专利名称：基于ip网络的dvb数字电视技术的城市地铁旅客资讯系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种城市地铁计算机管理信息系统，具体说是基于IP网络DVB数字电视技术的地铁旅客资讯系统。
背景技术：
目前部分城市地铁的旅客资讯系统是基于网络流媒体计算机显示技术的旅客资讯系统。其基本构成、主要功能、主要指标、系统升级扩展能力、视频传输方式、画面质量、显示效果、播出安全性、控制管理模式。
1)基本构成基于网络流媒体计算机显示技术的旅客资讯系统主要由控制中心设备、车站设备和传输网络构成。
中心主要设备有数据服务器、多媒体视频服务器、播出控制工作站、网管服务器、操作员工作站、传输接口等。控制中心将录制好的信号源进行广告信息编辑、管理、审核，以MPEG-2或MPEG-4压缩方式形成一系列的流媒体素材，根据运营需要制定的播出列表，将需要播放的内容上载到数据服务器和多媒体视频服务器，再通过传输网络将信息传输到每个车站播出控制器。
车站主要设备有PDP显示器、VGA信号分配器、播出控制器、操作员工作站、传输接口等。车站子系统通过传输网络下载来自控制中心预先制作好存储在硬盘上的网络流媒体信息，经车站播出控制器利用网络流媒体计算机显示技术以VGA显示模式在站台PDP显示器上播放。采用VGA信号输出方式，一台车站播出工作站可驱动4台等离子显示屏进行显示。
传输网络端口带宽为100M。
2)主要功能可显示文本、动画、影视文件。
子窗口中播放的节目能够自动缩放至适合子窗口的显示。
每一分屏子窗口能够独立播放的各自的信息。
可预先下载存储多个节目，自动根据播出列表的更新情况、生效时间、失效时间，选择正确的时间表进行解释播放。
车站播出工作站提供存储1小时以上的MPEG-4的节目数据，以便传输网络发生故障时提供备份播出。
能根据不同的优先等级，高优先级的信息能够根据预定义的规则中止打断正在播放的低优先级信息，优先播放。
通过数学公式模拟列车到站时间。
3)主要指标编码方式MPEG-4画面格式352×288硬盘270GB网卡100M以太网卡4)系统升级扩展能力基于VGA显示方式，通过增加站点控制设备和显示终端实现系统扩展功能。
5)视频传输方式采用硬盘存储播放和VGA显示方式，站台VGA传输距离30米。
6)画面质量采用码率为MPEG-4的流媒体格式进行视频和音频的压缩，视频分辨率可以达到352×288。
7)显示效果通过VGA接口进行显示，信息的显示可以达到8个，调用多于8个模块有可能会造成画面的迟滞(信息的发布主要依赖计算机的处理能力)。
8)播出安全性事先编制审核，不支持延时播出和监控现场播出内容。
9)控制管理模式分散控制、集中管理。
该系统存在实时可控性差、画面质量不高，信息覆盖面小、系统升级扩展能力差、视频传输距离短、播出安全性差，列车到站信息不准、不能进行电视直播，没有使用动态显示技术实现广播级视频播出。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种基于IP网络DVB数字电视技术的地铁旅客资讯系统。
本发明为实现上述发明的目的，所采取的技术方案是，基于IP网络DVB数字电视技术的地铁旅客资讯系统，采用IP/DVB封装机制，将MPEG-2 TS流打入到IP包当中，然后送到相应的传输通道，通过传输网络传到每个车站，经还原为视音频信号并在显示终端显示。
基于IP网络DVB数字电视技术的地铁旅客资讯系统，由控制中心子系统、车站子系统和传输网络构成。
控制中心子系统由数字视频服务器、播出控制工作站、网管/操作员服务器、中心数据库服务器、网络编码器、媒体素材网关、视音频切换矩阵、视音频数模/模数转换器、数字电视设备、外部信号源、中心集成化管理软件、传输接口等构成一个完整的播出和集中控制系统。同时，中心子系统还将提供多个与其它系统的接口，负责对整个系统设备工作状态进行监控以及网络系统的集中管理，还包括外部信息流的采集、播出版式的编辑、视频流的转换、播出控制、系统监控、系统信息的存储等功能，是地铁旅客资讯系统(PIS)集中管理和控制的中心。在控制中心(OCC)设播出控制工作站终端，由OCC值班主任控制。在机房设中心操作员工作站和中心网管工作站，主要负责PIS系统的维护、管理。
车站子系统由LED旅客向导牌、接口板、通讯控制器、电源通讯控制器、控制计算机、旅客资讯播出控制器、车站播出服务器、等离子显示器、视音频数模转换器、车站管理软件、传输接口构成。车站子系统通过传输通道播放来自控制中心的实时信息，并可在其基础上叠加本站的信息，如列车运行信息和各类个性化信息等。负责管理站内的乘客信息服务系统、集中监控车站内的乘客信息服务系统、接收中心子系统的数据并分发至车站内的乘客信息服务系统的每一显示终端、外部系统数据的导入和导出、向车站内的乘客信息服务系统发放信息、站内的站务信息的编辑和保存等。
本发明基于IP网络的DVB数字电视技术的地铁旅客资讯系统从以下几个方面体现发明的有益效果。
1)具有实时的视频广播和电视节目转播功能。
2)可向旅客发布实时列车运行信息。
3)中央控制和管理，在控制中心或者车站，可以监控各显示终端节点的工作状态，信息的发布不需要有人职守，减少了人员的配置成本。
4)可在指定的时间，将指定的信息显示在显示屏上，具有良好的优先级控制和分区控制能力。
5)系统支持多种显示终端，可以采用等离子显示屏、液晶显示屏、LED显示屏，实用性和扩展性强。
6)可同屏幕多区域信息并行发布，实时多区域的动态信息发布，信息区域可多于20个。
7)支持多媒体数据插播方式和随机数据插入等功能，为运营管理者提供灵活、丰富多样的数据、音视频。
8)支持动态同屏幕多区域播放模式。屏幕的子窗口结构、布局配置、分辨率等能够根据时间表的预先设定，动态地改变，布局的改变不需要重新启动机器。
9)车站播出工作站能够每天自动触发系统自动维护程序，自动删除无用的节目数据，增加系统可靠性。
10)采用8Mb/s的MPEG-2码流DVB-IP传输视频技术，图像质量达到演播室级别，整个过程全数字化处理，确保最终效果达到数字电视广播级图像质量。
11)系统升级扩展能力强通过对中心数字视频服务器DVB输出通道的扩展，可增加对车站进行广播的频道，并可通过DVB技术提供更多的附加服务。可通过增加视频服务器的模块，可直接支持高清晰度电视的广播，也可以支持标准清晰度电视和高清晰度电视广播并存的过渡方式。
12)视频传输距离远基于720×576×25帧/秒的画面质量，站台SDI传输距离大于80米。
13)显示效果好系统核心设备是基于硬件处理，信息显示可以支持20个以上的区域。
播出安全性高在事先编制审核的基础上，系统可延时播出和监控现场播出内容。可在节目转播时，将节目进行缓冲处理后再进行播出，保证节目内容的安全性。
图1是本发明基于IP网络的DVB数字电视技术的地铁旅客资讯系统组成框图；图2是中心子系统控制程序框图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例如图1示，基于IP网络的DVB数字电视技术的地铁旅客资讯系统。
采用IP/DVB封装机制，将MPEG-2 TS流打入到IP包当中，然后送到相应的传输通道，通过传输网络传到每个车站，经还原为视音频信号并在显示终端显示。
基本构成基于IP网络的DVB数字电视技术的地铁旅客资讯系统，由控制中心子系统、车站子系统和传输网络构成。
控制中心子系统由数字视频服务器、播出控制工作站、网管/操作员服务器、中心数据库服务器、网络编码器、媒体素材网关、视音频切换矩阵、视音频数模/模数转换器、数字电视设备、外部信号源、中心集成化管理软件、传输接口构成一个完整的播出和集中控制系统。同时，中心子系统还将提供多个与其它系统的接口，负责对整个系统设备工作状态进行监控以及网络系统的集中管理，还包括外部信息流的采集、播出版式的编辑、视频流的转换、播出控制、系统监控、系统信息的存储等功能，是地铁旅客资讯系统(PIS)集中管理和控制的中心。在控制中心(OCC)设播出控制工作站终端，由OCC值班主任控制。在机房设中心操作员工作站和中心网管工作站，主要负责PIS系统的维护、管理。
信号处理流程外部信号源通过标准视频、音频接口和视音频切换矩阵相连，视音频切换矩阵输出一路标准视频音频信号到监视器，用于监视外部信号源；视音频切换矩阵输出的标准模拟视频音频信号经视音频数模数转换器处理后以SDI接口向数字视频服务器传输数字信号；数字视频服务器以SDI接口分别向网络编码器、媒体素材网关、数模转换器发送数字信号，网络编码器和媒体素材网关将接收的数字信号以RJ45接口和传输网交换机相连，并向传输网发送IP网络DVB数字视音频信号。数模转换器将数字视频服务器发送来的SDI信号处理后以标准模拟视频音频信号在监视器上显示。播出控制工作站由OCC值班主任控制，通过操作播控程序模块发出RS-422接口控制信号控制数字视频服务器。网管/操作员服务器以RJ45接口和传输网交换机相连，主要负责PIS系统的维护、管理。数据库服务器，以RJ45接口和传输网交换机相连，主要负责PIS系统的数据存储、维护、管理。
车站子系统主要设备有LED旅客向导牌、接口板、通讯控制器、电源通讯控制器、控制计算机、旅客资讯播出控制器、车站播出服务器、等离子显示器、视音频数模转换器、车站管理软件、传输接口等。车站子系统通过传输通道播放来自控制中心的实时信息，并可在其基础上叠加本站的信息，如列车运行信息和各类个性化信息等。负责管理站内的乘客信息服务系统、集中监控车站内的乘客信息服务系统、接收中心子系统的数据并分发至车站内的乘客信息服务系统的每一显示终端、外部系统数据的导入和导出、向车站内的乘客信息服务系统发放信息、站内的站务信息的编辑和保存等。
车站子系统主要由控制和站台显示两部分构成控制部分车站子系统的控制部分放置在车站控制室。
车站播出服务器以RJ45接口和传输网交换机相连，接收处理播放来自控制中心的实时信息，并在其基础上叠加本站的信息(如列车运行信息和各类个性化信息等)。负责外部系统数据的导入和导出、向车站内的乘客信息服务系统发放信息、站内的站务信息的编辑和保存等。
旅客资讯播出控制器以RJ45接口和传输网交换机相连，负责管理站内的乘客信息、集中监控车站内的乘客信息服务系统、调用车站播出服务器数据并分发至车站内的乘客信息服务系统的每一显示终端。
视音频数模转换器接收旅客资讯播出控制器发出的SDI信号，处理后以标准模拟视频音频信号在LED旅客向导牌监视器和等离子显示器上显示。
上/下行LED显示控制机分别通过视频图文传输网(TCP/IP协议)接收OCC传递的视频图文信息，通过三路接口适配器分别接收来自ATS系统的列车运行信息。上/下行LED显示控制机将数据信息汇总处理，提供给PIS及车站局域网内数据共享。
长线驱动卡此卡插入LED显示控制机，是实现将显示器上局部实时信息通过编码、压缩、电平转换为适合长线传输的RS-422电平进行传输，传输距离大于200米。
接口适配器通过车站接口箱(SIC)接收来自ATS系统的列车运行信息，实现主控板与受控板之间的通信，包括主控板与受控板之间传输的所有信息，将接收处理好的列车运行信息通过通信通道传输到车站播出控制器，车站播出控制器将接收到的列车运行信息处理后再传输到PDP显示屏、双基色旅客向导牌和DTI。
电源通讯控制器把电源控制信号中RS-232电平转换为RS-485电平，具有握手、信号监测等功能。
发车计时器(DTI)通讯控制器将DTI控制信号中RS-232电平转换为RS-485电平，具有握手、信号监测等功能。
全自动多电脑切换器实现多台电脑的显示器切换。
站台显示部分LED旅客向导牌站台双基色LED显示屏(双面显示)，接收显示上/下行LED显示控制机发出的列车运行实时信息，乘车安全须知、换乘信息，新闻、气象信息，政府公告，临时通告和紧急通告，文字图片广告信息，同步时钟等。
站台全彩色LED显示屏接收显示上/下行LED显示控制机发出的列车运行实时信息，乘车安全须知、换乘信息，新闻、气象信息，政府公告，临时通告和紧急通告，文字图片广告信息，同步时钟等。列车运行实时信息、视频广告信息、出行参考、各类生活资讯、娱乐节目、同步时钟、电视节目等。
站台PDP显示屏接收显示上/下行旅客资讯播出控制器发出的列车运行实时信息，乘车安全须知、换乘信息，新闻、气象信息，政府公告，临时通告和紧急通告，文字图片广告信息，同步时钟等。列车运行实时信息、视频广告信息、出行参考、各类生活资讯、娱乐节目、同步时钟、电视节目等。
发车计时器(DTI)站台双基色LED显示屏(单面显示)，接收显示上/下行LED显示控制机发出的列车运行实时信息。
传输网络为千兆以太网(2核心层和3个汇聚层的交换机均为双冗余)端口带宽大于100M。
主要功能可同屏幕多区域信息并行发布，实时多区域的动态信息发布，信息区域可多于20个，在同一显示屏幕上可以同时显示，也可单独显示如下信息列车运行实时信息乘车安全须知、换乘信息新闻、气象信息政府公告，临时通告和紧急通告文字图片广告信息和视频广告信息出行参考、各类生活资讯娱乐节目同步时钟电视节目等具有实时的视频广播和电视节目转播功能，能实时播出并在相应的显示屏上显示多媒体动态旅客资讯信息。可对地铁旅客关心的活动进行现场直播，转播中央电视台《新闻联播》、重大体育赛事、新闻等节目。
完备的系统应急功能。在发生紧急情况时，可立即中断正常信息发布，并通过文字、图像报警的形式，提醒乘客紧急避险。
完美的广告发布平台。系统除了能为乘客提供必要的乘车信息和各类资讯外，还为地铁运营商提供了一个广告的发布平台。广告的类型可以为电视视频广告，也可以播出图片和文字的广告。广告信息的发布形式灵活多样。
多种显示屏相结合。系统支持多种显示终端，可以采用等离子显示屏、液晶显示屏、LED显示屏，也可以采用多种显示屏结合的显示方式进行信息的发布。
友好的用户操作界面。系统为用户提供了友好的操作界面，用户只需要通过键盘鼠标进行简单操作即可建立非常美观的信息发布界面，并且能够得到所见即所得的效果。各站点信息的发布采用集中控制和自动播出的方式，信息的发布不需要有人职守，不但避免了人为的操作失误，而且减少了人员的配置成本。
可在指定的时间，将指定的信息显示在显示屏上，具有良好的优先级控制和分区控制能力。
可进行中央控制和管理，在控制中心或者车站，可以监控各显示终端节点的工作状态，可以远程控制旅客向导牌、发车计时器等显示器的开启和关闭。
采用模块化设计，接口和设备扩展简便。
系统所有信息播出机设置有独立IP地址，均遵从TCP/IP协议，SNMP简单网络管理协议，设立完善的网络管理系统，实现网上各终端显示设备节点电源控制管理、状态查询、参数设置、报警、报警处理等功能。
支持多媒体数据插播方式和随机数据插入等功能，为运营者管理丰富多样的数据、音视频提供灵活性。同时系统具备广播级传输(MPEG-2TS流传输标准)模拟电视节目的能力，并在转播实时电视节目的同时在显示终端的其他窗口播出乘客资讯信息。
支持动态同屏幕多区域播放模式。屏幕的子窗口结构、布局配置、分辨率等能够根据时间表的预先设定，动态地改变。布局的改变不需要重新启动机器。
子窗口中播放的节目能够自动缩放至适合子窗口的显示。
可预先下载存储多个节目，自动根据播出列表的更新情况、生效时间、失效时间，选择正确的时间表进行解释播放。
车站播出工作站提供存储2小时以上的MPEG-2或MPEG-4的节目数据，以便传输网络发生故障时提供备份播出。
能根据不同的优先等级，高优先级的信息能够根据预定义的规则中止打断正在播放的低优先级信息，优先播放。
车站播出工作站能够每天自动触发系统自动维护程序，自动删除无用的节目数据。
系统采用广播级数字化设备，降低传输衰减来保证广播级的视频质量。
采用8Mb/s的MPEG-2码流DVB-IP传输视频技术，图像质量达到演播室级别，整个过程全数字化处理，确保最终效果达到数字电视广播级图像质量。
可以根据时间表将一天/一周任意划分成各个时段，针对每一时段可以设置成任意指定的分屏布局。每一分屏子窗口又可以单独执行任意指定的时间表，并按时间表指定顺序，循环地播放各节目序列。
主要指标磁盘阵列方式RAID-3记录容量720GB内部HDD接口SCSI-2 Fast/Wide single-ended采样频率Y13.5MHzR-Y，B-Y6.75MHz量化8比特压缩方式MPEG-2 4:2:2 P@MLMPEG-2 MP@ML比特率MPEG-2 MP@ML 1.5 to 15Mb/sMPEG-2 4:2:2 P@ML 3.0 to 24Mb/s(长GoP)MPEG-2 4:2:2 P@ML 25 to 50Mb/s(I帧)625/50576lines(PAL)双声道模拟平衡音频输入；MPEG1-LII和Dolby DigitalTM(AC-3)音频编码视频减噪和运动补偿功能软件选择MPEG2编码格式——4:2:0或4:2:2数模转换器，能同时提供复合和Y/B-Y/R-Y接口。
一路SDI入，两路SDI环出，
四路复合视频出或一路分量和一路复合支持NTSC和PAL系统升级扩展能力通过对中心数字视频服务器DVB输出通道的扩展，可增加对车站进行广播的频道，并可通过DVB技术提供更多的附加服务。目前本系统已支持数字电视广播，并可通过增加视频服务器的模块，可直接支持高清晰度电视的广播，也可以支持标准清晰度电视和高清晰度电视广播并存的过渡方式。
视频传输方式由于系统传输方式采用DVB over IP的技术，高质量的DVB MPEG-2TS流可通过100M以太网对各个车站以组播和多播的数字方式传输，视频画面达到广播级质量。
画面质量系统采用了MPEG-S TS流的编码方，实现DVB数字电视在有限的带宽条件下进行高质量的数据广播，图像编码在8mb/s的压缩条件下，依然可以达到广播级的质量。
显示效果系统核心设备是基于硬件处理，主要的显示运算通过硬件板卡的处理，显示效果对计算机的处理能力要求不高，信息显示流畅，信息显示可以支持20个以上的区域。
播出安全性在事先编制审核的基础上，系统可延时播出和监控现场播出内容。可在节目转播时，将节目进行缓冲处理后再进行播出，保证了节目内容的安全性。
控制管理模式集中控制、集中管理。系统采用“中心”到“站”的管理模式，强化中心的系统管理职能，减少了管理人员，同时通过不同人员的权限设定，分清了管理人员职责。各站无需专职操作员，减少了误操作可能，节约了系统运营的人工成本。
权利要求
1.一种基于IP网络的DVB数字电视技术的城市地铁旅客资讯系统，由控制中心子系统、车站子系统和传输网络构成；其特征是所述控制中心子系统由数字视频服务器、播出控制工作站、网管/操作员服务器、中心数据库服务器、网络编码器、媒体素材网关、视音频切换矩阵、视音频数模/模数转换器、数字电视设备、外部信号源、中心集成化管理软件、传输接口构成；同时，中心子系统还提供多个与其它系统的接口，负责对整个系统设备工作状态进行监控以及网络系统的集中管理，还包括外部信息流的采集、播出版式的编辑、视频流的转换、播出控制、系统监控、系统信息的存储等功能；外部信号源通过标准视频、音频接口和视音频切换矩阵相连，视音频切换矩阵输出一路标准视频音频信号到监视器，用于监视外部信号源；视音频切换矩阵输出的标准模拟视频音频信号经视音频数模数转换器处理后以SDI接口向数字视频服务器传输数字信号；数字视频服务器以SDI接口分别向网络编码器、媒体素材网关、数模转换器发送数字信号，网络编码器和媒体素材网关将接收的数字信号以RJ45接口和传输网交换机相连，并向传输网发送IP网络DVB数字视音频信号；数模转换器将数字视频服务器发送来的SDI信号处理后以标准模拟视频音频信号在监视器上显示；播出控制工作站通过操作播控程序模块发出RS-422接口控制信号控制数字视频服务器；网管/操作员服务器以RJ45接口和传输网交换机相连；数据库服务器，以RJ45接口和传输网交换机相连；所述车站子系统由LED旅客向导牌、接口适配器、通讯控制器、电源通讯控制器、控制计算机、旅客资讯播出控制器、车站播出服务器、等离子显示器、视音频数模转换器构成；车站子系统通过传输通道播放来自控制中心的实时信息，并可在其基础上叠加本站的信息；车站播出服务器以RJ45接口和传输网交换机相连，接收处理播放来自控制中心的实时信息，并在其基础上叠加本站的信息；旅客资讯播出控制器以RJ45接口和传输网交换机相连；视音频数模转换器接收旅客资讯播出控制器发出的SDI信号，处理后以标准模拟视频音频信号在LED旅客向导牌监视器和等离子显示器上显示；上/下行LED显示控制机，分别通过视频图文传输网接收OCC传递的视频图文信息，通过三路接口适配器分别接收来自ATS系统的列车运行信息；上/下行LED显示控制机将数据信息汇总处理，提供给PIS及车站局域网内数据共享；接口适配器通过车站接口箱接收来自ATS系统的列车运行信息，实现主控板与受控板之间的通信，包括主控板与受控板之间传输的所有信息，将接收处理好的列车运行信息通过通信通道传输到车站播出控制器，车站播出控制器将接收到的列车运行信息处理后再传输到PDP显示屏、双基色旅客向导牌和DTI；电源通讯控制器把电源控制信号中RS-232电平转换为RS-485电平；发车计时器(DTI)通讯控制器将DTI控制信号中RS-232电平转换为RS-485电平。
全文摘要
本发明公开了一种基于IP网络的DVB数字电视技术的城市地铁旅客资讯系统，由控制中心子系统、车站子系统和传输网络构成；中心子系统由数字视频服务器、播出控制工作站、网管/操作员服务器、中心数据库服务器、网络编码器、媒体素材网关、视音频切换矩阵、视音频数模/模数转换器、数字电视设备、外部信号源、中心集成化管理软件、传输接口构成；车站子系统由LED旅客向导牌、接口板、通讯控制器、电源通讯控制器、控制计算机、旅客资讯播出控制器、车站播出服务器、等离子显示器、视音频数模转换器构成；车站子系统通过传输通道播放来自控制中心的实时信息，并可在其基础上叠加本站的信息。
文档编号H04N7/52GK1874477SQ20061003996
公开日2006年12月6日 申请日期2006年4月27日 优先权日2006年4月27日
发明者严德树, 孙红, 李文明, 张坤, 朱斌, 尚震 申请人:中国电子科技集团公司第十四研究所