實(shí)驗(yàn)室互聯(lián)互通系統(tǒng)解決方案

　　應(yīng)用說明

　　實(shí)驗(yàn)室作為科研成果研發(fā)、產(chǎn)品展示的主要平臺(tái)，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(jì)價(jià)值的生動(dòng)展示，而且能進(jìn)一步提供教育培訓(xùn)、仿真場(chǎng)景交互體驗(yàn)、遠(yuǎn)程調(diào)試等高級(jí)功能。人們開始認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)室在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，它除了可以輔助科研工作,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面也具有如利用率高,易維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn).近年來,國(guó)內(nèi)許多大量新建的實(shí)驗(yàn)室根據(jù)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;交流無阻礙的、快速的、方便的、親切的，就像面對(duì)面一樣的互聯(lián)互通實(shí)驗(yàn)室。各個(gè)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、控制的結(jié)合，音視頻媒體信息。

　　目前大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室仍以矩陣為核心做數(shù)據(jù)傳輸，所有信號(hào)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(jī)等顯示終端。

　　應(yīng)用中常見的問題

　　矩陣容量、設(shè)備分配器數(shù)量等需大量增加，線纜連接復(fù)雜，故障點(diǎn)多。

　　信號(hào)源多(包括網(wǎng)絡(luò)信號(hào))、信號(hào)源分散、距離遠(yuǎn)，布線復(fù)雜。

　　信號(hào)源之間無法形成有效的共享(互聯(lián)互通)，信號(hào)調(diào)度管理困難

　　a. 實(shí)驗(yàn)室之間孤立存在：大部分實(shí)驗(yàn)室無法形成音視頻信號(hào)互通、

　　b. 實(shí)驗(yàn)室之間的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：通常距離較遠(yuǎn)時(shí)，需要接入到光纖傳輸系統(tǒng);

　　c. 實(shí)驗(yàn)室信號(hào)控制切換系統(tǒng)：必須要配置一個(gè)大規(guī)模的信號(hào)矩陣;

　　d. 多屏拼接處理器：穩(wěn)定性差，性能差，顯示畫面延遲時(shí)間至少要在10多秒甚至20秒以上，計(jì)算機(jī)信號(hào)刷新速度慢。

　　e. 多個(gè)子系統(tǒng)，信號(hào)通過光收發(fā)器和信號(hào)矩陣接入，系統(tǒng)架構(gòu)十分復(fù)雜，故障環(huán)節(jié)多，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的易用性、維護(hù)性、安全性和穩(wěn)定性;

　　f. 切換預(yù)案速度慢，至少要10多秒，影響實(shí)驗(yàn)決策;

　　g. 環(huán)節(jié)多，傳輸和交換部分無法兼容全高清的方式，高清視頻應(yīng)用有瓶頸;

　　h. 長(zhǎng)距離的傳輸，使信號(hào)衰減嚴(yán)重，影響圖像質(zhì)量;

　　i. 多個(gè)系統(tǒng)監(jiān)控大屏，各自孤立，嚴(yán)重影響信號(hào)的共享和分配;

　　j. 擴(kuò)展性差：信號(hào)矩陣有一定的容量，增加信號(hào)輸入是個(gè)大問題;

　　解決方案

　　針對(duì)當(dāng)前需求，威視訊達(dá)設(shè)計(jì)一套針對(duì)多機(jī)并行分布實(shí)時(shí)信號(hào)采集傳輸，通過網(wǎng)絡(luò)將各種信號(hào)傳輸至顯示終端各個(gè)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)互聯(lián)互通，構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)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(yàn)室。

　　北京威視訊達(dá)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(yàn)人員提供音視頻交互、數(shù)據(jù)回傳等業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通解決方案。該套設(shè)備通過IP基礎(chǔ)架構(gòu)解決了多個(gè)實(shí)驗(yàn)室直接的視頻、語音采集、回傳，使現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠、及時(shí)的反應(yīng)給實(shí)驗(yàn)人員以及實(shí)驗(yàn)觀察人員，從而帶動(dòng)和促進(jìn)建立快速反應(yīng)機(jī)制。

　　互聯(lián)互通實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)

　　系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　威視訊達(dá)互聯(lián)互通實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)實(shí)時(shí)、高效地綜合處理語音、數(shù)據(jù)、視頻等多媒體介質(zhì)的信息，以便快速、準(zhǔn)確地做出戰(zhàn)場(chǎng)指揮決策。采用自主開發(fā)的流媒體分布式管理顯示技術(shù)，通過一根網(wǎng)線連接各房間各部門的設(shè)備，輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的音視頻互聯(lián)互通。

　　威視訊達(dá)實(shí)驗(yàn)室互聯(lián)互通解決方案，以IP網(wǎng)絡(luò)作為信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?，采用?shí)時(shí)影像處理技術(shù)，把各種視頻信號(hào)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(hào)碼流并實(shí)時(shí)解碼，將IP碼流信號(hào)還原成視頻信號(hào)進(jìn)行顯示。

　　整套系統(tǒng)可以劃分為三部分

　　(1) 輸入節(jié)點(diǎn) ，能夠?qū)⒏鞣N不同的視頻信號(hào)實(shí)時(shí)編碼成能夠在以太網(wǎng)上傳輸?shù)腎P碼流;

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

　　(3) 管理節(jié)點(diǎn) 控制管理軟件，用戶通過控制管理軟件能夠?qū)崟r(shí)對(duì)各個(gè)處理器進(jìn)行控制和設(shè)置;

　　其云架構(gòu)拓?fù)鋱D示：

　　威視訊達(dá)互聯(lián)互通實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的基本特點(diǎn)：

　　該系統(tǒng)是一套支持標(biāo)準(zhǔn)IP協(xié)議應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，支持包括語音、數(shù)據(jù)和視頻在內(nèi)的各種應(yīng)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(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)便，擴(kuò)展能力強(qiáng)

　　視頻信號(hào)實(shí)時(shí)預(yù)覽，增加可控性及正確性

　　系統(tǒng)任意節(jié)點(diǎn)均可冗余，確保系統(tǒng)安全性

　　遠(yuǎn)端多路計(jì)算機(jī)信號(hào)源通過編碼盒或軟件IPSCREEN編碼的方式通過專網(wǎng)傳進(jìn)后端交換機(jī)便能被網(wǎng)絡(luò)視頻輸出節(jié)點(diǎn)機(jī)調(diào)度上投影大屏任意區(qū)域開窗或全屏顯示。

　　云架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，利用“實(shí)驗(yàn)室”附近由交換機(jī)構(gòu)成的局域網(wǎng)，并連接光纖企業(yè)內(nèi)網(wǎng);

　　兼容各類仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像交互;

　　其它待接入的遠(yuǎn)程終端設(shè)備可通過所處局域網(wǎng)或直連光纖，經(jīng)企業(yè)網(wǎng)跨網(wǎng)段接入“實(shí)驗(yàn)室”的多媒體數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

　　支持單畫面DVI/HDMI信號(hào)輸出顯示，支持多路不同廠商的IP攝像機(jī)流媒體信號(hào);支持電腦桌面IPSCREEN編碼接入,可實(shí)現(xiàn)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(shè)多個(gè)平行的控制中心，實(shí)驗(yàn)操控者在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用1臺(tái)便攜PC進(jìn)行演示過程的中央控制設(shè)備。

　　投影、燈光控制：在“超寬投影幕”左側(cè)設(shè)有1演講臺(tái)，將需要在中央控制PC對(duì)演示進(jìn)程的編程時(shí)，也能統(tǒng)一開關(guān)該演講臺(tái)的射燈。在實(shí)驗(yàn)室中央可能需要安裝一個(gè)程控追光燈，由專門人員手動(dòng)精確控制該燈光的角度，以追蹤講演者在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)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(hào)窗口單個(gè)顯示設(shè)備能提供的最大分辨率支持其它的多窗口、畫面、標(biāo)題方式羅列于圖2。

　　圖2 多窗口顯示

　　可以滿足采集、控制、顯示終端在數(shù)量、種類上的任意數(shù)量及種類的擴(kuò)充和變化;該平臺(tái)結(jié)構(gòu)為分布式，接入，控制、顯示接點(diǎn)位置可根據(jù)用戶需求且可以任意變化(提供網(wǎng)絡(luò)接口基礎(chǔ)前提)。

　　系統(tǒng)可支持?jǐn)U展網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)下圖像錄播、點(diǎn)播功能;接收來自編碼器的音視頻以及VGA數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)和管理，實(shí)現(xiàn)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(duì)顯示單元信號(hào)及拼接處理器的所有信號(hào)(視頻、RGB、網(wǎng)絡(luò)信號(hào))進(jìn)行控制及管理。

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

　　可實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)、RGB信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、等多種信號(hào)源的管理、調(diào)用和切換顯示，方便用戶隨時(shí)隨地了解每一路信號(hào)源的詳細(xì)信息。

　　支持各類信號(hào)源預(yù)覽及快速調(diào)用，操作員可在各類信號(hào)上屏顯示之前，同時(shí)對(duì)若干信號(hào)進(jìn)行開窗預(yù)覽，并用鼠標(biāo)快速將信號(hào)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(xiàn)拼接功能;可以完成對(duì)獨(dú)立顯示單元的開關(guān),色彩,亮度,對(duì)比度,信號(hào)選擇。

　　可以設(shè)定、存儲(chǔ)和管理顯示預(yù)案：可方便的實(shí)現(xiàn)預(yù)案編制、保存、修改、刪除，可以實(shí)現(xiàn)所有顯示畫面預(yù)先編排，可根據(jù)時(shí)間或事件觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)畫面自動(dòng)顯示。

　　實(shí)現(xiàn)多級(jí)別用戶的安全管理功能：可以設(shè)定用戶具有不同的操作權(quán)限，

　　拼接屏幕管理軟件應(yīng)為全中文界面，方便維護(hù)、備份等系統(tǒng)管理。

　　方案特點(diǎn)

　　北京威視訊達(dá)科技有限公司研發(fā)的互聯(lián)互通實(shí)驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將根據(jù)用戶的實(shí)際需求，結(jié)合國(guó)內(nèi)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(yàn)室互聯(lián)互通系統(tǒng)。

　　整體設(shè)計(jì)目標(biāo)

　　設(shè)備運(yùn)行：安全、穩(wěn)定。

　　設(shè)備開通：操作簡(jiǎn)單，準(zhǔn)備時(shí)間短;

　　安全性：系統(tǒng)提供先進(jìn)的安全告警和保護(hù)功能，保證人機(jī)安全。

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

　　嚴(yán)格的權(quán)限控制：觀察者只能查看各個(gè)場(chǎng)景的當(dāng)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(tǒng)的所有權(quán)限。

　　同屏推送：實(shí)現(xiàn)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室之間數(shù)字多媒體(高清視頻，音頻，圖片)內(nèi)容的傳輸，可以同步不同屏幕的顯示內(nèi)容，可以通過智能終端實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備等一系列操作。

　　信號(hào)顯示監(jiān)控和預(yù)覽;控制軟件可以對(duì)信號(hào)源顯示的視頻進(jìn)行預(yù)覽，同步推送信號(hào)后，可以在本埠通過控制端使用的控制軟件實(shí)時(shí)監(jiān)視外埠個(gè)實(shí)驗(yàn)室顯示圖像內(nèi)容。

　　在線設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè) ：設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)采用全新的故障檢測(cè)方式，能快速地檢測(cè)到故障信息并可以通過網(wǎng)絡(luò)及時(shí)地掌握前端設(shè)備及錄像設(shè)備的工作狀態(tài)，確保所有設(shè)備都在線工作

　　聯(lián)動(dòng)控制 ：網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)，主機(jī)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送控制命令。用戶可對(duì)從各個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)開機(jī)、關(guān)機(jī)、加載及卸載等控制。

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

　　多網(wǎng)融合：IP視頻處理系統(tǒng)能夠使用網(wǎng)絡(luò)線路，無需進(jìn)行線路鋪設(shè)，系統(tǒng)建設(shè)快，成本低，具有多網(wǎng)融合的特點(diǎn)，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)不但能夠進(jìn)行局域網(wǎng)通訊，還能實(shí)現(xiàn)視頻網(wǎng)的搭建。

　　利于擴(kuò)容：視頻通過壓縮，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(shù)量。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路的帶寬能夠滿足同時(shí)觀看視頻數(shù)量的需要時(shí)，添加視頻點(diǎn)只需添加一臺(tái)采集設(shè)備即可，擴(kuò)容簡(jiǎn)單、迅速。

　　結(jié)語

　　威視訊達(dá)基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來建立互聯(lián)互通實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，將完全能夠滿足實(shí)驗(yàn)用戶需要，整個(gè)互聯(lián)互通系統(tǒng)具有高可靠、可擴(kuò)展性。在網(wǎng)絡(luò)化的平臺(tái)基礎(chǔ)上，既減少了自身的建設(shè)投資，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程的操作管理，降低了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本。相信，類似地實(shí)驗(yàn)室行業(yè)針對(duì)性互聯(lián)互通方案，將逐步鋪遍，實(shí)驗(yàn)室集產(chǎn)品研發(fā)、教育培訓(xùn)、技術(shù)交流、成果與科研文化展示的多元定位，充分利用現(xiàn)有資源和投資。