彭鹏

（南京市建筑设计研究院有限责任公司）

1 引言

随着大数据、物联网技术的发展，公安指挥中心在维护社会公共安全中起到了越来越重要的作用。公安指挥中心可以实现综合信息化、应急指挥、远程交互式会议等应用。公安指挥中心既要满足和平时期在突发情况下的实时应急指挥的需求，又能对战时大规模、综合性的突发事件进行实时指挥调度。

分布式可视化坐席系统是通过计算机网络进行总体部署，通过专业的管理平台对指挥中心中的各个功能室进行既独立、又统一的控制管理，通过PC端、PAD端等控制终端对指挥中心设备进行智能化统一管控，从而实现指挥中心的突破空间限制的应急指挥，大大提高快速反应的能力。

2 系统主要功能和需求

系统能够支持液晶的多拼接显示，能够达到拼接、切换、开窗、叠加等功能，指挥中心的拼接大屏显示区域将配置多个输出节点，支持多路高清信号同步开窗和叠加，各种信号以直观的方式调取到大屏幕显示，为决策提供依据。

信号的调取无缝切换，避免切换信号源大屏幕会黑屏，特别是有应急事态发生的时候，会导致不可预知的后果。

实现一机多单屏或多屏的控制，系统支持接管和推送的功能。即接管计算机的画面信息、鼠键的权限。推送，就是把接管的信息推送至信息发布区域，或者是推送至其他坐席区域，供其他操作员进行接管权限操作。

人机分离，席位上只需放置显示器和键盘鼠标，电脑服务器全放在机房里面，操作员只需要按快捷键，即可接管其权限内的电脑服务器信号，席位整洁，系统架构简单，便于操作员统一管理。

U盘或者公安部证书等USB数据可接入分布式系统，每个席位上的操作员可在其权限内任意接管U盘或者公安部证书等USB数据信号，并且操作员U盘数据无需到服务器或电脑主机端面前进行插拔操作。

有分区的管理，不同的操作员管理不同的区域的屏幕。最高权限管理员席位可以管理全部屏幕。要有各种权限的分配。实际项目中，还要有临时权限，方便操作员短暂的离开席位时别人可接手工作（操作员回来后，临时权限要能马上失效）。

指挥中心音视频信号的控制，只需要控制终端，就可实时预览现场状态，并且实现操作控制。

另外，还方便扩展其他功能模块，如扩展录播，直接录取重要信号。

扩展报警信号的自动调取：当报警信号触发时，屏幕上自动地投放相对应的信号，进行自动调取，从而不需要任何人工操作。

EMS系统是进行电力调度的能量管理系统。它主要运用在电网模型的简化和等值上，由于只是对系统模型的分析，其电力调度和电网监控强度值得商榷。实践是检验真理的唯一标准，EMS系统缺乏足够的实践监测经验，其数据的说服力不强。此外，EMS系统适用于相邻电网的模型分析，对具有实际意义的互联网电力系统中的电力调度工程分析，精确度和可靠度大为降低。

引入周边环境的监测：如PM2.5、空气质量监测、温湿度、照度等环境信息的监测。

3 系统架构探讨

3.1 指挥中心分布式可视化坐席系统架构

指挥中心分布式可视化坐席系统由前端操作输入系统、中间传输控制系统及后端各种显示系统等组成（见图1）。

1）前端系统

分布式可视化坐席系统支持各类型信号的接入。如：指挥中心摄像头还有一些高清分辨率图像，通过高清接口HDMI或者DVI接入分布式输入节点，高清摄像头直接从网络交换机采集信号，同时可接入计算机的DVI信号或高清的HDMI信号等。除了对音视频信号的采集，计算机连接USB线至分布式坐席输入节点，可对所有信息系统主机的鼠标键盘USB数据进行采集。满足用户所有信号类型的接入，另外网络继电器也可以通过网线接入交换机控制设备电源开关。

2）传输控制系统

前端分布式输入节点采集音视频信号和主机USB数据之后，输入节点通过网线进入指挥中心分布式管理系统的网络交换机。交换机通过六类网线再到分布式输出节点，输出节点通过信号线传送至显示大屏或其他显示设备，输出节点插上操作工位的鼠标键盘，可实现上墙显示画面的选择与控制，以及可在桌面显示器对信息系统主机进行操作。分布式节点上带有232控制接口、485控制接口、红外控制口，可对指挥中心的摄像头、大屏软开关机、强电开关设备、音频处理器等设备进行控制。

3）显示系统

3.2 U-key或者公安部证书等U盘数据与分布式系统对接

指挥中心可扩展此功能，因为电脑终端一般放在机房，席位上一般只放显示器和鼠标键盘，如果要拷贝文件等操作，从席位到机房距离长，对于指挥中心的实时精准调度是无法满足的。所以，使用分布式可视化坐席系统中的USB系统（见图2），可解决U盘远距离传输和U盘数据快速切换的问题。从而提高指挥中心应急调度。

如图3所示，坐席中的USB输入/输出节点分别接入PC端的电脑主机或移动存储设备，通过光纤线连接坐席USB主机，再通过分布式节点控制坐席USB主机的HID协议切换，实现坐席操作人员远距离访问U-KEY和USB3.0的信息内容。

3.3 视频会议系统与分布式系统对接

视频会议双流与分布式系统可无缝融合，如图4所示。

图1 指挥中心分布式可视化坐席系统图

图2 U-key或者公安部证书等U盘数据与分布式系统对接示意图

图3 坐席USB输入/输出节点简易连接图

当视频会议终端作为信号源输出的时候，分布式输入节点作为信号接收设备，通过高清HDMI或DVI接口接入视频会议终端的视频输出端。分布式输入节点为采集信号的设备，通过采集视频会议终端输送过来的信号，可以在分布式系统控制软件上预览实时画面信息，并以拖拉信号方式进行切换上墙。

当视频会议终端作为信号采集设备的时候，分布式输出节点作为信号发送的设备，通过高清HDMI或DVI接口接入视频会议终端的视频输入端。分布式输出节点作为信号发送设备，通过传输和发送外部采集的信号给视频会议终端设备，在视频会议终端上能够识别并且采集到分布式输出节点发送过来的信号。

视频会议终端与分布式系统节点，简单来讲，就是分布式节点与视频会议终端的视频信号之间的发送和接收的一个模式。分布式系统不仅仅可以发送和接收视频会议终端的信号，而且还可以通过节点的中控功能，实现对视频会议终端的实时控制，包括模式，画面切换、摄像头的转动控制等等。

3.4 监控系统与分布式系统对接

如图5所示，网络架构一般由一个总核心交换机然后分带几个主核心交换机，主核心交换机一般分几个网段，主要给日常办公系统、还有其他设备系统。

分布式系统若是要对接指挥中心内的监控摄像头，可通过两种方式。一种是直接对接平台的方式，这种方法可直接在一些主流IPC厂家的平台上获取rtsp码流，这种方法建议在监控数量庞大的情况下使用。另外一种是直接对接监控摄像头，分布式系统能够直接从监控交换机里面点对点地解析监控摄像机的码流，从而达到信号解码上墙的目的。第二种方法针对网络摄像头比较少的场合，一般建议在100多路内使用。

无论是第一种还是第二种，都需要分布式系统进入主交换机的其中一层，可通过跨网的方式进行编码和解码。

3.5 异地同屏功能

分布式可视化指挥平台，可帮助指挥中心实现与异地（下属局、所、临时指挥单兵/无人机）观看内容的全屏同步显示。打通异地互联的壁垒，打破视频信息孤岛，实现跨区域同步观看，实现上级对下属单位的日常监督，应急协助指挥等功能，如图6所示。

建立大屏版数字预案系统，通过在定制的宽屏电脑以及普通电脑上开发两种模式的预案展示形式，实现大屏分区自定义、区域大小自适应、展现位置可拖拽，最终达到在大屏上灵活配置不同类型预案元素的效果。

图4 视频会议终端与分布式无缝兼容系统图

图5 监控系统与分布式系统对接系统图

3.6 指挥中心环境控制

进入指挥中心，一键操作“应急指挥模式”，所有设备按预设的打开，进入到应急指挥模式。例如，设备电源开启、大屏开机、时序器开启、灯光窗帘打开，一般指挥中心都是24h工作，所以一键模式可能只针对局部区域控制。

指挥调度过程中，需要调取指挥中心或者科室信号，可以直接调取并投放到大屏幕上显示，可以控制摄像头的转动和变焦，实时掌握各个会场的监控控制，无需到各个会场内进行控制干预。需要调取信号，操作视频会议终端，操作窗帘、灯光等环境设备情况时，直接在手持平板上操作相关功能。分布式节点上具备音频输入/输出接口，可以主动接收或者发送音频信号给分会场，指挥中心音频处理器预调控制好音频模式后，可通过手持触屏对音量大小进行控制。

各区域均可接入传感器系统、例如温、湿度传感器、PM2.5传感器、环境监控传感器等等，接入后可在控制终端上预览相对应传感器的实时可视化数据。

分布式系统与拼接显示区域系统的对接使用，无缝兼容和对小间距led拼接屏进行上墙处理，可实现在拼接显示区域上进行拖拉画面，对画面图像进行漫游，叠加、缩放等功能。

4 系统网络搭建

分布式网络架构搭建系统如图7所示，所有系统以交换机为传输载体，需要布6类或以上的网线，形成局域网。系统采用纯分布式设计，去中心化，系统可扩展扩容的程度高。分布式节点可采用POE供电模块的方式或电源适配器供电两种方式，交换机的选型上建议采用千兆POE交换机。节点数量多、分布广的情况下，可在每一层楼添置一台交换机，交换机与交换机可以直接级联、堆叠、汇聚等多种方式进行网络联通，一般多台接入交换机的情况下，建议使用堆叠或者光纤汇聚的方式进行组网。

图6 异地同屏功能示意图

图7 分布式网络架构搭建系统连接图

单个节点的带宽可调节，在3m～40m的幅度内可调。一般建议4k输入源用8m～10m就可以了，假如一个4k（8m）带宽的输入，同时在一个屏上显示了4个相同画面，那么输出节点所需要的带宽就是8×4（m），同时交换机在使用过程中建议冗余三分之一的接口。

5 结语

分布式可视化坐席系统将各种类型的音、视频信号进行独立的网络化、数字化编码、通过网络进行传输并在显示端进行解码上墙，从根本的信号形式上解决了传统方案的信号噪声干扰、远距离传输衰减、信号质量下降等技术难点。分布式、节点化的软硬件设计，使得系统性能和稳定性都大幅提高。完全颠覆了传统的“中控+矩阵+传输+拼接+融合”配置，让音频、视频、控制完全网络化，实现点对点的音视频与控制的互通方便集中管理，在公安指挥中心内必定成为主流应用。