浙江省農業應急指揮視頻系統的建設與應用

黃海龍

(浙江省農業信息中心，浙江杭州 310020)

2009年底由浙江省農業廳牽頭整合了浙江省農業部門內部有關農業信息服務平臺、農民職業教育衛星接收平臺、動物重大疫情預警指揮系統等相關資源，統一建設了一個起點較高、功能強大的浙江省農業應急指揮視頻系統。省級主會場、市級分會場主要配置MCU控制中心和視頻會議終端(1080P)、攝像機、液晶電視等設施設備，縣級分會場安裝視頻會議終端 (720P)、液晶電視等設施設備。省級主會場與各市級分會場之間采用雙4 M光纖專線結構，市級分會場與各縣級分會場之間采用2 M光纖專線連接。目前，全省共有11個市、82個縣建成農業應急指揮視頻系統并投入使用。由于浙江省農業應急指揮視頻系統急需在應用廣度和技術深度轉變，系統運行需進一步提高，為此，2014年開始對廳本級農業應急指揮視頻系統進行了系統升級，并搬遷至新會議室，系統采用了雙MCU備份機制，主 MCU為會場型 MCU，備用MCU為會商型MCU，并結合DLP拼接屏、會管系統、高清混合矩陣等軟硬件設備與一體的高清視頻系統。本文根據實際運行情況，探討浙江省農業應急指揮視頻系統的建設目標和內容，并對視頻系統關鍵技術進行研究和分析。

1 系統建設目標

浙江省農業應急指揮視頻系統遵循穩定性、先進性、易操作性的原則，建成一個成熟可靠、性能優越、經濟實用并可靈活擴展的系統。

具備全網收看高清視頻會議的能力。省、市兩級會場雙向1080P高清，縣級分會場具備收看高清的解碼能力和標清視頻的編碼能力。

根據需要轉變不同的會議模式。如對上，部、省會議;對下，省、市、縣及省、市會議等模式。

關鍵環節具備有效的備份應急能力。能在網絡和部分音視頻設備發生異常時利用應急手段確保會議正常召開。

主會場的地點可靈活設置。主會場可設置在省廳指揮中心，也可設置在網絡內的其他任何結點。

提供群組會議、多組會議的連接服務，并支持自助式和主叫呼集會議，市、縣分會場可不經過主會場召開點對點會議，有利于互相之間的交流和學習。

具備雙信號流發送、雙屏顯示功能，可傳輸電腦圖像和教學課件。

具備組播和錄播功能。各會場可以通過電腦登錄到內網的錄播服務器上，直接觀看現場畫面同時，也能點播會議的錄像資料，或下載多媒體課件和教學資料，為各分會場提供一個豐富的多媒體信息共享平臺。

2 系統建設內容

視頻系統建設從系統分類角度來說主要分為顯示系統、擴聲系統、攝像系統、中控系統四大類內容。

2.1 顯示系統

主會場DLP拼接顯示。廳本級農業應急指揮中心建設70英寸3行5列DLP拼接顯示大屏，既可以整墻顯示超高分辨率的圖片，也可以顯示大型完整的網絡圖形，可以顯示農業部、省應急辦、省廳主會場和11個市局會場按需分屏的高清畫面。可以對省應急辦、省廳主會場及11個市局會場會商信息等各種應用系統的視頻信號源進行調度管理，通過拖動、縮放、關閉等操作，在DLP拼接屏上以窗口的方式顯示;并且要求指揮大廳的綜合業務電腦可調度各類視頻源信號切換、大屏顯示方式及會議調度管理、監控等。

中控室監控顯示。設立由24臺24寸液晶顯示屏、2臺55寸液晶顯示屏組成的電視墻，以及5工位操作工作臺。監視墻中間，上下分布安裝2臺55英寸液晶顯示器，1臺用于顯示與應急指揮大廳3×5 DLP大屏同步畫面，1臺用于預覽，即將切入大屏的畫面。該監視墻視頻信號的分配調用所需的視頻管理平臺 (多屏處理器、視頻矩陣及控制軟件)與DLP大屏視頻管理平臺共用一套，監視墻各個顯示屏視頻畫面可以隨意更換、輪詢。

2.2 攝像系統

視頻會議攝像頭是視頻會議系統終端的一個重要組成部分，為確保視頻會議效果高質量，以及考慮到參會人員座位靈活性，在主會場設置了5個固定會議攝像頭，同時還布設了2個可移動攝像頭。有效像素可達200萬～400萬像素，可與任意編解碼器，以及其他系統結合使用，輸出高質量、高分辨率的圖像。內置有12倍光學、30倍數字變焦鏡頭，可輸出16∶9和4∶3比例圖像，并實現高速、靜音的搖移、俯仰操作和大范圍區域內的物體拍攝，而擾動卻很小。它還有自動聚焦/自動曝光，128位置預設位 (預置位)，外部/遠程控制等便捷的功能。

2.3 音頻系統

音頻系統主要包括音源、麥克、數字音頻處理器、壁掛式音箱，以及周邊設備 (如功放、監聽音箱等)。主要起到視頻會議及電話會議的回聲消除及遠程聲音的高保真還原。

主會場主要采用6只壁掛式音柱音箱，其采用陣列技術，120°寬廣水平擴散角，線性陣列聲音特性 (垂直角度控制嚴密，聲音衰減緩慢);4英寸中高頻單元4只+1英寸高頻單元1只;揚聲器覆蓋角度為水平 120°×垂直 90°;頻率響應為80 Hz～18 kHz±3 dB，揚聲器功率為150 W，靈敏度92 dB，最大聲壓級為114 dB。

音頻處理器采用Polycom SoundStructure C16，對所有輸入通道的立體聲回聲抵消;與 Polycom HDX視頻會議系統直接數字集成;消除所有輸入通道的反饋信號;對所有輸入通道和輸出通道的更多平衡選擇;對所有輸入通道和輸出通道的動態處理;任何SoundStructure設備均可兼容模塊化電話選項;分組處理，可用分組數量與輸入數量相等。

麥克采用無線和有線結合的方式，方便各種模式的視頻會議。無線數字討論代表單元采用UHF射頻載波信號傳輸，具有超強的數據傳輸功能和環境噪聲處理功能，人聲還原度極高;系統主機基于穩定可靠的PLL鎖相環電路、無線傳輸數字控制電路和模擬音頻傳輸相結合，實現會議的先進先出、主席優先發言功能，允許50支單元在會議室中使用;主機具有10個信道可調，信道間隔30 MHz，解決了高密度的疊波、諧波干擾的可能性;即擺即用型的簡便穩定可靠的無線會議;解決了傳統一拖四UHF無線會議無法解決多只無線會議話筒在同一場合同時使用的難題。

2.4 中控系統

會議系統的功能設計，一直以圍繞著中控系統來展開，除了滿足一般會議系統的功能，保證會議系統的高性能、高品質外，特別強調會議系統+中控系統完美搭配，也就是說在功能上與中控系統進行完美的整合。在視頻系統中使用了網絡型中控主機+IPAD這一配置，中控主機可以處理各種控制信號并實現對相關設備的控制，觸摸屏則提供給用戶一個相當友好的操作界面，這樣設計極大程度的提高了會議室配套設備的集成度，充分體現了現代會議室的智能化。出自捷克的CUE會議系統提供專門的接口，與中央控制系統相搭配后，可以替代管理軟件，直接通過觸摸屏操作界面來實現對整個會議系統的全面管理。

通過無線觸摸屏或者有線觸摸屏進行控制音頻處理器、大屏模式和信號切換、矩陣信號切換、音量、媒體播放等的操作，實現會議的智能化和集中化管理。

3 視頻系統的關鍵技術

本系統以全省農業電子政務內網平臺為基礎，搭建以省農業廳為中心節點，各市農業局為二級節點，各縣農業局為三級結點的系統網絡，以滿足視頻會商對全省農業系統的整體覆蓋。現階段，視頻系統的關鍵技術主要包括音視頻編解碼、視頻采集、網絡通信協議、雙流、MCU級聯、高標清混合處理等技術。現主要對農業應急指揮視頻系統的多級MCU級聯、雙流、高標清混合處理的研究和應用進行介紹。

3.1 多級MCU級聯技術

MCU的作用是當視頻終端的數量超出了單臺MCU最大系統容量，則需要MCU級聯的方式實現所有終端集中在一個會議里面，即把MCU串聯起來，串聯是分層的，一層一層下去［1］。目的是把相同或不同的MCU設備連接起來增加MCU端口數。MCU和終端的連接網呈星形狀態，通常放置在星形網絡的中心處，即參加會議的各個終端都以雙向通信的方式和MCU相連接。在級聯中，處在上面的一層的MCU是上層MCU，處在下層的MCU為從MCU，從 MCU受控于上層 MCU。在省農業應急指揮視頻系統建設中采用的MCU(POLYCOM MX1000)支持數字級聯，系統共有934個視頻終端 (含省主會場終端)，由于單臺MCU最大接入容量為64個，如果將所有終端連接到1臺MCU管理，不但超出了單臺MCU承受范圍，而且目前的網絡帶寬也無法承載。

解決此問題的最佳方法，是先將視頻終端分級管理。將省農業廳應急指揮中心作為中心節點，11個市分成11個小組，市級MCU管理各小組內的視頻終端。小組內的MCU受控于中心節點的MCU，通過此方式級聯成視頻系統主干網。具體設置方法為省農業廳一級MCU控制各市縣二級MCU，通過將所有的視頻終端按地區分組，將視頻系統延伸至省、市、縣三級，實現全省各市、縣視頻系統多層金字塔形級聯 (圖1)。

圖1 浙江省各市、縣視頻系統的多層金字塔形級聯

3.2 H.239雙流技術

所謂雙流顧名思義就是指終端能夠同時發送/接收兩路視頻流。這樣僅需要通過共享網絡帶寬便能使用戶得到更多的信息，無需要更多的資源，通過最小的代價獲得更多信息。此功能在本系統中也經常得到應用，主要用于培訓班課件演示和系統操作演示等。

3.3 高標清混合處理技術

考慮到縣級分會場以收聽收看省、市級兩級視頻會議聲音和圖像為主，一般以接收上級的傳達指示性的會議居多，因此，在配置三級終端時，采用不對稱編解碼技術，用標清終端設備實現觀看上級高清1080P的視頻圖像和發送標清的圖像，通過利用高標清混合處理技術即不對稱編解碼技術［2-3］，打造了一套成本低廉、效果良好的高標混合應用的農業應急指揮視頻系統。

4 小結

浙江省農業應急指揮視頻系統實現了部、省、市、縣四級可召開1080p高清會議，并與浙江省應急辦實現跨平臺視頻對接，為全省各農業部門的視頻會商和應急指揮發揮了重大的作用。

［1］ 張常亮，馬渝勇，劉一謙，等.MCU級聯的省-市-縣三級高清視頻會議系統設計 ［J］.電視技術，2012(9):137-141.

［2］ 陳杰，胡應龍，謝敏.高標混合的防汛會商視頻系統建設研究 ［J］.水利信息化，2013(4):61-64.

［3］ 孫海.不對稱視頻編解碼協商方法研究 ［J］.通信技術，2012(7):63-64.