基于WebRTC 的政務服務“視頻辦”研究與實現

史國強 SHI Guo-qiang；朱銘果 ZHU Ming-guo；劉士愛 LIU Shi-ai；趙軍 ZHAO Jun

（①東營市大數據中心，東營 257091；②利津縣大數據中心，東營 257400；③東營市農業農村局，東營 257091）

0 引言

政務服務是政府與市民、企業之間的重要交互方式，是衡量政府治理水平和公共服務能力的重要指標。近年來，與群眾生活息息相關的社保、公積金、醫保、房產證等服務都集中到了政務服務中心辦理或網上辦理，實現了“最多跑一次”及“一窗受理”。但是仍然存在部分無法網上辦理，必須本人去政務服務中心辦理的業務，而有些群眾居住地離政務服務中心較遠，交通成本、時間成本仍然過高，特別是對于那些戶籍在本地，長期在外工作的人群來說，尤為不便。視頻辦理業務作為一種新興的政務服務模式，可利用實時音視頻技術打破時間和空間的限制，可解決上述難題，實現政府與市民、企業之間的遠程的面對面溝通和協作，提高政務服務效率和質量，增強市民、企業的便利性和滿意度。

視頻辦理業務的核心技術點是音視頻通信技術，目前主流的音視頻通信技術包括WebRTC、RTMP、SIP、H.323等，而因WebRTC（Web Real-Time Communication）開源免費、互操作性強，因此成為目前較為主流的音視頻通話技術方案。該技術允許網頁或移動應用通過簡單的API 實現點對點的音視頻通話或數據傳輸，無需安裝插件或下載客戶端，且具有跨平臺、低延遲、高安全、易擴展等特點，適合于構建各種實時通信應用場景。

本方案基于WebRTC 技術，設計并實現了政務服務“視頻辦”系統，實現了市民通過手機APP 發起視頻請求，政務服務大廳坐席接收市民請求，開啟視頻在線服務，并集成面部識別身份核驗功能，在保證業務辦理安全性和準確性的同時，將傳統柜臺延伸到云端，從而提高政務服務效率和質量，增強市民的便利性和滿意度。

1 流程設計

政務服務在進行柜面辦理的時候，通常是市民攜帶證件到附近的政務服務大廳辦理，業務流程一般為：

①取號排隊。在叫號機上選擇辦理業務，取號排隊，等待辦理業務。

②業務辦理。柜面服務員按號給客戶辦理業務。辦理過程中，需要通過身份證核對市民身份，查看市民攜帶的相關材料，然后在政務系統中為客戶辦理相關業務；如在辦理過程中，涉及其他業務時，柜員可將市民分轉到其他柜臺辦理。

③完成服務。為市民辦理完成后，市民離開柜臺，柜員開始服務下一位客戶。

參照以上的柜面業務，通過視頻辦理業務時，主要的辦理環節都要通過APP 實現，系統流程設計如圖1 所示。

圖1 業務流程圖

①業務選擇。市民在手機APP 端首先選擇需要辦理的業務和服務大廳。

②視頻請求。市民發起業務辦理的視頻請求，因在同一時刻每個柜員只能服務一人，因此系統通過采用排隊機制將該次請求編入隊列。

③待柜員空閑時，接入請求服務的市民，開始提供一對一的視頻服務，在視頻服務過程中，同線下服務一致，需要核對市民身份、并通過文件上傳的方式，核對市民提供的材料；核對完成后，柜員為市民辦理業務；在業務辦理過程中，如市民還有其他的業務服務請求，提供服務的柜員可將其他柜員拉入該視頻隊列中，形成多方視頻通話。

④完成服務。在完成服務后，柜員或市民均可掛斷視頻，由系統進行服務結束的相關處理。

2 平臺設計

本方案采用了基于WebRTC 技術的分布式架構，如圖2 所示。

圖2 系統架構圖

該架構主要包括以下幾個部分：

①（Stun/Turn）穿透/轉發服務器：穿透/轉發服務器主要負責處理視頻兩端點對點網絡不通問題，包括STUN/TURN 兩種服務器。

1）STUN 服務器：通過STUN 服務器，客戶終端可以了解他們的公共地址、擋在他們前面的NAT 類型和通過NAT 與特定局部端口相連的因特網方端口。這些信息將被用于建立客戶終端與VOIP 服務商之間的UDP 通信，以便實現通話。STUN 服務器使用了多個開源谷歌的服務器。

2）TURN 服務器：TURN 是STUN 協議的擴展，主要是添加了relay 的功能。如果兩臺主機處在不同的NAT 之后，它們之間想要互相通信，要么通過P2P 穿越，要么通過一臺帶公網IP 的機器來中轉，TURN 服務器提供了中繼（relay）的功能，幫助主機間進行通信。

②信令服務器：信令服務器主要負責協調客戶端之間的音視頻通話或數據傳輸，采用nodejs 技術搭建。包括以下幾個子功能：

1）信令交換：信令服務器使用socket.io 組件基于WebSocket 協議，實現客戶端之間的信令交換，如，用于建立和維護音視頻通話或數據傳輸的連接。

2）房間管理：信令服務器通過nodejs 房間共享變量，實現客戶端之間的房間管理，如創建房間、加入房間、離開房間等，用于組織和控制音視頻通話或數據傳輸的會話。

3）排隊管理：信令服務器通過nodejs 排隊隊列共享變量，實現文字和咨詢排隊管理，包括加入隊列、離開隊列等。

③WEB 應用服務器：應用服務器主要負責提供核心業務功能和服務，包括以下幾個子功能：

1）業務邏輯：應用服務器通過java springboot 框架，實現系統的業務邏輯，如坐席狀態管理（上線/下線）、咨詢服務排隊等功能的流程控制和數據處理。

2）服務接口：應用服務器通過RESTful API，提供系統的服務接口，如APP 平臺的身份驗證接口、政務服務接口、電子證照接口等，用于與客戶端或其他系統進行數據交互和服務調用。

④客戶端：客戶端主要指市民和坐席使用的設備，如智能手機、PC、平板電腦等。客戶端通過安裝APP（本方案市民端APP 直接采用山東省通用政務服務手機端“愛山東”APP），可以實現視頻請求發起、視頻請求接收、視頻在線服務、面部識別身份核驗、視頻咨詢服務排隊等功能，并通過WebRTC 實現點對點的音視頻通話或數據傳輸。

3 功能實現

系統模塊的主要實現功能如下：

①視頻請求發起模塊：該模塊主要使用了APP 平臺提供的政務服務接口和電子證照接口，實現了市民通過APP 發起視頻請求的功能。具體步驟如下：

1）市民打開手機端APP，進入政務服務頁面，選擇需要辦理的業務類型和具體事項，并填寫相關信息。

2）市民點擊視頻請求按鈕，向應用服務器發送視頻請求，并攜帶業務類型等參數。

3）應用服務器接收到視頻請求后，調用APP 平臺的電子證照接口，獲取市民的電子證照信息，并將其作為信令信息發送給信令服務器。

4）信令服務器接收到信令信息后，創建一個房間，并將房間號返回給應用服務器。

5）應用服務器將房間號返回給市民，并提示市民等待客服接收。

②視頻請求接收模塊：該模塊主要使用了信令服務器提供的信令交換和房間管理功能，實現了政務服務大廳坐席通過APP 接收市民發來的視頻請求的功能。具體步驟如下：

1）坐席打開APP，進入視頻辦理頁面，查看當前有哪些市民發來的視頻請求，并篩選自己能夠處理的視頻請求。

2）坐席點擊視頻請求按鈕，向應用服務器發送視頻請求，并攜帶業務類型等參數。

3）應用服務器接收到視頻請求后，調用APP 平臺的身份驗證接口，獲取坐席的身份信息，并將其作為信令信息發送給信令服務器。

4）信令服務器接收到信令信息后，根據業務類型和業務事項匹配一個合適的房間，并將房間號返回給應用服務器。

5）應用服務器將房間號返回給坐席，并提示坐席與市民建立視頻在線服務連接。

③視頻在線服務模塊：該模塊主要使用了WebRTC技術提供的音視頻通話和數據傳輸功能，實現了市民和坐席之間通過APP 進行視頻在線服務的功能。具體步驟如下：

1）市民和坐席根據房間號加入相同的房間，并通過getUserMedia API 獲取本地設備的音頻和視頻流，并通過video 或audio 元素進行播放。

2）市民和坐席通過RTCPeerConnection API 建立兩個或多個瀏覽器之間的點對點連接，并通過SDP 協議進行信令交換，使用ICE 框架進行NAT 穿越，使用DTLS 協議進行安全傳輸，使用SRTP 協議進行音視頻編解碼，實現音視頻通話的功能。

3）市民和坐席通過RTCDataChannel API 建立雙向的數據通道，并通過SCTP 協議進行數據通信，實現數據傳輸的功能。

4）市民和坐席通過APP 提供的業務辦理接口，實現業務辦理的功能，如填寫表單、簽署證件等。

④面部識別身份核驗模塊：該模塊主要使用了媒體服務器提供的媒體處理功能和APP 平臺提供的身份驗證接口，實現了市民和坐席之間通過APP 進行面部識別身份核驗的功能。具體步驟如下：

1）市民和坐席在開始或結束音視頻通話時，可以點擊面部識別按鈕，向應用服務器發送面部識別請求，并攜帶房間號等參數。

2）應用服務器接收到面部識別請求后，向媒體服務器發送媒體處理請求，并攜帶房間號等參數。

3）媒體服務器接收到媒體處理請求后，從房間中獲取市民和坐席的音視頻流，并使用OpenCV 庫進行人臉檢測和人臉識別，將人臉信息返回給應用服務器。

4）應用服務器接收到人臉信息后，調用APP 平臺的身份驗證接口，將人臉信息與數據庫中存儲的人臉信息進行比對，并返回比對結果給市民和坐席。

5）市民和坐席可以通過APP 查看比對結果，并根據結果進行相應的操作，如繼續業務辦理或終止業務辦理。

⑤視頻咨詢服務排隊模塊：該模塊主要使用了信令服務器提供的房間管理功能和應用服務器提供的服務接口功能，實現了市民通過APP 查看當前的排隊情況，并根據客服數量、服務時長、等待人數等參數進行合理的預估和選擇的功能。具體步驟如下：

1）市民在發起視頻請求前或后，可以點擊排隊信息按鈕，向應用服務器發送排隊信息請求，并攜帶業務類型、業務事項等參數。

2）應用服務器接收到排隊信息請求后，向信令服務器發送房間信息請求，并攜帶業務類型、業務事項等參數。

3）信令服務器接收到房間信息請求后，從Redis 數據庫中獲取當前的房間信息，如客服數量、服務時長、等待人數等，并將其返回給應用服務器。

4）應用服務器接收到房間信息后，根據一定的算法進行排隊時間的預估，并將排隊信息和預估時間返回給市民。

5）市民可以通過APP 查看排隊信息和預估時間，并根據自己的需求和情況選擇不同的排隊方式，如立即排隊、取消排隊等。

圖3 選擇辦理業務

圖4 坐席為群眾通過視頻辦理業務

圖5 人臉識別身份認證

4 應用效益

“視頻辦”政務服務的上線，實現了政務服務線上線下相融合，市、縣（區）、鎮（街道）、村（社區）四級共用、協同聯辦，將“實體窗口”升級為“云端窗口”，市民通過手機APP即可與政務服務大廳窗口工作人員“面對面”交流，進行遠程咨詢、查詢和辦理業務，無需到政務窗口現場排隊等候，真正實現了“不見面”“非接觸”在線政務服務，減少了群眾辦事跑動次數，解決了群眾在業務辦理中遇到的“本人不到無法辦理”等難題，提高了辦事效率，事項申報準確率、“一次審核”通過率大幅提升。自“視頻辦”系統試運行以來，已實現多個事項通過“視頻辦”進行辦理。

5 總結

本方案采用WebRTC 技術，設計并實現政務服務“視頻辦”系統，實現了市民通過手機APP 發起視頻請求，政務服務大廳坐席通過APP 接收市民請求，并開啟視頻在線服務的功能。本方案為政務服務提供了一種新的模式和思路，有助于提高政務服務效率和質量，增強市民、企業的便利性和滿意度。作者希望通過本方案的研究和實踐，為政務服務的創新和發展做出一些貢獻。