基于网络数字矩阵的防汛视频指挥系统

【摘 要 】全面推进水利信息化和国家防汛抗旱指挥系统工程建设,是水利可持续发展的基础和前提,充分运用现代计算机网络技术、现代通信技术,建立科学的、高效的防汛指挥系统,减轻洪涝灾害损失,确保防洪安全.本文针对山东黄河防汛工作整体要求和信息化建设现状,利用网络数字矩阵加快防汛信息现代化建设,提高音视频信息采集、传输、处理和防汛调度决策的实效性和准确性,实现防洪决策可视化、科学化、信息化.

【关 键 词 】防汛；网络数字矩阵；黄河；山东

0 引言

最近出台的《国务院关于全面加强应急管理工作的意见》把“推进国家应急平台体系建设”列为“加强应对突发公共事件的能力建设”的首要工作.加快防汛信息现代化建设,提高信息采集、传输、处理和防汛调度决策的准确性和实效性,实现防洪决策可视化、科学化、信息化,是新世纪对山东黄河防汛工作提出的新的任务[1].基于网络数字矩阵的黄河防汛视频指挥系统,结合山东黄河应急平台建设方案要求,其建设将成为黄河防汛应急管理的一项重要基础性工作[2].

1.网络数字矩阵

1.1 网络数字矩阵的分类

1.1.1 模拟视频入数字信号出

模拟视频编码输入,输出VGA/DVI/HDMI接口上电视墙分屏显示,相比较模拟矩阵在项目中实现相同的功能,省掉了视频分配器、硬盘录像机、画面分割器等相关设备.

1.1.2 数字视频入模拟视频出

根据不同的输出方式分为8-16个BNC方式的IPV6解码数字视频矩阵,BNC输出监视器的是独立画面,D1与CIF自适应解码.前端视频可通过局域网、互联网、3G、无线网络输入数字视频,中心解码数字视频矩阵输出上电视墙.

1.1.3 数字高清入数字高清出

前端设备全部输入都是网络数字信号,如高清摄像机、DVS、网络摄像机,网络数字矩阵是通过一根千兆网口把网络视频输入到数字矩阵,通过数字DVI/HDMI接口输出上电视墙.前端包括所有网络传输方式局域网、互联网、3G、无线网络等各种网络视频输入.

1.1.4 模拟视频和数字视频混合输入数字信号输出

前端设备既可以是模拟视频也可接入数字视频,如高清摄像机、DVS、网络摄像机,通过数字VGA/DVI/HDMI接口输出上电视墙.

1.2 网络数字矩阵的主要性能

1.2.1 系统级联

单台数字解码矩阵可同时解码输出16路高清信号,32路D1信号,及上百路CIF信号.信号画面图象清晰、实时显示.前端可以是硬盘录像机、视频怎么写作器、网络摄像机等IP流设备.可进行多台解码矩阵级联输出,输出路数不受限制,输入信号路数不受限制.

1.2.2 信号接入兼容性

通用数字解码：支持目前国内外所有IP视频流格式,包括H.264、MPEG-2、MPEG-4等标准压缩编码格式、高清（720P,1080P等）压缩编码格式、用户自定义及其它压缩编码格式信号.用户只需提供压缩编码协议及其SDK开发包,开放式接口平台都能方便加入.

1.2.3 信号解码输出显示

IP流通过网络传输到视频解码矩阵,输出信号可单画面、多画面自定义分割显示,不同类型的解码输出信号可以任意合成输出,组合显示（见图1所示）,能快速切换和改变不同显示模式.

2.系统的整体设计

防汛视频指挥系统建设包括信息采集系统、计算机网络系统、网络视频矩阵、大幕显示系统、中控系统、音响系统等.

2.1 信息采集系统

图像的采集共有三种方式,主要方式是由IP摄像机来完成,它的作用相当于传统的模拟摄像机+视频怎么写作器或DVR的编码及网络怎么写作等功能的集合[3].

第二种方式是微波图像传输,由摄像机、发射机和接收机组成,工作在L波段[4].由摄像机采集的视频和音频信号送入发射机,转换为微波信号发送到空中,接收天线将收到的微波信号送入接收机,接收机将微波信号恢复为视频和音频信号送入画面拼接器.

第三种方式是摄像机直连,利用高清数据线将摄像机输出的高清信号直接输入画面拼接器.

2.2 网络数字矩阵

网络数字矩阵是网络化的电视墙切换控制器,通过控制中心来控制,实现系统内视频切换,分组循环切换等,支持专用矩阵键盘操作.

2.3 大屏幕显示系统

屏幕选择LED光源的DLP显示单元进行无缝拼接组成,采用主流的品牌,性能质量好；能将任一受理台的显示信息全屏或漫游显示到大屏幕上显示；可将求救现场的实时视频实时发回中心,切换显示到大屏幕上.拼接墙由8套60″DLP一体化显示单元拼接而成（横向2排,纵向4列）：

整屏尺寸：1220 mm（宽）×4×915mm（高）×2等于4.88米×1.83米；整屏分辨率：4096×1536.

2.4 控制子系统

全自动智能化设备集中控制系统可通过触摸式有线/无线液晶显示控制屏可以对应急指挥大厅内几乎所有的电气设备进行控制,包括投影机、屏幕升降、影音设备、大屏信号切换,以及会场内的灯光照明、系统调光、音量调节等.

2.5 音响系统

音频环境的建立离不开电声设备,它由以下四个部分组成：（1）声源设备；（2）调控设备；（3）放大设备；（4）重放设备.

2.6 计算机网络系统

系统的传输依托山东黄河广域通信专网,主要由郑州至济南155MX2 SDH数字微波干线组成,是山东黄河骨干传输通道.此外还有宽带无线接入、一点多址微波等多种通信系统相互结合,共同构成山东黄河通信专网.防汛指挥中心局域网采用综合布线系统,技术先进、结构清晰、线路分配简单方便.网络主干采用2台千兆核心交换机,通过光纤连接各接入层交换机和应用怎么写作器,实现主干千兆和百兆桌面接入[5]. 3 系统功能

防汛指挥系统包括用户权限设置管理、IP视频流共享、信号录像存储检索,同时为第三方提供SDK接口,以便实现联动控制[6].

3.1 权限管理与系统保护

设定多级用户登陆,使怎么写作端和客户端的不同操作员可享有不同权限,以避免非法操作.

3.2 IP视频流的共享

本地和远程用户通过授权就可通过客户端软件浏览IP视频流；拥有控制权限的用户还可以通过客户端软件配置怎么写作端的参数.

3.3 信号检索及多窗口回放

可对录像资料进行检索,提供分散集中相结合的存储方式,和统一的信号检索怎么写作[7],实现对所有信息的集中检索,可精确选定时、分、秒,以迅速检索需要的录像资料.

3.4 为第三方提供SDK

提供完善的第三方SDK接口,方便实现联动控制.

4.结束语

黄河素有“悬河”之称,其山东段河道纵比降上陡下缓,排洪能力上大下小,防汛压力大,针对山东黄河防汛工作整体要求和信息化建设现状[8],充分运用现代计算机网络技术、现代通信技术,提高音视频信息采集、传输、处理和防汛调度决策的实效性和准确性,逐步形成连接各地区和各专业应急指挥机构、统一高效的应急平台体系,实现对黄河防汛工作的优化配置和科学管理.

【参考文献】

[1]郭东明,王才,王教河.对防汛决策支持系统建设的总体思路[J].东北水利水电,2000（18）.

[2]张永,孙建奇,赵如林.黄河防汛决策支持系统建设应加强的几个方面[J].人民黄河,2002（5）.

[3]吴礼章,谢鸿志,王美平.高清视频光纤传输技术[J].通信技术,2013（4）.

[4]董向华,杨勇.基于网络的视频监控系统的设计与实现[J].通信技术,2013（2）.

[5]张都乐,祝怀杰.基于安全工程的信息系统安全解决方案[J].信息安全与通信保密,2012（7）.

[6]周望,方勇.一种安全的数字视频水印算法[J].信息安全与通信保密,2012（7）.

[7]李敏,郭捷.基于H.264/SVC的视频加密技术研究[J].信息安全与通信保密,2012（5）.

[8]黄明,余达征,王明海.防洪调度智能决策支持系统的研究现状及问题[J].人民黄河,2000（1）.

[责任编辑：丁艳]