浅析云视频会议在矿山安全生产中的应用

李荣夫

（龙口煤电有限公司，山东 烟台 265700）

1 问题的提出

矿山安全生产的重大风险因素众多，相应的专业分类也较多，安全管理还是以人为本，安全管理人员到现场检查出的问题和隐患多以报表和图纸的形式保存下来，上级业务主管部门通过图表了解矿井现场情况，想了解反映现场的实时情况，通过电话落实，又存在沟通和主观认知的误差等情况。所以增加现场视音频的交互，提高矿山安全管理的针对性、实时性和可视化，是煤矿安全生产和应急管理的趋势。

2 研究思路

当前矿山基础交换网络不断提升，万兆工业以太环网得到广泛应用，尤其是移动网络发展迅猛，4G的应用和WIFI速度的提高，解决了物联设备在矿山的应用和融合的瓶颈。通过对物联网和云计算的研究和应用，将视音频交互应用移植到井下智能终端上，接入智能移动通讯终端、智能矿灯、无人机等具备视频对讲的移动设备，为应急抢险、远程诊断、安全巡检等工作，提供高清视频和实时语音对讲。

建立包含井上下、本部外部的云视频会议平台，将现场实时视频纳入云会议室中，以“眼见为实”的可视化资料与书面资料进行验证和对比，可以有针对性地进行讨论、研究，作为指导现场的有效依据，打造一种针对矿山现场的实时化、可视化、扁平化管理和指挥模式。

3 设计思路

3.1 平台云化

利用云计算的顶层设计，依靠阿里云、腾讯云等建设多云多活，利用云资源，集团公司本地无需建设物理X86架构服务器集群，提高资源的有效利用率，做到用管分离。

3.2 接入多样化

伴随着矿山企业视频调度指挥纵向打底、横向协同的趋势，视频应用正在向基层不断延伸。通过互联网、WiFi、3G/4G接入，使用手机、电脑、智能硬件设备（如智能矿灯、便携式检测仪、巡检机器人）接入，在矿山井下环境下使用视频应用，已越来越普及。

3.3 方案融合化

将视频会议、对讲、直播、录制、视频监控接入等有机的融合，从应用层面进行统一。

3.4 应用业务化

不再局限于简单的视频会议业务，而是与具体矿山安全管理场景相结合，包括应急救灾、指挥调度、巡检直播、远程会诊、业务培训等。

4 主要研究内容

4.1 组建跨区域的云视频会议平台

龙矿集团目前使用的思科视频会议系统，存在依赖网络专线和物理核心，只能接入SIP、H323协议的设备，对桌面及移动端、视频监控等网络设备接入受限。

随着互联网及云计算等技术飞速发展，涌现出了很多能够适应于任意网络的云视频，如小鱼易联、华为微Link、钉钉、腾讯会议等云视频会议应用，已经开始呈现出替代专网专线系统的趋势。

云视频会议最显著的是利用云计算去除对传统会议物理核心MCU的依赖，实现与采用H.323通讯协议和SIP网络协议的视音频设备与云端会议室的链接。特点是网络适应能力强，灵活组网，支持硬件智能终端、PC客户端、手机App等多种终端方式，实现相关业务人员与各级部门快速互联。

传统的视频会议设备也可以继续使用，在集团内部网络部署H.323网关，通过网络认证，实现内部会议设备与云端会议室的链接。

根据龙矿集团省内外单位视频会议设备分布情况，对小鱼易联云视频会议系统与现有设备联接进行了测试。

集团公司领导和业务部门、矿山业务科室、外部专家等便捷加入云会议平台，快速组网，实现面对面交流，在云会议平台进行会议管理。云平台架构优势如下：

（1）去硬件MCU，云端虚拟化部署核心

小鱼易联的云会议核心通过虚拟化方式部署在云平台上，实现集群化MCU资源池，支持多活热备、负载均衡、弹性扩展，实现应用层与底层硬件分离。

（2）组网架构由树状级联到扁平化云架构

龙矿集团使用的思科的视频会议系统，每级单位都要布置MCU，管理本单位的视频会议终端，形成树状MCU级联方式。当面对超大规模接入和扩展需求时有局限性，包括MCU故障风险、会议管理逐级调度难、分级转发视频质量下降。如图1。

图1 传统树型结构和扁平化结构

小鱼易联的云平台采用扁平化的系统架构，所有会议终端直接由“云MCU”平台管理，支持任意拓扑结构的级联和弹性扩展接入节点的数量，对于跨地区、跨网络的大规模视频应用，可实现“纵向到底、横向到边”的全覆盖模式。

（3）视频编码算法从AVC到SVC

AVC一次编码只能产生固定码率的图像数据，只适用于专网使用。SVC即多层可伸缩视频编码，一次编码产生不同分辨率、不同帧率、不同质量的多层码流，用于智能适配不同设备和网络的接入要求。

平台采用SVC视频编解码技术，智能适配不同设备和网络的接入要求，高效保证应急指挥调度的音视频效果。

4.2 云视频平台与视频源、矿山智能移动通讯设备的联接

视频源和第三方移动设备的接入，拓展视频会议的广度和深度，将视频会议应用到应急救援、远程会诊、远程巡检等场景。主要研究内容是云视频会议平台与视频源和智能移动设备的联接方式和通讯协议。

与视频源联接可采用两种方式，一是利用矿山已有的视频平台，进行流媒体转发；二是直接与网络摄像机进行联接。二者相比较，与视频平台联接具有统一接口、减少网络视频码流、视频选择方便的优点。通过专用网关读取视频平台视频列表和码流，实现监控视频的读取和切换。系统结构如图2。

图2 系统结构图

智能移动设备如智能矿灯等，为实现高清视音频交换，一般不采用SIP协议，多是私有网络协议。与智能移动设备的联接，不仅要进行视频的传输，还要进行语音的交换。一是采用私有协议转换，二是进行API接入。云视频由后台服务API、终端SDK两部分构成，用于第三方应用开发App，集成云视讯系统所提供的音视频通讯能力，快速实现音视频通话、麦克风/摄像头控制、语音模式切换、结束通话等功能。后台服务API用于创建、管理云会议；客户端SDK用于原生App集成，实现登录、呼叫、音视频展现功能。系统架构见图3。

图3 系统架构图

5 测试情况

5.1 云视频联接测试

由于龙矿集团视频会议系统由上级山能集团统建，需要根据上级集团云视频会议系统方案确定后，以上研究的场景才能应用。所以此次只能选取比较有代表性的小鱼易联云视频平台进行联接测试。如图4。

图4 测试拓扑图

测试云视频平台完全代替龙矿思科会议系统的MCU硬件核心，各单位的思科会议设备取消GK模式（去掉思科网闸）呼入云端网关，驻外单位的视频会议终端也直接呼入云端网关，在云端建立会议室进行管理，实现龙矿集团视频会议。

参加上级三级会议时，龙矿集团在云端建立会议室，并由一台云终端与一台思科终端形成背靠背链接，建立视音频的互传通道。上级单位思科MCU呼叫背靠背的思科设备，将上级会议的视音频和双流信号在龙矿会议室内广播。需要注意的是背靠背设备显示画面设置，以免造成视频套叠。

5.2 与智能终端联接测试

在智能矿灯上移植终端SDK，利用智能矿灯摄像头和对讲设备实现视频直播和音频对讲。经过测试，其网络占用情况如图5。可以看到视频的分辨率和帧频根据带宽进行调整，降低了视音频的收发所占带宽。

图5 网络占用情况

6 效果分析

6.1 高效沟通

适应矿山企业省内外业务发展需求，实现总部与分部、井上与井下沟通零距离，不论地点、设备、网络，以会议终端、电脑、手机等多种方式灵活接入，即使不在单位，也犹如亲临井下现场，实现第一时间的下情上报和上令下达，提升企业安全生产信息交流沟通效率。

6.2 创新应用

创新安全监察、应急救援、远程专家会诊、矿山规划建设远程会审、安全环保应急指挥远程控制等功能，实现集团领导、外协专家不到现场，指挥、指导现场工作。

6.3 效率提升

“数据多跑路，人员少跑路”，通过智能移动设备和应用与专家进行视频和语音对讲，无需到现场就能掌握第一手资料，直接进行指导、诊断，缩短工作时间，节约差旅成本，提升工作效率。

7 结论

此次由于龙矿集团现有思科视频会议系统暂不

能更换，所以只是对集团和两个矿井的云视频会议和井下智能矿灯进行了联接测试，但云视频会议代替传统视频会议，并在此基础上不断开发出移动会议、应急指挥、巡检直播、远程诊断等应用场景，必将会为矿山安全管理带来极大的促进作用。