消防视频会议室物联控制系统的设计与实现

（应急管理部消防救援局昆明训练总队，云南 昆明 650032）

0 引 言

消防救援局昆明训练总队会议室于2009年建设完成，因使用年限较长，设备老化，原会议室经过多年运行，逐渐暴露出图像质量不高、稳定性下降等问题，同时由于存在场地受限、灯光不达标以及会议调度管理困难等情况，已经无法满足当前消防救援队伍视频会议保障需求。国家机构改革后，单位名称由消防高等专科学校变为昆明训练总队，由原来单一的人才培养职能转变为集轮训、培训与跨区域应急救援增援等工作职能于一体的多功能消防总队，这就要求总队不但要完善应急通信保障机制，还需建立指挥中心，完善执勤战备制度。因此，昆明训练总队决定将总队图书馆现有4楼报告厅改造升级成视频会议室，并能够实现远程视频会议、日常会议、教学交流研讨等工作用途。综合对比总队现有场地，本着有利指挥、便于值守、能里能外的原则，决定对总队图书馆现有5楼会议室进行升级改造，建设昆明训练总队视频会议室及指挥中心，以满足今后遂行任务的开展。

近年来，物联网技术在消防领域有了大规模的应用[1]，作为消防指挥员人才培养的摇篮，昆明训练总队物联网应用还处于初级阶段。本文在当前物联网技术体系研究基础上[2-3]，提出了用于我总队视频会议室改造项目的物联控制系统设计。

1 系统总体架构

此次设计包含指挥中心、视频会议室功能房间的改造升级。系统升级改造后，该会议室将作为总队日常值班、指挥调度、会议值守的重要场所。系统总体架构如图1所示。

图1 系统总体架构

视频会议室主要用于日常会议、视频会议等。此次设计是以指挥技术和信息技术为主导，充分运用现代通信技术、网络技术、物联网技术、自动化技术、电子监控技术等，构建以数据传输网络为纽带，以计算机信息系统为支撑，以视频会议和卫星定位为辅助手段，集语音、视频、计算机网络、图像监控、三维定位等功能于一体的现代化、网络化、智能化指挥决策中枢。充分利用现有设备，优化系统架构，对原会议室电路、网络、灯光等系统进行重构设计，通过物联节点的引入，我单位会议室实现了被动机械控制到主动物联感知的智能化升级改造，经运行后验证，该架构层次鲜明、模块划分合理、使用简便、功能强大，可满足消防救援“全灾种、大应急”的职能任务需求[4]。

2 系统设计

2.1 分布式物联硬件设计

分布式物联硬件设计包括分布式系统服务器、交换机、分布式物联输入节点、分布式物联输出节点。分布式系统服务器用于安装分布式系统后台软件、处理控制命令，具有矩阵信号切换功能。分布式物联输入节点安装于信号输入源后，用于采集输入信号，包括视频信号及音频信号。分布式物联输出节点安装于信号输出源前，用于采集输出信号，包括视频信号及音频信号。此外，分布式物联输入输出节点皆具备RS 232、IR、RELAY、RJ 45、USB等多种控制接口，可方便接入受控设备，实现系统的整体控制。分布式物联控制系统采用网络架构，因此在前期施工布线时无需提前布置各类不同的视频线缆，统一布置网线即可。分布式物联节点可以独立工作，单个节点出现故障不会影响系统整体运行，在后期维护时只需替换故障节点即可，使得系统维护更加简单[5]。

2.2 软件控制流程设计

分布式物联输入输出节点众多，信号源切换形式多样，除此之外，还需要考虑房间内环境的控制，包括灯光、窗帘、门禁等[6]。故在设计好分布式物联输入输出节点后，物联软件控制流程的设计变得尤其重要。系统控制流程如图2所示。

图2 系统总控制流程

当用户输入指令时，首先判断有无现行的模式，如果有模式，则调动多类设备完成物联控制，否则判断是否为音视频分布式控制指令，如果是音视频控制指令，则选择匹配输入源及输出设备，并完成音视频数据传输。如果不是音视频控制指令，而是物理设备控制指令，则连接相应设备的继电器，通过物理控制接口调动设备工作。本系统主要实现了灯光控制、空调控制、窗帘控制等功能[7]。

3 系统功能实现

3.1 系统支持多平台客户端同时操作

分布式系统支持多客户端多平台同时触控操作，且各客户端触控的信息完全同步，确保当前设备或系统状态可以快速高效的反馈给用户。昆明训练总队分布式系统分别支持iOS、Android、Windows系统，可通过电脑、手机、平板电脑等终端同时操作。

3.2 系统支持多用户等级权限划分

分布式系统支持多用户操作，根据不同用户角色给予不同的等级权限，所有的用户分组和权限设置都可以自定义完成。在本次实现中，设置了系统管理员、视频会议室管理员、指挥中心管理员3个账号、分配了两级权限。系统管理员可以对2个会议室进行物联控制，视频会议室管理员及指挥中心管理员只能对视频会议室和指挥中心进行控制。

3.3 软件支持画面实时预览

分布式系统为用户提供了开放式可定制化的人机交互界面。用户可以在触控端实时看到设备的被控情况，同时可以预览所有信号内容，拼接回显内容。支持手指滑动拖拽等操作，在发现画面不正常时方便管理人员及时检查物联节点，并排除故障。音视频分布式物理系统界面如图3所示。

图3 分布式音视频物联控制系统界面

3.4 跨互联网远程交互功能

分布式系统可以实现两地之间跨互联网远程交互功能，完成面对面音视频传输任务[8]。系统控制采用IP化数据阵控，控制数据及音视频数据通过IP数据包在专网中传输，通过网闸接入互联网络，实现远程交互控制。

3.5 拥有良好的稳定性与安全性

分布式物联控制网络采用千兆网络架构，通过部署嵌入式控制系统，在保证优质视频画面稳定传输的同时，能最大限度确保物理设备安全，网络信息数据安全。采用AES加密算法对系统通信数据加密，避免数据被恶意截取破解。除此之外，对物联客户端用户采用用户分级口令授权管理方式，权限可以细化到每个物联节点及物理控制单元。

3.6 多系统互联互通环境控制

分布式系统支持多系统互联互通，可统一管理各会议室之间的音视频信号互通，统一管理会议室周边环境的物联控制开关[9]。分布式系统控制软件除可以控制音视频信号切换分配外，还支持对灯光、窗帘、门禁等设备的控制，实现了智能化物联全场景控制。物联设备控制手机端界面如图4所示。

图4 物联设备控制手机端界面

3.7 可快速调取多种场景模式

按总队实际使用情况，软件定制了多种场景控制模式，对物联控制需求进行了深入梳理，对物联设备联动工作及并发运行的场景进行了认真分析。通过设置场景模式，可实现一键启动系统、一键关闭系统、一键切换场景等操作，在降低管理人员业务水平门槛的同时，提高系统的使用效率。为使两套视频会议系统可以无缝切换，针对不同的会议设备使用情况，制作物联控制模式预案，用户可根据预案控制设备开启相应的会议模式，软件界面如图5所示。

图5 模式调取软件界面

4 结 语

本文对消防救援局昆明训练总队视频会议室物联控制系统的建设背景进行了介绍，根据视频会议室改造需求，结合现有设备对系统软硬件体系结构进行了设计，并对软件控制流程进行了梳理。文中根据建设实际介绍了系统的基本功能，通过一段时间的试运行，总队视频会议室物联控制系统运行稳定，界面友好，在减少管理人员工作量的同时，大大提高了工作效率，达到了预期的设计目的。下一步，项目团队将会对系统扩展功能模块进行研究，旨在开发具备智慧感知、智能控制、智慧管理的物联管控应用，切实提高营区智能化管理水平[10]。