5
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................7
ГЛАВА 1. Ознакомление с центрами мониторинга.................................................9
1.1. Области применения, назначение, возможности …………………………9
1.1.1. НЦУКС МЧС…………………………………………………….........10
1.1.2. Рособрнадзор…………………………………………………….........12
1.1.3. Ситуационный центр ЦОДД Москвы………………………….........12
1.1.4. Транспортные диспетчерские центры……………………………….13
1.1.5. Вывод общего назначения центров мониторинга…………………..15
1.2. Использование ЦМ в государственных службах РФ ……………………17
1.3. Определение выполняемых задач и функционала разрабатываемого ЦМ
…………………………………………………….....................................................22
ГЛАВА 2. Структура разрабатываемого ЦМ, выбор аппаратной базы………...28
2.1. Пояснение к разработке …………………………………………………..28
2.2. Комплекс средств озвучивания и коллективного отображения..............30
2.3. Комплекс средств коммутации …………………………...………...........37
2.4. Комплекс средств управления ……………………………………...........41
2.5. Комплекс средств инженерного обеспечения……………………...........42
ГЛАВА 3. Подключение и настройка ЦМ. ………………………………………46
3.1. Настройка оборудования комплекса средств управления и инженерного
обеспечения.……….……………………………………………………………46
3.1.1 Настройка центрального процессора Crestron PRO3………………..46
3.1.2. Настройка сенсорной панели управления Crestron TSD-2020……..47
3.1.3. Установка ОС «Astra Linux» на рабочие места……………………..49
3.1.4. Конфигурирование однонаправленного шлюза СТРОМ…………..51
3.2. Настройка оборудования комплекса средств коммутации…...…...........54
3.2.1 Настройка и подключение матричного коммутатора Kramer VS-
6464DN/STANDALONE……………………………………………………….54
6
3.2.2. Настройка контроллера видеостены RGB Spectrum………………56
3.2.3. Настройка акустической платформы Biamp Tesira Server………..59
3.3. Настройка оборудования комплекса средств озвучивания и отображения
………………………………...............................................................................60
3.3.1 Настройка оборудования дискуссионной системы DIS CCU……..60
3.3.2 Настройка видеостены Orion OLMU-5500S………………………..62
3.3.3. Настройка масштабатора Kramer VP-440………………………….63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................................................................66
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………70
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ..........……………………………………………….73
7
Введение
Тема выпускной квалификационной Работы: «Разработка центра
мониторинга на базе мультимедийного комплекса для нужд МЧС России»
Данная тема является актуальной в виду высокой востребованности
центров мониторинга в организациях, в деятельность которых входит
регулярный приём, анализ и управление непрерывных потоков данных,
собранными со всех ресурсов своих сетей, которые территориально могут иметь
охват на десятки тысяч километров.
В рамках профиля «Вычислительные машины, комплексы, системы и
сети» данная работа раскрывает особенности разработки центра мониторинга,
как IT-объекта, включающего в себя мультимедиа комплекс и взаимодействие
нескольких вычислительных сетей.
Объектом исследования являются мультимедийные комплексы с
возможностью коммутации сигналов из множества источников во множество
приёмников. Предметом исследования – центр мониторинга.
Целью работы является разработка центра мониторинга с возможностью
проведения видеоконференцсвязи, визуализацией с помощью видеостен и
разделением сетей на пользовательские и технологические.
Задачи работы:
1) Ознакомление с центрами мониторинга (далее – ЦМ) и другими
подобными объектами, определение функций и возможностей;
2) Определение задач разрабатываемого ЦМ.
3) Определение структуры ЦМ, разделение на комплексы;
4) Выбор аппаратной базы;
5) Организация работоспособности ЦМ
8
Практическая значимость работы заключается в разработке
мультимедийных и сетевых комплексов ввода и вывода информации,
организации их взаимодействия друг с другом, принципами построения
видеостен, организации коммутации видео и аудио сигналов. Данные разработки
раскрывают базовые основы реализации проектов, начиная от простого
конференц-зала в офисе или видеокуба на выставках, вплоть до центров
мониторинга, ситуационных и диспетчерских центров на крупных
промышленных, транспортных и ведомственных объектах.
Для написания работы рассматривались научные труды: А.Ю.
Филипповича, декана факультета информационных технологий Московского
Политехнического Университета; А.Ю Кудрина к.т.н., и О.Б. Ковтуна, ФГУ
ВНИИ ГОЧС (НИИ по проблемам гражданской обороны и чрезвычайным
ситуациям), Трегубова В.Ю. (Иркутский Институт Динамики Систем и Теории
Управления) и других авторов.
Помимо научных работ использованы курсы, руководства и техническая
документация от крупнейших производителей и вендоров IT, мультимедиа и
сетевого оборудования, таких как Cramer, Crestron, Polycom, Apart, Biamp, Orion
и других. Также применяются накопленные знания и опыт, находящиеся в
свободном доступе, таких организаций, как МЧС, Росатом, Администрация
гражданских аэропортов (аэродромов) и других.
Все эти знания составляют теоретическую основу работы.
Методологическая часть работы строится на ознакомлении и
классификации центров мониторинга, определения их основных составляющих
и последующей декомпозиции, анализе программного и аппаратного
обеспечения, подходящего для реализации каждой составляющей.
9
Глава 1. Ознакомление с центрами мониторинга
1.1. Области применения, назначение, возможности
Центр мониторинга (ситуационный/диспетчерский центр) (рис.1) — это
помещение (зал, комната, кабинет), оснащённое средствами коммуникаций
(видеоконференцсвязь, конференцсвязь и другими средствами интерактивного
представления информации), предназначенное для оперативного принятия
управленческих решений, контроля и мониторинга объектов различной
природы, ситуаций и других функций. [23]
Рисунок 1 - Национальный центр управления обороной – один из
вариантов центров мониторинга
Центры мониторинга и их разновидности применяются как в различных
государственных ведомствах, так и в коммерческих организациях для
выполнения широкого спектра задач. [40]
Среди этих ведомств и организаций можно выделить: МЧС, ГИБДД,
ЦОДД (центр организации дорожного движения), ФСО (федеральная служба
10
охраны), транспортные организации (авиа, железнодорожные, включая метро,
морские). В промышленности и энергетике центрами мониторинга
комплектуются крупные предприятия, в которых целесообразно
автоматизировать анализ больших объёмов данных или же, если предприятия
могут нести угрозу населению и природоохранным ресурсам в случае
критической ситуации. [8] Как пример – атомные и гидро- и электростанции,
нефтяная и газовая добычи, переработка и транспортировка. Так же активно
интегрируются центры мониторинга в коммерции для проведения
конференцсвязи, анализа процессов компании и обмена данными в больших
объёмах. [13], [42]
Далее рассматриваются наиболее известные и масштабные примеры.
1.1.1. НЦУКС МСЧС
Национальный центр управления в кризисных ситуациях МЧС России.
НЦУКС (Рис.2) выполняет следующие задачи: [2]
Рисунок 2 - НЦУКС
- Контроль численности штата, относящегося к оперативному, общая
готовность подразделений к чрезвычайным ситуациям.
- Информирование и обмен данными, как между подразделениями МЧС,
так и с гражданским населением.
- Осуществление управлением федеральными, региональными и
местными подразделениями.
11
- Координация повседневной деятельности органов управления единой
государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных
ситуаций (РСЧС) и гражданской обороны при решении задач в области защиты
населения и территорий от чрезвычайных ситуаций и гражданской обороны;
[24], [33]
Основными помещениями НЦУКС можно выделить конференц-зал и зал
мониторинга оперативных служб. В обоих помещениях реализованы видеостены
(4*16 ЖК-модулей 55” и 4 дополнительных ЖК-модуля 65”, предназначенных
для высшего командования, в первом помещении и 2*16 ЖК-модулей 55” и
возможностью вывода изображения с помощью двух проекторов), видео- и
конференцсвязь, индивидуальное и коллективное озвучивание. Конференц-зал
позволяет проводить совещания с удалёнными собеседниками, оперативно
принимать решения и управлять подразделениями. В зал мониторинга
оперативных служб 24 часа в сутки ежедневно стекаются данные со всей
Российской Федерации и других стран, в которых проводятся работы силами
МЧС. На основе этих данных реализуется:
- Непрерывный мониторинг крупных промышленных объектов страны;
- Автоматизация единой диспетчерской службы;
- Оперативное информирование населения в случае чрезвычайных
ситуаций;
- Прогнозирование возможных чрезвычайных ситуаций, разработка
планов возможных действий. [18]
Основные цели НЦУКС: снижение вероятности (предотвращение)
происхождения ЧС, уменьшение степени риска для населения, увеличение
эффективности управления подразделениями, оперативное реагирование на
ситуации.
12
1.1.2. Рособрнадзор
С 2009 г. в Российской Федерации Единый государственный экзамен стал
единственной и единой формой выпускного экзамена в школах и условием для
поступления в высшие учебные заведения. Необходимость централизованного
управления, соблюдения единой системы проведения ЕГЭ во всех регионах и
возможность его контроля стали причиной открытия выделенного
ситуационного центра в структуре Рособрнадзора. [4] Сотрудниками центра
являются специалисты по контролю и надзору в образовании, сотрудники
Федерального института педагогических измерений и специалисты сферы
обеспечения информационной безопасности. В центре проводятся работы по
анализу проведения экзамена и подготовке образовательных учреждений к нему,
контроль нарушений и общая статистика. [12]
1.1.3. Ситуационный центр ЦОДД Москвы
Центр круглосуточно обеспечивает бесперебойный дорожный траффик
на всех улицах города Москвы. Многие светофоры на затруднённых участках,
камеры видеонаблюдения и информационные цифровые табло на дорогах
являются частью одной большой системы, имеющей возможность управления
через СЦ ЦОДД. Интеграция центра в эту систему позволяет в режиме реального
времени принимать информацию о: происшествиях, загруженностях
определённых участков поступивших сообщениях от городских служб и
граждан. На основании принятых данных из центра можно управлять
городскими объектами дорожного движения для управления ситуацией или для
предотвращения возможных происшествий.
Дорожные объекты, подключенные к системе, представляют собой:
- порядка семи тысяч дорожных датчиков, определяющих интенсивность
потока и дорожное покрытие (снег, лёд, вода, сухая поверхность);
- 1700 участков, оборудованных управляемыми светофорами;
13
- 1200 комплексов фото- и видеофиксации нарушений ПДД;
- Более 200 управляемых цифровых табло, выдающих информацию для
участников дорожного движения;
- Более 200 управляемых дорожных знаков.
Основные цели, достигаемые с помощью центра мониторинга и
подключенной к нему сети - интеграция всей системы, построение системы
управления дорожным движением, работа светофорных объектов, дорожных
знаков, информационных табло. [43]
1.1.4. Транспортные диспетчерские центры
Широко применяются в авиационном, железнодорожном и водном
сообщении. Основные выполняемые задачи центров организация безопасности
на маршрутах и крупных узлах пересечения (аэропорты, морские порты,
крупные точки пересечения маршрутов), оптимизация логистики и
автоматизация процессов для уменьшения нагрузки на диспетчерский персонал.
В виду того, что транспортное сообщение во всем мире с каждым годом
увеличивает объемы своих парков, крайне необходима координация
управляющего персонала (пилоты, машинисты, морской экипаж) относительно
места прибытия\убытия и относительно других транспортных средств. Для
примера рассматривается международный аэропорт «Шереметьево» в Москве.
Во время проведения чемпионата мира по футболу в 2018 году пропускная
способность прибывающих рейсов аэропорта превышала 7200 человек в час, что
равносильно 30 самолётам в час. [5] Если к этому количеству добавить
убывающие рейсы, а также отдельные грузовые терминалы, то за час аэропорт
обрабатывал более 50 рейсов. Сервис FlightRadar24, [38] основанный на базе карт
Google и GPS-трекеров на борту самолётов наглядно демонстрирует на рисунке
3 загрузку аэропорта и воздушного пространства в радиусе 300 километров от
14
Москвы. Аналогичные сервисы, но уже профессионального уровня с
расширенными возможностями используют и диспетчеры.
Рисунок 3 – Пример авиа-мониторинга на базе сервиса
FlightRadar24. Данные на 01.09.2018, 17:00 MSK
Для организации взлёта и посадки, диспетчерский персонал должен
полностью контролировать ситуацию на взлётно-посадочных полосах, в
воздушном пространстве (подконтрольная зона диспетчеров составляет более
600 км), а также обеспечивать идеальное взаимодействие служб аэропорта и
самолётов. Нередки ситуации, когда диспетчер должен координировать два и
более воздушных судна для корректировки курса во избежание столкновения.
Человеческих ресурсов недостаточно для непрерывного оперативного
выполнения таких задач, потому применение диспетчерских ситуационных
центров является необходимостью. Визуализация направлений самолётов,
экстренное сообщение о критичных ситуациях, оперативная связь со службами,
автоматизация процессов - всё это реализуется с помощью средств отображения,
голосовой связи и высокоскоростных сетей связи, что обязательно для работы
диспетчерского центра. На фото видно средства отображения, отвечающие за