分布式可視化坐席系統(tǒng)在指揮中心的應(yīng)用探討

彭鵬

（南京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司）

1 引言

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，公安指揮中心在維護(hù)社會(huì)公共安全中起到了越來(lái)越重要的作用。公安指揮中心可以實(shí)現(xiàn)綜合信息化、應(yīng)急指揮、遠(yuǎn)程交互式會(huì)議等應(yīng)用。公安指揮中心既要滿足和平時(shí)期在突發(fā)情況下的實(shí)時(shí)應(yīng)急指揮的需求，又能對(duì)戰(zhàn)時(shí)大規(guī)模、綜合性的突發(fā)事件進(jìn)行實(shí)時(shí)指揮調(diào)度。

分布式可視化坐席系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行總體部署，通過專業(yè)的管理平臺(tái)對(duì)指揮中心中的各個(gè)功能室進(jìn)行既獨(dú)立、又統(tǒng)一的控制管理，通過PC端、PAD端等控制終端對(duì)指揮中心設(shè)備進(jìn)行智能化統(tǒng)一管控，從而實(shí)現(xiàn)指揮中心的突破空間限制的應(yīng)急指揮，大大提高快速反應(yīng)的能力。

2 系統(tǒng)主要功能和需求

系統(tǒng)能夠支持液晶的多拼接顯示，能夠達(dá)到拼接、切換、開窗、疊加等功能，指揮中心的拼接大屏顯示區(qū)域?qū)⑴渲枚鄠€(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，支持多路高清信號(hào)同步開窗和疊加，各種信號(hào)以直觀的方式調(diào)取到大屏幕顯示，為決策提供依據(jù)。

信號(hào)的調(diào)取無(wú)縫切換，避免切換信號(hào)源大屏幕會(huì)黑屏，特別是有應(yīng)急事態(tài)發(fā)生的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)知的后果。

實(shí)現(xiàn)一機(jī)多單屏或多屏的控制，系統(tǒng)支持接管和推送的功能。即接管計(jì)算機(jī)的畫面信息、鼠鍵的權(quán)限。推送，就是把接管的信息推送至信息發(fā)布區(qū)域，或者是推送至其他坐席區(qū)域，供其他操作員進(jìn)行接管權(quán)限操作。

人機(jī)分離，席位上只需放置顯示器和鍵盤鼠標(biāo)，電腦服務(wù)器全放在機(jī)房里面，操作員只需要按快捷鍵，即可接管其權(quán)限內(nèi)的電腦服務(wù)器信號(hào)，席位整潔，系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作員統(tǒng)一管理。

U盤或者公安部證書等USB數(shù)據(jù)可接入分布式系統(tǒng)，每個(gè)席位上的操作員可在其權(quán)限內(nèi)任意接管U盤或者公安部證書等USB數(shù)據(jù)信號(hào)，并且操作員U盤數(shù)據(jù)無(wú)需到服務(wù)器或電腦主機(jī)端面前進(jìn)行插拔操作。

有分區(qū)的管理，不同的操作員管理不同的區(qū)域的屏幕。最高權(quán)限管理員席位可以管理全部屏幕。要有各種權(quán)限的分配。實(shí)際項(xiàng)目中，還要有臨時(shí)權(quán)限，方便操作員短暫的離開席位時(shí)別人可接手工作（操作員回來(lái)后，臨時(shí)權(quán)限要能馬上失效）。

指揮中心音視頻信號(hào)的控制，只需要控制終端，就可實(shí)時(shí)預(yù)覽現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，并且實(shí)現(xiàn)操作控制。

另外，還方便擴(kuò)展其他功能模塊，如擴(kuò)展錄播，直接錄取重要信號(hào)。

擴(kuò)展報(bào)警信號(hào)的自動(dòng)調(diào)取：當(dāng)報(bào)警信號(hào)觸發(fā)時(shí)，屏幕上自動(dòng)地投放相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)取，從而不需要任何人工操作。

EMS系統(tǒng)是進(jìn)行電力調(diào)度的能量管理系統(tǒng)。它主要運(yùn)用在電網(wǎng)模型的簡(jiǎn)化和等值上，由于只是對(duì)系統(tǒng)模型的分析，其電力調(diào)度和電網(wǎng)監(jiān)控強(qiáng)度值得商榷。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，EMS系統(tǒng)缺乏足夠的實(shí)踐監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，其數(shù)據(jù)的說(shuō)服力不強(qiáng)。此外，EMS系統(tǒng)適用于相鄰電網(wǎng)的模型分析，對(duì)具有實(shí)際意義的互聯(lián)網(wǎng)電力系統(tǒng)中的電力調(diào)度工程分析，精確度和可靠度大為降低。

引入周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)：如PM2.5、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、溫濕度、照度等環(huán)境信息的監(jiān)測(cè)。

3 系統(tǒng)架構(gòu)探討

3.1 指揮中心分布式可視化坐席系統(tǒng)架構(gòu)

指揮中心分布式可視化坐席系統(tǒng)由前端操作輸入系統(tǒng)、中間傳輸控制系統(tǒng)及后端各種顯示系統(tǒng)等組成（見圖1）。

1）前端系統(tǒng)

分布式可視化坐席系統(tǒng)支持各類型信號(hào)的接入。如：指揮中心攝像頭還有一些高清分辨率圖像，通過高清接口HDMI或者DVI接入分布式輸入節(jié)點(diǎn)，高清攝像頭直接從網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采集信號(hào)，同時(shí)可接入計(jì)算機(jī)的DVI信號(hào)或高清的HDMI信號(hào)等。除了對(duì)音視頻信號(hào)的采集，計(jì)算機(jī)連接USB線至分布式坐席輸入節(jié)點(diǎn)，可對(duì)所有信息系統(tǒng)主機(jī)的鼠標(biāo)鍵盤USB數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。滿足用戶所有信號(hào)類型的接入，另外網(wǎng)絡(luò)繼電器也可以通過網(wǎng)線接入交換機(jī)控制設(shè)備電源開關(guān)。

2）傳輸控制系統(tǒng)

前端分布式輸入節(jié)點(diǎn)采集音視頻信號(hào)和主機(jī)USB數(shù)據(jù)之后，輸入節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)線進(jìn)入指揮中心分布式管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。交換機(jī)通過六類網(wǎng)線再到分布式輸出節(jié)點(diǎn)，輸出節(jié)點(diǎn)通過信號(hào)線傳送至顯示大屏或其他顯示設(shè)備，輸出節(jié)點(diǎn)插上操作工位的鼠標(biāo)鍵盤，可實(shí)現(xiàn)上墻顯示畫面的選擇與控制，以及可在桌面顯示器對(duì)信息系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行操作。分布式節(jié)點(diǎn)上帶有232控制接口、485控制接口、紅外控制口，可對(duì)指揮中心的攝像頭、大屏軟開關(guān)機(jī)、強(qiáng)電開關(guān)設(shè)備、音頻處理器等設(shè)備進(jìn)行控制。

3）顯示系統(tǒng)

3.2 U-key或者公安部證書等U盤數(shù)據(jù)與分布式系統(tǒng)對(duì)接

指揮中心可擴(kuò)展此功能，因?yàn)殡娔X終端一般放在機(jī)房，席位上一般只放顯示器和鼠標(biāo)鍵盤，如果要拷貝文件等操作，從席位到機(jī)房距離長(zhǎng)，對(duì)于指揮中心的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)調(diào)度是無(wú)法滿足的。所以，使用分布式可視化坐席系統(tǒng)中的USB系統(tǒng)（見圖2），可解決U盤遠(yuǎn)距離傳輸和U盤數(shù)據(jù)快速切換的問題。從而提高指揮中心應(yīng)急調(diào)度。

如圖3所示，坐席中的USB輸入/輸出節(jié)點(diǎn)分別接入PC端的電腦主機(jī)或移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，通過光纖線連接坐席USB主機(jī)，再通過分布式節(jié)點(diǎn)控制坐席USB主機(jī)的HID協(xié)議切換，實(shí)現(xiàn)坐席操作人員遠(yuǎn)距離訪問U-KEY和USB3.0的信息內(nèi)容。

3.3 視頻會(huì)議系統(tǒng)與分布式系統(tǒng)對(duì)接

視頻會(huì)議雙流與分布式系統(tǒng)可無(wú)縫融合，如圖4所示。

圖1 指揮中心分布式可視化坐席系統(tǒng)圖

圖2 U-key或者公安部證書等U盤數(shù)據(jù)與分布式系統(tǒng)對(duì)接示意圖

圖3 坐席USB輸入/輸出節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)易連接圖

當(dāng)視頻會(huì)議終端作為信號(hào)源輸出的時(shí)候，分布式輸入節(jié)點(diǎn)作為信號(hào)接收設(shè)備，通過高清HDMI或DVI接口接入視頻會(huì)議終端的視頻輸出端。分布式輸入節(jié)點(diǎn)為采集信號(hào)的設(shè)備，通過采集視頻會(huì)議終端輸送過來(lái)的信號(hào)，可以在分布式系統(tǒng)控制軟件上預(yù)覽實(shí)時(shí)畫面信息，并以拖拉信號(hào)方式進(jìn)行切換上墻。

當(dāng)視頻會(huì)議終端作為信號(hào)采集設(shè)備的時(shí)候，分布式輸出節(jié)點(diǎn)作為信號(hào)發(fā)送的設(shè)備，通過高清HDMI或DVI接口接入視頻會(huì)議終端的視頻輸入端。分布式輸出節(jié)點(diǎn)作為信號(hào)發(fā)送設(shè)備，通過傳輸和發(fā)送外部采集的信號(hào)給視頻會(huì)議終端設(shè)備，在視頻會(huì)議終端上能夠識(shí)別并且采集到分布式輸出節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來(lái)的信號(hào)。

視頻會(huì)議終端與分布式系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，簡(jiǎn)單來(lái)講，就是分布式節(jié)點(diǎn)與視頻會(huì)議終端的視頻信號(hào)之間的發(fā)送和接收的一個(gè)模式。分布式系統(tǒng)不僅僅可以發(fā)送和接收視頻會(huì)議終端的信號(hào)，而且還可以通過節(jié)點(diǎn)的中控功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻會(huì)議終端的實(shí)時(shí)控制，包括模式，畫面切換、攝像頭的轉(zhuǎn)動(dòng)控制等等。

3.4 監(jiān)控系統(tǒng)與分布式系統(tǒng)對(duì)接

如圖5所示，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一般由一個(gè)總核心交換機(jī)然后分帶幾個(gè)主核心交換機(jī)，主核心交換機(jī)一般分幾個(gè)網(wǎng)段，主要給日常辦公系統(tǒng)、還有其他設(shè)備系統(tǒng)。

分布式系統(tǒng)若是要對(duì)接指揮中心內(nèi)的監(jiān)控?cái)z像頭，可通過兩種方式。一種是直接對(duì)接平臺(tái)的方式，這種方法可直接在一些主流IPC廠家的平臺(tái)上獲取rtsp碼流，這種方法建議在監(jiān)控?cái)?shù)量龐大的情況下使用。另外一種是直接對(duì)接監(jiān)控?cái)z像頭，分布式系統(tǒng)能夠直接從監(jiān)控交換機(jī)里面點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地解析監(jiān)控?cái)z像機(jī)的碼流，從而達(dá)到信號(hào)解碼上墻的目的。第二種方法針對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像頭比較少的場(chǎng)合，一般建議在100多路內(nèi)使用。

無(wú)論是第一種還是第二種，都需要分布式系統(tǒng)進(jìn)入主交換機(jī)的其中一層，可通過跨網(wǎng)的方式進(jìn)行編碼和解碼。

3.5 異地同屏功能

分布式可視化指揮平臺(tái)，可幫助指揮中心實(shí)現(xiàn)與異地（下屬局、所、臨時(shí)指揮單兵/無(wú)人機(jī)）觀看內(nèi)容的全屏同步顯示。打通異地互聯(lián)的壁壘，打破視頻信息孤島，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域同步觀看，實(shí)現(xiàn)上級(jí)對(duì)下屬單位的日常監(jiān)督，應(yīng)急協(xié)助指揮等功能，如圖6所示。

建立大屏版數(shù)字預(yù)案系統(tǒng)，通過在定制的寬屏電腦以及普通電腦上開發(fā)兩種模式的預(yù)案展示形式，實(shí)現(xiàn)大屏分區(qū)自定義、區(qū)域大小自適應(yīng)、展現(xiàn)位置可拖拽，最終達(dá)到在大屏上靈活配置不同類型預(yù)案元素的效果。

圖4 視頻會(huì)議終端與分布式無(wú)縫兼容系統(tǒng)圖

圖5 監(jiān)控系統(tǒng)與分布式系統(tǒng)對(duì)接系統(tǒng)圖

3.6 指揮中心環(huán)境控制

進(jìn)入指揮中心，一鍵操作“應(yīng)急指揮模式”，所有設(shè)備按預(yù)設(shè)的打開，進(jìn)入到應(yīng)急指揮模式。例如，設(shè)備電源開啟、大屏開機(jī)、時(shí)序器開啟、燈光窗簾打開，一般指揮中心都是24h工作，所以一鍵模式可能只針對(duì)局部區(qū)域控制。

指揮調(diào)度過程中，需要調(diào)取指揮中心或者科室信號(hào)，可以直接調(diào)取并投放到大屏幕上顯示，可以控制攝像頭的轉(zhuǎn)動(dòng)和變焦，實(shí)時(shí)掌握各個(gè)會(huì)場(chǎng)的監(jiān)控控制，無(wú)需到各個(gè)會(huì)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行控制干預(yù)。需要調(diào)取信號(hào)，操作視頻會(huì)議終端，操作窗簾、燈光等環(huán)境設(shè)備情況時(shí)，直接在手持平板上操作相關(guān)功能。分布式節(jié)點(diǎn)上具備音頻輸入/輸出接口，可以主動(dòng)接收或者發(fā)送音頻信號(hào)給分會(huì)場(chǎng)，指揮中心音頻處理器預(yù)調(diào)控制好音頻模式后，可通過手持觸屏對(duì)音量大小進(jìn)行控制。

各區(qū)域均可接入傳感器系統(tǒng)、例如溫、濕度傳感器、PM2.5傳感器、環(huán)境監(jiān)控傳感器等等，接入后可在控制終端上預(yù)覽相對(duì)應(yīng)傳感器的實(shí)時(shí)可視化數(shù)據(jù)。

分布式系統(tǒng)與拼接顯示區(qū)域系統(tǒng)的對(duì)接使用，無(wú)縫兼容和對(duì)小間距l(xiāng)ed拼接屏進(jìn)行上墻處理，可實(shí)現(xiàn)在拼接顯示區(qū)域上進(jìn)行拖拉畫面，對(duì)畫面圖像進(jìn)行漫游，疊加、縮放等功能。

4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)搭建

分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)搭建系統(tǒng)如圖7所示，所有系統(tǒng)以交換機(jī)為傳輸載體，需要布6類或以上的網(wǎng)線，形成局域網(wǎng)。系統(tǒng)采用純分布式設(shè)計(jì)，去中心化，系統(tǒng)可擴(kuò)展擴(kuò)容的程度高。分布式節(jié)點(diǎn)可采用POE供電模塊的方式或電源適配器供電兩種方式，交換機(jī)的選型上建議采用千兆POE交換機(jī)。節(jié)點(diǎn)數(shù)量多、分布廣的情況下，可在每一層樓添置一臺(tái)交換機(jī)，交換機(jī)與交換機(jī)可以直接級(jí)聯(lián)、堆疊、匯聚等多種方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通，一般多臺(tái)接入交換機(jī)的情況下，建議使用堆疊或者光纖匯聚的方式進(jìn)行組網(wǎng)。

圖6 異地同屏功能示意圖

圖7 分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)搭建系統(tǒng)連接圖

單個(gè)節(jié)點(diǎn)的帶寬可調(diào)節(jié)，在3m～40m的幅度內(nèi)可調(diào)。一般建議4k輸入源用8m～10m就可以了，假如一個(gè)4k（8m）帶寬的輸入，同時(shí)在一個(gè)屏上顯示了4個(gè)相同畫面，那么輸出節(jié)點(diǎn)所需要的帶寬就是8×4（m），同時(shí)交換機(jī)在使用過程中建議冗余三分之一的接口。

5 結(jié)語(yǔ)

分布式可視化坐席系統(tǒng)將各種類型的音、視頻信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化編碼、通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸并在顯示端進(jìn)行解碼上墻，從根本的信號(hào)形式上解決了傳統(tǒng)方案的信號(hào)噪聲干擾、遠(yuǎn)距離傳輸衰減、信號(hào)質(zhì)量下降等技術(shù)難點(diǎn)。分布式、節(jié)點(diǎn)化的軟硬件設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性都大幅提高。完全顛覆了傳統(tǒng)的“中控+矩陣+傳輸+拼接+融合”配置，讓音頻、視頻、控制完全網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的音視頻與控制的互通方便集中管理，在公安指揮中心內(nèi)必定成為主流應(yīng)用。