基于电力线载波的多媒体集控与编排系统实现的关键技术研究
时间：2020-09-19 07:58:06 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘 要
针对目前多媒体中控系统所面临的控制设备数量有限，安装布线复杂等问题，在分析对比多种技术的基础上，设计了一套基于电力线载波技术的多媒体集中控制与编排系统。实践证明，系统同时具有操作简单、性能可靠、功能完善等特点。
【关键词】电力线载波 多媒体 关键技术
1 引言
电力线载波通讯是利用现有的电力线通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，最大的特点是只需电线而不需要重新架设网络。市场上的多媒体中央控制器大多数是通过集成串口、并口、网络等接口以及相应的控制线缆来支持和连接多种多媒体设备，但是所能集中控制的多媒体设备的数量会受接口的限制，而且安装布线比较复杂。而使用电力线载波技术恰好解决了这些难题。
本文主要介绍基于电力线载波技术的多媒体集中控制与效果编排系统的基本技术构架和相关的关键技术，包括：多媒体集中控制中应用电力线载波技术、多媒体集中控制与效果编排系统的研制以及可定制多媒体控制应用程序的研制等关键技术。
通过关键技术的设计与部署，实现了各类媒体设备集中控制，另外，可控制多种辅助设备，如灯光设备、音响设备、电动幕等，模块化的设计和中央控制系统使产品性能可靠。
2 基于电力线载波技术的多媒体集中控制系统实现的体系结构
基于电力线载波技术的多媒体集中控制与编排系统主要分为基于电力线载波技术的多媒体中央控制器、能对多媒体效果进行编排、预演的设计环境以及多媒体控制终端（平板设备）。
系统以多媒体中央控制器为核心，采用无线和电力线载波通讯技术，集成整合声光电综合表现系统、舞台机械控制系统以及舞美设计等系统，形成了统一的多媒体设备控制与调度中心；在统一的硬件设施基础上，结合基于时间线的自动调度控制和基于拟物化的设备用户界面控制的手动控制这两种控制方式，构建出统一的多媒体集中控制与效果编排设计开发环境以及定制的平板控制设备；在统一的设计开发环境下，围绕具体多媒体集中控制与效果编排项目的业务要求，融合、编排声光电、增强现实、异型投影等多媒体效果表现与虚实互动，设计出用于平板设备控制软件界面与内容定制的定义文件，形成了一套完善的现代多媒体集中控制与效果编排系统。
多媒体设备控制系统可以应用在场馆、展厅、舞台等场所，而且控制方式较为方便、快捷、安全。只要有普通的电力线和无线信号，即可轻松实现对多台多媒体设备健康的、智能的控制。而且系统对原始设备无破坏、安装简单方便，控制简洁，仅需电力线即可控制，同时能有效地避免电磁波的干扰、还可以对定义文件等进行远程调控及调试。
多媒体集中控制与编排系统主要包括以下几个部分：
2.1 多媒体效果编排设计环境
通过多媒体效果编排设计环境，可以使用拖拽方式将定义好的多媒体效果事件放置到时间线上，并设置好开始时间与结束时间。然后对时间线上的各个多媒体效果事件属性进行配置，完成多媒体效果的自定义。多媒体效果制作完成后，再由多媒体效果事件解析引擎解析和执行导出基于XML的多媒体定义文件。多媒体效果制作设计环境，包括所见既得式设计UI，事件描述文件的导入、导出工具。
2.2 多媒体定义文件
多媒体定义文件包括对多媒体设备的定义、一组多媒体设备的时间线定义和时间线上各时间点的多媒体效果事件定义的集合。每个多媒体效果时间定义包括多媒体的效果类型、开始时间、结束时间以及其他事件属性。一个多媒体效果事件对应于一个具体多媒体设备的控制，如灯光设备的开关、亮度调节等。多媒体效果事件一般会触发具体控制指令的发送。
2.3 多媒体效果事件解析引擎
多媒体效果事件解析引擎，用于解析多媒体定义文件，定义多个不同类型的多媒体效果事件对象，供多媒体效果事件执行引擎。
2.4 多媒体效果事件执行引擎
多媒体效果事件执行引擎，包含基于时间线的事件调度器。将多媒体效果事件对象加入执行引擎上下文后，由事件调度器负责多媒体效果事件的激活、挂起和运行等动作。事件运行时，会通过设备指令接口，向多媒体设备发送控制指令。
2.5 多媒体设备指令接口
多媒体设备指令接口屏蔽控制终端与多媒体设备之间通信的协议细节，封装出指令控制函数接口，只需通过简单的函数调用，即可完成指令的发送过程。
2.6 多媒体控制应用程序
多媒体控制应用程序，通常运行于苹果或安卓操作系统上。应用程序负责从存储多媒体定义文件的服务下载描述文件，通过调用多媒体效果事件解析和执行引擎，来控制多媒体设备动作。多媒体控制应用程序的UI，支持时间线事件的展示，以及运行、暂停、停止和快退等播放功能。
3 基于电力线载波技术的多媒体集中控制与编排系统实现的关键技术
整个多媒体集中控制与编排系统的核心是控制终端与中央控制器以及中央控制器与多媒体设备之间集成、控制与通信标准。控制终端一般为手持控制设备，如平板设备，以简单、易用、定制化的图形界面展现给演说人员或控制人员，然后可以使用自动播放或者手动控制模式来完成对多媒体设备的控制。控制终端需要将控制指令通过WiFi发送给中央控制器，由中央控制器统一进行调度。所以，控制终端界面和内容的定制、控制终端与中央控制器之间的协议、控制终端向中央控制器发送的指令格式的定制都需要进行设计和标准化，以满足集成各种各样的多媒体设备的灵活性。
3.1 多媒体集中控制中应用电力线载波技术
中央控制器是多媒体设备的控制与调度中心，其中需要解决的关键问题是如何控制和如何控制好，这也需要中央控制器实现对各种各样多媒体设备标准化的控制。中央控制器首先需要将对多媒体设备控制操作按照规则进行统一分类，如开关类操作、调节类操作、控制代码类操作、计算机远程控制类操作等，使得每类操作与中央控制器内的控制方法一一对应。所以，仅在出现新的操作类型时，才需要对增加新的控制方法，即对中央控制器的固件进行升级。
多媒体中央控制器的处理核心需要完成网络数据包的接收、解析和指令分发逻辑。基于电力线载波技术的多媒体控制器内设置了无线接收装置和电力线载波发送器。无线接收装置用于接收来自平板控制设备通过WiFi发送过来的多媒体设备控制指令，然后电力线载波发送器将控制指令加载到电力线路上。所有多媒体设备都通过外接电力线载波接收器方式接受控制指令从而完成通信工程。多媒体中央控制器的处理核心需要完成网络数据包的接收、解析和指令分发逻辑。
目前市场上国内外的中央控制器基本上都是可编程的，再编程的目的主要是为了写入通过具体接口控制多媒体设备的一系列指令或者是程序代码。基于电力线载波技术的多媒体集控与编排系统的多媒体中央控制器并不属于可编程多媒体控制器，当程序烧好后一般是不需要再编程的。因为本系统综合运用多媒体设备的控制方法和特点，形成了一套控制通信协议。该通信协议包括：开启关闭开关设备、开关状态或控制代码等信息，通过判断、处理得出向电力线载波发送器发送的数据内容并发送出去，这就完成了对多媒体设备的控制。
3.2 多媒体集中控制与效果编排系统研制相关软件技术
多媒体集中控制与效果编排系统包括插件框架服务的基础框架和多个完成特定功能的模块组件两个部分。其中前者是整个软件系统运行的核心也是研发重点。
系统采用微软新一代图形系统WPF（Windows Presentation Foundation）技术，从架构上分为包含插件框架服务、服务注册、消息服务与发现服务等组成的基础框架和其插件或模块。为了提高系统的灵活性、可扩展性和可维护性，基础框架设计研发结合了依赖注入、MVVM模式、控制反转（IOC）、面向切面编程（AOP）等先进思想，使得多媒体集中控制与效果编排系统分为多个以插件形式存在的模块组件。如此设计把扩展功能从框架中剥离出来，扩展功能与框架形成松耦合方式，降低了框架的复杂度易于实现。同时公开插件接口让第三方有机会扩展应用程序的功能。另外，还可以让开源与闭源共存于一套软件，自助控制开源与否。同时该系统一个关键功能是设计实现了用于定制多媒体控制应用程序界面和内容的定义通用文件。
多媒体集中控制与效果编排软件即设计环境，运行于Windows操作系统环境，软件的设计力求简单易用，类似于Microsoft Visual Studio 2010的操作界面，用户只需要通过拖拽和简单的配置即可完成多媒体集成和效果编排工作。通过该软件的设计并导出一个自主设计的多媒体定义文件，最后由可定制的多媒体控制应用程序解析、生成软件控制界面和内容。多媒体集中控制与效果编排软件按功能模块分为：多媒体设备库、多媒体设备工具箱、具有代码高亮显示的编辑器、基于时间线编排的故事板、属性配置工具等。
其中多媒体设备库模块，提供了多媒体设备信息的录入、编辑、查看和使用。多媒体设备信息包括设备的名称、厂家、型号、操作以及各种操作的控制指令。用户只需要维护多媒体设备库，就可以通过选择实际项目要使用的设备进行拖拽，就可完成对设备的控制配置，而不需要再查看具体设备的操作手册来配置相关操作的控制代码信息。多媒体设备工具箱模块，以列表的形式显示，用戶只需要拖拽所需要的设备到故事板，就可以开始在故事板上对多媒体设备进行效果编排。
3.3 可定制多媒体控制应用程序研制相关软件技术
由于要支撑各种各样的多媒体集成项目，一方面要解决各种多媒体设备为完成项目效果的集成和集中控制问题，另一方面要完成多媒体设备协作完成预定场景或故事的连贯效果表现过程。可定制多媒体控制应用程序、定制的Android系统和定制的平板设备组成完整的多媒体表现现场的控制利器。
多媒体控制应用程序的界面和内容可以通过多媒体集中控制与效果编排系统进行设计开发，这样就可以很容易的扩展到其他应用场景以满足新需求。多媒体控制应用程序的功能包括：控制定义文件的远程下载、本地打开和解析、控制界面生成和绘制、界面控制元素事件响应与控制指令发送、多媒体设备监控、基于时间线的自动演示等功能。
4 结语
基于电力线载波技术通信的多媒体集中控制与编排系统可以应用在场馆、展厅、舞台等场所，且控制方式方便、快捷、安全。只要有普通的电力线和无线信号，就可以轻松地实现对多台多媒体设备健康的、智能的控制。而且系统对原始设备无破坏、安装简单方便，控制简洁，仅需电力线即可控制，同时能有效地避免电磁波的干扰、还可以对定义文件等进行远程调控及调试。实践证明，系统同时具有功能完善、操作简单、性能可靠等特点。
参考文献
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作者单位
1北京中科院软件中心有限公司 北京市 100190
2北京工业大学 北京市 100124
