义乌市融媒体中心全网络分布式可视化云平台建设实践

王进 徐斌

【摘要】近年来，按照中央《关于推动传统媒体和新兴媒体融合发展的指导意见》（2014年）的要求，在各级宣传部的领导下，传统媒体积极开展与新兴媒体的融合发展，迅速整合组建融媒体中心。“中央厨房”作为融媒体中心的中枢神经，具有“一次采集、多元生成、多渠道传播”的功能，主要发挥着集中指挥、高效协调、采编调度、信息沟通等作用。“中央厨房”的大屏显示系统作为多种媒体格式显示、内容管控以及指挥调度应用的承载系统，是融媒体中心建设的核心部分。本文介绍了浙江省义乌市融媒体中心采用的全网络分布式技术打造的可视化云解决方案。

【关键词】融媒体;全网络;分布式;图像处理;可视化;显示调度指挥系统

中图分类号：G241                    文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.13..044

按照中央《关于推动传统媒体和新兴媒体融合发展的知道意见》（2014年）的要求，依据《县级融媒体中信建设规范》（2019年），义乌市融媒体中心于2019年9月正式与浙江广播电视集团合作，基于浙江广电“中国蓝云”省级技术平台建设义乌市融媒体中心“中央厨房”项目。

“中央厨房”的显示调度指挥系统，不仅要求能够实时管控融媒体中心多种媒体格式的音视频及图文信息，还需要满足实时业务处置、综合数据分析、会议决策、应急处理、现场指挥、信息发布等多方面的应用需要，是典型的多业务系统联动与可视化应用场景。

在传统解决方案中，上述各种应用系统是独立建设的。彼此间难以实现联动与统一管控。用户通常需要在多个系统间不断切换才可完成预期操作，使用繁琐，效率低下。

义乌市融媒体中心“中央厨房”项目采用了全网络分布式可视化云平台解决方案，将融媒体中心中所涉及的各通讯平台、业务系统中的可視化资源和音频资源汇聚整合，实现统一接入、IP化传输及路由、集中管理、分级调度，满足融媒体中心的音视频传输和指挥调度需求。

1. 全网络分布式可视化云平台

全网络分布式可视化云平台，以分布式云互联为基础，构建集云互联、实时交互、大数据应用于一体的综合可视化信息解决方案，实现信息从看到用的质变，挖掘可视化信息的最大价值。

1.1 项目背景

传统的技术解决方案中，大屏拼控显示系统、音视频传输系统、可视化视频调度系统、KVM坐席协作系统等各种应用系统各自独立建设，彼此间难以实现互联互通和互控，进行联动和管控，也难以共享跨网业务系统的资源信息。操作人员只有在多个系统之间不断切换才可完成预期操作，操作步骤极其繁琐，调度效率极其低下。另外，对于多场地、跨区域的业务联动和资源共享会受到距离的制约，传统的解决方案几乎不可能实现，或者成本高昂，但效果不甚理想，事倍功半。

随着信息化技术的发展，互联网+、大数据、GIS地理信息系统、人工智能、物联网以及4G/5G等高新技术的大力推广和普及应用，现代化显示调度指挥系统的应用技术也是日新月异，全网络分布式可视化云平台技术应用已逐渐成为指挥中心提高调度指挥效率和实现精细化管理的重要技术手段之一。

1.2 需求分析

通过对显示调度指挥中心的大屏拼控显示系统、音视频传输系统、可视化视频调度系统、KVM坐席协作系统进行安全和有效整合，各类业务系统的视频数据融为一体，实现统一管理和统一调度，保证系统操作运用的灵活性和业务数据的安全性。

按照融媒体中心的应用需求，以小间距LED大屏、液晶拼接显示为基础环境，以全网络分布式可视化云平台为核心，构建全资源、全实时、可视化的显示调度指挥中心，实现信息数据可视化、控制管理可视化、多系统融合联动。

1.3 分布式图像处理技术

全网络分布式可视化云平台应用了分布式图像处理技术，该技术是全新一代基于以太网的分布式拼接控制系统，突破了以往的图像控制器在稳定性、扩展性、信号之类以及传输距离等方面的限制，拥有稳定性高、无限扩展、信号质量好、传输距离远等优势。

分布式的结构提高了系统的整体稳定性，单个节点的损坏不会影响整个系统的功能，并从结构上提供了无限扩展的可能性——只需增加相应数量的节点连接至交换机;基于网络的特点使整个系统的布置更灵活，与其他系统的衔接更方便，并且可在此基础之上开发出许多其他方面的应用。

全网络分布式可视化云平台采用全IP架构，以分布式技术为核心，通过设置输入节点、输出节点、网络交换机组成。在支持传统音视频的基础上增加了对控制信号的集成处理，通过矩阵式的KVM功能实现座席的智能管理。为指挥控制带来了“人机分离”，“一人多机”以及“协作共享”等现代化的技术升级。实现超高清、同步性高、无延时、音视频自由调节、完善的坐席管理、灵活的权限配置、完善的大屏管理、完善的备份机制。

2. 分布式图像控制系统的技术优势

2.1 分布式图像控制系统的架构优势

全网络分布式图像控制系统采用分布式架构，由前端的DVI/RGB高清输入节点处理器、后端的DVI高清输出节点处理器，以及控制服务器、数据交换机等组件构成，将各种视频信号、计算机RGB信号的采集处理与混合显示分散于不同的处理器，通过常规以太网方式进行数字化信号传输，通过专有的高性能编解码技术提供实时的数字化高品质图像，具有所有信号全部实时显示的能力。

全网络分布式图像控制系统架构的优势是：各类输入节点/输出节点处理器可根据显示墙规模及信号源需要，通过网络联接任意组合成一套分布式图像控制系统，极大地增强了整个系统的信号接入能力和显示灵活性，为指挥控制中心DLP大屏幕显示系统提供了最优化的控制解决方案，很好地克服了传统集中控制器的缺陷。

2.2 分布式图像控制系统的功能优势

网络化、数字化、分布式架构设计：信号控制系统采用业界最先进的分布式处理架构，以网络交换机为核心，将各种类型的音视频信号进行独立的网络化、数字化编码、传输并进行解码显示，从根本上解决了传统方案的信号噪声干扰、远距离传输衰减、信号质量下降等技术难点;分布式、节点化的软硬件设计，使得系统系能和稳定性都大幅提高;

超强信号显示能力：信号控制系统可实现所有信号源的接入管理、上屏显示，任一信号源可实现在大屏幕墙以任意大小在任意位置进行开窗，可实现窗口的任意跨屏、漫游、叠加显示;每个解码处理单元最高可达1920×1080全高清输出，每个单元可同时开启16个任意实时活动视窗;

广泛的信号源类型支持：信号控制系统对于信号源的支持，可涵盖目前市面上几乎所有的类型，如表1。

超大分辨率信号源处理与显示：可实现地理信息系统（GIS）、卫星定位系统（GPS）、调度系统（SIG）等专业应用的超高分辨率动态图像信号在拼接墙上完整、实时显示，可支持多个超高分辨率图像同时显示与窗口叠加;

海量IP Camera信号接入处理能力：可实现标准格式IP Camera的接入和处理显示，不需要额外配置解码器等设备，支持CIF、D1、720P、1080i、1080P等各种类型IP摄像机，支持多路IP Camera视频窗口任意大小、任意位置、任意叠加方式实时显示;新型IP Camera可在一天内实现接入支持，支持矩阵输入输出切换，单台服务器最高支持1024路IPC输入，128路IPC输出上屏;

完美支持第三方设备控制接入：信号控制系统已集成国内外多家中控设备的支持，可使用无线中控、iPad、触摸屏等对系统进行拼接管理、视窗管理、预案调度、矩阵设备管理、本地回显等功能操作;可对客户已有或自购第三方设备进行快速软件定制与开发支持;

录播功能的完美融合：市面上常见的控制系统功能较为独立，大部分均为单纯的拼接控制功能;信号控制系统自身集成了录播功能，可在实现拼接控制的同时，具备录播功能，为客户实现低码流、节约化的录制、回放与录播管理功能;

高度稳定的系统能力：分布式、节点化的设计方案，使得信号控制系统对于稳定性有了极大的提高，单点故障对于系统无影响，维护便捷、无需系统停工;无传统PC架构控制系统固有缺陷和技术瓶颈，真正意义上实现热插拔、低功耗、节能环保、安全可靠;

系统扩展性强：各类处理器均可根据实际需要随时任意增加，必要时增加交换机，从而增强整个系统的扩展能力。不需对扩展应用进行二次开发，降低系统扩展费用。

分布式架构，系统稳定可靠：整个系统的信号处理分散在各个处理器中，某一台处理器出现故障只影响该路信号或某一单元显示，并不影响其它处理器的稳定工作，可灵活地将某一路信号切换到其他通道进行显示，有利于整个大屏幕系统的应急显示，具有高度可靠的系统性能。

系统超长无故障时间：系统各类处理器均具有超长的平均无故障时间（MTBF），且具有通用性，可简单快速地更换掉故障处理器，使MTTR（平均故障维护时间）缩到极短，更换处理器时不会影响网络正常运行，实现真正的热插拔。

信号的共享和异地调用：系统完全基于IP网络传输信号，由于这一特性，可在局域网内从一个系统传输信号到另一个系统，使多个显示系统之间共享相同的输入源，实现异地信号的互通调用显示，为业务研判、会议系统、应急指挥等行业提供领先的解决方案。针对本方案来说，后期对于其他区域的信号传输会更加便利，不需增添过多设备。

绿色环保：系统中所有输入处理器间的联接均采用CAT网络电缆，与传统的传输模拟信号的多轴线缆及传输DVI数字信号的光纤延长线相比，极大地降低了指挥控制中心的布线成本。同时，减少模拟电缆的使用意味着减少了其在制造中和废弃后对环境的污染。

简捷直观的控制操作：系统可通过软件控制管理，控制软件采用B/S架构，为信号输入、输出及显示设备的管理及控制提供了简单、直观的图形操作界面。并可对显示内容进行预案设置、存储和调用，并且可以设置显示预案自动定时执行。支持远程网络控制，支持大屏幕分区管理，支持多人同时对大屏幕进行调度和管理，支持多级管理权限划分。

3. 建设实践

义乌市融媒体中心“中央厨房”项目采用了全网络分布式可视化云平台解决方案，将融媒体中心中所涉及的各通讯平台、业务系统中的可视化资源和音频资源汇聚整合，实现统一接入、IP化传输及路由、集中管理、分级调度，满足融媒体中心的音视频传输和指挥调度需求。

3.1 系统拓扑图

3.2 信号输入

3.3 信号输出

3.4 外设控制

云平台不仅仅是音视频管理，亦是整个融媒体中心的控制大脑，可完成多路音频源的网络漫游与任意播放切换，并可对会议系统、音响系统、灯光系统等周边外设进行同一控制，实现全面的网络化云管理。分布式部署使多系统融合管理的实施更加便捷，更可大量减少中控设备的使用，简化系统。云平台通过RS232/RS485控制接口，可以就近控制周边外设，搭配云中控节点可以实现复杂场所的外设控制。

3.5 滚动字幕

云平台在不增加外部设备的情况下，支持在拼接屏上显示滚动字幕（如欢迎词等），字体位置、大小、颜色、滚动速度可自定義，实现显示标语口号、消息发布等效果。

3.6 多屏镜像

云平台可将某一区域大屏100%镜像到位于其它区域的不同规格的大屏上，大屏的内容与操作变化都将完全同步地呈现在镜像屏中。这使得决策人无需亲临中心大屏现场，就能实时了解实时指挥状况，出现任意问题可第一时间作出反应。

3.7 权限管理

云平台允许多用户同时在线进行管理操作，支持用户权限分级管理，可精细到每一个MICS云最小单位的权限分配，充分满足分区多级管理的需要。

云平台可实现对大屏幕灵活的分区管控，可将一个大屏幕划分为多个独立的区域进行管理。不同权限的用户仅可在划定区域进行信号窗口操作，彼此间互不影响。

3.8 预案管理

云平台可支持大屏窗口、底图、滚动字幕等多种显示元素的灵活组合，根据不同应用情景自定义预案，支持区域预案、多屏联动预案、自动预案等，实现一键快速调取。

大屏的显示布局不是一成不变的，想要切换大屏布局但是又需要时间去进行布局，对于用户来说不仅浪费时间精力，也有可能因布局时间限制而影响大屏的下一个显示状态。本系统支持提前将大屏布局保存为显示源，待需要时一键切换，省时省力有保障。可支持上百个预案的保存，可自定义预案名称，最大化方便用户操作。

在信号源太多而拼接屏数量不够时，可轮巡显示各个信号源，可设定轮巡时间间隔，自定义设置场景中的信号源及其显示布局。

3.9 底图管理

云平台在不增加外部设备的情况下，在无信号源显示时支持在拼接屏上显示点对点超大分辨率底图，用于展示客户形象。并在其他信号源并不能占满拼接屏的情况下仍有底图显示，达到更加美观的显示效果。

4. 结语

义乌市融媒体中心全网络分布式可视化云平台的建设完成，使得“中央厨房”的显示调度指挥系统，不仅能实时管控融媒体中心多种媒体格式的音视频及图文信息，还能满足实时业务处置、综合数据分析、会议决策、应急处理、现场指挥、信息发布等多方面的应用需要，为融合媒体的开展提供了良好的技术平台。