实验室互联互通系统解决方案

　　应用说明

　　实验室作为科研成果研发、产品展示的主要平台，不仅提供软硬件产品成功商业案例、原理与特点、学术与经济价值的生动展示，而且能进一步提供教育培训、仿真场景交互体验、远程调试等高级功能。人们开始认识到实验室在各个领域的应用价值，它除了可以辅助科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点.近年来,国内许多大量新建的实验室根据自身科研和教学的需求建立了一些集图像、声音、传输和控制在一起;交流无阻碍的、快速的、方便的、亲切的，就像面对面一样的互联互通实验室。各个实验室系统互联互通，实现数据传输、控制的结合，音视频媒体信息。

　　目前大多数实验室仍以矩阵为核心做数据传输，所有信号源连接至矩阵，再输出到大屏拼接处理器，最终到拼接显示墙，投影机等显示终端。

　　应用中常见的问题

　　矩阵容量、设备分配器数量等需大量增加，线缆连接复杂，故障点多。

　　信号源多(包括网络信号)、信号源分散、距离远，布线复杂。

　　信号源之间无法形成有效的共享(互联互通)，信号调度管理困难

　　a. 实验室之间孤立存在：大部分实验室无法形成音视频信号互通、

　　b. 实验室之间的数据传输系统：通常距离较远时，需要接入到光纤传输系统;

　　c. 实验室信号控制切换系统：必须要配置一个大规模的信号矩阵;

　　d. 多屏拼接处理器：稳定性差，性能差，显示画面延迟时间至少要在10多秒甚至20秒以上，计算机信号刷新速度慢。

　　e. 多个子系统，信号通过光收发器和信号矩阵接入，系统架构十分复杂，故障环节多，严重影响系统的易用性、维护性、安全性和稳定性;

　　f. 切换预案速度慢，至少要10多秒，影响实验决策;

　　g. 环节多，传输和交换部分无法兼容全高清的方式，高清视频应用有瓶颈;

　　h. 长距离的传输，使信号衰减严重，影响图像质量;

　　i. 多个系统监控大屏，各自孤立，严重影响信号的共享和分配;

　　j. 扩展性差：信号矩阵有一定的容量，增加信号输入是个大问题;

　　解决方案

　　针对当前需求，威视讯达设计一套针对多机并行分布实时信号采集传输，通过网络将各种信号传输至显示终端各个实验室系统互联互通，构建一个统一的信息共享、实时沟通、音视频交互、多业务综合集成的互联互通实验室。

　　北京威视讯达科技有限公司提供了一套完整的端到端的互联互通解决方案，为实验人员提供音视频交互、数据回传等业务的互联互通解决方案。该套设备通过IP基础架构解决了多个实验室直接的视频、语音采集、回传，使现场数据真实、可靠、及时的反应给实验人员以及实验观察人员，从而带动和促进建立快速反应机制。

　　互联互通实验室系统

　　系统简介

　　威视讯达互联互通实验室系统实时、高效地综合处理语音、数据、视频等多媒体介质的信息，以便快速、准确地做出战场指挥决策。采用自主开发的流媒体分布式管理显示技术，通过一根网线连接各房间各部门的设备，轻松实现网络环境下的音视频互联互通。

　　威视讯达实验室互联互通解决方案，以IP网络作为信号传输的通道，采用实时影像处理技术，把各种视频信号源进行压缩编码，在以太网上传输，显示端接收各种信号码流并实时解码，将IP码流信号还原成视频信号进行显示。

　　整套系统可以划分为三部分

　　(1) 输入节点 ，能够将各种不同的视频信号实时编码成能够在以太网上传输的IP码流;

　　(2) 输出节点，能够接收各种不同的信号源IP流，并实时解码显示;

　　(3) 管理节点 控制管理软件，用户通过控制管理软件能够实时对各个处理器进行控制和设置;

　　其云架构拓扑图示：

　　威视讯达互联互通实验室系统的基本特点：

　　该系统是一套支持标准IP协议应用的网络传输平台，支持包括语音、数据和视频在内的各种应用。

　　全网络化管理，兼容音视频控制等不同领域的控制协议

　　系统架构简便，扩展能力强

　　视频信号实时预览，增加可控性及正确性

　　系统任意节点均可冗余，确保系统安全性

　　远端多路计算机信号源通过编码盒或软件IPSCREEN编码的方式通过专网传进后端交换机便能被网络视频输出节点机调度上投影大屏任意区域开窗或全屏显示。

　　云架构网络平台，利用“实验室”附近由交换机构成的局域网，并连接光纤企业内网;

　　兼容各类仿真系统实现图像交互;

　　其它待接入的远程终端设备可通过所处局域网或直连光纤，经企业网跨网段接入“实验室”的多媒体数据网络。

　　支持单画面DVI/HDMI信号输出显示，支持多路不同厂商的IP摄像机流媒体信号;支持电脑桌面IPSCREEN编码接入,可实现H.264、MJPEG、JPEG-2/4等编码格式IP电脑媒体流的直接接入和处理显示;最大单通道分辨率1920×1200。

　　可以同时建设多个平行的控制中心，实验操控者在实验室内使用1台便携PC进行演示过程的中央控制设备。

　　投影、灯光控制：在“超宽投影幕”左侧设有1演讲台，将需要在中央控制PC对演示进程的编程时，也能统一开关该演讲台的射灯。在实验室中央可能需要安装一个程控追光灯，由专门人员手动精确控制该灯光的角度，以追踪讲演者在实验室内的移动

　　多终端合并展示;视频和RGB(DVI)窗口可以在大屏漫游，可以任意移动、托拽、改变大小;信号窗口单个显示设备能提供的最大分辨率支持其它的多窗口、画面、标题方式罗列于图2。

　　图2 多窗口显示

　　可以满足采集、控制、显示终端在数量、种类上的任意数量及种类的扩充和变化;该平台结构为分布式，接入，控制、显示接点位置可根据用户需求且可以任意变化(提供网络接口基础前提)。

　　系统可支持扩展网络平台下图像录播、点播功能;接收来自编码器的音视频以及VGA数据，并对这些数据进行存储、转发和管理，实现同步直播和点播功能。

　　采用全中文界面，可在一个界面中对显示单元信号及拼接处理器的所有信号(视频、RGB、网络信号)进行控制及管理。

　　支持所有操作平台Windows等，任何一台联网终端均可通过登录控制服务器，进行大屏调度和管理。

　　可实现视频信号、RGB信号、网络信号、等多种信号源的管理、调用和切换显示，方便用户随时随地了解每一路信号源的详细信息。

　　支持各类信号源预览及快速调用，操作员可在各类信号上屏显示之前，同时对若干信号进行开窗预览，并用鼠标快速将信号窗口拖移上屏显示。

　　拼接大屏管理软件具备全部菜单操作功能，并且可以实现拼接功能;可以完成对独立显示单元的开关,色彩,亮度,对比度,信号选择。

　　可以设定、存储和管理显示预案：可方便的实现预案编制、保存、修改、删除，可以实现所有显示画面预先编排，可根据时间或事件触发，实现画面自动显示。

　　实现多级别用户的安全管理功能：可以设定用户具有不同的操作权限，

　　拼接屏幕管理软件应为全中文界面，方便维护、备份等系统管理。

　　方案特点

　　北京威视讯达科技有限公司研发的互联互通实验室的结构设计，将根据用户的实际需求，结合国内外的先进的音视频网络传输技术，建立一个快速、高效、便捷的实验室互联互通系统。

　　整体设计目标

　　设备运行：安全、稳定。

　　设备开通：操作简单，准备时间短;

　　安全性：系统提供先进的安全告警和保护功能，保证人机安全。

　　安全和简易登陆：输入服务器IP地址、帐号、密码就可以登录客户端，客户端用户就可以控制整个系统了。

　　严格的权限控制：观察者只能查看各个场景的当前显示状态。操作者能操作场景但不能编辑。普通管理员仅能操作、编辑、删除自己创建的场景。总管理端拥有所有系统的所有权限。

　　同屏推送：实现各个实验室之间数字多媒体(高清视频，音频，图片)内容的传输，可以同步不同屏幕的显示内容，可以通过智能终端实现控制设备等一系列操作。

　　信号显示监控和预览;控制软件可以对信号源显示的视频进行预览，同步推送信号后，可以在本埠通过控制端使用的控制软件实时监视外埠个实验室显示图像内容。

　　在线设备运行状态监测 ：设备运行状态监控系统采用全新的故障检测方式，能快速地检测到故障信息并可以通过网络及时地掌握前端设备及录像设备的工作状态，确保所有设备都在线工作

　　联动控制 ：网络运行时，主机网络中发送控制命令。用户可对从各个设备实现开机、关机、加载及卸载等控制。

　　网络化影像传输。所有的视频信号均被编码为统一的码流格式，在以太网上传输。影像码流通过交换机，实现与显示处理器灵活连接。

　　多网融合：IP视频处理系统能够使用网络线路，无需进行线路铺设，系统建设快，成本低，具有多网融合的特点，现有网络不但能够进行局域网通讯，还能实现视频网的搭建。

　　利于扩容：视频通过压缩，使用网络接入，在保证质量的同时，降低带宽占用，大大提高并行传输视频的数量。当网络线路的带宽能够满足同时观看视频数量的需要时，添加视频点只需添加一台采集设备即可，扩容简单、迅速。

　　结语

　　威视讯达基于网络平台来建立互联互通实验室系统，将完全能够满足实验用户需要，整个互联互通系统具有高可靠、可扩展性。在网络化的平台基础上，既减少了自身的建设投资，同时也能够实现远程的操作管理，降低了整个系统的运行维护成本。相信，类似地实验室行业针对性互联互通方案，将逐步铺遍，实验室集产品研发、教育培训、技术交流、成果与科研文化展示的多元定位，充分利用现有资源和投资。