馬士杰，賴(lài)東林，薛 京

（1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三研究所，北京 100015；2.北京中電慧視科技有限公司，北京 100015）

0 引言

當(dāng)前，傳統(tǒng)指揮大廳的音視頻信息化建設(shè)仍然存在著建設(shè)實(shí)施難、布局變換難和運(yùn)維保障難的實(shí)際問(wèn)題。其中，信息點(diǎn)位眾多、布線混亂、布局模式單一，不能滿足會(huì)場(chǎng)多模式使用要求，終端配套設(shè)備廠家眾多，軟件相互獨(dú)立等一系列問(wèn)題尤為突出，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員的保障能力提出了很高的要求[1]。

隨著信息化水平的不斷提高，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的指揮大廳信息化建設(shè)越來(lái)越無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代化指揮控制的應(yīng)用需求。為保證指揮大廳內(nèi)各項(xiàng)工作高效、可靠、便捷地運(yùn)行，基于信息接入終端的智能化音視頻顯控3.0 系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

1 系統(tǒng)介紹

音視頻系統(tǒng)的發(fā)展從集中式處理（顯控1.0）發(fā)展到網(wǎng)際互連協(xié)議（Internet Protocol，IP）化的分布式處理（顯控2.0），當(dāng)前正在向融合分布式處理系統(tǒng)即智能化音視頻系統(tǒng)（顯控3.0）發(fā)展。

顯控3.0系統(tǒng)具備多級(jí)級(jí)聯(lián)和共網(wǎng)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，解決了指揮大廳由于設(shè)備廠家多、綜合布線多、軟件平臺(tái)多導(dǎo)致的建設(shè)實(shí)施難、布局變換難、運(yùn)維保障難的“三難”痛點(diǎn)，達(dá)到指揮大廳設(shè)備統(tǒng)一、網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一、軟件統(tǒng)一的“三統(tǒng)一”效果。

2 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

基于信息接入終端的智能化音視頻顯控3.0 系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）數(shù)據(jù)融合傳輸。系統(tǒng)以信息接入終端為核心，將視頻、音頻、控制、IP 語(yǔ)音等其他數(shù)據(jù)融合傳輸，實(shí)現(xiàn)多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的共網(wǎng)傳輸[2-3]。

（2）人機(jī)分離運(yùn)維。主機(jī)統(tǒng)一安裝在后端機(jī)房，集中管理。大廳部署信息接入終端、解碼器等設(shè)備，支持主機(jī)設(shè)備遠(yuǎn)程接管使用，有效減少大廳噪音及設(shè)備熱輻射。

（3）系統(tǒng)冗余備份。系統(tǒng)采用雙環(huán)形網(wǎng)絡(luò)連接，任意兩個(gè)信息接入終端出現(xiàn)通信故障后，兩端設(shè)備仍然與主交換機(jī)保持鏈路聯(lián)通，確保了通信的可靠性。

（4）服務(wù)器具有雙機(jī)熱備能力。當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)故障，可快速自動(dòng)切換到備服務(wù)器，切換時(shí)間≤5 s，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、不間斷運(yùn)行。

（5）環(huán)網(wǎng)連接方式設(shè)計(jì)，減少了信息點(diǎn)位的部署及綜合布線復(fù)雜程度，同時(shí)在保障系統(tǒng)整體穩(wěn)定的前提下節(jié)省了大量成本，極大地縮短了建設(shè)工期。

3 系統(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)

智能化音視頻顯控3.0 系統(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)如圖1 所示，以單個(gè)坐席為基本單元，采用雙環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)音頻、視頻、數(shù)據(jù)等多元信號(hào)的同網(wǎng)傳輸、共平臺(tái)管理，具有簡(jiǎn)潔化布線、靈活化部署、模塊化拼裝及智能化運(yùn)維等特點(diǎn)，保證了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，在出現(xiàn)單點(diǎn)故障的時(shí)候不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

圖1 系統(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)

分布式顯控3.0系統(tǒng)充分運(yùn)用音視頻處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、可視化技術(shù)、集中控制等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建以數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)為紐帶、以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為支撐，集視頻拼接處理、鍵盤(pán)視頻鼠標(biāo)（Keyboard Video Mouse，KVM）協(xié)作管理、集中控制等多種功能于一體，具有分布式、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、去中心服務(wù)器等特點(diǎn)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了音視頻信號(hào)互聯(lián)互通、共享協(xié)作等功能，使得音視頻傳輸控制更智能。在實(shí)際應(yīng)用中，信息接入終端能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)連接系統(tǒng)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)和本地計(jì)算機(jī)，當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)故障時(shí)，會(huì)自動(dòng)切換至席位本地計(jì)算機(jī)，確保業(yè)務(wù)不中斷，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急處置。

4 網(wǎng)絡(luò)傳輸模型

以信息接入終端、編解碼設(shè)備為硬件基礎(chǔ)，以綜合管控平臺(tái)為軟件核心的雙環(huán)網(wǎng)音視頻顯控3.0系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理如圖2 所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)傳輸模型

大廳坐席上的多種音視頻終端設(shè)備統(tǒng)一接入信息接入終端，將各類(lèi)音視頻信號(hào)IP 化，實(shí)現(xiàn)多元異構(gòu)數(shù)據(jù)融合傳輸，然后通過(guò)雙光纖形式進(jìn)行串行網(wǎng)絡(luò)連接，既能保證網(wǎng)絡(luò)連接的穩(wěn)定性，又能充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)串行連接的優(yōu)勢(shì)，一定程度上解決用戶目前面臨的建設(shè)難題[4-5]。

通過(guò)接入綜合管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)接入到音視頻系統(tǒng)內(nèi)的各終端設(shè)備的統(tǒng)一管理和控制，同時(shí)融入計(jì)算機(jī)視覺(jué)智能算法和音頻在線監(jiān)測(cè)算法，很大程度上降低了對(duì)運(yùn)維保障人員的能力要求，實(shí)現(xiàn)大廳智能化運(yùn)維。

4.1 信息接入終端

信息接入終端是集視頻解碼、音頻編碼和數(shù)據(jù)交換為一體的智能終端，是一款具有集成化、輕量化、信息化、易搬移、易交聯(lián)、易重構(gòu)特點(diǎn)的“三化三易”終端設(shè)備。該設(shè)備具備桌面終端就近接入的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了多信息統(tǒng)一傳輸、多業(yè)務(wù)統(tǒng)一交互、多設(shè)備統(tǒng)一管控。用戶可根據(jù)需求連接模擬話筒、Dante 話筒、電子桌牌、IP 電話及顯示屏等終端設(shè)備。信息接入終端實(shí)物如圖3 所示，具備以下功能特點(diǎn)。

圖3 信息接入終端實(shí)物圖

（1）視頻解碼。內(nèi)置2 塊高清視頻解碼模塊，可對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻流進(jìn)行解碼顯示，實(shí)現(xiàn)2 路高清多媒體接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）輸出。解碼模塊采用雙引擎系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用“深壓縮引擎”實(shí)現(xiàn)了H.264/H.265 碼流兼容、低帶寬跨地域傳輸、高清流暢預(yù)監(jiān)等功能。

（2）音頻編碼。支持2 路模擬音頻輸入（3 芯卡農(nóng)母座），并將模擬語(yǔ)音信號(hào)就行模數(shù)轉(zhuǎn)換后打包為AES67 協(xié)議數(shù)據(jù)（兼容Dante 協(xié)議）。端口具備48 V 幻象供電功能，采用開(kāi)關(guān)控制，用于兼容非供電設(shè)備使用。

（3）數(shù)據(jù)交換。支持4 路萬(wàn)兆光口（可選千兆光口），可組雙環(huán)網(wǎng)進(jìn)行雙網(wǎng)備份。支持8 路千兆電口，支持以太網(wǎng)供電（Power Over Ethernet，POE）。

（4）KVM 功能。通過(guò)鼠標(biāo)鍵盤(pán)可遠(yuǎn)程控制PC 或服務(wù)器，支持屏幕菜單調(diào)節(jié)方式（On-Screen Display，OSD）操作，支持信號(hào)源畫(huà)面預(yù)覽與切換操作，切換過(guò)程流暢，控制準(zhǔn)確率大于99.99%。

（5）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。具備2 路3.5 mm 音頻接口，支持耳麥接入，支持與其他音頻系統(tǒng)互通，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。

4.2 綜合管控平臺(tái)

可視化綜合管控平臺(tái)軟件適用于編解碼器、拼接處理器、音頻處理器及無(wú)紙化會(huì)議等設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對(duì)指揮大廳和機(jī)房所有音頻、視頻、無(wú)紙化會(huì)議等設(shè)備的統(tǒng)一管控，實(shí)現(xiàn)各個(gè)分系統(tǒng)平臺(tái)統(tǒng)一，在同一后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行綜合控制[6]。綜合管控平臺(tái)軟件界面如圖4 所示。

圖4 綜合管控平臺(tái)軟件界面

綜合管控平臺(tái)針對(duì)智能音視頻顯控3.0 系統(tǒng)進(jìn)行全生命周期管理，對(duì)多種設(shè)備進(jìn)行集中管控運(yùn)維。平臺(tái)融入了計(jì)算機(jī)視覺(jué)智能算法和音頻在線監(jiān)測(cè)算法，可以對(duì)音視頻中存在的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行智能分析、判斷和預(yù)警；融入語(yǔ)音轉(zhuǎn)寫(xiě)、語(yǔ)音控制、語(yǔ)音播放及語(yǔ)音撥號(hào)等人工智能元素，使用更加高效便捷[7-8]。綜合管控平臺(tái)具有顯示控制、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、座席設(shè)置、會(huì)議設(shè)置、設(shè)備配置及系統(tǒng)管理等功能。平臺(tái)各功能子項(xiàng)如圖5 所示，各項(xiàng)功能特點(diǎn)如下。

圖5 平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

（1）支持加載大廳三維模型，靈活切換、修改大廳布局，真實(shí)模擬大廳實(shí)景，實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)字孿生體的數(shù)據(jù)交互。

（2）支持可視化組件拖拽方式，可批量修改電子桌牌姓名。

（3）具有雙機(jī)熱備能力，主用服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)可快速自動(dòng)切換到備用服務(wù)器，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、不間斷運(yùn)行。

（4）具備視頻調(diào)度、音頻控制、電子桌牌設(shè)置、對(duì)無(wú)紙化會(huì)議模塊的配置及IP 電話設(shè)置等功能。

（5）可通過(guò)語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)大屏畫(huà)面切換、IP 電話撥號(hào)及話筒音量調(diào)節(jié)等功能，控制準(zhǔn)確率≥99%，響應(yīng)時(shí)間≤1 s。

（6）可根據(jù)不同的用戶角色權(quán)限顯示不同的功能模塊。

（7）支持實(shí)時(shí)瀏覽接入視頻源，大屏多種窗口布局設(shè)置、畫(huà)面漫游開(kāi)窗，預(yù)案快速調(diào)用，大屏OSD滾動(dòng)字幕設(shè)置，底圖設(shè)置。

（8）支持多用戶同時(shí)操控。

（9）支持實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各類(lèi)設(shè)備狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障，在對(duì)應(yīng)的3D 模型上直觀顯示故障數(shù)據(jù)；支持柱狀圖、餅圖、雷達(dá)圖、列表及日志等可視化顯示形式，展示設(shè)備告警類(lèi)型、告警時(shí)間、告警數(shù)量以及運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)等統(tǒng)計(jì)信息。

（10）支持聲像聯(lián)動(dòng)功能，響應(yīng)準(zhǔn)確率大于99.99%，響應(yīng)時(shí)間不大于2 s。

（11）支持對(duì)廳內(nèi)信息接入終端、編碼器、擴(kuò)聲系統(tǒng)及分布式編解碼管控分系統(tǒng)等信息保障系統(tǒng)設(shè)備的統(tǒng)一管控。

5 互聯(lián)互通模型

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)可與指揮大廳內(nèi)現(xiàn)有大屏顯示系統(tǒng)、音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)、指揮調(diào)度系統(tǒng)以及語(yǔ)音電話系統(tǒng)等兼容，音視頻信號(hào)可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，信號(hào)連接如圖6 所示。

圖6 音視頻互聯(lián)互通

6 信息點(diǎn)位部署

根據(jù)大廳坐席布局及布線情況進(jìn)行信息點(diǎn)位及組網(wǎng)方式設(shè)計(jì)，詳細(xì)說(shuō)明及信息點(diǎn)位布局如圖7、圖8 所示。橫排坐席模式與U 型坐席模式共用1 套信息點(diǎn)位，其中每一橫排部署2 個(gè)主/備信息點(diǎn)位，同時(shí)部署1 套光纖雙環(huán)網(wǎng)，共部署8 個(gè)信息點(diǎn)位和4 套光纖雙環(huán)網(wǎng)即可。

圖7 橫排坐席模式

圖8 U 型坐席模式

7 布局重組

根據(jù)指揮大廳的不同應(yīng)用模式和應(yīng)用場(chǎng)景，當(dāng)需要進(jìn)行模式變換時(shí)，可將坐席進(jìn)行模塊化拼裝，如圖9 所示。常規(guī)模式需變換為分區(qū)模式時(shí)，僅需完成以下操作即可完成模式變換工作：

（1）準(zhǔn)備工作，如切斷坐席信號(hào)連接等；

（2）坐席拆分，布局重組，增加角桌；

（3）根據(jù)信息點(diǎn)位進(jìn)行局部調(diào)整；

（4）進(jìn)行信號(hào)重新串行連接；

（5）測(cè)試驗(yàn)證相關(guān)功能是否正常。

8 結(jié)語(yǔ)

本文從系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)、系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、核心產(chǎn)品、系統(tǒng)功能、信息點(diǎn)位部署以及大廳模式變換和布局重組等方面對(duì)信息接入終端的音視頻顯控3.0系統(tǒng)進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。目前該設(shè)計(jì)已在國(guó)內(nèi)多個(gè)項(xiàng)目得到實(shí)際應(yīng)用，均取得了良好效果，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。該設(shè)計(jì)的工程化應(yīng)用為其他場(chǎng)所的智能化音視頻系統(tǒng)建設(shè)提供了相關(guān)參考。