作实现所有信号的调用及实时预览。可以说一根网线连通所有设备，一切管理尽在指尖操作。

 

（1）与各种视频设备的对接

关于高清摄像机，高清视频会议终端，蓝光播放器等视频设备的对接，系统视频接口机支持信号种类包括DVI、 HDMI、YCbCr、VGA、HD-SDI等，可自适应不同的视频设备，无需考虑信号源及显示终端接口等问题。

（2）与工作站系统的对接

可实现工作站系统中任意电脑信号，包含任意应用程序，表单文件，视频文件的信号传输至大屏显示系统。

（3）与任何移动式笔记本电脑输出信号的对接

可通过无线传输模式，将任意的电脑输出信号传输至大屏拼接或系统中任意显示终端。

（4）与监控平台信号的对接

本系统可扩展接入不同品牌、不同网段的IP camera设备等监控信号进入本系统，只需配置一台高清流媒体数据接入服务器即可，单台服务器最大可输入1024路IPC，支持16路(1080P)或32路(720P)或72路(D1) IP Camera同时输出至大屏。满足指挥中心对网络IP摄像头的调用及监控。

（5）与超高分辨率信号的对接

本系统最高可支持4K超高分辨率，满足指挥中心GIS、SCADA、GPS、TDCS等超高分辨率信号在拼接大屏上全屏显示。

 

2、音频系统

在音频发言系统中，本次考虑有固定式鹅颈会议话筒8只，用于指挥席固定发言使用，无线手持话筒2套，用于移动发言，扩声系统采用音柱音箱+吸顶音箱方式，音箱选择易于隐藏，外形美观。

音频处理采用系统中网络音频矩阵接口机（12进12出，内置DSP处理芯片），能够精确同步处理还原来自各方的音频信号，对来远程的信号进行必要AFC（自适应反馈消除功能）及AEC（回声消除功能）,保证音频互通的语言清晰度，通过标准传输网络实现音频（24bit/48kHz）信号的多点同步传输。同时，接口机支持8种场景预设功能，为了方便快捷的切换，以音频矩阵的控制软件设置不同模式按钮或后端的管理系统中无线触摸屏，可实现一键多模式切换功能，体现人工智能化、先进性、科技化手段。

3、交互式双向控制系统

可实现同一管理平台、同一网络下多用户、多终端、多操作平台下集中控制管理，指挥大厅和领导决策室采用无线触摸屏或有线触摸屏即可实现对整套系统的控制，包括输入输出、环境控制、系统状态等信息都能及时反馈到控制界面上，使以往复杂的操控变得简单和直观。　　

      审核编辑：彭静