天气预报会商录播系统多媒体数据库的设计

梁小雨，陈永涛，黄 珣，陈文琴

（国家气象信息中心，北京 100081）

天气预报会商录播系统多媒体数据库的设计

梁小雨，陈永涛，黄 珣，陈文琴

（国家气象信息中心，北京 100081）

中国气象局高清录播系统是天气预报高清电视会商系统的重要组成部分，是一套涉及硬件编码、存储和软件应用的网络多媒体平台。首先结合气象行业的实际业务需求，阐述了系统的体系结构、硬件平台设计。从系统多媒体数据库设计入手，介绍了该系统媒体数据库采用的关键技术，并详细描述核心模块设计。最后结合录播系统投入业务后的使用情况，借助统计数据说明高清录播系统对气象预报等业务服务支撑的作用。

天气预报；高清录播系统；多媒体数据库；.NET技术；服务器

近年来，随着网络技术的发展，信息数据传输的速度得到很大的提高，多媒体信息的数量急速增大，由此产生了多媒体数据库。目前，多媒体数据库在各行各业都有广泛的应用，中国气象局对多媒体数据库的需求主要表现在：用户通过网络直播或点播收看天气会商、用户通过客户端下载天气会商的视频资料。多媒体数据库和传统数据库的主要区别在于多媒体数据库要对大量的图形、图像、声音、视频等不同格式的文件统一管理[1]。天气预报会商录播系统（以下简称HD⁃VOD）是天气预报高清电视会商系统的重要组成部分,该系统是一项涉及硬件编码和软件应用的网络系统集成项目，能够在中国气象局局域网上实现实时的高清音视频节目视频流及计算机VGA视频流，终端用户可交互地选择播放音视频节目，并可对音视频节目实现播放、暂停、停止、跳跃等功能。HDVOD系统的数据库存储和管理与气象有关的高清音视频节目及计算机信号等多媒体数据，是典型的多媒体数据库。相关人员可以通过计算机随时随地收看天气会商、会议及培训等视频节目，有效地拓展了全国天气预报电视会商系统服务用户范围，提高了天气预报电视会商的效益。本文将从HDVOD系统结构、系统多媒体数据库设计及系统功能实现等方面进行阐述。

1 HDVOD系统结构

HDVOD的系统结构由4个部分组成，分别是底层支撑平台、会议收录子系统、视频内外网发布系统和数据管理子系统。支撑平台主要包括操作系统、数据库和视频管理服务器。操作系统采用WIN2008Server，关系型数据库采用SQLServer2010，流媒体数据库选择AdobeFMS。会议管理子系统包括所有硬件系统的配置和系统软件应用。收录子系统包括内网视频收录、外网视频收录、备份服务视频收录。视频发布子系统包括内网视频发布、互联网视频发布、移动媒体发布、管理网站发布和应用网站发布。系统结构如图1所示。

图1 系统结构图

视音频信号与计算机信号接入到编码器HDMI输入接口，通过编码器编辑成为H.264格式流文件[2]，编码器输出实况流由内部网发布服务器进行内部局域网高清直播发布，同时编码器输出相同内容低码率实况流互联网发布服务器进行互联网直播同步保存。直播实况流发布完成生成Flv格式[3]流媒体文件，内部局域网的高清Flv文件自动保存在服务器直连大容量存储磁盘阵列，互联网的标清Flv文件保存在互联网服务器，提供文件点播服务。

2 系统多媒体数据库设计

2.1 主要技术简介

HDVOD系统利用.NET平台开发，设计三层架构、B/S管理方式，桌面管理、应用操作等通过模块化分系统进行管理。.NET是一种用.NET Framework类库编写，并运行于公共语言运行之上的应用程序[4]。.NET能够跨语言、跨平台，安全性能较高，并支持互联网标准和协议[5]。主要特点如下：

1）.NET支持多种语言，各语言之间能够相互操作；

2）.NET支持不同结构平台下的互操作；

3）.NET支持多种互联网协议和标准，如HTTP、SOAP、XML等，不同结构的平台远程交互界面能力较强。

2.2 HDVOD多媒体数据库数据总表设计

数据库设计是将业务对象转换为表和视图等数据库对象的过程[6]。对于基于天气预报视频资源创建的网络直播与点播及文件下载系统，多媒体数据库设计围绕两个关键点进行：用户和视频。

为了实现用户管理的开放性和互操作性[7]，对不同用户设计了不同级别，分别是普通用户、操作员、管理员。普通用户不仅可以通过直播和点播的方式观看视频，还可以下载自己感兴趣的节目，作为学习资料，随时观看。操作员只能对建立节目的采集计划等进行操作而不能修改信息。管理员除了具备操作员和普通用户的权限外，还有修改信息的权限，例如增加和删除用户、修改用户信息、整理视频等，因此数据库要能够接受不同用户的查询请求，经过对查询请求的分析得到用户的需求，返回查询结果，除此之外，还要接受管理员的数据修改请求，从而及时更新数据库信息。

另外，为了进行会商综合信息统计分析，数据库增加会议记录数据表，系统根据实际需求，在天气预报会商节目中添加当前节目的会议信息，主要数据项有会商名称、会商主持单位、发言单位、主持人、会商开始时间、会商结束时间等。主要数据表汇总见表1。

表1 数据表汇总

2.3 功能模块设计

根据气象预报的特点和需求，设计了如图2所示的模块。

视频采集模块负责高标清视频采集和配置，将高清视频和计算机图像进行布置和协调，并对采集下来的高清视频进行抽帧提取，通过FTP等方式将采集的数字视频上传到存储磁盘阵列和相应的数据库中。

后台管理模块主要负责设备管理、任务计划、用户、报表、会议记录、节目分类、上传节目。管理并设置各类型用户及用户组功能权限。会议记录是本系统根据实际需求开发的，记录当前节目的会议信息，如开会单位、发言单位、主持人等。通过会议记录分选项组合会议内容，配合录像计划，系统生成XLS表格输出。

视频发布模块主要实现用户登录后直播观看实时流及点播文件流视频，并提供固定权限用户上/下载功能，可以通过交互平台完成用户与系统管理中心、用户与用户的文本信息沟通。

图2 主要功能模块示意图

3 系统功能实现

3.1 服务端管理功能实现

录播系统服务端软件具备数据保存、视频发布、实况流转发、应用程序管理的功能。服务端软件通过基于Rtmpdump软件开发的系统收录工具对接入的高清信号流进行打包，整理成H.264格式的视频文件，并将文件信息统一记录于数据库中。对收集的Flv视频文件进行保存，并以点播流的方式发布。对接入的实时流进行转发，提供客户端用户点播实时流会商节目，提供整体软件进行统一管理配置平台。天气预报会商录播系统管理平台界面如图3所示。

3.2 客户端应用功能实现

用户在客户端桌面利用通用的网络浏览器进入前台发布平台，登录平台后，按照个人需求选择视频节目进行观看。客户端与Web服务器之间采用HTTP协议访问，服务器接受客户端的请求，提供给客户端需要的帮助（用户名、密码修改、视频点播以及视频下载等）。天气预报会商录播系统发布平台界面如图4所示。

图4 天气预报会商录播系统发布平台界面（截图）

3.3 实现文件的FTP上传和下载功能

实况流采集完成，自动生成封包好的Flv格式文件，采集模块可以通过FTP协议传输此类文件到点播发布服务器，通过传输配置，可配置同时上传多台点播发布服务器。同时服务器端还提供点播节目FTP下载，用户可在本地计算机通过FTP下载到本机离线观看。天气预报会商录播系统FTP上传界面如图5所示。

图5 天气预报会商录播系统FTP上传界面（截图）

4 使用效果

中国气象局天气预报高清录播系统能够同时支持在线用户量为250人，系统为没有机会在现场参加天气会商、会议及培训的人员提供了学习的可能；同时，视频点播能够满足不同用户的不同需求，自主选择视频内容，文件下载后可以作为学习资料保存。HDVOD系统于2012年5月投入使用，该系统投入使用后的具体数据见表2。

表2 2012年5月至2013年8月天气预报高清录播系统使用情况统计

由于气象服务需求快速增长，预报业务能力，尤其是灾害性天气的预报能力面临着巨大的挑战[8]，天气预报高清录播系统协助气象领域在气象预报能力和气象服务方面做了一定的工作，已成为很重要的业务系统之一。目前正在研究和开发录播系统的手机客户端，待其实现后，用户不用局限于计算机，利用手机就可以随时随地观看天气预报会商，大大提高工作的便捷性。

[1] 萨师煊，王珊.数据库系统概论[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] ITU-TH.264(04/13).Advanced video coding for generic audiovisu⁃al services[EB/OL].[2013-07-26].http://www.itu.int/rec/T-RECH.264.

[3] Adobe.FLV and F4V file format specification(Version 10.1)[EB/ OL].[2013-03-05].http://www.adobe.com/devnet/f4v.html.

[4]TURTSCHIA.C#.NETWeb开发指南[M].王海峰，冯义，郭卫平，译.北京：机械工业出版社，2002.

[5]TEGELSK，BAER T..NET FrameWork编程思想[M].袁勤勇，窦蓉，马誉贤，译.北京：清华大学出版社，2002.

[6]丁兴富.远程教育学[M].北京：北京师范大学出版社，2002.

[7]王春芳，李湘，陈永涛，等.中国气象局卫星广播系统（CMACast）设计[J].应用气象学报，2012，23（1）：113-120.

[8] 矫梅燕，龚建东，周兵，等.天气预报的业务技术进展[J].应用气象学报，2006，17（5）：594-601.

陈永涛（1976—），硕士，高级工程师，从事流媒体技术的设计和开发；

黄 珣（1983—），硕士，工程师，从事流媒体技术的设计和开发；

陈文琴（1986—），女，硕士，助理工程师，从事流媒体技术的设计和开发。

Design of M ultimedia Database of HD W eather Forecast VOD System

LIANG Xiaoyu,CHEN Yongtao,HUANG Xun,CHEN Wenqin
（National Meteorological Information Centre,Beijing 100081,China）

High-definition weather forecast VOD system is an important part of high-definition video conference in China Meteorological Administration(CMA).The system integrates hardware encoding and software applications.The actual business requirements of the meteorological industry are combined,and the functions of HD weather forecast VOD system is proposed.The architecture of VOD system,the design of hardware platform and software module function are described in detail.Starting from the perspective of the multimedia database designing,the key technology and the core modules are described.At last,based on the service conditions and the statistical data,the VOD system provides amount of business services support for weather forecasting.

weather forecast;HDVOD;multimedia database;.NET;server

TN919.85

A

梁小雨（1969—），女，本科，工程师，从事流媒体技术的设计和开发；

��健男

2013-09-26

【本文献信息】梁小雨，陈永涛，黄珣，等.天气预报会商录播系统多媒体数据库的设计[J].电视技术，2014，38（8）.

中国气象局“天气预报会商系统改造项目”资助