AV для ситуационных центров

В век, когда информация «правит миром», комплексы, где она хранится и обрабатывается различными приложениями, то есть ЦОДы, приобретают стратегически важное значение. Но не менее важны и места, где она используется для принятия важнейших решений. Это различные виды ситуационных центров, центры управления и мониторинга, диспетчерские залы, командные пункты и т. п. Все подобные объекты, которые мы далее будет обобщенно называть «ситуационные центры», оснащаются современными системами визуализации информации и средствами ее анализа, что позволяет оперативно оценивать, моделировать, прогнозировать сценарии развития различных ситуаций и вырабатывать наиболее эффективные решения.

Ситуационные центры сегодня востребованы как у крупных заказчиков из госсектора, так и у клиентов из коммерческой сферы. «Такие центры требуются везде, где важна обработка большого объема различной информации для своевременного принятия управленческих решений», — утверждает Алексей Макусов, руководитель инженерного подразделения департамента системной интеграции компании Auvix. Для того чтобы обеспечить ситуационный центр всей инфраструктурой, необходимой для его эффективного функционирования, используется широкий спектр AV- и другого оборудования (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Типовой состав подсистем ситуационного центра.

ВИДЕОСТЕНА…

В ситуационных центрах обычно устанавливается большое число средств отображения, включая экран коллективного пользования, дублирующие экраны, мониторы на рабочих местах и т. д. Но ключевым и самым заметным является именно экран коллективного пользования, который, как правило, представляет собой большую видеостену.

В настоящее время существует довольно много различных решений для организации экранов коллективного пользования. При их выборе следует учитывать массу обстоятельств. К их числу Алексей Хлобыстов, главный инженер проекта группы «Астерос», относит физические характеристики помещения (габаритные размеры, несущую способность перекрытий и т. д.), уровень его освещенности, режим работы экрана, тип выводимой информации. Александр Суховский, технический директор компании «Брюллов Консалтинг», добавляет, что при проектировании системы отображения важно учитывать расположение людей в помещении и их функции в процессах диспетчеризации или принятия решений.

В последнее время большую популярность приобрели видеостены из жидкокристаллических (LCD) панелей, чему в немалой степени способствовало снижение их стоимости. Основным недостатком таких решений Александр Суховский называет сравнительно большой шов между экранами, что ухудшает читаемость отображаемых схем, таблиц или карт. Другой вариант — видеостены из проекционных видеокубов (см. Рисунок 2). Они имеют практически невидимые зазоры между экранами и обладают наибольшей отказоустойчивостью среди систем отображения. Специалист «Брюллов Консалтинг» считает, что проекционные видеокубы являются практически безальтернативным решением в тех ситуациях, когда к системе отображения предъявляются самые высокие требования.

Рисунок 2. Пример видеостены из видеокубов обратной проекции.

Данное мнение разделяют большинство экспертов, рассматривая видеостену на основе проекционных видеокубов как лучшее решение для организации экрана коллективного пользования в ситуационных центрах. Специалисты компании «Астерос» рекомендуют такие решения для стратегически важных узлов: диспетчерские и ситуационные залы, центры управления и любые другие залы — где потеря отображаемой информации недопустима либо где планируется выводить мнемосхемы и картографическую информацию. «Если к оснащаемому центру предъявляются менее жесткие требования, то для организации экрана можно рассмотреть применение тонкошовных LCD-панелей. Они подойдут для небольших центров, где наличие разрывов между изображениями (швов) не является критичным, как и более низкий показатель безотказной работы. В качестве примера можно привести центры мониторинга и контроля», — говорит Алексей Хлобыстов.

Между тем новые разработки позволяют существенно уменьшить межэкранное расстояние между LCD-панелями, так что по этой характеристике они приближаются к видеокубам обратной проекции. Например, в 2014 году у компании NEC выходит обновленная линейка дисплеев для видеостен, в том числе модель дисплея X554UNS с диагональю 55″ с ультратонким швом шириной 3,5 мм (между крайними пикселями соседних изображений). По мнению Максима Прохорова, технического специалиста NEC, столь малый шов позволит воспринимать поле видеостены как единое целое без существенных потерь деталей контента.

Еще один пример — продуктовая линейка Matrix G2 компании Planar: в ее составе уже имеются LCD-дисплеи с межэкранным расстоянием 3,7 мм (серия MX с диагональю 55?), что, как утверждают специалисты «Делайт 2000», соизмеримо с типовым зазором в видеостенах на основе кубов обратной проекции. В Planar Matrix используются внешние модули электроники, которые содержат блоки питания, интерфейсные модули для подключения источников сигнала, матричный коммутатор, упрощенный вариант контроллера видеостены и т. д. При этом сами ЖК-модули имеют минимальную инсталляционную глубину (не более 90 мм) и небольшую массу, что дает возможность устанавливать их в труднодоступных местах и на стенах с малой несущей способностью. Такое решение обеспечивает абсолютную бесшумность в зоне полиэкрана (0 дБ), а отсутствие необходимости подвода питания высокого напряжения к этой зоне сокращает расходы на прокладку дополнительных кабелей, установку розеток и повышает безопасность эксплуатации системы. Модули электроники можно выносить на расстояние до 100 м (см. Рисунок 3), что позволяет проводить большую часть работ вне зоны размещения экранов, легко реализовать резервирование электропитания и т. п.

Рисунок 3. В системе Planar Matrix используется уникальное конструктивное решение с внешними модулями электроники, которые можно выносить на расстояние до 100 м.

Большинство крупных интеграторов, помимо видеостен на базе LCD-дисплеев и кубов обратной проекции, в своих проектах используют также светодиодные экраны. «Наконец-то по качеству изображения светодиодные экраны стали сопоставимы с видеостенами, созданными на основе кубов. Это стало возможным благодаря снижению шага пикселя до 1,5 мм. Поэтому сегодня заказчики имеют возможность выбрать из широкого спектра самых передовых технологий», — отмечает Алексей Уляшкин, начальник проектного бюро «Делайт 2000».

На преимущества светодиодных экранов с малым шагом пикселя (1,6–2,5 мм) по сравнению с экранами, созданными на основе других технологий, указывает Алексей Макусов из компании Auvix: это отсутствие видимых швов на поверхности экранов, широкий диапазон настроек, срок службы до 100 тыс. ч., равномерная яркость и цветовые характеристики экрана. Этот интегратор также широко применяет системы, созданные на основе проекционных кубов с LED-источником света и DLP-матрицей, а в небольших инсталляциях — профессиональные ЖК-дисплеи с ультратонким швом.

В качестве одной из тенденций Евгений Глинский, менеджер по развитию компании «СНК-Синтез», указывает стремление заказчиков при организации просмотровых зон для коллективного пользования максимально упростить схему подключения. Этого можно добиться при использовании оборудования прямой проекции и инновационных красок Screen Goo, позволяющих практически любой участок стены (в том числе выпуклый или вогнутый) превратить в качественную проекционную поверхность. Помимо удобства «создания», данная технология позволяет избавиться от швов (характерных для традиционных экранов), сделать поле отображения визуально более приятным и гармонично вписать его в интерьер.

Важной тенденцией буквально последних нескольких месяцев Евгений Глинский называет зарождающийся спрос на видеостены из модулей 2K  ×  4K. В качестве одного из технических решений для формирования такой видеостены «СНК-Синтез» предлагает устройства Gefen для передачи по витой паре потоков HDMI 1.3 с поддержкой разрешения до Ultra HD.

… И ЕЕ КОНТРОЛЛЕР

Управление видеостеной осуществляется с помощью контроллера. Он обеспечивает возможность объединять отдельные элементы (кубы или панели) в общее информационное пространство и использовать разрешение всей рабочей плоскости для вывода изображения, поступающего от различных источников.

Как указывают специалисты Auvix, дорогостоящий контроллер видеостены может не потребоваться в тех случаях, когда на всем полиэкране отображается только один источник (при условии, что стена состоит из одинакового числа модулей по вертикали и горизонтали, имеющих встроенные контроллеры) либо когда сигнал от каждого источника транслируется на отдельный видеомодуль. Простой контроллер и несложная внешняя коммутация подойдут и тогда, когда на всем экране отображается видео из одного источника, а видео из другого источника (в мелком масштабе) показывает только один из модулей.

Контроллер может иметь различную архитектуру. Наиболее универсальный вариант — построение контроллера на базе обычного Intel-сервера с дополнительными PCI-платами захвата и вывода изображения. В этом случае контент можно как получать из внешних источников, так и запускать на самом сервере. Другой вариант — специализированное аппаратное решение на базе шасси с входными и выходными платами (но без Intel-сервера). «В таком продукте нет ни классической операционной системы, ни жестких дисков, поэтому его аппаратная и программная надежность выше, — отмечает Александр Суховский. — Благодаря этому отсутствуют риск взлома контроллера хакерами и опасность проникновения вирусов: запуск контента на таком контроллере невозможен — только отображение информации из внешних источников, подключаемых к платам захвата. Его отличает также очень высокая производительность графики».

Третий вариант реализации можно назвать распределенным контроллером. В качестве примера такого решения Александр Суховский приводит сетевой контроллер Delta DVCS. Он представляет собой набор входных контроллеров (захватывающих сигнал) и выходных (отображающих сигнал) — по одному на каждый дисплей. Все эти компоненты объединяются по локальной сети, причем для их подключения достаточно каналов 100 Мбит/с (см. Рисунок 4). Для вывода схем и карт с высоким разрешением Delta предлагает ПО Super Resolution Image Server (SRIS), которое запускается на одном из серверов в локальной сети. «Решение очень гибкое, легко масштабируется. Источники сигналов могут быть значительно удалены от видеостены», — перечисляет достоинства такого решения Александр Суховский.

Рисунок 4. Распределенный контроллер видеостены на примере системы Delta DVCS.

Другой пример распределенного контроллера — решение Planar Indisys. Вывод информации на видеостену в такой системе осуществляется одновременно по четырем каналам, благодаря чему обеспечиваются, с одной стороны, высокая пропускная способность для видеоинформации, а с другой — резервирование каналов передачи видеоданных на видеостену. Каналы независимы и могут дублировать друг друга. Каждый из видеокубов Planar Indisys оснащается специализированным видеопроцессором, который обрабатывает информацию, поступающую одновременно по четырем каналам. Таким образом, с ростом числа компонентов системы Indisys растет производительность системы обработки видеоданных в целом. Расширение распределенной системы производится простым добавлением необходимых устройств в систему. Программное обеспечение Indisys контролирует все стороны функционирования системы отображения информации: от вывода видео на видеостену до отслеживания работоспособности оборудования и запуска сценариев при наступлении тех или иных событий.

Интересный пример распределенного решения предлагает компания NEC Display Solutions, которая в вопросах управления визуальной информацией для ситуационных центров полагается на разработки своего ключевого партнера — компании Hiperwall. По словам Максима Прохорова, решение Hiperwall позволяет реализовывать самые сложные проекты с одновременным использованием свыше 100 дисплеев при неограниченном количестве источников данных. При этом для управления дисплеями применяются небольшие компьютерные модули, устанавливаемые в специальные слоты OPS, а вся передача видеоинформации осуществляется по кабелю «витая пара» в сети Gigabit Ethernet (см. Рисунок 5). «По сути, с любого ПК в центре можно выводить данные на видеостену, не прибегая к использованию дорогостоящих контроллеров, — поясняет специалист NEC. — Такая система легко масштабируется путем добавления новых дисплеев без необходимости дооснащения всего комплекса дополнительными контроллерами».

Рисунок 5. В системе Hiperwall для управления дисплеями NEC применяются устанавливаемые в специальные слоты OPS небольшие компьютерные модули, а вся передача видеоинформации осуществляется по кабелю «витая пара» в сети Gigabit Ethernet.

Приведенные выше примеры — это комплексные решения для организации видеостены от одного производителя или от группы партнеров. Однако часто системы отображения и контроллер поставляются разными производителями. В качестве примера компании, специализирующейся на видеоконтроллерах, можно назвать tvONE. Как нам сообщили в компании «СНК-Синтез», во многих типовых решениях для ситуационных центров ею применяются видеопроцессоры C3-540 производства tvONE (см. Рисунок 6). Как отмечает Евгений Глинский, этот прибор позволяет создавать видеостену из панелей, расположенных в произвольном порядке, и выводить до 36 «картинок-в-картинке».

Рисунок 6. Видеопроцессор C3-540 производства tvONE позволяет создавать видеостену из панелей, расположенных в произвольном порядке, и выводить до 36 «картинок-в-картинке».

Компания «Делайт 2000», которая предлагает заказчикам описанный выше распределенный контроллер Planar Indisys, разработала и собственную линейку контроллеров «Спектр». Как отмечают представители компании, ее контроллеры «максимально эффективно используют потенциал открытой архитектуры, что обеспечивает исключительные производительность и качество изображения». Специализированное ПО позволяет реализовать многооконный режим, управлять каждым окном в отдельности и контролировать ключевые параметры полиэкранной системы, автоматически предупреждая пользователей о ситуациях, требующих прямого вмешательства. Контроллеры сами отслеживают текущую температуру процессора, загрузку оперативной памяти, напряжение питания, работоспособность системы охлаждения.

«Спектр» обеспечивает три варианта управления полиэкранной системой: непосредственно с контроллера, через командную строку и удаленно, по локальной сети или через Интернет. Девятнадцать выпускаемых стандартных моделей образуют четыре группы, ориентированные на работу с 4, 8, 12 и 16 дисплеями. Для систем с большим количеством дисплеев выпускаются контроллеры, конфигурируемые индивидуально. Надежность устройств обеспечивается системой резервирования питания, охлаждения и жестких дисков, а также возможностью «горячей» замены.

ПОЛНАЯ КАРТИНА

Простейший вариант управления выводом информации — с помощью ПО управления контроллером видеостены. Оно может поставляться в стандартном варианте или дорабатываться в соответствии со специальными требованиями заказчика; при необходимости может быть предоставлен интерфейс API для «самостоятельного программирования».

По мнению Александра Суховского, ни один из предлагаемых на рынке мультиэкранных контроллеров не является универсальным, особенно если учесть, что заказчики часто используют ПО различных производителей: SCADA- и MES-системы, ГИС, средства мониторинга и визуализации технологических процессов, электрических сетей, газопроводов и т. д. «Брюллов Консалтинг» практикует «локализацию контроллеров», что позволяет заранее в лабораторных условиях протестировать различные графические платформы и подобрать оборудование, отвечающее требованиям ПО и комплекса в целом. Как и большинство интеграторов, эта компания для многих проектов сама разрабатывает графический интерфейс управления оборудованием и работы с контентом.

В крупных проектах контроллер видеостены не является центральным элементом системы, а подключается к общему контроллеру (контроллерам), который обеспечивает управление различными источниками информации, а также средствами «инженерной поддержки» — например, освещением, автоматическими шторами и пр. В «плоскости передачи видео» контроллер видеостены подключается к большому матричному коммутатору, к которому также подсоединяются другие средства воспроизведения (дублирующие экраны, мониторы на рабочих местах) и разнообразные источники информации.

Среди таких «источников» — системы видеосвязи (ВКС), которые являются неотъемлемым элементом ситуационного центра. Это может быть общая корпоративная система объединенных (унифицированных) коммуникаций или специально созданный комплекс для видеосвязи с удаленными объектами в рамках конкретного СЦ. Как отмечает Алексей Уляшкин, такая система, помимо собственно средств видеосвязи, как правило, включает в себя камеры технологического телевидения и средства звукового обеспечения. Он также напоминает, что использование системы видеосвязи влечет за собой повышенные требования к организации освещения диспетчерского пункта.

Большинство интеграторов сами разрабатывают интегрированную систему управления (или дорабатывают имеющиеся продукты), которая позволяет работать с любым устройством ситуационного центра как с элементом единого комплекса. «Благодаря правильно спроектированной системе управления оператор может со своего рабочего места быстро настраивать и изменять параметры различных устройств и управлять выводом информации на экраны. Обычно для этого используется сенсорная панель, — рассказывает Алексей Уляшкин. — Графический интерфейс сенсорной панели и сценарии работы оборудования разрабатываются нашими специалистами индивидуально для каждого объекта, в зависимости от задач заказчика. Система управления выполняет еще одну важную функцию — мониторинг параметров температуры и влажности в технологических помещениях».

Один из примеров такой «зонтичной» системы — разработанный компанией «Полимедиа» программно-аппаратный комплекс визуализации информации на распределенных дисплеях (ВИРД). Он позволяет управлять различными источниками информации, дисплеями и видеостенами из одного кросс-платформенного пользовательского интерфейса с применением предварительно разработанных или созданных на лету сценариев действий (см. Рисунок 7). ВИРД решает следующие основные задачи:

• управление режимами работы аудиовизуальных комплексов — как в реальном времени, так и по заранее подготовленному сценарию;
• управление режимами визуализации информации от произвольного количества источников различного типа на произвольном количестве средств отображения различного типа;
• создание и сохранение нелинейных сценариев совещаний с учетом состояния всех технических и программных средств в каждый момент времени, включая возможности оперативного вызова сценариев и их редактирования.

Рисунок 7. Организация вывода информации на систему распределенных дисплеев с помощью системы ВИРД.

Как утверждают в «Полимедиа», ВИРД интегрируется в любой аудиовизуальный комплекс с минимальными изменениями, позволяя управлять не только его компонентами, но и подключенными информационно-аналитическими и геоинформационными системами и базами данных.

Для эффективной работы СЦ важна не только аудиовизуальная система, но и средства информационно-аналитического обеспечения. К ним специалисты компании «Полимедиа» относят средства финансово-экономического анализа, геоинформационную систему (ГИС) и систему мониторинга чрезвычайных ситуаций (ЧС), подсистемы экспертного анализа, когнитивного анализа и имитационного моделирования. Для удобства доступа к информации СЦ внутренних и внешних пользователей может быть реализован внутренний Web-портал. Схема взаимодействия элементов информационно-аналитической системы, реализованная в СЦ губернатора Ненецкого автономного округа, показана на Рисунке 8.

Рисунок 8. Общая схема взаимодействия информационно-аналитических подсистем в СЦ губернатора Ненецкого автономного округа.

KVM В СИТУАЦИОННОМ ЦЕНТРЕ

Многие специалисты рекомендуют выносить АРМы и другое шумящее и тепловыделяющее оборудование из основного помещения ситуационного центра в специальные аппаратные (серверные) комнаты. При этом, как правило, используется система удаленного терминального доступа диспетчерского персонала к рабочим станциям.

Как отмечает Алексей Уляшкин, такая система позволяет высвободить дополнительное рабочее пространство, повысить уровень информационной безопасности благодаря ограничению доступа к системным блокам, а также более гибко использовать такие блоки, например, благодаря подключению нескольких терминалов к одному системному блоку для совместной работы. Поскольку это должно быть высоконадежное решение, специалисты «Делайт 2000» рекомендуют резервировать основные функции.

Для работы с удаленными станциями необходимы устройства удлинения KVM (от англ. Keyboard, Video monitor, Mouse), а в тех случаях, когда операторам приходится управлять несколькими рабочими станциями, — переключатели KVM. Причем это должны быть устройства, способные коммутировать видео с высоким разрешением. Одним из самых мощных подобных приборов на рынке, по мнению Евгения Глинского, является матричный коммутатор Gefen 8×8. Модель GEF-DVIKVM-848DL-PB позволяет мгновенно коммутировать потоки DVI-D Dual Link с разрешением до 3840 × 2400 и пропускной способностью 3,3 Гбит/с, а также сигналы аудиоинтерфейсов и USB 2.0.

AV ПО СКС

Интерес к передача AV-сигналов по обычной сети Ethernet постепенно растет: на рынке появляется все больше продуктов с подобными возможностями, и они уже широко используются в проектах.

Технология передачи AV-сигналов по витой паре применяется в упомянутой выше системе Hiperwall — правда, сигнал подается на дисплей не напрямую, а через встроенный ПК, к тому же используется закрытый формат сигнала, поэтому такая система совместима только с дисплеями NEC. По словам Максима Прохорова, применение технологии HDBaseT станет возможным при использовании новых дисплеев cерий P и XUN при дооснащении их специальными платами расширений с соответствующими интерфейсами (HDBaseT). Партнеры NEC уже проектируют ситуационные центры с расчетом на новые модели дисплеев, где применяются решения для передачи сигналов по витой паре непосредственно на сам дисплей.

Как утверждают в компании «Делайт 2000», в своих проектах они часто применяют технологии передачи AV-сигналов по сети Ethernet. Например, для создания системы удаленного терминального доступа используется матричная система переключения аудио/видео-USB-сигналов, реализованная на базе сети Ethernet (Adderlink Infinity). В частности, эту систему они установили в ряде недавних проектов, в том числе в центре мониторинга ИТ-инфраструктуры для одного крупного государственного заказчика и диспетчерском пункте для управления месторождением нефти и газа.

По словам Алексея Хлобыстова, при создании современных многофункциональных центров, ситуационных центров, центров мониторинга и диспетчерских компаний «Астерос» тоже активно использует технологии передачи AV-сигналов по сети Ethernet. Несколько проектов реализовано с применением AVB-решений компании Biamp. На еще большем числе объектов установлены продукты с поддержкой HDBaseT таких производителей, как Extron, Crestron, Epson, NEC и tvOne.

Более консервативной оказалась позиция специалистов компании «Брюллов Консалтинг». «Хотя новые модели видеокубов Delta могут оснащаться интерфейсом HDBaseT, при создании систем, к которым предъявляются повышенные требования по отказоустойчивости и стабильности работы, мы стараемся применять технологии с накопленной историей эксплуатации, — говорит Александр Суховский. — Вместе с тем мы внимательно следим за перспективными разработками и уверены, что уже в ближайшем будущем будем применять принципиально новые системы передачи данных».

А вот специалисты компании «Колан», наоборот, стараются использовать для передачи AV-сигналов сеть Ethernet, минимизируя привлечение традиционных технологий. Предлагаемое компанией оборудование системы TNTv Digital Signage базируется на технологии HD over IP, для которой необходима обычная локальная сеть с каналами Gigabit Ethernet. Как отмечает Святослав Кульгавый, генеральный директор этой компании, помимо передачи видеосигнала формата до 1080p включительно и двунаправленного звука (микрофон и колонки), возможна также одновременная передача сигналов USB, RS232 и ИК, что существенно расширяет возможности систем видеотрансляции, при построении которых использовалось данное оборудование.

Как и любая другая технология, передача AV-сигналов с помощью Ethernet имеет свои особенности, поэтому перед применением подобных решений необходимо взвесить все «за» и «против». Но в целом сближение технологии AV и ИТ становится важной тенденцией развития отрасли комплексных ИКТ-проектов, которая упрощает решение многих задач, расширяя при этом возможности и повышая эффективность создаваемых систем.

Александр Барсков — ведущий редактор «Журнала сетевых решений/LAN». С ним можно связаться по адресу: ab@lanmag.ru.