一种内嵌坐席管理功能的主动冗余光网络备份系统的制作方法

本实用新型涉及音视频通信领域、高清监控系统、视频会议领域，尤其涉及一种内嵌坐席管理功能的主动冗余光网络备份系统。

背景技术：

大数据时代的控制室，连接着数据量巨大、类型庞杂的信号源，为了协作管理以及高效处理海量的信息与数据，基于KVM技术设计的具备坐席协作管理功能的音视频系统应运而生。KVM是键盘(Keyboard)、显示器(Video)、鼠标(Mouse)的缩写，通过灵活的键盘、显示器、鼠标的配置，实现系统和网络的集中管理，提高系统的可管理性，提高坐席管理员的工作效率，坐席管理员可以通过一套键盘、鼠标、显示器以及KVM管理软件在多个不同操作系统的主机或服务器之间来回切换操作并实施管理。回顾KVM坐席的发展历程，大致经历了模拟KVM坐席、数字KVM坐席、IP KVM坐席、光纤KVM几个阶段，目前IP KVM和光纤KVM应用很普遍。音视频的IP方案是网络技术与音视频编解码的完美结合，它的发展变化与以太网和先进的音视频编码技术的不断推新息息相关。相比其它的音视频传输方案有很明显的优势：充分利用了IP网络的开放性，管理软件功能强大，视频分发、浏览、存储非常方便，设备只需要接入一根网线即可使用，资源共享更加便捷，多用户浏览无需建立多个物理连接，系统开发性好，扩容方便。

光纤作为通讯信号的传输媒介，本身就有很强的优势：损耗少，有一定带宽且色散少，接线容易，可靠性高，制造比较简单，价格低廉等。而在音视频系统中，这个优势更为明显：光纤的抗干扰能力极强，对于电磁干扰完全不用考虑，光纤因为是光传输，没有电磁回路，可以完全隔离“环地噪声”，或者是地电平不同带来的其它问题，现在音视频正在向高清、超高清的方向发展，甚至是多路的音视频信号的传输，这对于带宽有了更高的要求，而对于光纤而言，单根光纤数据传输速率能够达到几Gbps甚至上百Gbps，完全能够满足2K、4K、甚至8K的高清、超高清的信号传输要求，对于高清、超高清视频信号，都会存在传输距离的问题，一般的线缆传输是几米到几十米，而在多媒体应用系统中，往往需要把DVI、VGA等视频接口信号进行远距离的传输，但实用普通线缆长距离传输时，总会出现输出信号差，容易受干扰，显示出来的图像出现模糊、拖尾、粉色等现象，使用光纤进行传输，可以解决此类问题，多模光纤的传输距离在几百米，单模光纤的传输距离在几公里到几十公里不等，光纤作为音视频的传输介质，具有信号衰减少，传输距离远，保密性能好，抗干扰能力强等特点，音视频市场上提供的光纤传输其不仅能传输多路图像，还能够实现音频、控制信号、红外等信号的同传。

在现代工业中，坐席要为需要处理大量并发数据的专业人员提供操作位置，涉及多种类型信号的接入、切换和操作等处理方式，与多个本地、异地人员与部门进行协作，实现少数人管理大量并发信息的技术设备和工作环境。传统的坐席管理一般采取控制室集中模式，操作人员与大量设备同处一个固定的空间环境，鼠标、键盘、显示端与主机一一对应，操作人员只有找到对应的鼠标键盘才能完成正确业务操作，无法处理大量并发数据，处理效率低，人机同处一室安全系数也不高，当设备维护或者故障时，就需要马上停止该设备的业务系统。

基于以上问题，我们提出一种基于通信系统，本系统可以实现IP与光纤互备的传输方案，可以综合管理跨平台、跨网段的全部资源，保证系统闲时各司其职，突发任务时的联动操作；实时数据传输能力，加上分组分权限管理机制，让本地或者异地的坐席与坐席之间、坐席与大屏之间数据抓取推送变得很高效，达到充分的资源共享效果与目的；一机多屏的设计可以简化桌面，一机多屏的体念使得一套键盘鼠标通过预设的快捷键或者通过移动光标操作多个终端设备；人机分离策略避免了人机同处一室时的安全隐患。兼容IP方案与光纤方案的优势，任何一个发送或者接收节点，都包括两路光纤信号、一路网络信号，当其中一路出现故障的时候，能够无缝自动连接其它两路信号，保证系统运行的可靠稳定。结合公司设计的坐席协作管理软件，对于解决本地坐席与异地坐席人员的协作效率、实时操控、信息沟通、实时稳定一键式的安全管控，提供了一种先进的方案，特别适用于需要集中指挥和迅速决策的关键任务环境，更加高效地实现资源共享与规划决策。可广泛应用于应急指挥中心、多媒体教学、多功能会议厅、大屏拼接工程、指挥调度、能源建设等方面。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种基于IP模式与光纤模式互为备份的KVM方案，以满足音视频信号拷贝存储、传输的实时性、系统运行的稳健性等方面的要求，并提供高质量的音视频传输质量。

本实用新型提供了一种内嵌坐席管理功能的主动冗余光网络备份系统，包括信号源、发送端子Tx、不少于两个的光纤KVM管理主机、网络交换系统、接收端子Rx和座席端，所述信号源电连接于所述发送端子Tx，所述发送端子Tx分别电连接于所述光纤KVM管理主机和所述网络交换系统，所述接收端子Rx分别电连接于所述光纤KVM管理主机和所述网络交换系统，所述显示终端电连接于所述接收端子Rx，所述座席端电连接于所述接收端子Rx。

进一步地，所述发送端子Tx包括视频接收模块、音频接收模块、KVM模块、DDR3内存模块、电源模块、时钟模块、发送端网络处理模块、FPGA中央处理器和不少于两个的光电转换模块，所述FPGA中央处理器分别电连接于所述视频接收模块、所述音频接收模块、所述KVM模块、所述DDR3内存模块、所述电源模块、所述时钟模块、所述发送端网络处理模块和所述光电转换模块。

进一步地，所述接收端子Rx包括视频驱动模块、音频驱动模块、KVM模块、DDR3内存模块、电源模块、时钟模块、接收端网络处理模块、FPGA中央处理器和不少于两个的光电转换模块，所述FPGA中央处理器分别电连接于所述视频驱动模块、所述音频驱动模块、所述KVM模块、所述DDR3内存模块、所述电源模块、所述时钟模块、所述接收端网络处理模块和所述光电转换模块，。

进一步地，所述FPGA中央处理器的型号为：XC7A100T。

进一步地，所述发送端网络处理模块的型号为：TMS320DM8148DaVinci。

进一步地，所述接收端网络处理模块的型号为：Hi3536。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型采用至少两组光纤KVM管理主机的设置，增强了系统运行的可靠性，系统具有一路IP与两路光信号，其中的任意一路出现故障的时候，不会影响系统的正常运行，当数据传送量巨大的时候，三路信号可以协同处理，以满足带宽要求；

2、能够进行高质量的音视频显示，比如说：当要求最少延时的时候，系统会自动选择光路信号进行显示，不会受到网络环境恶化导致的丢包、丢帧等影响；

3、系统采用了模块化设计，安装维护方便，融合了图像处理、音视频编解码功能，相当于一机多用，或者说是多机合一，避免了客户的重复投资，也有利于升级换代。

附图说明

图1为本实用新型的系统电路连接示意图；

图2为本实用新型的发送端子Tx电路连接示意图；

图3为本实用新型的接收端子Rx电路连接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种内嵌坐席管理功能的主动冗余光网络备份系统，包括信号源、发送端子Tx、不少于两个的光纤KVM管理主机、网络交换系统、接收端子Rx和座席端，所述信号源电连接于所述发送端子Tx，所述发送端子Tx分别电连接于所述光纤KVM管理主机和所述网络交换系统，所述接收端子Rx分别电连接于所述光纤KVM管理主机和所述网络交换系统，所述显示终端电连接于所述接收端子Rx，所述座席端电连接于所述接收端子Rx。

进一步地，如图2所示，所述发送端子Tx包括视频接收模块、音频接收模块、KVM模块、DDR3内存模块、电源模块、时钟模块、发送端网络处理模块、FPGA中央处理器和不少于两个的光电转换模块，所述FPGA中央处理器分别电连接于所述视频接收模块、所述音频接收模块、所述KVM模块、所述DDR3内存模块、所述电源模块、所述时钟模块、所述发送端网络处理模块和所述光电转换模块。

进一步地，如图3所示，所述接收端子Rx包括视频驱动模块、音频驱动模块、KVM模块、DDR3内存模块、电源模块、时钟模块、接收端网络处理模块、FPGA中央处理器和不少于两个的光电转换模块，所述FPGA中央处理器分别电连接于所述视频驱动模块、所述音频驱动模块、所述KVM模块、所述DDR3内存模块、所述电源模块、所述时钟模块、所述接收端网络处理模块和所述光电转换模块，。

进一步地，所述FPGA中央处理器的型号为：XC7A100T，其采用28nm小型化封装技术，性能价格比高，包含1.066Mb/s DDR3技术，支持四路高达6.6G高速串行GTP收发器，高达100K逻辑单元，240个DSP Slice，300余个IO管脚，1.2Gbps的LVDS，功耗相比Spartan6系列的FPGA降低了50％，能够满足设计中音视频、控制信号的光纤传输编码功能。

进一步地，所述发送端网络处理模块的型号为：TMS320DM8148DaVinci，它是一款高度集成的、可编程视频处理器，其可编程性主要包括一个ARMv7架构高达IGHz的ARM Cortex-A8 RISC CPU，一个TIC674x VLIW浮点DSP内核，一个可编程高清视频图像协处理器(HDVICP v2)，支持H.264、MPEG2、VC1、MPEG4、SP/ASP等编码解码转码操作，此外还有一个SGX530 3D图像引擎，可以分担DSP内核上很多的普通视频和成像算法，比如视频缩放、HQ图像抗混叠等操作，带有集成PHY的串行ATA(SATA)3.0Gbps控制器，可以直接驱动硬盘，完成压缩后视频的存储，丰富的USB、UART、SPI、I2C等控制端口，能够充分满足设计中的高清视频压缩存储等功能。

进一步地，所述接收端网络处理模块的型号为：Hi3536，Hi3536内嵌ARM Cortex A17四核，最大工作频率1.4GHz，以及ARM Cortex A7单核，最大频率900MHz，集成Mali-T720 GPU，音视频输入输出接口、网络接口、存储器接口、控制类接口丰富，具有强大的编解码能力，特别是解码方面，能同时支持：4个4K@30fps H.264/H.265解码和2个1080P@30fps H.264编码，16个1080p@30fpsH.264/H.265解码和2个1080P@30fps H.264编码，9个1080p@30fpsH.264/H.265解码和一个4K@30fps H.264编码，32个720p@30fps H.264/H.265解码和4个720p@30fps H.264编码。

本实用新型工作过程如下：

1)信号源发送的音视频信号，由发送端子Tx接收，发送端子Tx将它转换成两路光信号与IP信号，分别传输到光路或者网路，光路信号由光纤KVM管理主机进行分配与管理，IP信号由网络交换系统进行分配与管理；

2)接收端子Rx接收网络交换系统和光纤KVM管理主机分配过来的光信号与IP信号，分别进行解串、解包、解压缩等处理操作，恢复其中的音频、视频、控制信号；

3)接收节点的FPGA中央处理器根据任务要求，分别对来自光路与网路的音视频信号进行判断，选择符合要求的一路或者组合信号；

4)所选的符合要求的信号，经过FPGA中央处理器内部的音频、视频处理模块、控制信号模块进行相关的音视频、控制信号处理以后，传送给音频驱动模块、视频驱动模块，在相对应的音视频接口、控制接口上，控制相对应的音频播放设备、视频显示设备、控制信号设备，输出视频、音频及控制类信号；

5)反向控制信号，坐席操作员发送的键盘、鼠标类信号，由接收端子Rx的控制接口接收，经由FPGA中央处理器、接收端网络处理模块分别转换成光信号、IP信号，传递给发送端子Tx上，控制与发送端子相连的相关设备，实际应用中就是控制源端的电脑桌面等，完成KVM功能。

以上是本实用新型的具体实施过程，相比现有技术有以下优势：

1、增强了系统运行的可靠性，系统具有一路IP与两路光信号，其中的任意一路出现故障的时候，不会影响系统的正常运行，当数据传送量巨大的时候，三路信号可以协同处理，以满足带宽要求；

2、能够进行高质量的音视频显示，比如说：当要求最少延时的时候，系统会自动选择光路信号进行显示，不会受到网络环境恶化导致的丢包、丢帧等影响；

3、系统集成了相关音视频处理功能：图像缩放、亮度对比度调节、剪切/裁剪、去隔行、隔行显示、音量调节、音频滤波等功能，可以根据视频显示设备的状态，以视频显示设备最佳分辨率输出、客户感兴趣的局部图像输出，以及音频的调节等；

4、发送端子Tx预留了SATA接口，只要接上硬盘就能够完成对信号源的音视频存储功能，如果配套流媒体服务器，很容易完成音视频分发与存储、直播、点播、虚拟直播、剪切、转码等功能；

5、系统采用RTSP、RTMP协议发送与传送音视频，可以很容易与社会上流行的编码器、解码器、流媒体服务器对接，兼容性比较好，十分有利于系统的应用；

6、系统采用了模块化设计，安装维护方便，融合了图像处理、音视频编解码功能，相当于一机多用，或者说是多机合一，避免了客户的重复投资，也有利于升级换代。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。