《电子技术应用》

大型多媒体中央控制系统的原理及应用

作者:汤旻安1, 张 鲲1, 薛介民2
2008/3/13 16:32:07

  摘 要: 以多媒体中央控制系统" title="中央控制系统">中央控制系统在军事作战指挥中心的实际工程应用为背景,详细描述了多媒体中央控制系统的工作原理以及在实际工程中的应用。
  关键词: 多媒体 中央控制系统  原理  应用

 

  多媒体中央控制系统能实现多媒体信息的控制、管理、整合、切换、调度等功能,被广泛地应用在多个行业和领域,如电力调度中心、电信调度指挥中心、交通监控指挥中心、三防应急指挥中心、110报警指挥中心以及军事指挥中心等。用户可以通过按钮式墙挂控制面板、触摸屏、遥控器、计算机来控制诸如拼接大屏、音视频" title="音视频">音视频AV矩阵、RGB矩阵、投影机、视频展台、DVD、电动屏幕、电动窗帘、灯光等可控电子设备。
  在大型系统中(如全国联网)采用相应的控制软件将几个独立的中央控制系统通过Internet或专用网络相互连接起来,成为网络化的中央控制系统,可实现远程控制、资源共享、影音互传和相互监控。以此构建一个大型集中控制" title="集中控制">集中控制的、实时的、现代化的、综合性的多媒体视听中心系统,为指挥决策、生产调度提供实时准确的多媒体信息。其系统结构如图1所示。


1 多媒体中央控制系统的硬件组成
  多媒体中央控制系统硬件主要由用户操作界面(UI)设备、中央控制设备、通信网络三大部分组成。如图2所示。


  对于多媒体中央控制系统来说,用户操作界面设备主要应用触摸屏技术,分为单向屏和双向屏两类。单向屏(One Way)只发出指令,没有信号的反馈,主要有红外线(IR)、射频线(RF)、有线(Wired);双向屏(Two Way)可接收回馈,有输出功能,主要有射频线(RF)和有线(Wired)。
2 多媒体中央控制系统的功能特点
  一个完整的多媒体中央控制系统,能够实现人性化、智能化的集中控制,其功能主要包括以下几个部分。
  (1)多媒体显示系统的控制:控制各类显示设备的功能,如开/关机、对视频图像、计算机图像的切换等,并且能够自动实现关联动作,如关闭系统时,自动将设备关闭;通过强电继电器,控制各类电动设备如电动吊架和屏幕、窗帘的上升、下降、停止,并且能够自动实现关联动作,如显示设备开启时,电动吊架和屏幕自动下降,显示设备关闭时电动吊架和屏幕、窗帘自动上升;通过触摸屏的视频预览功能,在视频投出之前,确认播放的视频图像就是所需要的视频图像。
  (2)多媒体音视频系统的控制:通过主机后的串口埠,控制VGA/RGBHV矩阵和A/V矩阵,并可以根据设备自动选择输出信号;通过主机后的红外(IR)控制埠和红外发射棒,控制DVD、录像机、MD、实物展台、数字发言系统和视频会议系统的所有动作,并且可以实现音视频信号的自动切换;通过音量控制器,操作调音台和功放;通过串口埠控制数字硬盘录像机,实现对闭路电视监控系统的操作。
  (3)实现对其他环境外围设备系统的控制:通过强电继电器控制日光灯的开关,调节白炽灯的亮度;实现多种灯光模式预设,使得灯光满足不同场合需要;对设备电源实现自动及节能管理、延时或定时开机关机,更好的保护设备。
  (4)实现远程控制功能:利用主机基于网络的强大软件控制功能,通过计算机实现远程监控、远程操作和维护等功能;结合本地的触摸屏控制,达到完全智能化的控制管理。
3 多媒体中央控制系统的系统结构
  多媒体中央控制系统通过人性化的人机界面、开放式的可编程" title="可编程">可编程控制平台、交互式的控制结构,实现了设备的互连操作和集中控制。其核心设备是中央控制器" title="中央控制器">中央控制器(中控主机),它采用内嵌式处理器,可编程逻辑阵列电路,内置大容量内存及Flash,提供多路独立可编程RS-232控制接口,可以收发RS485、RS422格式数据,有独立可编程IR红外发射口和多数字I/0输入输出控制口,带保护电路,有多路强电、弱电继电器控制接口,有远程TCP/IP网络控制口,内嵌红外学习器,提供可扩展多功能插槽和多个网络控制接口,可任意扩展模块。并且,现在的中控系统都支持第三方控制协议。图3是一个典型的中央控制系统结构图。


  中央控制系统的架构要根据其应用的行业和领域来决定,但可以从以下几个主要方面来考虑。
  (1)信号源的多样性。中央控制系统支持多种多样的信号源,包括本地各种音视频信号、本地电脑图像、本地监控图像、本地视频会议图像、远程监控图像、远程视频会议图像等。
  (2)信号显示方式的多样性。主要考虑显示信号的处理方式,如在大型拼接屏中分为单屏显示、多屏显示、画中画显示和全屏显示。
  (3)控制方式的多样性。可采用RS232协议、TCP/IP协议、红外码协议以及第三方协议来控制。
4 多媒体中央控制系统的软件组成及开发
4.1多媒体中央控制系统的软件组成

  多媒体中央控制系统软件程序由三部分组成:触摸屏人机界面程序、中央控制器控制程序、中央控制器底层程序。它们之间的逻辑关系如图4所示。


  触摸屏人机界面程序和中央控制器主机控制程序属于用户程序。主机底层程序实际上是一个嵌入式操作系统,它通过对主机的各种接口和模块的操作来发送指令。主机底层程序根据需要可以改写。存储在可擦写的E2PROM或Flash RAM中,可不断更新升级。
  触摸屏人机界面程序实现系统与用户的接口,用户通过触摸屏人机界面来操作控制中央控制器,人机界面触发中央控制器主机程序执行命令。中央控制器主机控制程序负责把用户在主机界面的操作转化为在主机控制程序中编写的逻辑指令,并把它传递给主机底层程序。这些指令通过控制主机底层程序编译后与硬件直接对话,驱动硬件进行相关工作。
4.2多媒体中央控制系统的软件开发
4.2.1触摸屏人机界面程序的开发

  触摸屏人机界面程序的开发工具是一种基于面向对象的Web浏览器页面的用户界面功能软件开发环境。它是一个图形化的开发环境,通过按钮、页、文本和图片等来完成图形界面的编辑,通过定义与控制程序逻辑符号相对应的ID号来实现操作。
  人机界面程序包括以下几个界面:①Logo首页,为操作登录主界面接口;②主菜单页面,包括整个系统受控设备的选项;③设备操作功能子页面,为每种设备的操作界面,并提供返回主菜单页面的选项;④退出系统页面,提供用户关闭系统的功能。
4.2.2主机控制程序的开发
  多媒体中央控制系统的主控程序采用符号控制程序设计语言SIMPL(Symbol Intensive Master Programming Language),它是一个可视化的面向对象的控制系统应用程序开发工具,并且提供了系统所必需的编程、配置、测试和调试等功能,实现了用户界面和受控设备群之间的通信。
  SIMPL窗口的配置模块允许用户选择控制系统、用户界面、网络设备和需要安装的受控设备。对这些硬件分配端口地址、网络标识号和IP地址;也可以通过接口卡或网络控制模块来设置设备之间的通信参数。
  控制程序的开发其实是通过编写一些已经编写好的逻辑符号来发送指令到底层程序。这些逻辑符号就是为了满足某些特定功能的要求所开发出来的相应功能模块,类似于函数、类库或控件。不同的逻辑指令功能也不相同,应用范围也不一样。如对大屏幕的拼接控制逻辑程序如图5所示。


4.2.3 用户的底层程序开发
  多媒体中央控制系统底层程序的开发,一般采用C语言编写通用模块,这些模块与中央控制器可以互传指令,中央控制器传递一个控制程序发送的指令(输入信号)到一个模块,然后触发一个进程事件,再发送指令(输出信号)给中央控制器直接对硬件进行操作,执行相应的动作。如对DVD视频、音频进行的程序:
      STRING A$[10], B$[10], C$[10];
      INTEGER I;
      BUFFER_INPUT COM_IN$[50];
      // A$, B$, and C$ contain identical values
      // after these lines run.
      A$=CHR(′A′);
      B$=CHR(65);
      C$=CHR(0x41);
      //Preserve the lower nibble of a word, mask the rest out.
      I = VAL1 & 0x000F;
      // Read until a comma is detected in the stream.
      DO
      {
      I = GetC(COM_IN$)
      }
      UNTIL (I = ′,′);
     STRING_OUTPUT SortedNames$[5];
     STRING_OUTPUT SortedNames$[5,5];
5 多媒体中央控制系统的发展方向
  多媒体中央控制系统未来的发展方向将是智能控制系统(Intelligent Control System )。它将是现代控制理论包含的人工智能、自学习机制以及神经网络的优化组合。在实际应用中应具有以下特点:①自学习机制、记忆功能;②多接口、自适应,强大的通信功能;③系统组态及扩展容易;④编程语言简单易学,兼有高级语言或底层控制语言,提供复杂函数运算或更高层次的二次开发平台;⑤人机界面更加智能人性化;⑥良好的电磁兼容性及稳定性。
参考文献
[1]The technology department of CRESTRON. Production User Manual[M].U.S.A:CRESTRON Inc, 2005.
[2]The technology department of CRESTRON. Crestron SIMPL Windows Primes[M]. U.S.A:Crestron Inc. 2005.
[3]汤旻安,胡荣富,汤自安,等.甘肃省人民防空指挥所通信工程施工设计[J].兰州:兰州东方电子集团,2003.
[4]吕辉,贺正洪.防空指挥自动化系统原理[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003.
[5]陈志龙,黄欧龙,谢金容. 人防信息化指挥体系的构成[J]. 中国人民防空,2005,(2).

继续阅读>>