分布式显控信号处理技术在预警应急指挥系统中的重要应用

张淑静,杨彬,程天奇

(安徽省公共气象服务中心)

1 引言

提升政府、社会的防灾减灾能力是十三五工作规划的重中之重[1]。如何提升防灾减灾应急指挥效率，合理分配防灾减灾应急资源部署，完善防灾减灾应急能力建设，安徽省突发事件预警信息发布中心在逐步建立完善省应急指挥决策系统，在建设省应急指挥决策系统过程中，可以通过运用分布式显控信号处理系统的技术，实现多部门多渠道的信息量稳定无损、同步高效地传递，当有灾情发生时，大量的信息展示量需要一个涵盖多信号源的综合视频处理系统，用以承载所有信息的显示，可随时对各种视频信号、重要部位的信号及各种计算机图形信息进行多画面综合显示和分析，能直观、完整、准确、清晰、灵活地显示来自各方面信息[2]。完成资料的及时调阅和信号的及时发出，让决策者能够及时高效地根据资料来进行合理调度和救援，让人民群众生命财产得到进一步保障[3]。

2 系统结构

分布式图像控制系统以专有实时图像编解码算法为手段，以高速以太网为通道，实现大屏幕拼接墙高性能高灵活性。分布式显示控制系统将计算机领域复杂的高带宽网络技术应用于视频数据交换，通过网络交换技术，可灵活地将多样化且大量的视频源连接至同样多样化的输出设备上，实现视频的缩放、跨屏、漫游等功能（见图1）[4]。

3 技术特点

3.1 分布式网络架构

分布式显控信号处理系统所有的节点都通过交换机互连，交换机负责输入到输出的数据传输[5]。从根本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，使系统性能和稳定性都大幅提高。

3.2 资源共享

可以实现大规模信号源与多组电视墙之间的任意信号调用、模式切换、信号复制，达到共享信号的目的。

3.3 优异的显示控制

可实现所有信号源的接入管理、上屏显示，任一信号源可实现在大屏幕墙以任意大小在任意位置进行开窗，可实现窗口的任意跨屏、漫游、叠加显示。

3.4 多信号接入支持

支持CVBS信号、DVI信号、VGA信号、YPbPr信号、SDI信号、HDMI信号和音频信号接入。

4 功能实现

4.1 无损处理和高稳定性

1）无损处理

信号只在被采集时最多经过一次模拟/数字转换，之后在整个系统中全部以数字方式进行处理，进一步较少信号质量损失；视频采用基于低压差分信号接口技术，高清视频不经压缩处理，最大程度还原视频细节信息[6]。

2）高稳定性

该技术能长时间不间断工作，有较强的容错能力和良好的恢复能力，可以保证系统安全稳定运行。

4.2 高同步性和高安全性

1）同步性

保证同一画面在不同显示单元之间的同步性，采用帧同步技术确保各输出通道同时输出同一帧画面[7]。对于液晶拼接屏幕，可使用液晶拼接同步技术，有效解决液晶场扫描带来的不同步问题。

2）安全性

端到端纯数字传输，数据传输于更底层的网络层,基于IP协议，采用基于国标28181的安全认证机制[8]。

4.3 高扩展性和高灵活性

基于以太网的特性使其可利用用户已经布置好的网络设备进行搭建,可以很方便地把相距较远的不同地点的信号源和显示终端整合在一个系统中，符合开放系统互联标准和协议，方便各系统间的互联（见图2）。

图1 系统拓扑图

图2 可实现无限扩展功能

4.4 集中控制和便捷维护

1）集中控制

集中控制功能将指挥控制中心的计算机网络信息、视频信息、音频信息、电视电话会议、图版灯光控制处理、内部安全监视控制和系统电源供电等分系统有机结合起来，各分系统之间可以相互通信控制、数据共享、构成高度智能化、自动化的指挥信息系统。

控制系统通过触摸屏方式提供给用户，用户可以在触摸屏上集中控制如摄像、大屏幕投影系统、数字会议系统及设备电源、外界接入的各种信号等等，在智能系统的控制下，只需通过按触摸屏即可控制整个指挥中心的所有设备（见图3）。

2）便捷维护

系统能够连续长时间不间断工作，并能在不影响系统运转的情况下进行检测，减轻维护人员的负担，提高决策效率。

信号控制系统主要是针对多功能信号综合管理平台输出的相应的光信号接入相应的用户端，用户端把相应的光信号转换为DVI视频信号、USB控制信号、音频信号。同时DVI视频信号接到相应的显示器、USB控制信号接相应的鼠标和键盘清数、音频信号接相应的音响设备。操作员可以在相应的操作坐席，根据操作员的相应权限对服务器中心服务器进行相应的操作、管理、应用、数据导入导出等。

5 结论

该系统可实现高清信号的无缝切换，用户可以将想要显示的图文信息、影像信息、录播视频、数据处理等信息同时切换显示。实现了多路信号的统一显示功能，为复杂的实际现场提供了可靠的显示系统解决方案。

图3 信号控制指挥信息系统

分布式的结构提高了系统的整体稳定性，单个节点的损坏不会影响整个系统的功能，从结构上提供了无限扩展的可能性，只需增加相应数量的节点连接至交换机；基于网络的特点使整个系统的布置更灵活，与其他系统的衔接更方便。

在需要同时调取多个端口资料的系统中，分布式显控信号处理技术可广泛使用。