科達氣象視頻會商系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

一、背景

    與人們生活密切相關(guān)的氣象部門，主要承擔著制作和發(fā)布轄區(qū)境內(nèi)的天氣預報和警報，及時提供重要天氣預報、氣象情報、專題氣象分析，以及制作和發(fā)布主要城市空氣質(zhì)量預報、森林火險等級預報等服務(wù)職能。隨著中國氣象系統(tǒng)信息化建設(shè)的不斷推進，各地氣象部門每天都需要大量的圖文數(shù)據(jù)進行交互以協(xié)同工作，氣象行業(yè)對“實時性”和“準確性”的要求也日益凸現(xiàn)。

    作為新一代的遠程通信手段，視頻會議系統(tǒng)在各級氣象部門中日益普及，應用范圍和深度也逐步提高。除了滿足基本的遠程會議之外，視頻會議系統(tǒng)在遠程可視天氣會商中也得到了越來越多的應用。
本文將介紹某省氣象視頻會商系統(tǒng)，它采用了科達KDV系列視頻會議產(chǎn)品，實現(xiàn)了各級氣象部門之間的視頻會議和氣象會商功能。

二、系統(tǒng)介紹

（1）功能需求

     作為一個省級視訊網(wǎng)絡(luò)，此系統(tǒng)主要需要實現(xiàn)從省氣象局到各個地市及縣氣象局的可視通信。同時，基于這種可視通信，既要完成氣象系統(tǒng)內(nèi)部的普通遠程視頻會議，又要完成由值班臺長、首席預報員、值班預報員共同參加的天氣預報會商會議。后者要求這個視訊系統(tǒng)可以同時支持多方交互式視頻會議和衛(wèi)星云圖、天氣圖的傳輸，實現(xiàn)遠程多媒體氣象會商，以便更加準確地發(fā)布各類天氣預報信息。

    在氣象局的視頻通信系統(tǒng)中，最為關(guān)鍵的是氣象會商功能。這不僅需要基礎(chǔ)的視頻會議功能，而且需要很多相關(guān)的拓展功能才能良好實現(xiàn)。特別的幾個要點如下：

1、輔助視頻傳輸

    在氣象會商過程中，除了需要傳輸與會專家的視頻圖像，還需要對相關(guān)的圖文進行討論和交流，比如氣象云圖及各類數(shù)據(jù)圖表的共享。特別是氣象云圖的多方共享，其要求比較高，需要在各個會場同時看到相同的氣象云圖動態(tài)資料。若采用T.120數(shù)據(jù)會議方式，其幀率往往不能達到全動態(tài)效果，所以需要系統(tǒng)能夠支持動態(tài)雙流模式，也就是把與會者圖像和氣象云圖的實時圖像同時傳輸?shù)礁鱾�會場，且兩路圖像都是全動態(tài)的。

2、多方會商

    由于氣象預報需要多方專家對云圖及相關(guān)數(shù)據(jù)進行討論，這就需要系統(tǒng)在互動方面的性能比較好，多方數(shù)字混音和多畫面處理技術(shù)將是關(guān)鍵。

3、多級級聯(lián)

     在氣象會商系統(tǒng)中，需要省、市、縣三級氣象臺分工合理，自下而上采集信息，自上而下逐級技術(shù)指導，上下結(jié)合，以數(shù)值天氣預報為基礎(chǔ)進行氣象信息加工、分析預測。這就要求系統(tǒng)能夠支持一個一致的多級級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。讓省、市、縣可以非常方便地進入到要求的會議狀態(tài)。

4、向局域網(wǎng)的拓展

     在一些專家無法親自到達氣象會商會場時，需要在網(wǎng)絡(luò)中的電腦上通過軟件方式了解會議的過程，并可直接加入會議，這就需要硬件視頻會議系統(tǒng)具有向桌面擴展的能力，比如說把會議組播到桌面電腦，或者是桌面電腦直接通過軟件方式進入氣象會商系統(tǒng)。

5、錄像及點播

     對整個氣象會商或者緊急天氣事件商討進行全程錄像，將有助于會后的分析。另外，這些錄像也可以作為典型的學習材料，一些需要學習氣象會商過程的人員可以通過錄像點播觀看各類氣象會商的過程，直觀詳細地了解天氣預報及特殊情況下應急措施的制定過程。

（2）典型系統(tǒng)架構(gòu)

    上圖是某省氣象局視頻會商系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲示意圖。其中從省氣象中心到地市氣象局的二級網(wǎng)絡(luò)是已經(jīng)建成的，從地市氣象局到縣氣象局的三級網(wǎng)絡(luò)是將要進行擴展的。整個系統(tǒng)基于H.323的標準體系結(jié)構(gòu)，構(gòu)建于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上。

    在省氣象中心部署一臺KDV8000A多點控制單元，負責整個視訊網(wǎng)絡(luò)的交換和管理；部署一臺KDV8010A高清視頻會議終端，作為本地會議室的接入。KDV8010A提供了雙流功能，可同時接入會議攝像機和電腦VGA信號，并可同時輸出視頻信號和VGA信號給電視機和投影儀，實現(xiàn)與會者圖像和輔助視頻圖像的同時傳輸。另外，中心還部署一臺高性能電腦實現(xiàn)會議控制和網(wǎng)管、一臺服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)字錄像及點播服務(wù)。以上的設(shè)備均通過以太網(wǎng)方式互聯(lián)。

    地市氣象局既是省氣象局的遠端節(jié)點又是縣氣象局的中心點，部署一臺KDV8000A多點控制單元實現(xiàn)向上與省氣象局多點控制單元的級聯(lián)和向下與縣氣象局視頻會議終端的互聯(lián)；部署一臺KDV8010A高清晰視頻會議終端及相關(guān)外圍視頻輸入輸出設(shè)備；部署一臺高性能電腦實現(xiàn)會議控制和網(wǎng)管、一臺服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)字錄像及點播服務(wù)。以上的設(shè)備均通過以太網(wǎng)方式互聯(lián)。

    每個縣氣象局各部署一臺KDV8010A高清晰視頻會議終端，通過以太網(wǎng)接入到上級地市氣象局的KDV8000A多點控制單元。

（3）系統(tǒng)特點

1、穩(wěn)定、可靠、安全

    KDV8000A和KDV8010A均采用嵌入式設(shè)計，具有極低的功耗和極高的系統(tǒng)穩(wěn)定性，作為中心設(shè)備的KDV8000A采用了電源、主處理、散熱冗余設(shè)計，可實現(xiàn)7×24小時的不間斷運行。另外，由于采用了嵌入式操作系統(tǒng)，整個平臺不會受到通用WINDOWS病毒及黑客軟件的攻擊，最大限度地保證系統(tǒng)安全性。

2、高清晰度視頻

    KDV8000A和KDV8010A可支持H.264、MPEG-4等高效視頻編碼技術(shù)和MP3音頻編碼技術(shù)，可實現(xiàn)高達704×576（4CIF）的視頻效果和雙聲道立體聲的音頻效果，可以讓與會者獲得極為真切的現(xiàn)場會議感受。

3、雙視頻流會議

    系統(tǒng)支持標準的H.239雙視頻流協(xié)議，可在會議中同時傳輸兩路視頻流，支持C端子、復合端子、VGA等多種視頻輸入、輸出接口。在硬件雙視頻流模式下，系統(tǒng)可同時實現(xiàn)發(fā)言方兩路全速率的視頻傳輸。這個功能可以幫助與會者觀看到發(fā)言人圖像的同時，共享氣象云圖及各類數(shù)據(jù)圖表的圖像，實現(xiàn)多方氣象會商。

4、交互式多方會議

    KDV8000A可內(nèi)置多方混音處理模塊和多畫面處理模塊，可支持多達32方數(shù)字智能混音和16路圖像分割處理。當召開多方交互式會議時，利用混音和畫面分割功能，各個會場可同時聽到其它會場的聲音，看到其它會場的圖像，如同多方在一個會議室中進行會議一樣。

5、軟、硬結(jié)合

    為了保證會議效果，系統(tǒng)在每個會議室都配置了高清視頻會議終端，這種硬件方式性能好，穩(wěn)定性高。另外，系統(tǒng)還提供了非常便捷的桌面擴展功能。利用MCU的嵌入式Web，局域網(wǎng)中的任意一臺PC經(jīng)過密碼驗證后就能夠進入視頻會議系統(tǒng)，可以收看會議，也可以利用桌面電腦的USB攝像頭配合耳麥進行桌面發(fā)言。利用這種軟、硬結(jié)合的體系，一方面保障了會議室型會議的高質(zhì)量運行，一方面又提供了便捷而低成本的桌面會議方式。

6、標準的多級級聯(lián)

    KDV8000A支持標準的GK模塊，可以實現(xiàn)MCU的多級級聯(lián)。系統(tǒng)不僅支持MCU與MCU之間相互通信的簡單級聯(lián)方式，還可支持合并級聯(lián)方式。利用合并級聯(lián)方式，在上級MCU的控制臺上可同時觀看到下級MCU及掛在下級MCU上的終端，并對下級MCU及下級MCU上的終端進行操作和控制。采用合并級聯(lián)后，在省中心可以直接對各個地市局的MCU及終端、各個縣局的終端進行控制操作。

三、結(jié)束語

     利用建成的氣象視頻會商系統(tǒng)，氣象預報會商會議可以通過遠程方式進行，各個氣象局的專家可利用系統(tǒng)進行交互式討論，共享氣象云圖、數(shù)據(jù)圖表等信息。這大大提高了天氣預報的準確性，也提高了整體的工作效率。另外，利用氣象視頻會商系統(tǒng)，可以增強對災難性天氣的分析和應對能力，快速制定災難應急方針。

    氣象會商系統(tǒng)還可以作為普通視頻會議使用，一些工作會議、遠程培訓都可以通過此系統(tǒng)進行，這也大大提高了辦公效率，縮減了會議及培訓成本。

    氣象會商系統(tǒng)是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化視訊技術(shù)及遠程協(xié)作技術(shù)在氣象領(lǐng)域的一個重要應用，有力推動了氣象系統(tǒng)的信息化建設(shè)，顯著提高了氣象服務(wù)的總體效益。