廣東省三防信息應急接收保障系統的設計與應用

王 亮

(廣東省防汛搶險技術保障中心,廣東 廣州 510635)

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廣東省三防信息應急接收保障系統的設計與應用

王 亮

(廣東省防汛搶險技術保障中心,廣東 廣州 510635)

針對廣東省基層三防部門處理三防應急事件能力不足,以及辦事效率偏低等問題。廣東省三防辦建立了覆蓋省、市、縣、鎮四級的三防信息應急接收保障系統,系統采用軟件視頻會議技術,包含視頻會商、預警信息發布和視頻連線抽查等功能。系統的建設進一步提升了全省防汛防風抗旱和應急指揮調度能力。該系統的設計、實現與應用,可為類似需求的單位提供借鑒。

三防信息；應急接收保障系統；軟件視頻會議；預警信息；發布平臺；視頻連線

近幾年,隨著廣東省經濟社會快速發展,特別是建設幸福廣東政策進一步實施,對做好三防工作的要求也越來越高。廣東地處亞熱帶、濱臨南海,是目前全國受臺風影響最多、災害最重的省份,平均每年登陸廣東的臺風有3.7個,其中最多年份高達7個[1]。廣東也是全國降水量最豐富的省區之一,暴雨大暴雨等極端天氣多發頻發,突發的水風災害給廣東省造成不同程度的經濟損失,也給防汛防旱防風工作帶來嚴重的挑戰。由于水旱風災害多發生在基層，因此，基層三防部門的三防能力強不強起著決定性作用。當水旱風災害預計將會發生或已經發生時,如何確保省三防辦能第一時間了解基層預防或受災情況,盡快研究部署相關應急搶險救災方案,是最大限度降低人員及財產損失的關鍵因素。

在廣東水利工作會議上，省委省政府曾明確指出要有效利用信息化技術，提升廣東省基層三防的防御災害能力和辦公效率,要求廣東省繼續加大對三防信息化建設的投入,盡快建立覆蓋省、市、縣、鎮四級的三防信息系統,進一步提高全省防汛防風抗旱會商和指揮調度能力。在此背景下,省三防辦建立了以軟件視頻會議技術為核心的三防信息應急接收保障系統[2-3],實現省、市、縣、鎮四級的視頻會商、預警信息發布、視頻連線等主要功能,及時了解受災現場的水情、雨情、工情、災情以及救災布置等工作進展情況,據此可迅速形成決策方案并通過該系統實時發布到相關防汛部門,有效將受災前線和后方指揮形成一個有機整體,對全省的防汛搶險救災起到十分重要的作用。

1 系統建設目標和設計原則

1.1 系統建設目標和功能

系統要求覆蓋省、市、縣、鎮四級水利部門和全省重要三防成員單位共2 000多個會場。能實現全省各級三防部門的視頻會商、督導檢查和預報、預警、部署信息實時發布接收,在抗擊洪水、臺風等災害中發揮重要的支撐保障作用。系統應具備以下主要功能：

1) 三防視頻會商

各級三防部門利用本系統可獨立召開視頻會商會議,及時部署防御工作。本系統還要與原三防(硬件)視頻會商會議系統集成,實現兩套系統音視頻信號相互轉播。

2) 值班抽查

上級三防部門通過本系統可直接與所轄區域內各級三防值班室點對點視頻對話,檢查各級三防值班室的值班在崗情況,及時掌握災情和工作進展,能保留值班檢查記錄并形成各類匯總報表。

3) 信息傳輸和數據共享

實現三防信息快速傳輸和共享電子文件。如果終端暫時不在線,能通過后臺守候功能喚醒客戶端軟件,如果終端暫時沒開機,系統要發送短信到系統責任人的手機上提醒其開啟終端及時接收應急三防信息。

4) 具備較強的拓展能力

根據省政府關于做好全省防災救災工作的會議要求,三防預警信息接收系統需在3 a內延伸到全省30 000個村一級機構,以有效提高全省防災救災應急指揮效率,最大程度降低災害損失。

1.2 系統設計原則

系統在功能、界面、內容上必須高度統一和標準化,同時具備技術先進、成熟可靠、性能優越、擴展靈活等特點,保證系統在建成后一段時間內不會因技術落后而大規模調整,并能夠通過平滑升級保持系統的先進性,延長其生命周期。同時系統具備多種多層次的冗余備份技術，確保平臺提供不間斷的服務。

2 系統設計與實現

2.1 系統整體技術構架

目前，國際上實現視頻會商功能主要有硬件視頻會議和軟件視頻會議2種技術方式,由于硬件視頻會議系統需要在每個會場部署多點控制單元(MCU)、網關、會議室終端等多種硬件設備,系統部署及擴展不夠靈活,且音視頻傳輸對網絡帶寬要求比較高,一般需要384 kb/s以上的獨立線路或專網,系統操作、維護難度較大,不適應于在網絡帶寬和人員計算機水平不足的基層單位部署。而軟件視頻會議系統對網絡帶寬要求不高,適用于從56 kb/s的撥號、ADSL等網絡接入環境,每個會場僅需1臺PC機和相關會議室終端設備就可以通過聯網接入會議,且系統操作、維護難度都比硬件視頻會議系統容易很多,非常適應于在鄉鎮一級的基層單位部署[4]。因此,廣東省三防信息應急接收保障系統設計方案選擇基于PC架構的軟件視頻會議為核心技術方案,系統整體技術架構如圖1所示。

圖1 廣東省三防信息應急接收保障系統架構示意

系統是由部署在電信機房的省三防云平臺、部署在客戶側的會議終端和網絡三部分組成。省三防云平臺主要由部署在省電信機房的中心主節點和各地市電信機房的分節點組成,中心主節點主要包括管理服務器、Web服務器和數據庫服務器等平臺控制管理設備,每臺服務器以1 000 Mbps的帶寬接入電信的骨干通信網。其中管理服務器主要完成用戶注冊、銷戶、認證、統計和管理,文件和短信收發,會議配置管理,流媒體服務器配置、分組和管理等功能。Web服務器主要提供網頁接入會議服務。平臺服務器采用熱備和冷備雙重保障技術,平臺的硬件資源可根據負載情況即時擴展,當底層硬件發生故障時,將會自動遷移到正常的硬件主機上繼續運行,從而確保提供高效穩定的服務。

會議終端部署在省、市、縣、鎮四級三防部門的三防會商室或者值班會議室,主要負責會場本地的音視頻和數據的采集、編解碼工作,并通過互聯網絡接入省三防云平臺。系統的視頻編解碼采用業界主流的H.264協議,支持最高可達到1 080P高清視頻會議。所有會場只要滿足互聯網接入帶寬上傳≥512 Kbps和下載≥2 Mbps的條件,即可實現標清視頻圖像的三防視頻會商、在線值班抽查、信息傳輸等各項功能。

2.2 系統關鍵技術方案實現

2.2.1 系統負載自動均衡

省三防云平臺前期需保證超過2 000臺終端同時開會,后期需要進一步擴展到30 000臺以上,如何保證在如此多的終端接入會議后穩定運行,是系統需要解決的核心問題。為了保持云平臺7×24 h穩定地運行,系統架構設計和部署充分利用“雙機熱備、冷備”、“平衡負載”等技術,系統云平臺結構如圖2所示。

圖2 系統云平臺結構示意

省三防云平臺采用了多種多層次的冗余備份技術,確保平臺提供不間斷的服務。中心主節點的核心管理服務器采用雙機熱備和冷備的技術,當備用管理服務器自動檢測到主服務器出現故障時,會快速啟動備機的相關服務,完成雙機熱備的切換,當熱備的雙機都出現故障時,系統在10 min之內啟動冷備系統[5]。流媒體服務器的互為備份在軟件架構設計層實現,當某臺流媒體服務器故障時,各客戶端會在數秒內自動重連到與自己連接速度最快的服務器。

云平臺的管理服務器只負責配置、管理流媒體服務器等功能,會場的音視頻分發全部由流媒體服務器完成,因此，流媒體服務器承載著平臺主要的通信壓力。為避免全省所有會場的音視頻數據，送至同一地點的流媒體服務器群而導致其承載過重的通信壓力,本系統將流媒體服務器分布部署在各地市的電信機房,每個地市的機房由多臺流媒體服務器組成多機熱備架構,各地市流媒體服務器群正常情況下僅承載其所轄區域內所有終端的音視頻收發。所有流服務器的接入數、CPU、內存、帶寬等資源使用情況都實時受到管理服務器的監控,當有終端接入的時候,管理服務器根據配置策略自動選擇最優的流服務器分配給此終端連接。

2.2.2 斷線自動重連

省三防云平臺管理系統具備在線偵測功能,當會場終端與流媒體服務器連接成功之后,他們之間的連接就會被系統納入偵測中,當有終端從會議中異常退出時能實現自動監測,只要終端保持在線狀態，后臺即可實時將掉線終端自動重連至原有會議當中。當會場終端所連接的服務器發生故障時,終端會向平臺自動發起斷線重連指令,管理平臺根據會議狀況自動將終端與當前狀態最佳的流媒體服務器建立連接。無論是終端故障還是所連接的流媒體服務器故障,重新連接的依然是掉線前的會議室,會議將在重連之后繼續,音視頻保持流暢清晰。系統斷線自動重連實現流程圖如圖3所示。

圖3 斷線自動重連工作流程示意

2.2.3 系統在線守候功能

系統具有后臺在線守候功能,只要終端開機,此守候程序即在后臺運行。如果終端還未登錄客戶端,終端也會發出提示聲音提醒值班人員登錄客戶端。如果終端已經登錄客戶端,當接收到上級的會議通知、在崗抽查邀請時,立即發出提示聲音提醒加入會議。值班人員只需點擊“接受”按鈕即可參與會議或者值班在崗抽查點名互動。無論終端用戶是否登錄平臺,上級三防部門都能通過在線守候程序自動喚醒軟件系統、或發出警示信號,提醒登錄系統平臺,實現與其單獨視頻會商或者在崗檢查等需求。

3 系統應用

目前，廣東省三防信息應急接收保障系統已在全省共2 379個三防部門中完成安裝并投入使用,省防總已利用本系統多次召開全省的大型會議及培訓,平臺能支撐2 000多個會場同時在會的會議場景。視頻會商功能具有豐富的顯示模式,包括1路、2路、4路、9路、16路、1路視頻+幻燈,2路視頻+幻燈等。系統還具有會議錄制、會場電子銘牌、會議投票、數據共享、文字交談、屏幕共享、會議情況統計等功能。系統還集成了郵件和短信功能,通過郵件和短信發送會議通知。文件傳輸功能，實現單位之間的文件收發,材料共享功能，實現將省里或其他會商室的會議材料通過接收終端直接共享,與會各會場能同步觀看。

目前系統應用情況,該系統顯著提高了基層三防部門的三防應急事件能力和人員的辦事效率,省防總利用本系統可以將災害預警信息發送至全省各級三防部門,基層三防部門也可以第一時間將基層受災情況向省防總匯報,有利于省防總及時做出決策部署工作,提高了全省應急指揮搶險救災的工作效率。汛期上級三防部門能利用本系統的視頻連線功能，實時抽查下級各三防部門的值班情況,有利于上級進一步督促下級部門完成現場值班任務。系統的應用效果如圖4和圖5所示。

圖4 系統首頁界面——顯示預警信息

圖5 系統召開會議界面—— 4分屏顯示效果

4 結語

廣東省三防信息接收應急保障系統選用基于PC架構的軟件視頻會議為核心技術方案,系統由統一平臺和統一終端組成,平臺前期能支撐2 000個會場同時在會,后期根據需要可進一步擴展到覆蓋至全省所有村一級基層三防部門。系統經過近1 a的使用,運行穩定、功能實用、操作簡便,易部署和擴展,視頻會商功能不僅有效的節約了會議經費,縮短了省防總與基層之間的溝通時間,同時也提升了全省各三防部門防御災害的能力,有利于在有類似需求的政府部門、企事業單位推廣使用。

[1] 賀海晏,簡茂球.近50 a廣東登陸熱帶氣旋的若干氣候特征[J].氣象科學， 2003,23(4):401-409．

[2] 杜磊,許博, 闞媛.云視頻會議平臺研究[J].微型機與應用, 2013(18):4-6．

[3] 李俊超.面向服務的云會議系統架構及其關鍵技術研究[D].北京：中國科學技術大學,2011．

[4] 艾迪.硬件視頻會議系統和軟件視頻會議的比較[J].有線電視技術，2009,16(2):127-128．

[5] 趙亮.流媒體服務集群系統關鍵技術研究[D].西安：西安電子科技大學,2011．

(本文責任編輯 王瑞蘭)

Design and Application in the Information Receiving Emergency Support System of Guangdong Wind and Flood Control and Drought Relief Defenses

WANG Liang

(Technological Support Center of Flood Control, Guangzhou 510635, China)

Pointing at the insufficient and inefficiency of primary emergency department emergency handling capabilities. In this paper, the design of software video conference is as the core technology of 3-defenses information emergency receiving support system. The system based on video conference, also includes the warning information distributing platform and a video connection checks and other function module. Provincial flood control can through the system to send early warning information and spot checks the primary emergency department at all levels of duty, and video conversation with the primary emergency department, to keep abreast of the grass-roots disaster situation, to further enhance the province's wind and flood control and drought relief and emergency command scheduling ability.

Three-defenses information emergency receive support system; software video conference; warning information distributing platform; video link

2016-03-22;

2016-04-10

王亮(1988),男,碩士,助理工程師,從事水利信息化、通信網絡建設及安全維護等工作。

TP391

A

1008-0112(2016)03-0066-04