Мобильный терминал видеоконференцсвязи

Предложенное техническое решение относится к области телекоммуникаций и представляет собой мобильный терминал видеоконференцсвязи, включающий корпус, блок питания, источник автономного питания, системный блок с интерфейсами ввода-вывода информации, монитор, видеокамеру, микрофон, акустическую систему, аппаратные элементы управления, причем системный блок снабжен набором интерфейсов ввода/вывода информации, включающим: USB, RS-232, IEEE-1394, IEEE-802.3, IEEE-802.11, S-video, XGA, DVI, HDMI и комплектом ввода/вывода аудиосигналов.

Мобильный терминал видеоконференцсвязи может быть использован в различных отраслях деятельности, в частности, для дистанционного консультирования (в т.ч. в режиме распределенного консилиума), дистанционного повышения квалификации медицинских работников и парамедиков, телемониторинга состояния тяжелых пациентов, телепатронажа беременных женщин, детей младших возрастов и пациентов с хроническими заболеваниями, управления структурами здравоохранения в районах ликвидации эпидемий и эпизоотии, при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, дистанционного образования в малонаселенных местностях, при пуско-наладочных работах на сложных промышленных объектах, расположенных вдали от крупных городов, для оказания помощи специалистами высокой квалификации при нештатных ситуациях в работе геодезических партий по прокладке трасс дорожного строительства, газо/нефтепроводов, ЛЭП и т.п.

Предложенное техническое решение относится к области телекоммуникаций и может быть использовано в различных отраслях деятельности в качестве мобильного терминала видеоконференцсвязи, в частности для:

- дистанционного консультирования (в т.ч. в режиме распределенного консилиума);

- дистанционного повышения квалификации медицинских работников и парамедиков;

- телемониторинга состояния тяжелых пациентов;

- телепатронажа беременных женщин, детей младших возрастов и пациентов с хроническими заболеваниями;

- управления структурами здравоохранения в районах ликвидации эпидемий и эпизоотии и т.п.

Известен ряд мобильных терминалов видеоконференцсвязи, которые нашли достаточно широкое применение в различных отраслях деятельности человека, в частности: мобильные телемедицинские комплексы STEL TKm и STEL ТК. (http://www.tm.stel.ru)

(STEL TKm является законченным программно-аппаратным решением для проведения телемедицинских консультаций и дистанционного обучения в реальном времени в режиме видеоконференцсвязи, а также и отложенном режиме. Быстрое подключение, простое управление, превосходное качество видеоконференции для узкополосных сетей делают STEL TKm оптимальным выбором для использования в кабинете врача, операционной, учебной аудитории или непосредственно у постели больного.

STEL TKm реализован на базе современного высокопроизводительного портативного компьютера (ноутбука), аппаратного кодека видеоконференцсвязи VCON ViGO ^тм и необходимого периферийного оборудования. Все устройства подключаются к ноутбуку по интерфейсу USB).

(STEL TK выполнен на базе высокопроизводительного персонального компьютера, в состав которого входит аппаратный кодек видеоконференцсвязи VCON, плата оцифровки видеосигналов и различное периферийное оборудование. Комплекс STEL TK сочетает в себе возможности терминала видеоконференцсвязи, локального электронного архива медицинских записей и компьютерного интерфейса с периферийным и медицинским оборудованием.)

При всех достоинствах этих комплексов сфера их использования достаточно ограничена.

Наиболее близким по технической сущности из числа известных является мобильный терминал Scotty Mobile (www. scottygroup.com).

«Scotty Mobile» - это многофункциональное устройство с возможностями решение широкого спектра видеокоммуникационных проблем. Характерные черты - стандартный ПК с промышленным антибликовым дисплеем, цифровая видеозапись, система высокоскоростной передачи данных, традиционный Н.320/Н.323 видеокодек, поддержка совместной работы с данными Т.120 - в ударовибростойком, герметичном, быстро развертываемом корпусе. «Scotty Mobile» может работать с Inmarsat, Satphone, VSAT, ISDN, инверсным мультиплексором, по выделенным линиям и т.д.. «Scotty Mobile» содержит: источник питания, многочисленные сетевые интерфейсы (без внешних адаптеров), камеру с высоким разрешением, громкоговоритель, микрофон, эхоподавление, помещенные в один небольшой чемоданчик. Встроенный матричный коммутатор управляет подключением многочисленной аудио и видео периферии.

При всех перечисленных достоинствах «Scotty Mobile» обладает и некоторыми недостатками:

- отсутствием возможности приема/передачи двух видеопотоков (DuoVideo, Н.239);

- отсутствием видеовыходов DVI, HDMI, S-video;

- отсутствием видеовхода/выхода IEEE-1394;

- отсутствием возможности передачи в качестве видеопотока копии рабочего стола, на котором может быть развернут графический интерфейс ПО измерительного оборудования или иные программные приложения;

- отсутствием возможности разделения аудиопотоков оператора ВКС и «конференцзала»;

- отсутствие встроенных сменных аккумуляторов и зарядного устройства. Как следствие - отсутствие функции бесперебойного питания,

Перед авторами предлагаемого технического решения стояла задача создать мобильный терминал видеоконференцсвязи, который обладал бы следующими преимуществами:

- расширенными функциональными возможностями за счет непосредственного подключения (без дополнительного компьютера) измерительной (например, медицинской диагностической) аппаратуры по интерфейсам USB, RS-232, IEEE-1394, IEEE-802.3, IEEE-802.11, S-video, RCA;

- возможностью запуска программного терминала видеоконференцсвязи как в полноэкранном, так и в оконном режиме;

- возможностью передачи удаленному абоненту (например, консультанту) в режиме двухпотокового видео в качестве второго потока программного интерфейса измерительной (например, медицинской диагностической) аппаратуры;

- возможностью подключения дополнительных источников видеосигнала по цифровым интерфейсам IEEE-1394, IEEE-802.3, IEEE-802.11;

- возможность подключения дополнительных мониторов (проекторов) по интерфейсам DVI, HDMI, S-video;

- возможностью аппаратного разделения акустических каналов оператора и слушателей в аудитории при проведении лекций, совещаний и т.п.;

- наличием вандалоустойчивого манипулятора курсора «Touchpad»;

- наличием защищенного сенсорного монитора;

- наличием противоударной/антивибрационной подвески приборных панелей в корпусах системного блока и монитора;

- наличием подсветки лица оператора для работы в условиях плохой освещенности с использованием подбора комбинации светодиодов, обеспечивающий правильную цветопередачу, с возможностью визуальной диагностики по цвету лица, губ, склер и кожи рук для удаленного консультанта;

Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что оно представляет собой мобильный терминал видеоконференцсвязи, включающий корпус-чемодан, блок питания, источник автономного питания, системный блок с интерфейсами ввода-вывода информации, монитор, видеокамеру, микрофон, акустическую систему, аппаратные элементы управления, кодек видео/аудиосигналов, причем кодек выполнен программным, а системный блок снабжен набором интерфейсов ввода/вывода информации, включающим: USB, RS-232, IEEE-1394, IEEE-802.3, IEEE-802.11, S-video, XGA, DVI, HDMI и комплектом ввода/вывода аудиосигналов.

Целесообразно, чтобы системный блок был выполнен из стандартных комплектующих для компьютеров общего применения с возможностью функционирования на базе специализированного программного обеспечения.

Мобильный терминал снабжен набором интерфейсов с возможностью непосредственного подключения измерительной аппаратуры и подключения дополнительных источников цифрового видеосигнала.

Корпус мобильного терминала выполнен в виде герметичного влагонепроницаемого чемодана в вибро-ударопрочном исполнении, а в качестве монитора содержит защищенный сенсорный монитор.

Блок питания состоит из преобразователей напряжений постоянного и переменного токов с возможностью автопереключения, и выполнен с возможностью одновременного обеспечения работы терминала и зарядки источника бесперебойного питания.

Электропитание комплекса может осуществляться от наиболее часто встречающихся источников бытовой сети переменного тока (220/110 В, 50/60 Гц) или бортовых сетей автомобилей (12 В или 24 В). Встроенный преобразователь переменного тока в постоянный автоматически определяет параметры питающей сети и переключается в нужный режим. Для исключения одновременного подключения к альтернативным источникам питания предусмотрен оппозитный переключатель, подключающий к блоку питания комплекса один из входных разъемов. Блок управления питанием комплекса осуществляет коммутацию источников внешнего и встроенного питания, зарядку аккумуляторов и контроль их состояния, а также предохраняет аккумуляторную батарею от выхода из строя вследствие избыточного заряда или разряда.

Мобильный терминал дополнительно содержит антивандальный манипулятор курсора «Touchpad».

Панели с функциональными блоками смонтированы в корпусе терминала на противоударной антивибрационной подвеске. Мобильный терминал снабжен регулируемым источником света для подсветки лица оператора при работе в условиях плохой освещенности, причем источник света выполнен в виде комбинации светодиодов, обеспечивающей естественную цветопередачу.

В основе специализированного программного обеспечения комплекса лежат оригинальные системы кодирования информации, защищенные патентами Российской Федерации: 2122295, 2137194, 2182727, 2182746.

Они обеспечивают либо большее сжатие информации при передаче по IP-каналам, чем у стандартных терминалов видеоконференцсвязи, при том же качестве, либо - более высокое качество при передаче по каналам меньшей пропускной способности.

Технические характеристики комплекса.

В качестве корпуса использован герметичный ударопрочный кейс, сертифицированный на территории Российской Федерации и обладающий следующими характеристиками:

- Класс защиты: IP-67.

- Диапазон рабочих температур: -40°С ÷ +60°С

- Запорные механизмы (с пружинным фиксатором).

- Автоматический клапан выравнивания давления

- Мягкие ручки с жесткой сердцевиной.

- Сплошное петлевое соединение. Ось петли изготовлена из нержавеющей стали.

- Предусмотрена установка навесных замков или пломб.

- Кейс оборудован колесами и выдвижной рукоятью.

В качестве аппаратной вычислительной платформы выбран стандарт промышленных системных компьютерных плат mini-ITX, выпускаемых серийно многими известными компаниями на основе различных наборов системной логики (Intel, ATI, VIA, NVIDIA) и центральных процессоров (Intel, AMD, VIA). Выбор этого стандарта позволяет проводить модернизацию комплекса по мере выпуска более производительных процессоров с меньшим потреблением энергии без существенной переработки конструкторской документации.

Дисплей комплекса, смонтированный в крышке корпуса-чемодана, представляет собой 15-дюймовый сенсорный монитор разрешения XGA с вандалоустойчивым экраном из закаленного стекла. Это позволяет оператору запускать программу видеоконференцсвязи, а также управлять ею простым касанием к пиктограмме на экране без пользования другими манипуляторами.

В качестве дополнительных манипуляторов использованы встроенный в приборную панель корпуса вандалоустойчивый TouchPad и присоединяемая к порту USB гибкая герметичная резиновая клавиатура.

В приборную панель крышки корпуса-чемодана также встроены:

- Видеокамера высокого разрешения с автофокусировкой и автоподстройкой к уровню освещенности.

- Светодиодные матрицы для подсветки лица оператора при работе в темноте.

- Кнопки включения подсветки.

- Динамики.

- Разъем съемного соединительного кабеля.

Цвета светодиодов подсветки подобраны таким образом, чтобы обеспечить естественную цветопередачу лица оператора.

Для подключения дополнительных источников видеосигнала, таких как видеокамеры, визуализирующие диагностические устройства (УЗИ, рентген, эндоскопы) на панель ввода-вывода информации вынесены входные разъемы S-video, RCA, IEEE-1394, USB-2.0; Ethernet Base-T 10/100/1000. Если при этом необходим ввод звукового сигнала, его источник может быть подключен к гнездам «линейный вход» (стерео разъем «mini-jack»), раздельный вход правого и левого каналов (разъемы «тюльпан») или «микрофон».

Аппаратура функциональной и лабораторной диагностики может быть подключена к портам USB-2,0 или RS-232.

При ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций нередко возникает потребность группового обсуждения различных графических материалов, передаваемых из вышестоящих организаций. В комплексе для таких целей предусмотрен режим подключения двух внешних мониторов (проекторов), первый из которых повторяет видеопоток на экране самого комплекса (выход XGA), второй - дополнительный видеопоток большего разрешения со статической или динамической информацией (выход DVI). Аналогично возможности комплекса могут найти применение и в образовательных проектах в малонаселенной местности.

Подключение к IP-сетям (наземным, спутниковым или сотовым) может осуществляться как через разъем RJ-45, так и через адаптеры, подключаемые к гнездам USB, в частности через универсальный адаптер Wireless & Bluetooth Combo TBW-103UB.

Комплекс имеет интуитивно-ясный программный графический интерфейс, позволяющий пользователю оперативно осуществлять различные настройки и проводить сеансы связи с удаленными абонентами во всех типах IP-сетей

Предлагаемое устройство в частном случае медицинского применения функционирует следующим образом.

Проводят регистрацию диагностической информации с пациента и ее передачу по каналам связи консультанту, находящемуся на значительном расстоянии от места проведения диагностической процедуры, а также передачу консультанту видеоизображения самой диагностической процедуры. При этом диагностические устройства подключают непосредственно к компьютеру, на котором установлено программное обеспечение этих устройств и программный терминал видеоконференцсвязи, позволяющий передавать удаленному абоненту более одного видеопотока, первый из которых, например, представляет собой оцифрованный и закодированный сигнал с выхода видеокамеры, подключенной к соответствующему входу в компьютер, а второй - копию программного экранного интерфейса пользователя диагностической программы, при этом удаленный абонент (консультант) может в реальном времени с использованием двух дисплеев наблюдать за процедурой и видеть ее результаты.

Как и любая система видеоконференцсвязи комплекс может использоваться для проведения бизнес-конференций компаниями, имеющими филиалы или производства в малонаселенных местностях.

При ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, когда существовавшие ранее телекоммуникации могут быть выведены из строя, комплекс с терминалом спутниковой связи может использоваться для решения как медицинских, так и управленческих задач.

При пуско-наладочных работах на сложных промышленных объектах, расположенных вдали от крупных городов, комплекс может использоваться для технологических консультаций наладчиков с ведущими специалистами в отраслевых научных и проектных организациях.

Комплекс так же может быть использован для оказания помощи специалистами высокой квалификации при нештатных ситуациях в работе геодезических партий по прокладке трасс дорожного строительства, газо/нефтепроводов, ЛЭП и т.п., а также для проведения дистанционных совещаний с руководством фирм с показом ситуаций с мест изысканий.

Дистанционное интерактивное образование с применением средств видеоконференцсвязи для жителей малонаселенных территорий - это шанс получить полную современную информацию по выбранной специальности.

На фиг.1 приведена блок-схема комплекса.

Перечень позиций на фиг.1

1 - Преобразователь напряжений AC/DC.

2 - Преобразователь напряжений DC/DC.

3. - Блок управления питанием/зарядкой аккумуляторов.

4. - Встроенные сменные аккумуляторы.

5. - Преобразователь напряжения DC/ATX.

6. - Системная плата.

7. - Группа внешних интерфейсов USB.

8. - Последовательные порты «мыши» и клавиатуры.

9. - Последовательный порт RS-232.

10. - Сетевой порт (IEEE-802.3).

11. - Порт последовательной высокоскоростной шины IEEE-1394.

12. - Манипулятор курсора «тачпад» (присоединенный через внутренний порт USB).

13. - Сенсорный монитор (присоединенный через порты XGA и внутренний USB).

14. - Видеовыход HDMI.

15. - Видеовыход DVI-I.

16. - Видеовыход XGA.

17. - Видеовход S-video.

18. - Композитный видеовход (RCA).

19. - Аудиовход линейный «правый канал».

20. - Аудиовход линейный «левый канал».

21. - Аудиовход микрофонный.

22. - Аудиовход линейный стерео.

23. - Аудиовыход линейный.

24. - Аудиовыход гарнитуры оператора.

25. - Встроенная видеокамера.

26. - Внешний интерфейс беспроводных соединений Bluetooth (IEEE-802.15) и WiFi (IEEE-802.11), присоединяемый через наружный порт USB.

1. Мобильный терминал видеоконференцсвязи, включающий корпус с вмонтированными в него системным блоком, блоком питания, источник автономного питания, аппаратные элементы управления, кодек видео/аудио сигналов, монитор, видеокамеру, микрофон, акустическую систему, отличающийся тем, что системный блок снабжен набором интерфейсов ввода информации, причем для непосредственного подключения измерительной аппаратуры предусмотрены интерфейсы USB, RS-232, IEEE-802.3, S-video, RCA, для непосредственного подключения дополнительных источников цифрового видеосигнала снабжен набором интерфейсов USB, IEEE-1394, IEEE-802.3, IEEE-802.11, корпус выполнен в виде герметичного влагонепроницаемого чемодана в виброударопрочном исполнении, в качестве монитора содержит защищенный сенсорный монитор, блок питания выполнен с возможностью использования переменного и постоянного тока, с возможностью одновременного обеспечения работы терминала и зарядки автономного источника питания.

2. Мобильный терминал по п.1, отличающийся тем, что он снабжен оппозитным переключателем питания, исключающим одновременную подачу на вход блока питания напряжения от внешних источников переменного и постоянного токов.

3. Мобильный терминал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит антивандальный манипулятор курсора «Touchpad».

4. Мобильный терминал по п.1, отличающийся тем, что панели с функциональными блоками смонтированы в корпусе на противоударной антивибрационной подвеске.

5. Мобильный терминал по п.1, отличающийся тем, что он снабжен регулируемым источником света для подсветки лица оператора при работе в условиях плохой освещенности.

6. Мобильный терминал по п.5, отличающийся тем, что источник света выполнен в виде комбинации светодиодов, обеспечивающей естественную цветопередачу.