淺析云視頻會議在礦山安全生產中的應用

李榮夫

（龍口煤電有限公司，山東 煙臺 265700）

1 問題的提出

礦山安全生產的重大風險因素眾多，相應的專業分類也較多，安全管理還是以人為本，安全管理人員到現場檢查出的問題和隱患多以報表和圖紙的形式保存下來，上級業務主管部門通過圖表了解礦井現場情況，想了解反映現場的實時情況，通過電話落實，又存在溝通和主觀認知的誤差等情況。所以增加現場視音頻的交互，提高礦山安全管理的針對性、實時性和可視化，是煤礦安全生產和應急管理的趨勢。

2 研究思路

當前礦山基礎交換網絡不斷提升，萬兆工業以太環網得到廣泛應用，尤其是移動網絡發展迅猛，4G的應用和WIFI速度的提高，解決了物聯設備在礦山的應用和融合的瓶頸。通過對物聯網和云計算的研究和應用，將視音頻交互應用移植到井下智能終端上，接入智能移動通訊終端、智能礦燈、無人機等具備視頻對講的移動設備，為應急搶險、遠程診斷、安全巡檢等工作，提供高清視頻和實時語音對講。

建立包含井上下、本部外部的云視頻會議平臺，將現場實時視頻納入云會議室中，以“眼見為實”的可視化資料與書面資料進行驗證和對比，可以有針對性地進行討論、研究，作為指導現場的有效依據，打造一種針對礦山現場的實時化、可視化、扁平化管理和指揮模式。

3 設計思路

3.1 平臺云化

利用云計算的頂層設計，依靠阿里云、騰訊云等建設多云多活，利用云資源，集團公司本地無需建設物理X86架構服務器集群，提高資源的有效利用率，做到用管分離。

3.2 接入多樣化

伴隨著礦山企業視頻調度指揮縱向打底、橫向協同的趨勢，視頻應用正在向基層不斷延伸。通過互聯網、WiFi、3G/4G接入，使用手機、電腦、智能硬件設備（如智能礦燈、便攜式檢測儀、巡檢機器人）接入，在礦山井下環境下使用視頻應用，已越來越普及。

3.3 方案融合化

將視頻會議、對講、直播、錄制、視頻監控接入等有機的融合，從應用層面進行統一。

3.4 應用業務化

不再局限于簡單的視頻會議業務，而是與具體礦山安全管理場景相結合，包括應急救災、指揮調度、巡檢直播、遠程會診、業務培訓等。

4 主要研究內容

4.1 組建跨區域的云視頻會議平臺

龍礦集團目前使用的思科視頻會議系統，存在依賴網絡專線和物理核心，只能接入SIP、H323協議的設備，對桌面及移動端、視頻監控等網絡設備接入受限。

隨著互聯網及云計算等技術飛速發展，涌現出了很多能夠適應于任意網絡的云視頻，如小魚易聯、華為微Link、釘釘、騰訊會議等云視頻會議應用，已經開始呈現出替代專網專線系統的趨勢。

云視頻會議最顯著的是利用云計算去除對傳統會議物理核心MCU的依賴，實現與采用H.323通訊協議和SIP網絡協議的視音頻設備與云端會議室的鏈接。特點是網絡適應能力強，靈活組網，支持硬件智能終端、PC客戶端、手機App等多種終端方式，實現相關業務人員與各級部門快速互聯。

傳統的視頻會議設備也可以繼續使用，在集團內部網絡部署H.323網關，通過網絡認證，實現內部會議設備與云端會議室的鏈接。

根據龍礦集團省內外單位視頻會議設備分布情況，對小魚易聯云視頻會議系統與現有設備聯接進行了測試。

集團公司領導和業務部門、礦山業務科室、外部專家等便捷加入云會議平臺，快速組網，實現面對面交流，在云會議平臺進行會議管理。云平臺架構優勢如下：

（1）去硬件MCU，云端虛擬化部署核心

小魚易聯的云會議核心通過虛擬化方式部署在云平臺上，實現集群化MCU資源池，支持多活熱備、負載均衡、彈性擴展，實現應用層與底層硬件分離。

（2）組網架構由樹狀級聯到扁平化云架構

龍礦集團使用的思科的視頻會議系統，每級單位都要布置MCU，管理本單位的視頻會議終端，形成樹狀MCU級聯方式。當面對超大規模接入和擴展需求時有局限性，包括MCU故障風險、會議管理逐級調度難、分級轉發視頻質量下降。如圖1。

圖1 傳統樹型結構和扁平化結構

小魚易聯的云平臺采用扁平化的系統架構，所有會議終端直接由“云MCU”平臺管理，支持任意拓撲結構的級聯和彈性擴展接入節點的數量，對于跨地區、跨網絡的大規模視頻應用，可實現“縱向到底、橫向到邊”的全覆蓋模式。

（3）視頻編碼算法從AVC到SVC

AVC一次編碼只能產生固定碼率的圖像數據，只適用于專網使用。SVC即多層可伸縮視頻編碼，一次編碼產生不同分辨率、不同幀率、不同質量的多層碼流，用于智能適配不同設備和網絡的接入要求。

平臺采用SVC視頻編解碼技術，智能適配不同設備和網絡的接入要求，高效保證應急指揮調度的音視頻效果。

4.2 云視頻平臺與視頻源、礦山智能移動通訊設備的聯接

視頻源和第三方移動設備的接入，拓展視頻會議的廣度和深度，將視頻會議應用到應急救援、遠程會診、遠程巡檢等場景。主要研究內容是云視頻會議平臺與視頻源和智能移動設備的聯接方式和通訊協議。

與視頻源聯接可采用兩種方式，一是利用礦山已有的視頻平臺，進行流媒體轉發；二是直接與網絡攝像機進行聯接。二者相比較，與視頻平臺聯接具有統一接口、減少網絡視頻碼流、視頻選擇方便的優點。通過專用網關讀取視頻平臺視頻列表和碼流，實現監控視頻的讀取和切換。系統結構如圖2。

圖2 系統結構圖

智能移動設備如智能礦燈等，為實現高清視音頻交換，一般不采用SIP協議，多是私有網絡協議。與智能移動設備的聯接，不僅要進行視頻的傳輸，還要進行語音的交換。一是采用私有協議轉換，二是進行API接入。云視頻由后臺服務API、終端SDK兩部分構成，用于第三方應用開發App，集成云視訊系統所提供的音視頻通訊能力，快速實現音視頻通話、麥克風/攝像頭控制、語音模式切換、結束通話等功能。后臺服務API用于創建、管理云會議；客戶端SDK用于原生App集成，實現登錄、呼叫、音視頻展現功能。系統架構見圖3。

圖3 系統架構圖

5 測試情況

5.1 云視頻聯接測試

由于龍礦集團視頻會議系統由上級山能集團統建，需要根據上級集團云視頻會議系統方案確定后，以上研究的場景才能應用。所以此次只能選取比較有代表性的小魚易聯云視頻平臺進行聯接測試。如圖4。

圖4 測試拓撲圖

測試云視頻平臺完全代替龍礦思科會議系統的MCU硬件核心，各單位的思科會議設備取消GK模式（去掉思科網閘）呼入云端網關，駐外單位的視頻會議終端也直接呼入云端網關，在云端建立會議室進行管理，實現龍礦集團視頻會議。

參加上級三級會議時，龍礦集團在云端建立會議室，并由一臺云終端與一臺思科終端形成背靠背鏈接，建立視音頻的互傳通道。上級單位思科MCU呼叫背靠背的思科設備，將上級會議的視音頻和雙流信號在龍礦會議室內廣播。需要注意的是背靠背設備顯示畫面設置，以免造成視頻套疊。

5.2 與智能終端聯接測試

在智能礦燈上移植終端SDK，利用智能礦燈攝像頭和對講設備實現視頻直播和音頻對講。經過測試，其網絡占用情況如圖5。可以看到視頻的分辨率和幀頻根據帶寬進行調整，降低了視音頻的收發所占帶寬。

圖5 網絡占用情況

6 效果分析

6.1 高效溝通

適應礦山企業省內外業務發展需求，實現總部與分部、井上與井下溝通零距離，不論地點、設備、網絡，以會議終端、電腦、手機等多種方式靈活接入，即使不在單位，也猶如親臨井下現場，實現第一時間的下情上報和上令下達，提升企業安全生產信息交流溝通效率。

6.2 創新應用

創新安全監察、應急救援、遠程專家會診、礦山規劃建設遠程會審、安全環保應急指揮遠程控制等功能，實現集團領導、外協專家不到現場，指揮、指導現場工作。

6.3 效率提升

“數據多跑路，人員少跑路”，通過智能移動設備和應用與專家進行視頻和語音對講，無需到現場就能掌握第一手資料，直接進行指導、診斷，縮短工作時間，節約差旅成本，提升工作效率。

7 結論

此次由于龍礦集團現有思科視頻會議系統暫不

能更換，所以只是對集團和兩個礦井的云視頻會議和井下智能礦燈進行了聯接測試，但云視頻會議代替傳統視頻會議，并在此基礎上不斷開發出移動會議、應急指揮、巡檢直播、遠程診斷等應用場景，必將會為礦山安全管理帶來極大的促進作用。