分布式KVM坐席协作管理系统在智慧建筑中的应用研究

张 颂， 郭红艳

（清华大学建筑设计研究院有限公司，北京100084）

0 引言

随着技术的发展以及智慧建筑中的智慧型应用越来越多，少则几个，多则几十个。而一般智慧建筑的控制中心面积有限，无法放置很多工作站，多个子系统如何在控制中心设置及实现系统的控制管理，直接影响管理人员的工作效率以及系统应用实现的效果。

分布式KVM（多计算机切换器）坐席协作系统就是为了解决这个问题应运而生。系统以指挥技术和信息技术为主导，充分运用现代通信、网络、自动化、电子监控等先进技术，构建以数据传输网络为纽带，以计算机信息系统为支撑，集音频处理、视频拼接处理、网络传输、KVM协作管理、高清录播、环境监控、集中控制等多种功能于一体的现代化、网络化、智能化处理平台。

1 系统架构

分布式KVM坐席协作系统采用三层结构，前端为信号源输入端（源端），源端设备为信号的采集层，均放置在设备机房中，实现集中管理；第二层为数据传输层+控制端，所有视频、控制等信号均通过TCP／IP网络进行传输，并在指挥中心协作控制；第三层为展现层（显示端），将所有前端信号在大屏、坐席显示屏上显示，系统架构图如图1所示。

2 系统功能

2.1 大屏拼接

控制中心往往由多块大屏幕组成屏幕墙，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。分布式KVM坐席协作系统能够支持LED大屏拼接、DID大屏拼接、DLP大屏拼接等，同时可以在大屏上任意切换、划分区域，可以实现屏之间的各种大小图像的任意漫游。

2.2 超高清4K信号

支持4K信号接入，除了4K的会议摄像机、4K电脑信号源之外，还有4K H.265的IP摄像机的接入。

2.3 信号无缝切换

可实现视频信号的无缝切换，切换信号源不会使大屏幕变黑影响使用。

2.4 OSD快速切换

控制中心的信号源往往会有几百路，常规的设备，通过中控页面或者电脑软件页面来调取，从几百路信号里查找到需要的信号源，再切换到大屏幕，往往需要几十秒。如果是一个紧急状况，几十秒会产生非常严重的后果。所以信号调取一定要采用OSD快速切换，在一秒内把信号调取过来。

2.5 KVM坐席管理

一名操作员往往要管理多个信号源，在操作员面前，会配备多个显示器，但只配备一套鼠标键盘，也就是KVM功能的引入。实际操作中，鼠标可以任意跨显示器，即进入到哪个显示器就能进入到对应电脑进行操作。

2.6 业务协作功能

重要的工作往往不是一个操作员能完成的，每人完成一部分工作，最后由管理员审核，审核过后，再往大屏幕投放。

2.7 信号互联互通

分布式KVM坐席协作系统能跟大楼内领导办办室、多功能会议室甚至远程会议室进行信号互通，示意图如图2所示。

2.8 权限管理灵活

系统管理员可对子账户进行灵活的权限分级管理；除通过对账户分配权限进行控制外，还可启用非常严密的权限管理系统，精确管理到操作员与分布式节点的对应关系、分布式节点之间的内容路由关系、操作员与系统的关系，权限管理示意图如图3所示。

图2 分布式KVM坐席协作系统信号互联示意图

图3 权限管理示意图

2.9 系统稳定性

控制中心往往是7×24h运行，对稳定性的要求非常高。早期往往用矩阵+拼接处理器方式来搭建，为中心化集中式的设备。此种设备最大的弊端就是即使出现一点小问题都需要整机断电检修，相当于整个系统停机。分布式系统可完美解决此问题，去中心化的分布式，任意一个节点的检修，不影响整个系统。

2.10 远程可视化操作

操作界面要有实时预览，经过预览的信息再投放到大屏幕上，但严禁随便乱调取信息干扰决策。操作要简单，采用拖拉上屏。操作界面要能安装到手持平板上，方便操作员或者领导操作。

2.11 维护简单

网络化、分布式的系统构成使得部分系统故障不会影响到整体，提高了维护效率。

3 系统优势

3.1 去中心化

中心化集中控制系统面临以下两个问题：第一，单个设备的硬件处理能力受限，当系统容量和处理能力要求不断提升时，中心化系统的能力不能无限制扩展；第二，系统难免出现故障，需要整机断电修理，不利于风险管理。传统中心化集中控制系统示意图如图4所示。

分布式KVM坐席协作系统的本质是“去中心化”。与集中式相对应，分布式是由若干个系统节点整合而成，每一个节点完全独立，节点之间有序运行，用户所感知到的是一个整体存在。即使用起来感觉像集中式，内部运作由不同的节点完成，任一节点故障检修，相互之间不会互相影响。

图4 传统中心化集中控制系统示意图

3.2 纯正网络式

分布式系统由于基于不同的网络、操作系统、计算机硬件和编程语言，必须要采用一种通用的网络通信协议来屏蔽不同结构系统之间的差异。只有采用IP标准化协议后，才可能实现互联互通及按需扩展。也就是说，不管是本地网络还是异地，只有完全基于IP网络，才是真正的分布式架构。

3.3 席位联动

一般指挥中心里面都会有不同的坐席负责不同的业务，而不同负责人员在自己的工作中往往是孤立的，但事实上又特别需要协同处理一些信息，或者信息之间需要互联互通。传统的方式需要人为切换信号进行处理，而分布式KVM坐席协作采用如下方式解决：当一个工位要寻求别人协作时，立刻就可以实现信息之间瞬间共享、传递；不同工位人员处理完毕之后，瞬间再把信息传递给其他人。也就是说，坐席协作的本质就是快速便捷地解决坐席之间的信息共享和处理的问题。

3.4 可视化预览

将界面预览可视化，系统视频可视、系统状态可视、系统态势跟踪可视；操作界面在用户操作系统上实现多指触控、拖放、漂出等操作动作，可视化预览效果如图5所示。

图5 可视化预览效果图

3.5 环境感知能力

也称为智慧能力。比如指挥控制中心、大型会议室的空气净化器的开、关管理，滤芯更换提醒等，均可通过系统上的智慧感知接口实现监控和管理。

3.6 可扩展性

系统无信号输入输出上限，支持无限扩展，支持统一平台管理。

3.7 保证信息安全

系统业务网和指挥中心物理上完全隔离，业务网无法通过任何方式连入指挥中心从而保证控制网信息安全，如图6所示。

图6 信息安全示意图

4 结束语

分布式KVM坐席协作系统正在对行业产生巨大影响，已经进入公安、军队、电力、石油、智慧建筑、智慧园区、智慧城市等重要机构的指挥中心、监控中心，为用户系统可视化、对接和互联互通带来强大的应用。协作系统打通了联合作战数据的共享通道，加速推进以数据流为纽带的联合指挥，促进不同作战单元和作战要素的互联互通，数据共享和综合集成，有效消除指挥员的认知局限，使指挥变得精准高效，智慧系统建设真正实现指挥决策的智能化、实时化、精准化。