實(shí)驗室互聯(lián)互通系統解決方案

　　應用說(shuō)明

　　實(shí)驗室作為科研成果研發(fā)、產(chǎn)品展示的主要平臺，不僅提供軟硬件產(chǎn)品成功商業(yè)案例、原理與特點(diǎn)、學(xué)術(shù)與經(jīng)濟價(jià)值的生動(dòng)展示，而且能進(jìn)一步提供教育培訓、仿真場(chǎng)景交互體驗、遠程調試等高級功能。人們開(kāi)始認識到實(shí)驗室在各個(gè)領(lǐng)域的應用價(jià)值，它除了可以輔助科研工作,在實(shí)驗教學(xué)方面也具有如利用率高,易維護等諸多優(yōu)點(diǎn).近年來(lái),國內許多大量新建的實(shí)驗室根據自身科研和教學(xué)的需求建立了一些集圖像、聲音、傳輸和控制在一起;交流無(wú)阻礙的、快速的、方便的、親切的，就像面對面一樣的互聯(lián)互通實(shí)驗室。各個(gè)實(shí)驗室系統互聯(lián)互通，實(shí)現數據傳輸、控制的結合，音視頻媒體信息。

　　目前大多數實(shí)驗室仍以矩陣為核心做數據傳輸，所有信號源連接至矩陣，再輸出到大屏拼接處理器，最終到拼接顯示墻，投影機等顯示終端。

　　應用中常見(jiàn)的問(wèn)題

　　矩陣容量、設備分配器數量等需大量增加，線(xiàn)纜連接復雜，故障點(diǎn)多。

　　信號源多(包括網(wǎng)絡(luò )信號)、信號源分散、距離遠，布線(xiàn)復雜。

　　信號源之間無(wú)法形成有效的共享(互聯(lián)互通)，信號調度管理困難

　　a. 實(shí)驗室之間孤立存在：大部分實(shí)驗室無(wú)法形成音視頻信號互通、

　　b. 實(shí)驗室之間的數據傳輸系統：通常距離較遠時(shí)，需要接入到光纖傳輸系統;

　　c. 實(shí)驗室信號控制切換系統：必須要配置一個(gè)大規模的信號矩陣;

　　d. 多屏拼接處理器：穩定性差，性能差，顯示畫(huà)面延遲時(shí)間至少要在10多秒甚至20秒以上，計算機信號刷新速度慢。

　　e. 多個(gè)子系統，信號通過(guò)光收發(fā)器和信號矩陣接入，系統架構十分復雜，故障環(huán)節多，嚴重影響系統的易用性、維護性、安全性和穩定性;

　　f. 切換預案速度慢，至少要10多秒，影響實(shí)驗決策;

　　g. 環(huán)節多，傳輸和交換部分無(wú)法兼容全高清的方式，高清視頻應用有瓶頸;

　　h. 長(cháng)距離的傳輸，使信號衰減嚴重，影響圖像質(zhì)量;

　　i. 多個(gè)系統監控大屏，各自孤立，嚴重影響信號的共享和分配;

　　j. 擴展性差：信號矩陣有一定的容量，增加信號輸入是個(gè)大問(wèn)題;

　　解決方案

　　針對當前需求，威視訊達設計一套針對多機并行分布實(shí)時(shí)信號采集傳輸，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將各種信號傳輸至顯示終端各個(gè)實(shí)驗室系統互聯(lián)互通，構建一個(gè)統一的信息共享、實(shí)時(shí)溝通、音視頻交互、多業(yè)務(wù)綜合集成的互聯(lián)互通實(shí)驗室。

　　北京威視訊達科技有限公司提供了一套完整的端到端的互聯(lián)互通解決方案，為實(shí)驗人員提供音視頻交互、數據回傳等業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通解決方案。該套設備通過(guò)IP基礎架構解決了多個(gè)實(shí)驗室直接的視頻、語(yǔ)音采集、回傳，使現場(chǎng)數據真實(shí)、可靠、及時(shí)的反應給實(shí)驗人員以及實(shí)驗觀(guān)察人員，從而帶動(dòng)和促進(jìn)建立快速反應機制。

　　互聯(lián)互通實(shí)驗室系統

　　系統簡(jiǎn)介

　　威視訊達互聯(lián)互通實(shí)驗室系統實(shí)時(shí)、高效地綜合處理語(yǔ)音、數據、視頻等多媒體介質(zhì)的信息，以便快速、準確地做出戰場(chǎng)指揮決策。采用自主開(kāi)發(fā)的流媒體分布式管理顯示技術(shù)，通過(guò)一根網(wǎng)線(xiàn)連接各房間各部門(mén)的設備，輕松實(shí)現網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的音視頻互聯(lián)互通。

　　威視訊達實(shí)驗室互聯(lián)互通解決方案，以IP網(wǎng)絡(luò )作為信號傳輸的通道，采用實(shí)時(shí)影像處理技術(shù)，把各種視頻信號源進(jìn)行壓縮編碼，在以太網(wǎng)上傳輸，顯示端接收各種信號碼流并實(shí)時(shí)解碼，將IP碼流信號還原成視頻信號進(jìn)行顯示。

　　整套系統可以劃分為三部分

　　(1) 輸入節點(diǎn) ，能夠將各種不同的視頻信號實(shí)時(shí)編碼成能夠在以太網(wǎng)上傳輸的IP碼流;

　　(2) 輸出節點(diǎn)，能夠接收各種不同的信號源IP流，并實(shí)時(shí)解碼顯示;

　　(3) 管理節點(diǎn) 控制管理軟件，用戶(hù)通過(guò)控制管理軟件能夠實(shí)時(shí)對各個(gè)處理器進(jìn)行控制和設置;

　　其云架構拓撲圖示：

　　威視訊達互聯(lián)互通實(shí)驗室系統的基本特點(diǎn)：

　　該系統是一套支持標準IP協(xié)議應用的網(wǎng)絡(luò )傳輸平臺，支持包括語(yǔ)音、數據和視頻在內的各種應用。

　　全網(wǎng)絡(luò )化管理，兼容音視頻控制等不同領(lǐng)域的控制協(xié)議

　　系統架構簡(jiǎn)便，擴展能力強

　　視頻信號實(shí)時(shí)預覽，增加可控性及正確性

　　系統任意節點(diǎn)均可冗余，確保系統安全性

　　遠端多路計算機信號源通過(guò)編碼盒或軟件IPSCREEN編碼的方式通過(guò)專(zhuān)網(wǎng)傳進(jìn)后端交換機便能被網(wǎng)絡(luò )視頻輸出節點(diǎn)機調度上投影大屏任意區域開(kāi)窗或全屏顯示。

　　云架構網(wǎng)絡(luò )平臺，利用“實(shí)驗室”附近由交換機構成的局域網(wǎng)，并連接光纖企業(yè)內網(wǎng);

　　兼容各類(lèi)仿真系統實(shí)現圖像交互;

　　其它待接入的遠程終端設備可通過(guò)所處局域網(wǎng)或直連光纖，經(jīng)企業(yè)網(wǎng)跨網(wǎng)段接入“實(shí)驗室”的多媒體數據網(wǎng)絡(luò )。

　　支持單畫(huà)面DVI/HDMI信號輸出顯示，支持多路不同廠(chǎng)商的IP攝像機流媒體信號;支持電腦桌面IPSCREEN編碼接入,可實(shí)現H.264、MJPEG、JPEG-2/4等編碼格式IP電腦媒體流的直接接入和處理顯示;最大單通道分辨率1920×1200。

　　可以同時(shí)建設多個(gè)平行的控制中心，實(shí)驗操控者在實(shí)驗室內使用1臺便攜PC進(jìn)行演示過(guò)程的中央控制設備。

　　投影、燈光控制：在“超寬投影幕”左側設有1演講臺，將需要在中央控制PC對演示進(jìn)程的編程時(shí)，也能統一開(kāi)關(guān)該演講臺的射燈。在實(shí)驗室中央可能需要安裝一個(gè)程控追光燈，由專(zhuān)門(mén)人員手動(dòng)精確控制該燈光的角度，以追蹤講演者在實(shí)驗室內的移動(dòng)

　　多終端合并展示;視頻和RGB(DVI)窗口可以在大屏漫游，可以任意移動(dòng)、托拽、改變大小;信號窗口單個(gè)顯示設備能提供的最大分辨率支持其它的多窗口、畫(huà)面、標題方式羅列于圖2。

　　圖2 多窗口顯示

　　可以滿(mǎn)足采集、控制、顯示終端在數量、種類(lèi)上的任意數量及種類(lèi)的擴充和變化;該平臺結構為分布式，接入，控制、顯示接點(diǎn)位置可根據用戶(hù)需求且可以任意變化(提供網(wǎng)絡(luò )接口基礎前提)。

　　系統可支持擴展網(wǎng)絡(luò )平臺下圖像錄播、點(diǎn)播功能;接收來(lái)自編碼器的音視頻以及VGA數據，并對這些數據進(jìn)行存儲、轉發(fā)和管理，實(shí)現同步直播和點(diǎn)播功能。

　　采用全中文界面，可在一個(gè)界面中對顯示單元信號及拼接處理器的所有信號(視頻、RGB、網(wǎng)絡(luò )信號)進(jìn)行控制及管理。

　　支持所有操作平臺Windows等，任何一臺聯(lián)網(wǎng)終端均可通過(guò)登錄控制服務(wù)器，進(jìn)行大屏調度和管理。

　　可實(shí)現視頻信號、RGB信號、網(wǎng)絡(luò )信號、等多種信號源的管理、調用和切換顯示，方便用戶(hù)隨時(shí)隨地了解每一路信號源的詳細信息。

　　支持各類(lèi)信號源預覽及快速調用，操作員可在各類(lèi)信號上屏顯示之前，同時(shí)對若干信號進(jìn)行開(kāi)窗預覽，并用鼠標快速將信號窗口拖移上屏顯示。

　　拼接大屏管理軟件具備全部菜單操作功能，并且可以實(shí)現拼接功能;可以完成對獨立顯示單元的開(kāi)關(guān),色彩,亮度,對比度,信號選擇。

　　可以設定、存儲和管理顯示預案：可方便的實(shí)現預案編制、保存、修改、刪除，可以實(shí)現所有顯示畫(huà)面預先編排，可根據時(shí)間或事件觸發(fā)，實(shí)現畫(huà)面自動(dòng)顯示。

　　實(shí)現多級別用戶(hù)的安全管理功能：可以設定用戶(hù)具有不同的操作權限，

　　拼接屏幕管理軟件應為全中文界面，方便維護、備份等系統管理。

　　方案特點(diǎn)

　　北京威視訊達科技有限公司研發(fā)的互聯(lián)互通實(shí)驗室的結構設計，將根據用戶(hù)的實(shí)際需求，結合國內外的先進(jìn)的音視頻網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)，建立一個(gè)快速、高效、便捷的實(shí)驗室互聯(lián)互通系統。

　　整體設計目標

　　設備運行：安全、穩定。

　　設備開(kāi)通：操作簡(jiǎn)單，準備時(shí)間短;

　　安全性：系統提供先進(jìn)的安全告警和保護功能，保證人機安全。

　　安全和簡(jiǎn)易登陸：輸入服務(wù)器IP地址、帳號、密碼就可以登錄客戶(hù)端，客戶(hù)端用戶(hù)就可以控制整個(gè)系統了。

　　嚴格的權限控制：觀(guān)察者只能查看各個(gè)場(chǎng)景的當前顯示狀態(tài)。操作者能操作場(chǎng)景但不能編輯。普通管理員僅能操作、編輯、刪除自己創(chuàng )建的場(chǎng)景?？偣芾矶藫碛兴邢到y的所有權限。

　　同屏推送：實(shí)現各個(gè)實(shí)驗室之間數字多媒體(高清視頻，音頻，圖片)內容的傳輸，可以同步不同屏幕的顯示內容，可以通過(guò)智能終端實(shí)現控制設備等一系列操作。

　　信號顯示監控和預覽;控制軟件可以對信號源顯示的視頻進(jìn)行預覽，同步推送信號后，可以在本埠通過(guò)控制端使用的控制軟件實(shí)時(shí)監視外埠個(gè)實(shí)驗室顯示圖像內容。

　　在線(xiàn)設備運行狀態(tài)監測 ：設備運行狀態(tài)監控系統采用全新的故障檢測方式，能快速地檢測到故障信息并可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )及時(shí)地掌握前端設備及錄像設備的工作狀態(tài)，確保所有設備都在線(xiàn)工作

　　聯(lián)動(dòng)控制 ：網(wǎng)絡(luò )運行時(shí)，主機網(wǎng)絡(luò )中發(fā)送控制命令。用戶(hù)可對從各個(gè)設備實(shí)現開(kāi)機、關(guān)機、加載及卸載等控制。

　　網(wǎng)絡(luò )化影像傳輸。所有的視頻信號均被編碼為統一的碼流格式，在以太網(wǎng)上傳輸。影像碼流通過(guò)交換機，實(shí)現與顯示處理器靈活連接。

　　多網(wǎng)融合：IP視頻處理系統能夠使用網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路，無(wú)需進(jìn)行線(xiàn)路鋪設，系統建設快，成本低，具有多網(wǎng)融合的特點(diǎn)，現有網(wǎng)絡(luò )不但能夠進(jìn)行局域網(wǎng)通訊，還能實(shí)現視頻網(wǎng)的搭建。

　　利于擴容：視頻通過(guò)壓縮，使用網(wǎng)絡(luò )接入，在保證質(zhì)量的同時(shí)，降低帶寬占用，大大提高并行傳輸視頻的數量。當網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路的帶寬能夠滿(mǎn)足同時(shí)觀(guān)看視頻數量的需要時(shí)，添加視頻點(diǎn)只需添加一臺采集設備即可，擴容簡(jiǎn)單、迅速。

　　結語(yǔ)

　　威視訊達基于網(wǎng)絡(luò )平臺來(lái)建立互聯(lián)互通實(shí)驗室系統，將完全能夠滿(mǎn)足實(shí)驗用戶(hù)需要，整個(gè)互聯(lián)互通系統具有高可靠、可擴展性。在網(wǎng)絡(luò )化的平臺基礎上，既減少了自身的建設投資，同時(shí)也能夠實(shí)現遠程的操作管理，降低了整個(gè)系統的運行維護成本。相信，類(lèi)似地實(shí)驗室行業(yè)針對性互聯(lián)互通方案，將逐步鋪遍，實(shí)驗室集產(chǎn)品研發(fā)、教育培訓、技術(shù)交流、成果與科研文化展示的多元定位，充分利用現有資源和投資。