消防視頻會議室物聯控制系統的設計與實現

（應急管理部消防救援局昆明訓練總隊，云南 昆明 650032）

0 引 言

消防救援局昆明訓練總隊會議室于2009年建設完成，因使用年限較長，設備老化，原會議室經過多年運行，逐漸暴露出圖像質量不高、穩定性下降等問題，同時由于存在場地受限、燈光不達標以及會議調度管理困難等情況，已經無法滿足當前消防救援隊伍視頻會議保障需求。國家機構改革后，單位名稱由消防高等專科學校變為昆明訓練總隊，由原來單一的人才培養職能轉變為集輪訓、培訓與跨區域應急救援增援等工作職能于一體的多功能消防總隊，這就要求總隊不但要完善應急通信保障機制，還需建立指揮中心，完善執勤戰備制度。因此，昆明訓練總隊決定將總隊圖書館現有4樓報告廳改造升級成視頻會議室，并能夠實現遠程視頻會議、日常會議、教學交流研討等工作用途。綜合對比總隊現有場地，本著有利指揮、便于值守、能里能外的原則，決定對總隊圖書館現有5樓會議室進行升級改造，建設昆明訓練總隊視頻會議室及指揮中心，以滿足今后遂行任務的開展。

近年來，物聯網技術在消防領域有了大規模的應用[1]，作為消防指揮員人才培養的搖籃，昆明訓練總隊物聯網應用還處于初級階段。本文在當前物聯網技術體系研究基礎上[2-3]，提出了用于我總隊視頻會議室改造項目的物聯控制系統設計。

1 系統總體架構

此次設計包含指揮中心、視頻會議室功能房間的改造升級。系統升級改造后，該會議室將作為總隊日常值班、指揮調度、會議值守的重要場所。系統總體架構如圖1所示。

圖1 系統總體架構

視頻會議室主要用于日常會議、視頻會議等。此次設計是以指揮技術和信息技術為主導，充分運用現代通信技術、網絡技術、物聯網技術、自動化技術、電子監控技術等，構建以數據傳輸網絡為紐帶，以計算機信息系統為支撐，以視頻會議和衛星定位為輔助手段，集語音、視頻、計算機網絡、圖像監控、三維定位等功能于一體的現代化、網絡化、智能化指揮決策中樞。充分利用現有設備，優化系統架構，對原會議室電路、網絡、燈光等系統進行重構設計，通過物聯節點的引入，我單位會議室實現了被動機械控制到主動物聯感知的智能化升級改造，經運行后驗證，該架構層次鮮明、模塊劃分合理、使用簡便、功能強大，可滿足消防救援“全災種、大應急”的職能任務需求[4]。

2 系統設計

2.1 分布式物聯硬件設計

分布式物聯硬件設計包括分布式系統服務器、交換機、分布式物聯輸入節點、分布式物聯輸出節點。分布式系統服務器用于安裝分布式系統后臺軟件、處理控制命令，具有矩陣信號切換功能。分布式物聯輸入節點安裝于信號輸入源后，用于采集輸入信號，包括視頻信號及音頻信號。分布式物聯輸出節點安裝于信號輸出源前，用于采集輸出信號，包括視頻信號及音頻信號。此外，分布式物聯輸入輸出節點皆具備RS 232、IR、RELAY、RJ 45、USB等多種控制接口，可方便接入受控設備，實現系統的整體控制。分布式物聯控制系統采用網絡架構，因此在前期施工布線時無需提前布置各類不同的視頻線纜，統一布置網線即可。分布式物聯節點可以獨立工作，單個節點出現故障不會影響系統整體運行，在后期維護時只需替換故障節點即可，使得系統維護更加簡單[5]。

2.2 軟件控制流程設計

分布式物聯輸入輸出節點眾多，信號源切換形式多樣，除此之外，還需要考慮房間內環境的控制，包括燈光、窗簾、門禁等[6]。故在設計好分布式物聯輸入輸出節點后，物聯軟件控制流程的設計變得尤其重要。系統控制流程如圖2所示。

圖2 系統總控制流程

當用戶輸入指令時，首先判斷有無現行的模式，如果有模式，則調動多類設備完成物聯控制，否則判斷是否為音視頻分布式控制指令，如果是音視頻控制指令，則選擇匹配輸入源及輸出設備，并完成音視頻數據傳輸。如果不是音視頻控制指令，而是物理設備控制指令，則連接相應設備的繼電器，通過物理控制接口調動設備工作。本系統主要實現了燈光控制、空調控制、窗簾控制等功能[7]。

3 系統功能實現

3.1 系統支持多平臺客戶端同時操作

分布式系統支持多客戶端多平臺同時觸控操作，且各客戶端觸控的信息完全同步，確保當前設備或系統狀態可以快速高效的反饋給用戶。昆明訓練總隊分布式系統分別支持iOS、Android、Windows系統，可通過電腦、手機、平板電腦等終端同時操作。

3.2 系統支持多用戶等級權限劃分

分布式系統支持多用戶操作，根據不同用戶角色給予不同的等級權限，所有的用戶分組和權限設置都可以自定義完成。在本次實現中，設置了系統管理員、視頻會議室管理員、指揮中心管理員3個賬號、分配了兩級權限。系統管理員可以對2個會議室進行物聯控制，視頻會議室管理員及指揮中心管理員只能對視頻會議室和指揮中心進行控制。

3.3 軟件支持畫面實時預覽

分布式系統為用戶提供了開放式可定制化的人機交互界面。用戶可以在觸控端實時看到設備的被控情況，同時可以預覽所有信號內容，拼接回顯內容。支持手指滑動拖拽等操作，在發現畫面不正常時方便管理人員及時檢查物聯節點，并排除故障。音視頻分布式物理系統界面如圖3所示。

圖3 分布式音視頻物聯控制系統界面

3.4 跨互聯網遠程交互功能

分布式系統可以實現兩地之間跨互聯網遠程交互功能，完成面對面音視頻傳輸任務[8]。系統控制采用IP化數據陣控，控制數據及音視頻數據通過IP數據包在專網中傳輸，通過網閘接入互聯網絡，實現遠程交互控制。

3.5 擁有良好的穩定性與安全性

分布式物聯控制網絡采用千兆網絡架構，通過部署嵌入式控制系統，在保證優質視頻畫面穩定傳輸的同時，能最大限度確保物理設備安全，網絡信息數據安全。采用AES加密算法對系統通信數據加密，避免數據被惡意截取破解。除此之外，對物聯客戶端用戶采用用戶分級口令授權管理方式，權限可以細化到每個物聯節點及物理控制單元。

3.6 多系統互聯互通環境控制

分布式系統支持多系統互聯互通，可統一管理各會議室之間的音視頻信號互通，統一管理會議室周邊環境的物聯控制開關[9]。分布式系統控制軟件除可以控制音視頻信號切換分配外，還支持對燈光、窗簾、門禁等設備的控制，實現了智能化物聯全場景控制。物聯設備控制手機端界面如圖4所示。

圖4 物聯設備控制手機端界面

3.7 可快速調取多種場景模式

按總隊實際使用情況，軟件定制了多種場景控制模式，對物聯控制需求進行了深入梳理，對物聯設備聯動工作及并發運行的場景進行了認真分析。通過設置場景模式，可實現一鍵啟動系統、一鍵關閉系統、一鍵切換場景等操作，在降低管理人員業務水平門檻的同時，提高系統的使用效率。為使兩套視頻會議系統可以無縫切換，針對不同的會議設備使用情況，制作物聯控制模式預案，用戶可根據預案控制設備開啟相應的會議模式，軟件界面如圖5所示。

圖5 模式調取軟件界面

4 結 語

本文對消防救援局昆明訓練總隊視頻會議室物聯控制系統的建設背景進行了介紹，根據視頻會議室改造需求，結合現有設備對系統軟硬件體系結構進行了設計，并對軟件控制流程進行了梳理。文中根據建設實際介紹了系統的基本功能，通過一段時間的試運行，總隊視頻會議室物聯控制系統運行穩定，界面友好，在減少管理人員工作量的同時，大大提高了工作效率，達到了預期的設計目的。下一步，項目團隊將會對系統擴展功能模塊進行研究，旨在開發具備智慧感知、智能控制、智慧管理的物聯管控應用，切實提高營區智能化管理水平[10]。