分布式多媒体可视化交互管理云平台解决方案.docx
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分布式多媒体可视化交互管理云平台解决方案
分布式多媒体可视化交互管理云平台
解
决
方
案
一、需求说明
1.1项目概况
***指挥中心的建设使用，将极大地推进国防后备力量建设，实现“双应”一体化指挥动员、演练和保障，提高人武部正规化建设水平和国防后备力量信息化建设能力，确保平时能应急、战时能应战，是贯彻落实党的富国与强军统一的基本要求，更是人武工作所需、军事斗争准备形势所迫，完全符合国家规定。
***指挥中心音视频信息化建设通过软硬件结合的方式，实现对指挥大厅、会议室内的各种音视频信号源统一管理调度，以及周边外设的统一管理，实现智能化、高效化、直观化、领先化的管控目标。
在传统解决方案中，视频监控系统、会议系统、业务数据处理系统等各种应用系统是独立建设的，彼此间难以实现系统间的联动与统一管控。
用户通常需要在多个系统间不断切换才可完成预期操作，步骤繁琐，效率低下。
而且对于联动共享受限于距离和地理位置，传统的解决方案要实现起来相当困难，成本高昂，甚至是难以实现。
网络高速发展所带来的前所未有的新观念、新体验、新技术，正频繁而又快速的革新着我们对于传统技能的认知。
云技术的普及极大提高的我们的工作效率，方便了我们的生活。
云的应用方式亦从最初的云存储逐步向云数据库、云分析、云计算、云推送等大数据应用方向发展。
今天，网络化的旋风已然影响到专业视听领域，行业的特殊性催了全新的云应用需求——可视化云。
广州楚哈顺应趋势，汇集多年分布式技术研究成果，推出针对专业视听行业的可视化云应用解决方案——分布式云，以分布式云互联为基础，创建集云互联、信息交互、大数据应用于一体的综合可视化信息解决方案，实现信息从看到用的质变，挖掘可视化数据的最大价值。
分布式云有效的解决了传统解决方案的难题，使用云节点建立可视化信息的基础互联网络，利用服务层可实现与不同业务系统的快速对接，多种符合作战指挥切实需要的云应用则为用户提供了快速便捷的业务应用体验。
分布式云可实现指挥中心内部所有部门单位乃至上下级单位或合作单位视频的互联互通与可视化信息资源共享，从而将指挥中心内的远程监控、实时指挥、会议决策、应急处理、业务联动、数据分析统计、信息发布等必备需求，以最简单灵活的方式实现有机的结合，并在未来可不断的按照新的需要，扩充平台功能。
通过分布式云构建的多位一体的综合可视化信息云平台，是新时代智慧指挥中心建设的最佳解决方案。
通过分布式云可将多地域的视频信号连接起来，低带宽高画质的特点使得分布式云可以部署范围更加广泛，如此不仅可将所有接入分布式云的可视化信息在多地间共享，更可在多地间建立起高效的沟通渠道，提供沟通效率，将用户系统内原来孤立、复杂、多元、异构的视频信息全部互联，形成可视化云，实现信息的互通与共享。
从而为用户提供更为直观全面的、便捷的信息获取渠道，创建集云互联、信息交互、大数据应用于一体的综合可视化信息解决方案，使用户可以通过统一管理的大量可视化信息，更为客观的了解业务状况，做出准确的判断决策。
1.2视频调度系统需求说明
1.视频设备配置情况
指挥大厅
部署位置
输入节点（编码）
输出节点（解码）
控制设备
可视化操作
管理设备
LED屏
10
业务电脑
5
云中控主机
1
可视化操作端
1
备用输入/输出
2
会议室
LED屏
4
多媒体桌插
2
视频会议终端（2套）
2
2
云中控节点
1
可视化操作端
1
备用输入/输出
1
机房（设备间）
云管理服务器
1
合计
12
16
2
2
1
2.系统功能要求
（1）.视频调度云平台可以轻松地构建一个集中化、专业化、智能化、公众化的数字化监控显示平台，提供功能强大的信息编辑、传输、发布和管理等服务。
（2）.视频调度云平台以经济性、易用性、安全性、前瞻性、拓展性、先进性、实用性为设计思路，采取通过管理主机进行集中控制、统一管理的方式将视音频信号、图片等多媒体信息通过网络平台传输到显示平台；
（3）.视频调度云平台采用网络化、分布式的处理技术，无须配置相应的信号切换、分配、传输设备，即可实现各类视频、摄像机信号和网络信号的显示；
（4）.整套系统实现7*24小时不间断的实时预览回显,形成一套统一可视化管理,达到所有工作环节可视化,直接指挥,大大提高管理水平；
（5）.系统应能低延迟、无丢帧地把所需画面实时地显示在大屏幕上，所有画面都能够单屏显示、多屏拼接显示、整屏放大显示和窗口方式显示；
（6）.大屏幕显示系统的硬件设备采用模块化、网络化设计，对于重要部件要方便维护和日常清洁；
（7）.大屏幕显示应稳定，图像拼接平整美观、明亮清晰，能够混合计算机图形和视频图像；
（8）.具备各种显示信号的接入能力；视频信号：
任意一路信号能在整个显示墙的显示区域内，任意大小、任意位置显示。
计算机信号：
任意一路信号能在整个显示墙的显示区域内，任意大小、任意位置显示。
（9）.系统的开放性，支持TCP/IP，支持主流操作系统的显示。
3.其他要求
（1）.视频调度云平台采用分布式的并行处理结构，基于数据交换网络技术，由DVI处理器、视频处理器及显示处理器等处理模块构成，各模块之间通过以太网交换机进行连接，单个输入或输出处理器故障不影响系统运行效能。
（2）.本项目综合控制显示系统为指挥中心云平台，能够对各类计算机图文信号、摄像机信号、高清视频会议终端的信号等进行全数字控制和综合显示，能实时、动态地显示各种信息的有关图文图像信息。
（3）.该系统能将指挥大厅、会议室的显示屏拼接成各自统一的逻辑屏，支持任意区域划分显示，支持所有显示信号随机开启窗口与定义尺寸，支持显示画面的整屏显示、分区域显示或分屏显示，以及自由缩放、移动、漫游等。
该系统支持视频调度云平台上大屏的所有显示信息窗口全屏镜像在远端其他显示屏上同步显示。
二、设计原则
2.1先进性
MICS云平台系统中的每个处理器节点都采用独立的处理芯片（DSP或DSP+ARM架构），在每个独立节点上设计成一个独立工作运行、独立信号采集、独立数据传输、独立数据处理的模块化架构，从硬件架构上满足性能的最优设计，满足：
每个独立模块能够完全实现1920×1200@60Hz的采集、传输与解码还原显示，其每个模块都采用DSP+FPGA硬件架构设计，充分利用片上系统（SoC：
SystemonChip）工作模式的优势，彻底避免了传统控制方式必须借助第三方系统（Windows/Unix等）进行系统处理带来的系统宕机、软件崩溃等常见问题。
2.2可靠性
MICS云平台采用：
●分散式、独立供电模式，无需担心供电系统故障，一个节点断电不影响全局，双电源供电方案POE+Adapter
●节点化，模块相互独立只处理与其相关的数据，模块间互不影响
●SoC工作模式，无操作系统风险
●双冗余网口配置，规避网络失效风险
●系统架构简单，方便快速系统维护
●节点低功耗无风扇设计，确保长期运行可靠
●服务器双机备份
2.3安全性
MICS云平台基于标准以太网络传输音视频信号、中控信号、远程KVM信号，采用独有加密算法，第三方硬件及解码软件无法将其解码还原。
MICS云平台中的云服务器、云节点、云中控节点、云音频节点均为独立的嵌入式纯硬件设备，采用高性能图形处理芯片，无操作系统风险，无病毒侵扰隐患。
MICS云平台中的KVM节点的USB接口仅能接收传输键盘鼠标指令，不能作为标准USB传输数据，应用反拷贝机制，规避数据安全隐患。
MICS云平台系统可以独立于客户内网进行组网，实现与客户网络数据完全隔离。
2.4经济性
MICS云平台各个节点间通过网线（超5类、6类），同样长度的网线价格要远远小于视频线价格；超长距离的视频传输，中间可以通过交换机进行连通；布线施工简单，快速；系统升级扩展时，原设备可以继续使用，无需更换。
2.5可扩展性
MICS云平台采用模块化设计，拥有较强的规模伸缩弹性；采用分布式并行计算架构，处理能力与规模同步线性增强，接入节点数量不再受限，可支持任意规模的显示屏设置与管理，各种类型的信号源可被任意添加、控制，系统规模最大可达65535个节点。
MICS云平台采用国际标准视频编解码算法与视频接入协议，可支持ONVIF、RTSP等标准流媒体协议，直接与IP流媒体视频源对接并完成硬件解码，或通过第三方视频管理平台提供的SDK包完成平台对接与视频图像获取，大大扩充了平台的信号来源，将不同厂商异构的图像平台统一整合，并实现集中管理调度。
2.6易维护性
MICS云平台采用去中心化的设计，各个节点分散独立工作，以星型架构相互连接，逻辑简单易于排查，单点故障对于系统不会产生重大影响，通过简单配置可以快速替换，维护便捷。
三、项目总体设计
3.1技术体系结构
云接入
分布式云接入层是分布式云的基础平台，它利用网络将系统中分处在不同位置的视频、控制信号（包括移动终端图像信号）全部接入到分布式云中。
从而使云中的所有信号源都可在接入云的任意显示终端上调取显示。
可支持同一显示终端内的多信号源同时组合显示。
音频信号亦可被任意的播放端调用播放。
在电脑上或各种移动终端上，连接相同的网络即可完成云中信号取用上屏。
分布式云接入层相关产品包括：
分布式云节点（包含软件形态及硬件形态的云节点产品）
云服务
分布式云服务层是分布式云的中枢，实现对接入层所有设备的统一管理与调配，同时作为下层可视化信息使用与上屏应用连接的纽带。
提供简单的开放的应用接口，使得第三方可以在此基础上，快速开发出灵活的满足不同需要的分布式云应用。
云服务层支持多云用户从不同终端连接网络，实现对完整系统的管理与操作，可按用户分组，进行系统的分权管理。
冗余备份能力为管理层提供了稳定可靠的运行能力。
分布式云服务层相关产品包括：
控制服务器、云存储设备等。
云应用
在分布式云管理层的基础上，可以快速便捷的开发出针对不同用户需要的应用，使得分布式云可以部属在各行各业，帮助客户从海量数据中挖掘出对其最有价值信息，并以可视化的形态直观的智能的方式呈现给用户使用。
并可不断扩充应用来满足日益变化的需要，使分布式云应用价值量大化。
分布式云应用层相关产品包括：
远程KVM、会议研讨、报警联动、信息发布、大数据可视化系统、客制化控制软件、云录播、云分发等等。
以上应用的组合可满足不同行业中不同应用场景的需要。
3.2系统信息逻辑流程
依照项目安全性考量，信号源皆采用硬件节点采集其视频信号，通过网络传输，在不同位置的显示单元上进行任意显示。
整个平台的控制指令包括信号源显示的位置、大小、数量、层叠、镜像等等都由控制管理服务器进行统一的发出。
用户是通过C/S、B/S以及定制的客户端进行远程访问服务器进行命令发出。
用户可在客户端实时预览所有信号源，并能通过回显看到显示单元的布局及显示内容。
3.3系统结构图
3.4项目系统整体建设思路
根据现阶段项目要求，我司对项目整体的设计思路如下：
3.4.1网络链路的选择
MICS分布式云平台基于TCP/IP网络，采用普通千兆网络交换机完成设备连接，实现将分布在各处的各种信号资源，包括视频、桌面、音频、数据、图形、业务系统等，采集到云端，并在平台内任意地点、任意屏幕间调度、传输和协同交互，以及音频输出。
真正实现集中管理、互联互通、资源共享。
3.4.2任意视频信号采集与统一管理
项目主要的信号源类型包括监控中心、会议室的业务电脑、视频会议终端、高清摄像头、监控平台等。
如按照传统解决方案，势必会增加矩阵、网传、解码器等来实现上述信号的接入、汇聚。
本次采用的分布式设计架构，每个信号源采用节点采集信号，监控平台信号则是通过软件平台对接入分布式平台中，分布式云通过网络实现所有信号的接入，大大简化了系统架构。
所有信号源均交给分布式云统一管理，无论系统多复杂，呈现给用户的可视化终端都是和现实中一一对应的预览图像，用户随意直接调取。
3.4.3多个大屏的多屏交互
监控中心、会议室达到消除信息孤岛现象，可以共享实时图像和信号资源，研判结果及时显示到需要的位置，实现快速、准确、及时地信息汇总，情报研判，准确调度。
这些不同类型、不同房间的显示单元通过分散的分布式云节点，即完成了多个房间大屏的互通互动，所有显示单元可进行统一管理。
所有信号源都可被调取到任意显示单元上，完成画面拼接、漫游、叠加、任意开窗等控制。
在事件处理决策过程中可随意调取相关业务数据及实时监控信息，作为决策依据，高效判定、决策指挥。
3.4.4实现全部信号可视化管理、操作稳定、方便
本项目接入的信号多、系统多，比较复杂，分布式云平台，采用统一的信息传输和控制总线技术，将复杂、多元、异构的各类设备及输入输出数据进行统一转换、统一传输、统一调度，实现信息重组，多平台融合（已建好的系统），最终达到保障简单、系统可靠、操作便捷、界面统一的可视化调度目的。
在多个房间中，任意位置可通过一台电脑登录定制化的客户端、标准客户端或者登录IE客户端（无需预装软件）进行统一的管理操作，支持多人同时操作，实现所有信号源的可视预览、任意调度上某一个大屏，完成画面拼接、漫游、叠加、任意开窗等控制，以及各大屏显示内容在管理客户端上的回显，方便操作人直观监督屏显内容。
应急预案的调用、多屏交互、屏幕镜像、KVM功能、多平台系统交互、外设管理等都可通过客户端简单操作实现，对用户而言相当于使用一套系统。
四、平台特色
4.1全信号接入
⏹跨网段、跨交换机、多级多区域信号信号接入
⏹高画质，低带宽，支持各种常规格式（包括4K）直接接入云平台
⏹音频、视频、控制（环境控制、KVM）信号全接入平台
⏹信号云接入，海量安防监控无缝对接
⏹动态超高分点对点采集
⏹视频多码流并发
4.2可视化调度显示
⏹无矩阵、拼接处理器、延长器、解码器的局限，无限扩大其功能
⏹任意信号随时调取，信号源无限多开，多画面漫游任意拼接
⏹支持视频底图、图片底图，单屏或多屏拼接显示
⏹多屏幕共享、联动与镜像显示信号
⏹实时信号源预览回显，全可视化调度
⏹自定义预案，一键切换，定时切换
⏹云端管理，大屏分区域管理，多用户分权限同步操作
⏹所有信号源录播管理、回放点播、直播观看
⏹智能控制管理环境量及设备状态
⏹按需定制化使用客户端
4.3综合数据展示
⏹GIS等高分图形点对点动态显示
⏹与业务数据直接对接，实时监控数据
⏹数据图形化显示，深入分析钻取
⏹多平台融合
⏹多终端交互，同步数据监控
4.4业务对接
⏹远程控制后台业务电脑实时操作
⏹对接不同业务平台，实现平台联动
⏹多业务平台统一操作管理
4.5应急联动
⏹自带控制接口，一机多用，简化系统配置
⏹数据预警指示
⏹事故现场周边监控自动调取
⏹应急快速响应预案
⏹远程现场实景应急指挥
4.6去中心化
⏹分布式架构消除了系统的集中处理带来的核心瓶颈
⏹各设备独立运转，可实现7x24小时不间断运行。
⏹系统规模、扩展能力不再受限。
4.7快速维护
⏹设备模块化，安装、扩展、维护方便。
故障可视化、设备显示设备名称、网络地址等信息，一目了然。
⏹每个独立的小型组件都可被快速替换，从而可快速修复故障指挥平台。
五、云平台功能描述
5.1全网信息调取
指挥平台主体由若干独立的输入、输出高清节点构成集群，各节点之间通过标准以太网交换机进行数据交换，所有视频、图形、图像资源、控制指令均IP化传输、分散处理，系统架构无规模限制及性能瓶颈，输入输出节点可依附信号源、显示屏地理位置分散布局，无需信号分配器、放大器、长线驱动器、矩阵等传统模拟数字信号处理设备，仅通过以太网传输与交换即可实现任意输入信号源在多组屏幕或显示器上的调用与共享显示，且输入输出节点均为嵌入式纯硬件设备，无操作系统风险，稳定性高。
操作人员可在管理端实时预览到所有接入的信号源，任意调取信号源到指定的显示单元上，同时能够对显示的内容进行布局调整，即放大、缩小、叠加、自由移动、多屏镜像等。
5.2多屏联动管理
操作管理员无需在特定屏幕前操作,可身处任意位置通过PC或PAD登录IE或客户端,随时随地操控处在作战值班室、军官训练中心三楼的作战室、会议室等,任意调取信号进行漫游显示，更可同时调取多组屏显示不同场景，实现多屏联动。
当然，不是所有的操作员都能随意的调用任何信号源、控制任意显示单元的，任何的信号源、显示单元的操作权限都是可定义的，给予了相应的权限才能被实现。
5.3屏幕镜像
通过分布式云，可在日常将中心大屏幕100%镜像到位于其它会议室、办公室的不同规格的屏幕上，所有指挥大屏幕上的内容与操作变化都将完全同步地呈现在镜像屏中。
这使得决策人无需亲临中心大屏现场，就能实时了解实时指挥状况，出现任意问题可第一时间作出反应。
5.4视频图像整合
视频信号接入有两种方式:
硬件对接和软件对接。
其中硬件对接就是通过输入节点直接连接计算机、服务器、安防监控摄像机或者NVR、DVR的物理连接方式，实现信号接入到分布式云平台中来。
另一种则是通过将视频监控专用网络与分布式云平台所在可视化网络对接，使分布式云平台可访问到网络内所有视频监控设备，分布式云平台即可将所有的监控视频纳入统一管控。
分布式云平台能与各型号网络监控摄像头、视频监控平台、DVR/NVR等设备实现无限对接，直接在平台内对网络监控视频流进行高性能硬件解码，确保每路监控视频的高画质与实时性。
所有网络视频均可在分布式云平台中进行实时预览查看，并可任意调取至各区域的大屏幕上显示。
可将多路监控视频源以任意布局排列上屏，支持监控画面分组定时轮寻切换显示。
5.5报警联动与应急联动处理
在出现紧急事件后，相关负责人可通过分布式云一键快速调取应急处置预案。
快速组织各部门召开多方视频会议，进行处置决策与布置。
不同于传统视频会议仅可观看参会人员视频，通过分布式云可在应急会议中实时调取事件现场实况及相关数据信息，帮助参会人员全面掌控现场情况。
所有信息可与多部门单位共享，同步进行讨论与决策，并可最终决策方案可直接发布至中心大屏幕。
5.6可视化云管理
分布式云平台则采用了全可视化的交互方式，为操作员提供所见即所得的极致操作体验，上手容易。
所有分布式云中信号源、显示端、控制外设都可实现可视化云管理。
所有云中图像视频都可进行实时预览，无需开窗亦可时刻了解信号状态。
与实际显示屏布局相同的虚拟大屏与屏幕中实时监测的虚拟窗口让使用者直观的操作。
全触控的操作方式，仅需要简单的拖动、拉伸、点击即可完成复杂系统的简单管理。
此外分布式云还可根据项目实际需要，按照现场部署提供定制化交互界面，为用户提供符合形象的个性化操作平台：
●界面个性定制
所有Logo、图标、界面样式可按符合用户企业形象的风格定制设计
●按实际布局定制
根据分布式云实际部署情况，按房间定制管理页面，符合实际环境需要
●按操作要求定制
可按照常用的功能与操作习惯进行界面排布，更便捷的操控完整系统
●按需权限管理
支持多用户分权管理，可定制每个使用都的操作范围，安全可靠
●支持主流控制协议
集成数十种外部设备控制协议与驱动，快速整合几乎全部周边外设的云控制
●定制化驱动开发
为客户提供新型外设驱动定制化开发，实现新型设备快速添加
5.7智能环境控制
智能化的办公环境建设同样是新一代智慧平台的重要工作之一。
通过网络实现中院内各区域中多样设备的集中管控，使用智能终端在云中任何地点对设备进行智能化联动控制，不仅可为应用带来更多的便捷，更能体现智慧化中心的先进性。
分布式云不仅解决网络范围内所有视频的云互联，还提供了完善的周边环境设备的智能管控。
从开关电源到灯光音响，从会议终端到大屏幕，几乎目前所有智慧中心内主要使用的周边外设都可纳入分布式云中管理。
分布式云可控外设说明
分布式云智能环控拓扑示意图
同时，分布式云不只是对这些设备的简单管理，它能够将多种设备组合，实现设备间的联动。
并可按照根据实际使用需要创建不同的场景模式，并在需要使用时一键快速切换。
日程规划可根据日常需要，定时控制切换应用场景。
外设的操作可引发相关设备的联动。
通过编定事件触发条件，可在出现特殊情况时快速响应并执行处置预案。
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