李國(guó)

摘要

城市運(yùn)行指揮中心是城市運(yùn)行過(guò)程中的核心和基礎(chǔ)，本文研究了分布式控制系統(tǒng)在智慧城市運(yùn)行指揮中心中的應(yīng)用，旨在進(jìn)一步推動(dòng)智慧城市的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】分布式控制系統(tǒng) 智慧城市 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

智慧城市的建設(shè)將會(huì)極大的提升城市的智能性以及便捷性，給城市居民帶來(lái)更好的居住體驗(yàn)和出行體驗(yàn)。分布式控制系統(tǒng)應(yīng)用于城市運(yùn)行指揮中心，分布式節(jié)點(diǎn)通過(guò)交換機(jī)連接到中央計(jì)算單元，通過(guò)總控制終端實(shí)現(xiàn)各類信號(hào)的控制，實(shí)現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)對(duì)指揮運(yùn)行中心的多種模式的設(shè)備一鍵開(kāi)啟與關(guān)閉，為智慧城市的構(gòu)架起到了一定的積極作用。

1 智慧城市運(yùn)行指揮中心概述

1.1 可視指揮中心

匯集城市治理相關(guān)部門(mén)已建設(shè)的視頻網(wǎng)絡(luò)資源，并基于己有的網(wǎng)格化管理基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市治理事件熱點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控；構(gòu)建運(yùn)行體征指標(biāo)體系和監(jiān)測(cè)模型，通過(guò)大屏呈現(xiàn)的方式全方位展現(xiàn)城管、交通、政務(wù)、社區(qū)、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等城市運(yùn)行體征狀態(tài)，同時(shí)基于中心的智能化視頻分析能力，實(shí)現(xiàn)智能化、可視化指揮調(diào)度。

1.2 業(yè)務(wù)協(xié)作中心

利用匯聚集中的信息資源，對(duì)城市治理事件實(shí)現(xiàn)分級(jí)響應(yīng)。在日常管理和突發(fā)事件應(yīng)急情況下，綜合性實(shí)時(shí)地跨部門(mén)業(yè)務(wù)協(xié)同，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高整體反應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)智慧城市運(yùn)行管理相關(guān)單位（含：應(yīng)急、公安、交通、消防、城管、衛(wèi)生、氣象、環(huán)保等）跨領(lǐng)域、跨系統(tǒng)應(yīng)用的互聯(lián)、匯聚、協(xié)同和聯(lián)動(dòng)。

1.3 決策支持中心

通過(guò)完善的信息資源和精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)模型及機(jī)制，幫助政府對(duì)城市事件進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、高效管理、快速?zèng)Q策、應(yīng)急響應(yīng)等，輔助城市治理的重要問(wèn)題及事件決策。

分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用能夠更加科學(xué)有效的支撐智慧城市運(yùn)行指揮中心“三中心”定位的實(shí)現(xiàn)，為智慧城區(qū)運(yùn)行管理和領(lǐng)導(dǎo)決策指揮提供硬件平臺(tái)。

2 智慧城市運(yùn)行指揮中心中分布式控制系統(tǒng)的構(gòu)成

分布式控制系統(tǒng)是一套先進(jìn)的、功能強(qiáng)大的、音/視頻數(shù)據(jù)處理與管理的通用平臺(tái)，將其應(yīng)用智慧城市運(yùn)行指揮中心中能夠使得各個(gè)不同子系統(tǒng)之間具備高度整合的視頻集中顯示與互聯(lián)互通能力。為將來(lái)擬建的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、視頻指揮系統(tǒng)等系統(tǒng)在指揮運(yùn)行中心項(xiàng)目音視頻系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)的顯示、切換與控制，并通過(guò)中央計(jì)算單元進(jìn)行集中管理，通過(guò)分布式控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)視頻控制、音頻控制、燈光控制、空調(diào)控制、窗簾控制等，達(dá)到一機(jī)多用、簡(jiǎn)化系統(tǒng)配置、音視頻同傳、環(huán)境控制合一等功能。

系統(tǒng)組成：由TCP/IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、分布式節(jié)點(diǎn)、分布式計(jì)算單元。

TCP/IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：推薦選擇48口千兆交換機(jī)做為接入交換設(shè)備。

（1）高清視頻通過(guò)H.264協(xié)議進(jìn)行編碼，最大碼流20M，但是由于H.264編碼過(guò)程中碼流不是均勻的，最高峰值可達(dá)到100M以上，為了視頻不丟幀，所以選擇千兆交換機(jī)。

（2）視頻單路對(duì)單路切換占用20M的帶寬，但如果是單路輸出給多路時(shí)就需要更大的帶寬。例如：把一臺(tái)電腦的畫(huà)面同事輸出給20臺(tái)電視，那么就需要400M的帶寬，所以為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，選用千兆交換機(jī)。

采用萬(wàn)兆核心交換機(jī)：核心交換機(jī)是整個(gè)分布式控制系統(tǒng)的交換中心，由于不同交換機(jī)之間需要大的數(shù)據(jù)交換?？紤]每臺(tái)接入交換機(jī)最多接入為48口的視頻流，每端口的峰值不低于100M，48*100M=4.8G，所以需要與接入交換機(jī)的端口互聯(lián)配置10G光纖模塊。

分布式節(jié)點(diǎn)：將輸入/輸出節(jié)點(diǎn)合二為一，通過(guò)后臺(tái)軟件自由定義輸入和輸出節(jié)點(diǎn)屬性，在整個(gè)分布式系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有它的地址，可以用后臺(tái)軟件查到每個(gè)分布式節(jié)點(diǎn)的IP，如果其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)就可以在軟件界面中查到故障點(diǎn)所在位置。同時(shí)增加大屏拼接功能和視頻預(yù)覽監(jiān)視功能。

分布式計(jì)算單元：計(jì)算單元是整個(gè)分布式的核心，通過(guò)接受觸摸屏的控制指令，執(zhí)行內(nèi)置的用戶程序，然后給各個(gè)分布式單元通過(guò)UDP協(xié)議發(fā)送控制代碼。

3 分布式控制系統(tǒng)的功能與特征

3.1 分布式控制系統(tǒng)的功能

在智慧城市運(yùn)行指揮中心中應(yīng)用分布式控制系統(tǒng)主要是為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)不同子系統(tǒng)之間的視頻集中顯示與互聯(lián)互通能力。簡(jiǎn)單來(lái)講，該系統(tǒng)主要包含音頻控制系統(tǒng)、視頻控制系統(tǒng)。

分布式音頻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用可以通過(guò)分布式節(jié)點(diǎn)的串口控制數(shù)字音頻處理器，對(duì)輸出的聲音作前置處理，實(shí)現(xiàn)全功能的音頻均衡，并有多種聲音的預(yù)設(shè)。

分布式視頻控制系統(tǒng)能夠利用系統(tǒng)中設(shè)置的攝像頭等圖像采集設(shè)備采集需要的信息，并通過(guò)分布式節(jié)點(diǎn)的串口控制液晶顯示屏的所有功能，如開(kāi)/關(guān)機(jī)、對(duì)視頻圖像、計(jì)算機(jī)圖像的切換等。

3.2 分布式控制系統(tǒng)在智慧城市運(yùn)行指揮中心應(yīng)用的特征

3.2.1 優(yōu)良的穩(wěn)定性

分布式控制系統(tǒng)采用業(yè)界最先進(jìn)的分布式處理架構(gòu)，將各種類型的音視頻信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化編碼、傳輸并進(jìn)行解碼顯示，從根本上解決了傳統(tǒng)方案的信號(hào)噪聲干擾、遠(yuǎn)距離傳輸衰減、信號(hào)質(zhì)量下降等技術(shù)難點(diǎn)；分布式、節(jié)點(diǎn)化的軟硬件設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性都大幅提局。

3.2.2 強(qiáng)大的適應(yīng)性

分布式圖像顯示控制系統(tǒng)完全顛覆了傳統(tǒng)的“中控+矩陣+傳輸+拼接+融合”配置，讓音頻、視頻、控制完全網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的音視頻與控制的互通方便集中管理，適用于多種指揮功能。

3.2.3 強(qiáng)大的擴(kuò)展能力

基于網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)技術(shù)系統(tǒng)，接入節(jié)點(diǎn)數(shù)量不再受限，可支持任意規(guī)模的控制傳輸與管理，各種類型的信號(hào)源可被任意添加、控制。分布式、節(jié)點(diǎn)化的設(shè)計(jì)方案，節(jié)點(diǎn)不分輸入與輸出，單點(diǎn)故障對(duì)于系統(tǒng)無(wú)影響，維護(hù)便捷、無(wú)需系統(tǒng)停工；無(wú)傳統(tǒng)PC架構(gòu)控制系統(tǒng)固有缺陷和技術(shù)瓶頸，真正意義上實(shí)現(xiàn)熱插拔、低功耗、節(jié)能環(huán)保、安全可靠。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前智慧城市已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)的形勢(shì)下，分布式控制系統(tǒng)的運(yùn)用，能夠進(jìn)一步提升城市運(yùn)行指揮中心的工作效率，對(duì)現(xiàn)代智慧城市的構(gòu)建起到一定的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]劉永鴻，劉強(qiáng)，馮屹朝.淺析分布式控制系統(tǒng)的定位方法[J].大眾科技，2010（06）.

[2]趙建明.建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)采用的分布式控制系統(tǒng)[J].智能建筑電氣技術(shù)，2007（02）.

[3]趙鴻博.面向自動(dòng)化生產(chǎn)線的分布式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].中國(guó)科學(xué)院研究生院（沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所），2015.