遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息的系統(tǒng)與設(shè)備

錢威森 徐紅

1，江蘇省無錫市北塘區(qū)政府辦公室網(wǎng)絡(luò)部，無錫 214043 2，江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，無錫 214122

遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息的系統(tǒng)與設(shè)備

錢威森1徐紅2

1，江蘇省無錫市北塘區(qū)政府辦公室網(wǎng)絡(luò)部，無錫 214043 2，江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，無錫 214122

遠(yuǎn)程控制LED屏播放城市防災(zāi)應(yīng)急信息的設(shè)備和系統(tǒng)，通過多協(xié)議多接口的設(shè)備將社會各種資源進(jìn)行整合，花最低的成本建立統(tǒng)一的城市防災(zāi)應(yīng)急信息發(fā)布平臺，讓老百姓在最短時間內(nèi)獲得災(zāi)情信息，有效地做好應(yīng)對和預(yù)防，讓災(zāi)難造成的損失減到最小。對于政府，可以在最小投入的情況下實(shí)現(xiàn)具有全覆蓋、低成本、高可靠、多手段的城市防災(zāi)應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)，將災(zāi)難損失降到最小。

引言

近幾年來，我國的自然災(zāi)害種類繁多，洪澇、冰雪、高溫、干旱等極端氣候事件每年均有發(fā)生，并且呈高發(fā)態(tài)勢；安全生產(chǎn)事故每年都有發(fā)生，在短期內(nèi)難以得到根本性遏制；公共衛(wèi)生和社會安全事件也時有發(fā)生。目前多媒體顯示LED屏因其高亮度，廣可視角度，低工作電壓，低功耗，壽命長等特點(diǎn)[1]，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，政府部門也紛紛建立起多媒體顯示屏，進(jìn)行防災(zāi)應(yīng)急信息發(fā)布。由于專用屏的維護(hù)和建立費(fèi)用較昂貴，導(dǎo)致專用屏幕覆蓋率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，與此相反社會上各種屏幕的數(shù)量越來越龐大，如果這么龐大的宣傳途徑能夠在城市發(fā)生安全、衛(wèi)生、交通等緊急事故的時候統(tǒng)一發(fā)布信息，在人民生命財產(chǎn)安全的保障上將發(fā)揮不可估量的效果。如何能夠?qū)⒈姸喈悩?gòu)件高速、安全、正確地運(yùn)行是本文重點(diǎn)研究內(nèi)容，也是當(dāng)前國內(nèi)外正在研究的方向與趨勢。

為了便于建立統(tǒng)一的應(yīng)急信息發(fā)布平臺，節(jié)約成本，克服現(xiàn)有LED屏控制設(shè)備的上述不足，本文設(shè)計(jì)了一種遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息的系統(tǒng)和設(shè)備，其主要應(yīng)用在城市應(yīng)急信息的發(fā)布上，在平時LED屏能顯示正常設(shè)定的內(nèi)容，當(dāng)有緊急情況發(fā)生，可以在指定區(qū)域的LED屏強(qiáng)制顯示應(yīng)急信息內(nèi)容。

1 硬件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息設(shè)備，其包括多協(xié)議LED屏發(fā)布內(nèi)容括控制臺、多接口信號處理模塊和反饋信息采集模塊[2]。多協(xié)議LED屏發(fā)布內(nèi)容控制臺包括編碼模塊和無線信號發(fā)射單元，編碼模塊的信號輸入端與應(yīng)急信息發(fā)布審查系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)連接，編碼模塊的信號輸出端與無線信號發(fā)射單元連接，編碼模塊用來將等待發(fā)布的字符信息轉(zhuǎn)換成特定無線信號，可以是3G、zigBee、無線短波等中的一種或多種無線信號；信號處理模塊包括信號接收模塊、解碼模塊、顯示控制模塊、LED驅(qū)動模塊，無線信號發(fā)射單元與接收模塊之間通過加載有與不同字符信息相對應(yīng)的地址碼的無線信號傳輸協(xié)議信號連接， LED驅(qū)動模塊與LED屏連接，每個LED屏具有唯一的與特定字符信息相對應(yīng)的地址碼，接收模塊用于接收無線信號，解碼模塊用于對無線信號解碼成數(shù)字信號，顯示控制模塊用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成顯示字符信息。反饋信息采集模塊主要實(shí)現(xiàn)雙通道功能，不但能夠使LED屏接收發(fā)布系統(tǒng)發(fā)來的信息，還能在軟件平臺上監(jiān)測屏幕工作狀態(tài)（見圖1）。

圖1 遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

多協(xié)議LED屏發(fā)布內(nèi)容控制臺包括編碼模塊和無線信號發(fā)射單元，編碼模塊的信號輸入端與應(yīng)急信息發(fā)布審查系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)連接，編碼模塊的信號輸出端與的無線信號發(fā)射單元連接，編碼模塊用來將等待發(fā)布的字符信息轉(zhuǎn)換成特定無線信號，可以是3G、zigBee、無線短波、GPRS、GSM、WIFI等中的一種或多種無線信號。

多接口信號處理模塊包括信號接收模塊、解碼模塊、顯示控制模塊、LED驅(qū)動模塊、LED接入模塊，無線信號發(fā)射單元與所述接收模塊之間通過加載有與不同字符信息相對應(yīng)的地址碼的無線信號傳輸協(xié)議信號連接，LED驅(qū)動模塊與LED屏連接，每個LED屏具有唯一的與特定字符信息相對應(yīng)的地址碼，接收模塊用于接收無線信號，解碼模塊用于對無線信號解碼成數(shù)字信號，顯示控制模塊用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成顯示字符信息。

反饋信息采集模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)雙通道功能，不但能夠接收發(fā)布系統(tǒng)發(fā)來的信息，還能檢測屏幕工作狀態(tài)，及時反饋給信息發(fā)布中心。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一種遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息的系統(tǒng)[3-4]，如圖2所示，其包括前置通訊服務(wù)系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)、核心應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接口子系統(tǒng)四個子系統(tǒng)。

2.1 前置通訊系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)和前置設(shè)備進(jìn)行通訊，并記錄通訊的詳細(xì)細(xì)節(jié)。其中包括：

2.1.1 設(shè)備配置子系統(tǒng)：主要完成各種設(shè)備的接口參數(shù)的定義與參數(shù)調(diào)試與測試。

2.1.2 設(shè)備回饋?zhàn)酉到y(tǒng)：主要完成各個終端設(shè)備、信號中轉(zhuǎn)設(shè)備、信號收發(fā)設(shè)備的狀態(tài)接收，并將接收的信號按照預(yù)訂的處理程序進(jìn)行初步處理。

2.1.3 信息強(qiáng)插子系統(tǒng)：主要完成任意時間的信號強(qiáng)插處理，該子系統(tǒng)具有最高的安全等級和操作優(yōu)先級。

2.1.4 收發(fā)隊(duì)列系統(tǒng)：按照信息的等級、信息的屬性（接收終端屬性、時間屬性、優(yōu)先級屬性等）對發(fā)布內(nèi)容進(jìn)行排序。

2.1.5 收發(fā)控制系統(tǒng)：主要完成信息的收發(fā)。其中包括：守護(hù)進(jìn)程主要完成收發(fā)進(jìn)程的初始化和可用性和穩(wěn)定性保障；發(fā)送進(jìn)程完成消息的最終發(fā)出；接收進(jìn)程完成終端回饋消息的接收；容錯進(jìn)程對收發(fā)出現(xiàn)故障的收發(fā)動作進(jìn)行記錄并按照預(yù)定義規(guī)則進(jìn)行高級處理。

2.1.6 收發(fā)日志系統(tǒng)：實(shí)時記錄消息的收發(fā)情況，并按照預(yù)定義格式進(jìn)行日志存儲。

2.2 應(yīng)急管理系統(tǒng)主要由應(yīng)急預(yù)案子系統(tǒng)，應(yīng)急演練子系統(tǒng)和領(lǐng)導(dǎo)演示子系統(tǒng)構(gòu)成。其中應(yīng)急預(yù)案子系統(tǒng)是應(yīng)急管理的核心內(nèi)容。

2.2.1 應(yīng)急預(yù)案子系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)各種防空防災(zāi)情況下應(yīng)急信息的快速發(fā)出所需要的處置過程和內(nèi)容。包括防空防災(zāi)信息種類與等級定義。定義防空防災(zāi)的類型和等級信息。

應(yīng)急信息內(nèi)容的預(yù)定義，主要實(shí)現(xiàn)各種防空防災(zāi)應(yīng)急信息的模板，包括聲音定義、指令定義、文字內(nèi)容定義、多媒體信息定義適合于各種應(yīng)用場合的預(yù)定義的應(yīng)急信息內(nèi)容。

發(fā)布范圍定義。根據(jù)防空防災(zāi)可能發(fā)生的情況，預(yù)先定義各種方式的發(fā)布范圍，如所有具有500戶以上的居民區(qū)域，所有人群聚集區(qū)（需移動運(yùn)營商支持）等相關(guān)范圍的定義。

2.2.2 應(yīng)急演練子系統(tǒng)，包括實(shí)際演練和模擬演練兩種情況。一般情況下，防空警報信息每年會進(jìn)行一次。因此本子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)：

真實(shí)演練，根據(jù)應(yīng)急信息的發(fā)布部門的不同要求，發(fā)生相關(guān)的聲光文字等指令到物理設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)真實(shí)環(huán)境的演練。

模擬演練，通過軟件模擬環(huán)境，在指揮中心中進(jìn)行虛擬演練。與真實(shí)演練的不同之處在于，所發(fā)送的應(yīng)急信息通過虛擬軟件顯示，日志記錄為演示，其余和真實(shí)環(huán)境均相同。

2.2.3 領(lǐng)導(dǎo)演示子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)主要通過自動化的模擬一場預(yù)定義的演練，配合解說和圖文說明，完成項(xiàng)目情況說明和功能性說明。

項(xiàng)目建設(shè)說明，flash或視頻格式自動播放

項(xiàng)目設(shè)備說明，以圖片或flash的方式演示各種終端設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)說明，以Flash的方式演示網(wǎng)絡(luò)布局情況

演練過程，自動化的模擬一場演練。

圖2 軟件平臺整體結(jié)構(gòu)功能圖

2.3 核心應(yīng)用系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)登錄認(rèn)證，信息發(fā)布、設(shè)備核查、地理信息系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)報表、數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)據(jù)存儲備份與容災(zāi)。主要內(nèi)容包括：

登錄認(rèn)證子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)通過在內(nèi)網(wǎng)、專網(wǎng)和廣域網(wǎng)用戶的鑒權(quán)登錄。登錄方式包括：

用戶名密碼認(rèn)證登錄。其中用戶名和密碼采用數(shù)字加密（對稱密鑰），并通過SSL通道進(jìn)行傳輸。主要用戶民防內(nèi)網(wǎng)用戶。

數(shù)字證書登錄，通過中心發(fā)送相關(guān)的數(shù)字證書文件，進(jìn)行認(rèn)證登錄。主要用于廣域網(wǎng)用戶USB key登錄。通過政務(wù)內(nèi)網(wǎng)的專用USB key登錄硬件，進(jìn)入軟件系統(tǒng)動態(tài)口令卡。通過動態(tài)口令卡進(jìn)入系統(tǒng)。

界面集成子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)以B/S和C/S相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)與前置通訊服務(wù)系統(tǒng)、各種接口子系統(tǒng)、應(yīng)急管理子系統(tǒng)、信息發(fā)布核心組成功能子系統(tǒng)的界面集成，其中包括：

設(shè)備集成控制界面。所有現(xiàn)有和以后可能會存在的應(yīng)急信息收發(fā)設(shè)備通過統(tǒng)一的控制界面進(jìn)行集中控制。

信息發(fā)布集成控制界面。所有信息的發(fā)布，不論發(fā)布的地點(diǎn)、方式、等級和內(nèi)容以及具體的發(fā)布和審核方式，均通過相同的操作方式發(fā)出，不同之處在于發(fā)布的具體細(xì)節(jié)不同。

信息審核集成界面。所有發(fā)布的信息，不論其采用聲、光、影、指令還是其它可能存在的方式，其審核過程包括：關(guān)鍵字審核；程序自動分級審核；應(yīng)急信息專員審核；應(yīng)急信息指揮長審核。

超緊急信息發(fā)布。超緊急信息發(fā)布是應(yīng)對在最緊急的情況下，通過具有特殊密碼指令的使用人員（僅限內(nèi)網(wǎng)）在不經(jīng)過內(nèi)容審核的情況下，以最高等級直接發(fā)布應(yīng)急信息，應(yīng)急信息為預(yù)定義好，采用一鍵發(fā)布的方式執(zhí)行。

接口集成界面。接口包括數(shù)據(jù)流入接口和數(shù)據(jù)流出接口兩種。通過接口集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流入流出的參數(shù)配置、操作集成、數(shù)據(jù)內(nèi)容監(jiān)控、數(shù)據(jù)權(quán)限監(jiān)控等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接口安全、穩(wěn)定、有效地運(yùn)行。

用戶認(rèn)證，該子系統(tǒng)主要對登錄的用戶進(jìn)行權(quán)限認(rèn)證，認(rèn)證內(nèi)容包括：

用戶所能發(fā)送的內(nèi)容的認(rèn)證。具體包括屏蔽關(guān)鍵字，內(nèi)容長度、類型、顯示時間、頻次等信息。

用戶所能發(fā)布的范圍的認(rèn)證。具體包括用戶的應(yīng)急信息所能發(fā)布的終端類型、區(qū)域范圍、每個信息最大能在終端上展現(xiàn)面的數(shù)量（即能在多少終端上顯示）。

功能界面認(rèn)證。認(rèn)證用戶有哪些軟件界面的操作權(quán)限。

時間認(rèn)證。認(rèn)證用戶信息發(fā)布的時間，即登錄用戶可以在哪些時間段發(fā)布指定類型的應(yīng)急信息。

IP認(rèn)證。認(rèn)證用戶登錄人員的IP范圍，進(jìn)行登錄安全保證。

操作審計(jì)，該子系統(tǒng)主要對完成對所有操作的審計(jì)功能，審計(jì)功能采用獨(dú)立軟件設(shè)計(jì)，所有操作經(jīng)過獨(dú)立軟件審計(jì)結(jié)束后發(fā)生實(shí)際效果，對出現(xiàn)異常的情況進(jìn)行報警。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：

來源審計(jì)。對所有使用平臺的人員的來源進(jìn)行審計(jì)。

時間審計(jì)。對所有使用人員的使用時間段，時間長度進(jìn)行審計(jì)。

內(nèi)容審計(jì)。對所進(jìn)行的具體功能操作，所發(fā)送的應(yīng)急信息的數(shù)據(jù)量、類型、內(nèi)容進(jìn)行審計(jì)。

去向?qū)徲?jì)。對所發(fā)送的應(yīng)急信息的接收目的地進(jìn)行審計(jì)。

上行審計(jì)。對終端用戶的上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行審計(jì)，審計(jì)沒有問題的才進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處置。

報警處置。報警采用三種方式進(jìn)行：軟件界面上的報警指示；桌面終端的報警燈和報警聲音；手機(jī)短信息。

安全配置，該子系統(tǒng)主要完成功能權(quán)限分配、預(yù)警類型使用限定等安全配置選項(xiàng)。安全配置的目的地主要包括終端的操控、軟件平臺的使用、接口的安全配置選項(xiàng)、超級管理員安全配置、超緊急事件安全使用配置等功能。

設(shè)備信息子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)主要完成各種終端和發(fā)射中繼器的管理。包括設(shè)備的基本信息和驅(qū)動配置信息等。

設(shè)備接口子系統(tǒng)，設(shè)備接口子系統(tǒng)主要完成各種終端設(shè)備接口和驅(qū)動程程序的安裝與配置。

信息審核子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要完成信息的來源、去向、內(nèi)容、使用人、類型與終端、顯示時間、顯示方式、優(yōu)先等級等應(yīng)急信息的基本屬性的審核，保障所要發(fā)出的應(yīng)急信息是正確的人在正確的時間以正確的方式和途徑發(fā)送到正確的終端上。信息審核根據(jù)發(fā)送的具體類型和范圍的不同采取四種方式：關(guān)鍵字審核；程序自動分級審核；應(yīng)急信息專員審核；應(yīng)急信息指揮長審核。

日志查詢系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要完成軟件平臺的各種日志的記錄、歸檔、查詢、統(tǒng)計(jì)等功能。

電視墻監(jiān)控子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要通過電視墻回顯各個終端的運(yùn)行狀態(tài)。

統(tǒng)計(jì)報表子系統(tǒng)。完成各種應(yīng)急信息的統(tǒng)計(jì)操作與查詢。

2.4 數(shù)據(jù)接口子系統(tǒng)，包括公安人口數(shù)據(jù)接口、民防工事數(shù)據(jù)接口、統(tǒng)計(jì)報表數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)上報外部接口和通用服務(wù)預(yù)留接口。

3 實(shí)施過程

為使本文實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面以應(yīng)急信息發(fā)布流程介紹本系統(tǒng)與設(shè)備的作用。

圖3 信息審查發(fā)送階段流程圖

圖4 信息傳輸階段流程圖

圖3是本發(fā)明信息審查發(fā)送階段流程圖，首先由消息發(fā)布部門，如氣象臺，通過遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息的系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）上傳需要發(fā)布的信息。系統(tǒng)在接收到消息后通過設(shè)定的關(guān)鍵詞審查發(fā)布信息的安全性。在通過系統(tǒng)安全性檢查后，信息發(fā)布者直接領(lǐng)導(dǎo)審查信息安全性和可靠性。在通過機(jī)審和人審的雙重審核后，系統(tǒng)管理團(tuán)隊(duì)對信息內(nèi)容和來源再次審查，并按要求劃分發(fā)布區(qū)域。然后將信息送入發(fā)布隊(duì)列。

圖4是本發(fā)明信息傳輸階段流程圖，包括：遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息設(shè)備中控制臺中的編碼模塊，將消息隊(duì)列中的信息轉(zhuǎn)成無線信號，這里的無線信號可以3G、zigBee、短波等協(xié)議格式的信號。遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息設(shè)備中的控制臺中的無線發(fā)送模塊，將編碼后的發(fā)布信息通過對應(yīng)的無線信號協(xié)議發(fā)送。遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息設(shè)備中的信號處理模塊，接收到信號后，將無線信號解碼成數(shù)字信號，實(shí)現(xiàn)信號解碼1；再將數(shù)字信號經(jīng)過處理再次轉(zhuǎn)換成字符信息，實(shí)現(xiàn)信號解碼2。

圖5 信息強(qiáng)行接入階段流程圖

圖5是本發(fā)明信息強(qiáng)行接入階段流程圖，首先遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息設(shè)備中的顯示控制模塊，強(qiáng)行切斷LED正常控制，關(guān)閉正在顯示的內(nèi)容，并通過LED驅(qū)動模塊將字符信息傳遞給LED屏顯示。LED屏幕顯示接收到信息后，發(fā)回信息成功接收碼與接收方式；遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息設(shè)備將反饋消息發(fā)回給遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息的系統(tǒng)，遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息的系統(tǒng)存儲對應(yīng)信息屏接收協(xié)議，并在以后發(fā)送信息時優(yōu)先選擇存儲的最近接收方式。

4 總結(jié)

通過信息發(fā)布系統(tǒng)的審查，多功能多協(xié)議信息發(fā)布盒的發(fā)送與接收，在不影響屏幕正常功能的前提下，實(shí)現(xiàn)多屏的整合。從而達(dá)到在應(yīng)急情況下，統(tǒng)一控制指定區(qū)域內(nèi)屏幕顯示內(nèi)容，同時，利用多協(xié)議（3G、zigBee、無線短波等）的方式，可以確保在戰(zhàn)時等特殊時期，利用多途徑發(fā)送應(yīng)急信息。其中遠(yuǎn)程控制LED屏播放應(yīng)急信息的系統(tǒng)里面的設(shè)備回饋?zhàn)酉到y(tǒng)、登錄認(rèn)證子系統(tǒng)、用戶認(rèn)證子系統(tǒng)、操作審計(jì)子系統(tǒng)、安全配置子系統(tǒng)、信息審核子系統(tǒng)等從多角度保證了信息發(fā)送的安全性。

[1]葛超,張景春,孫艷彬,孫麗英,朱藝.基于ARM嵌入式系統(tǒng)的LED點(diǎn)陣屏設(shè)計(jì)[J].液晶與顯示，2010;25(5):743～746

[2]高惠瑛,焦雙建,劉會婷.城市抗震應(yīng)急指揮信息系統(tǒng)框架研究[J].世界地震工程，2004;20(2):30～34

[3]周玉清,羅靈軍,李靜,李宗華,肖勇.城市應(yīng)急平臺中網(wǎng)絡(luò)地圖發(fā)布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].城市勘測，2007;6:40～42

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TN873

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.09.053

錢威森，本科，中級職稱，研究方向：網(wǎng)絡(luò)信息安全和電子政務(wù)協(xié)同辦公應(yīng)用；

徐紅，碩士研究生，研究方向：模式識別，圖像處理。