气象部门视频会议系统的构建与应用

吕常畅，王彦朝，闫春旺，王晋生，宋一宁

（沧州市气象局，河北 沧州 061000）

0 引 言

随着多媒体网络技术的普及，远距离文字和语音的交流方式不再局限于电话或书信，而是直接以视频的方式，将声音和图像结合起来，营造面对面交流的氛围感。高清视频会议系统能够实现声音和图像的实时远距离传输[1]，在气象部门工作中发挥着重要作用，是筑牢本地防灾减灾体系基础、提高天气预报准确度、提升工作效率的有力支持。近年来，随着气象服务越来越精细化，原有的气象视频会议系统的体系更加庞杂，设备种类更多，操作和维护难度增加，这就需要工作人员熟知视频会议系统的构成和工作原理，尽可能降低操作失误，为气象服务高质量发展提供助力。

1 视频会议系统构成

沧州市气象局视频会议系统基于多媒体通信技术构建，系统覆盖沧州市辖区内所有县（区）气象局，按照高清标准建设。视频会议系统借助气象系统专用网络召集辖区内各级气象部门进行远程视频会商会议，也可参加河北省气象局的视频会商会议。本系统为沧州地区建立了覆盖音频、视频、内容、业务及现有视频会议系统的互通互联体系，承担着气象部门内部气象会商、应急指挥及远程培训等业务。通过移动气象会商视频会议系统，可以开展日常会议、重大活动、重要节日、雾霾环境和汛期防汛专题会商；视频“面对面”分析天气实况、通报灾情，可提高气象部门的沟通和协作效率；突发事件发生时，一线人员依托视频会议系统，基于互联网将现场情况实时回传到指挥中心，实现多级、多部门应急指挥和协同。

1.1 控制中心设备

市级控制中心配备有两台相同型号的视频会议系统多点控制单元（Multipoint Control Unit，MCU）、两台背靠背连接的转会终端、一台配备有会议管理平台的服务器、截包服务器、录播服务器、电视墙服务器、大屏拼接处理器以及一台光纤矩阵。两台多点控制单元中的一台用作正常运行，另一台作为备份机以待紧急时使用。MCU实际上是多媒体信息交换机，可进行多点呼叫和连接，能实现视频广播、视频选择、音频混合及数据广播等功能，完成各终端信号的汇接与切换，具备强大的组网能力和动态速率，支持1080P分辨率的视频码率和最高8 MB·s-1的会议宽带。背靠背连接转会终端可将上级气象部门召开的视频会议转发给其他分会场收听收看。配备有会议管理平台的服务器负责参会人员召集、会议流程控制、结束会议等，可实现系统资源的精准调度。截包服务器可抓取分会场的主流画面，便于系统监控各分会场的会议进程。录播服务器可实时录制整个会议过程，以便后续处理。电视墙服务器和大屏拼接处理器对电视墙图像进行处理和显示。光纤矩阵负责根据需要切换不同信号。

1.2 分会场设备

各级分会场视频会议系统由MCU和各类视频会议终端组成。基层乡镇视频会议系统控制中心系统可召开多个会议终端与会的会议，能够连接气象专用网络和政务外网。召开会议时，各分会场的视频会议终端基于IP网络通过局域网或广域网接入上级控制中心MCU，分会场音频、视频、双流信号在经过终端解码后，能够经网络传输至上级MCU进行转发处理。

1.3 移动视频会议系统

突发紧急气象灾害时，需要视频会议系统及时准确地将灾害现场实况情况传输至需要的地方。当前，4G VoLTE高清音视频通话较为普及。随着5G网络快速建设，5G VoNR话音业务和数据业务均由5G网络承载，能保证画质更高清、通话不卡顿，同步解决了通话的同时使用5G高速数据业务的问题。高清会议视频系统中采用5G技术，极大地增强了应急事件处理中的主动性。沧州市气象移动终端接入视频组网系统主要由融合服务器（DPRM和DMA）、智能移动终端RPM、互联网接入网关RPAD和一台MCU设备组成。融合服务器能够合理配置系统资源，统一调度使用，达到监管视频协作网络的目的，同时支持GK和SIP服务器功能。GnuGK可用于实现内外网的穿透，支持H.232和SIP协议。智能移动终端RPM安装POLYCOM手机终端软件，当事件现场具备4G、5G或WiFi无线网络信号支持通信时，控制中心便和POLYCOM MCU级联[2]。RPM可根据控制中心派发的管理员用户名和登录密码，通过RPAN将事件现场的实时画面传送至POLYCOM MCU，进而在市级控制中心大屏幕中予以显示。应急指挥中心的领导和专家通过视频高清可视化直达事件现场，并传达指挥和调度命令。

1.4 控制中心音视频功能的实现

控制中心可以处理、中转传送、切换各参会会场之间的音频、主流信号和辅流信号。主流信号采集后，利用大屏显示系统分别用于管理调度和监控显示。光纤矩阵可达到自由切换视频信号的目的，同时截包服务器可抓取各分会场主流信号数据量[3]。工作人员操控中控主机，对经光纤矩阵处理后的输入输出信号进行控制切换，进而将参会会场的主流视频信号投放在大屏幕中予以显示。音频则由调音控制台对各会场的输入信号进行放大、混合、分配和音响效果加工，调音控制台将处理后的一部分音频输送至视频会议终端，另一部分则输送至数字音频处理器。数字音频处理器连接功放，能够让控制中心对音频进行扩音。

2 系统设计

2.1 多系统跨网络组网

将视频会议系统延伸至乡镇气象视频会议系统末端，可以增强整个视频会议系统的操作性能，降低维护难度。需要在各分会场增加云控制节点，在市视频会议系统增加云管理功能，可实现对县乡分会场的远程控制。市局控制中心平台配备有MCU，具备多样化云形态部署、云MCU集群化部署、全网灵活域管理、双模混合会议、多运营商网络类型接入、多类型终端接入以及云统一管理的特点。系统支持混合组网，即云计算中心级云平台和云MCU的混合部署；支持自动化部署，实现平台管理可视化，可批量加载和升级软件包；支持云MCU资源池管理、负载均衡、全网数据同步、异地容灾；通过服务域划分，建立用户、平台资源的使用关系，支持多级用户资源共享，支持跨级管理和业务的完全托管；支持大型导演模式会议、小型会商模式会议，提供合理经济化资源调用方式，实现媒体端口按需分配，提高资源利用率。市气象视频会议系统与市政府会议系统之间通过终端与终端音视频背靠背连接，虽无直接的多点控制数字级联，但可借助背靠背连接实现模拟方法级联，让音视频信号在两个终端间互通。

2.2 大屏幕显示系统

为有效融合政府其他部门数据和气象数据，实现多途径来源信息的整合应用，达到优化利用、灵活调度任意资源的目的，需要采用大屏幕显示系统。该系统融信号切换技术、拼接控制器、控制软件、多屏无缝拼接技术、多屏图像处理技术及网络技术于一体。LED大屏显示系统主要由LED显示屏、发送器、拼接处理器、电源以及相关配线等组成，是显示视频信号的主要设备，可显示视频监控、视频会议、摄像机、DVD、管理PC等的视频信号内容。发送器可以发送视频数据至LED显示屏，支持HDMI、DVI等高清接口。拼接处理器是视频信号处理的核心设备，具备画面分割、拼接以及信号切换等功能，设备支持任意开窗、任意漫游及高分地图等功能。控制端支持PC平台、移动平台等设备，适应Windows、Android、iOS等系统，能让与会者灵活选用所使用的连接设备，接通网络后即可将所需显示的内容投放至大屏幕上的共享画面中。快速无缝切换、画面无延迟的特点，让视频会议系统成为集中调度、信息共享、监控决策的平台工具。

3 关键技术应用

3.1 图像编码技术

当前，主流的视频编码解码技术有H.266、H.265、H.264、MPEG-4和MPEG-2等。目前最新的视频编码标准是H.266技术。该技术在同等画质下能够节省近50%传输流量，清晰度越高，码率节省越多[4]。从MPEG-1到MPEG-2，从H.263、H.264到H.265（HEVC），以及现在的H.266等一系列标准，都是为了让码流更优化、压缩效率更高、稳定性更强。于2013年推出的H.265标准在H.264编解码结构基础上，提高了压缩率、编码质量，并且仍然采用混合编解码。相较于其他标准，H.264着重强调更高的编码压缩率和传输可靠性，在气象部门视频会议系统中更为适用。

3.2 音频标准分析

视频、音频及图像传输质量是决定高清晰视频会议系统质量的关键[5]。视频会议中，与会者之间是通过音频对话实现相互交流的，因此音频质量保证尤为重要。河北省沧州市气象局视频会议系统采用的是G.722-64 K音频协议，音频采样频率为16 kHz，频宽7 kHz，拥有48 kb·s-1，56 kb·s-1及64 kb·s-1三种传输速率，音质质量好，且音频延时和误码率较低。气象部门开展视频会议时，该音频标准充分发挥其低带宽、低延迟以及高质量的优势，降低了视频会议现场音频还原过程中丢失过多信息的概率以及延时和抖动现象，使视频会议过程中实现高保真CD音质。

4 结 语

视频会议系统的构建在气象业务工作中占据重要地位。该系统的应用依托气象部门内部网络，可用于气象行政会议、天气会商、业务技能培训等活动，是气象部门提升气象服务水平的有力保障。认识构建沧州市气象局视频会议系统的重要性，结合视频会议系统的构成，设计出适用于本地气象工作的视频会议系统，能够发挥系统优势，克服日常应用中出现的丢码、延时和抖动等问题，使其更好地助力沧州市气象工作开展。