浅谈省级气象高清视频会商系统设计及应用

浅谈省级气象高清视频会商系统设计及应用

摘要:本文介绍了浙江省视频会商系统的现状以及建设高清视频会商系统的迫切性，并从设计方案、系统结构、网络架构、应急接入以及移动终端接入等方面介绍高清视频会商系统的解决方案。高清会商系统的众多优点可满足气象会商、业务交流培训、远程应急指挥车接入以及移动终端用户实时接入的需求，能更好地为公众尤其是在突发性气象灾害发生时提供实时的气象服务。软终端视频技术在气象部门的充分应用，为气象部门及时搜集乡镇基层防灾减灾情况，也便于地方政府更好的部署灾情应对措施，高质量、高可靠性会商保障平台的建立将为促进气象部门提高预报预测水平和减灾服务能力提供坚实的支撑与保障基础。

关键词： 高清视频会商 气象应急 软终端接入 应用

引言

我省现有天气预报视频会商系统于2002年开始建设，该系统以省网络中心视频会商系统主控制台为控制中心，覆盖全省11个地区以及各县（市）气象局以及省局机关等用户，具备传送音频、标清视频和计算机VGA画面的功能。该系统建设完成后，改变了传统的会商/会议模式，为各级领导、气象专家、预报员提供了面对面的交流环境，是预报员之间探讨预报技术和沟通预报思路的重要平台。

2002年我省在全国率先实现了省市县三级级联的标清视频会商系统。 该系统投入业务运行以来，作为天气预报业务流程中必要的技术支撑平台，随着现代气象业务的迅速发展，视频会议系统应用次数显著增长，使用时间大大增加，服务范围不断扩大，已成为我省气象行业远程会商/会议召开的主要形式，为各类突发天气事件、社会重大活动的气象服务保障做出了重要贡献。然而随着视频网络技术的发展和天气预报和决策服务等方面需求的不断提高，同时气候变化导致的极端天气增多，灾害性天气频发，各类会商需求不断增加，现有标清视频会商系统的业务支撑服务能力已明显不足，难以满足现在的业务需求。

1建设高清视频会商系统的必要性

（1）标清系统存在的不足

作为目前我省气象部门重要的实时业务系统之一，标清视频会商系统自2002年正式投入业务使用以来，承担着天气会商会议、远程培训以及其他各类突发天气事件和重大活动气象服务的应急会商任务。视频会商系统至今连续运行10年多，系统服务范围越来越广泛、使用越来越频繁，尤其在每年汛期、重大灾害性天气过程以及重大活动气象保障期间，系统使用更为频繁，在气象业务中发挥了较大作用。近两年来视频会商系统年使用次数接近1300次，年使用总时

长在1000小时以上，平均每天都要使用三次以上。

近年来，随着系统使用压力增大，系统设备的老化程度提升，系统运行稳定性开始暴露出问题，故障率逐渐增加。会商系统自2009年来陆续发生了一些故障，经过分析发现会商系统故障原因主要是由设备老化造成的。会商系统连续多年长时间运行,系统相关核心设备的使用时间已陆续超过电子产品使用年限，全省多个地区MCU和视频终端已经多次发生故障，由于设备生产年份较早，大部分设备已经停产，相应的配件也无法配齐，系统稳定性急剧下降，系统设备冗余备份问题日益显著。同时，原有系统提供的功能及视频效果已不能满足日益增长的业务需求，全省天气预报视频会商系统亟待升级改造。

（2）业务发展的需求

建设全省高清视频会商系统，是视频会商系统业务应用不断增多的需要，是现有系统性能扩展的需要，是会商业务可靠性要求更高的需要，是会商系统统一规划建设的需要，是会商系统服务支撑现代气象业务体系的需要。

性能需求：随着科技进步和气象事业的发展，各类会商及会议对于提升视频信号清晰度的需求越发迫切。原有视频会商系统只支持标清视频信号，分辨率最大只能达到4CIF（704X576）。视频效果“能看清对方的图像而看不清对方的表情”。随着网络技术、编码技术、高清图像显示技术的发展，高清视频会议系统日益完善。现有全省天气预报标清视频会商系统亟待升级为高清系统。

可靠性需求：现有系统使用压力日益增大，运行故障率逐渐增加，设备老化程度提升，系统开始逐渐暴露出问题。现有视频会商系统是在2002年设计建设的，受建设时的设备能力和技术限制，设备冗余和系统备份能力不足，应急手段较少，导致现有系统在遇到故障时的恢复时间较长。另外，现有设备使用时长已超过10年，部分核心设备出现老化和工作不稳定的问题，故障率逐年上升。现有视频会商系统全部是单机运行，设备又处于故障高发期，视频会商系统的稳定性、可靠性亟待提高。因此，需重新统一设计全省高清会商系统，并在可靠性、系统稳定性、设备冗余备份方面着重考虑。

综上所述，建设全省高清天气预报视频会商系统的已十分迫切。

2 建设方案

2.1总体设计

我省高清系统将按照高起点、高标准设计，省、市、县三级全系统采用1080P（1920×1080）的高清分辨率设备，确保全省高清视频会商系统在未来一定时期内保持技术先进。

（浙江省气象部门拟建高清视频会议系统情况）

名称 网络结构 系统规模结构 辅助系统

高清视频会议系统 省市县3级 省局：2个MCU（主备切换），4个高清终端

市局：11个MCU，11个高清终端

县局：63个高清终端 各级视频会议系统均配备集中控制系统，来控制整个会议系统设备。配置高清矩阵、显示系统、周边设备等来支持高清信号的传输、显示。

全省高清天气会商系统总体结构包括：省级高清视频会商系统控制中心、省级业务楼会商室会场、局机关三楼会议室会场、省局8号楼会场、11个地区高清视频会商系统控制分中心、11个地区分会场、63个县（市）级分会场、1个省级应急指挥车分会场等。

按照“稳定、高效、易操作管理”的原则，系统设计建设高清会商系统，部署硬件高清视频终端形成统一、高效、灵活的新一代全省天气预报视频会商系统整体平台。实现统筹规划，集约建设，标准化建设，实现全省气象会商信息自上而下，自下而上的顺畅沟通。高清会商系统传输网络依托气象部门现有省市县三级的全省SDH视频网，根据会议规模和要求，可采用MCU呼叫和终端呼叫两种连接模式。

2.2总体结构

省级控制中心MCU可直接连接地区级控制分中心MCU，组织高清会议/会商。同时，网络逻辑链路连通的条件下，省级控制中心可直连县（市）级高清硬件视频终端，硬件视频终端和软件桌面终端通过省级控制中心多点控制单元(MCU)接口互连，省级控制中心MCU可通过全省气象视频网连接省、市级软件桌面终端用户。从而形成统一、高效的全省天气预报视频会商整体系统平台。

整体结构示意图如下图所示。

图1 全省高清天气预报视频会商系统结构示意图

2.3功能设计

（1）提升视频质量，实现主视频和计算机信号高清晰度分辨率

系统将部署支持主视频流1920x1080高清晰分辨率、辅流计算机信号至少达

到XGA(1024x768)高清分辨率的高性能MCU和硬件视频终端设备，提升会商系统视频质量。

（2）支持召开全省性视频会商、会议

通过MCU多点控制单元功能，可将省级和市县级气象部门通过会商系统视频终端连接在一起，召开全省性的远程视频会商及行政性会议。

（3）省级具备高度集中控制中心

省级控制中心借助高效、智能化的视频会商控制、调度、监控管理平台，有效对系统使用维护过程进行监控，功能高度集中化、自动化，在系统性能提升、功能增加的基础上，不增加值班维护人员的工作量。

2.4 网络架构

2.4.1省级高清会商系统网络连接

省级高清会商系统控制中心按照目前视频会商系统网络接入方式，直接连接SDH视频网省级节点汇聚交换机。并通过SDH视频网与各地区级系统互联,图2为全省视频网结构图。

图2省级高清视频会商系统网络结构图

2.4.2地区级高清会商系统网络连接

地区级高清会商视频会议系统直接连接全省SDH视频网地区级节点互联二层交换机，通过全省SDH视频网与省级系统互联，地区级网络结构如图3所示：

图3地区级高清会商网络结构图

2.4.3 应急视频接入

在发生重大气象灾害以及重大气象服务期间，前方应急灾害指挥车需要通过高清视频会议系统与省级主会场或者国家级会场视频连线。

应急车需要与省级主会场连线时，由省级控制中心MCU直接呼叫应急指挥车高清视频终端，即可邀请应急车入会，实现应急车与省级主会场连线的效果，按照此流程，省级控制中心MCU将各地区级控制分中心MCU邀请入会后，应急指挥车可实现与省内任何分会场的视频连线。相关业务流程示意图见图4。

图4应急车与省内高清会场视频连线业务流程示意图

重大气象灾害发生或者重大气象服务期间，应急车需要与国家级会场进行连线，国家级控制中心呼叫省级控制中心MCU，省级控制中心MCU连接本级会场视频终端及应急指挥车高清视频终端，通过三级级联实现省级应急指挥车与国家级会场之间的视频连线。

2.4.4 软件桌面终端接入

软件桌面会商终端主要定位为省级、地区级预报与乡镇防灾减灾部门即时召开的小范围可视会商，讨论沟通。桌面会商用户直接通过安装在个人电脑上的软件会商系统与其他在线用户进行音视频双向交

流，也可加入到高清会商系统中，实现与硬件高清会商的双向互通。

各乡镇分会场在笔记本或个人电脑上安装软件桌面终端，通过防火墙穿越的方式，经由云应用可视会商平台接入地区级控制分中心MCU，参加气象部门双流视频会商或会议。

图5地区级高清会商网络结构图

2.4.5实现与标清互通

建设的高清视频会商系统要与标清视频会议系统（包括标清MCU及终端）无缝对接、级联互通。

（1）现在的气象应急指挥车车载视频是标清，在突发气象灾害时需要接入高清视频会商系统。

（2）保留原来的标清系统，作为现在高清系统的备份。

3高清视频系统的应用优点

（1）高清多分屏能力

MCU支持标准的 1080P高清多分屏，可以在会议中进行任意选择和更改分屏显示模式，分屏中每个窗口的图像可以定制，那么在气象会商时可以实时观看各个市县局的实时情况。

（2）会商和会议视频录制

通过会商系统录播设备，提供会商视频录制功能，便于录制重要天气过程会商和重要会议，从而提高会商、会议的指导作用。

（3）软件桌面终端与硬件视频终端互连互通

省级和地区级气象会商用户可通过基于PC个人电脑的软件桌面会商终端，即时进行小范围的天气会商、技术沟通交流。支持桌面程序共享，音视频交流，有效解决现有会商系统多“会”少“商”的现状，真正实现又“会”又“商”。同时，借助省级控制中心接口，软件桌面终端能够与硬件视频终端互连互通，实现软件桌面会商用户参加全省各类天气预报视频会商的需求。

4结语

(1) 全省高清视频会商系统自投入业务运行以来，已多次进行省市县级的重大天气的视频会商会议以及远程培训，特别在今年影响浙江的台风会商过程中发挥了很重要的作用。在每天会商时系统运行稳定，图像清晰、图像传输质量稳定、双流发送流畅、语音效果良好；气象移动应急车载视频和软终端接入状况良好，各项功能满足气象会商的需求，该系统的建成，有助于提高各级气象台站业务人员的预报水平和业务能力；通过会商，预报工作人员能够增强对灾害性天气的分析、应对和协同能力，更加有效地制定突发灾害性天气的应急方案。

(2)高清会商系统中软件桌面终端的接入实现了高清会商系统与乡镇级召开基于软件桌面终端的双流视频会议。远程终端及移动设备通过因特网接入会商系统，气象协理员可将乡镇的灾害性天气信息或天气实况反馈给预报中心；参与一线的气象工作人员也可通过移动终端与会商系统通过实时会商将天气预报信息提供给一线的决策者。

(3)因此，依托气象业务宽带网的全省高清视频会商系统的建立，实现了省－市-县－移动终端气象会商和实时业务交流；对于发挥国家级和省级天气预报中心对市、县级气象部门的指导作用，提高我省各级气象台站天气预报准确率，特别是在灾害性天气的联防和预警中发挥作用，更好地为全省各级政府决策、防汛抗旱提供及时、主动、准确、优质的气象服务具有十分重要的意义。

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