视频会议在水利行业的应用与展望

吴新荣，宗华丽，张　夏

（水利部海河水利委员会，天津　300170）



视频会议在水利行业的应用与展望

吴新荣，宗华丽，张夏

（水利部海河水利委员会，天津300170）

摘 要：视频会议是目前最先进的一种视讯技术，是为分布在异地的人们提供包括视频、音频、数据等多媒体全方位感知的如同面对面的讨论环境，以其可以快速实现异地会商、提高工作效率及节约差旅费用等优势在水利行业得到广泛应用并有广阔的发展前景。

关键词：视频会议；异地会商；多媒体信息；水利

视频会议最早是于1964年由美国贝尔实验室研制出来的世界上第一台可视电话机，可在一个模拟话路上传送黑白静止图像。历经50多年通信传输、计算机网络、终端编解码等技术的发展，现在的视频会议可以实现多点之间视频、音频、数据等多媒体信息的传输与交互。

1　视频会议的优点

概括起来，视频会议具有以下三方面的优点。

（1）节省经费和时间，提高工作效率。我国地域辽阔，各行各业全国性大型会议将给单位造成大笔差旅费开销，同时经常出差也给参会者带来很多不便。视频会议不仅使与会者达到了参会目的，而且缩减了会议成本，同时节省了时间，提高了工作效率。

（2）选择合适的与会代表，增加参会人数。由于工作忙、时间紧，最合适的与会代表往往无法参加需长途出差、费时太多的会议。另外，由于会议规模或者经费限制，很多会议需要控制参会代表人数。视频会议可以选择更合适的与会代表，同时也便于增加参会人数，更好地集思广益。

（3）争取时间，及时决策。在一些紧急场合，如防汛抢险、抗震救灾、战地会议，利用视频会议可以快速了解现场情况并进行紧急会商和方案制定，及时发布决策指挥命令。

2　视频会议系统简介

2.1系统组成

视频会议需要采集、处理、传输、还原包括动态图像、静止图像、数据文件、语音等多媒体信息，完成以上过程需要的硬件设备和软件系统即为视频会议系统。

根据设备配置视频会议系统分为会议室型和桌面型两种。本文所述为会议室型。

视频会议系统主要由终端设备、MCU（多点控制单元）、计算机网络（IP网络）和传输信道四部分组成。其中，终端设备和MCU是视频会议系统所特有的，计算机网络和传输信道利用已有资源。

（1）终端设备。视频会议系统的终端设备将视频、音频、数据、信令等各种信号进行采集、处理后组合成一路复合的数字码流，再将它转变为与网络接口相兼容的、符合传输网络所规定的信号格式送上信道进行传输。

终端设备主要包括摄像机、话筒（麦克风）、音箱（扬声器）、编解码器（也称视频会议终端）、计算机、显示设备等，核心设备为编解码器。其中，摄像机用于视频信号的采集，视频会议一般需要设置全景摄像机和特写摄像机，按会议进程推送相应视频图像；话筒用于音频信号的采集，视频会议主席台位置一般设置2个话筒，其他位置设置1个话筒；音箱用于本地扩声、对方音频信号播放及多媒体重播；编解码器主要是对视频、音频和数据信号进行压缩和解压缩，即编码和解码，另外还为各种输入输出设备、计算机网络提供相应接口；计算机用于发送双流信号和安装视频会议系统软件；显视设备用于收看对方会场、投放本地会场的视频信号和双流信号，为了让与会者了解会场名称、会议状态，可将这些指示信息叠加在视频图像上一起显示。

（2）MCU。MCU是视频会议系统的关键设备，即对视频会议中各会场的视频、音频、数据信号实现呼叫连接、分配和控制。

按照我国开会惯例，实现MCU的分配功能一般采取主、分会场控制模式，即主会场向所有分会场传递视频、音频和双流，并通过MCU与任一分会场对话；主会场还可以将任意分会场的视频、音频和双流以广播的方式传播到其他分会场。各分会场通过本地MCU还可将来自主会场的视频、音频和双流转播到下一级分会场。

（3）IP网络。视频会议绝大多数是在IP网络上传输的，即网络互联的协议为TCP/IP。

（4）传输信道。视频会议的传输主要采用数字光纤、数字微波及卫星3种信道，目前普遍采用的是光纤通信。

2.2水利行业视频会议系统结构

水利部目前已完成全国范围内包括水利部机关、31个省（直辖市、自治区）水利（水务）厅（局）、7个流域机构的视频会议系统改造，所有会场均配备了高清摄像头和高清终端，随时可召开全国范围内的高清视频会议。

水利部视频会议系统利用水利骨干网作为传输信道，选用H.323协议（用于局域网上的视频会议标准协议），即视频会议均在本单位的局域网上传输。水利部视频会议系统拓扑及分会场典型结构，如图1—2所示。

图1　水利部视频会议系统

图2　视频会议系统分会场典型结构

2.3关键技术

视频会议具有综合性、交互性和同步性等特征，因此需要将多媒体信息进行处理和控制，即编解码和MCU两种关键技术。

（1）编解码技术。编解码器主要完成对视频、音频、数据3种信息的压缩和解压处理，即将来自摄像机的模拟视频信号经亮色分离、模/数转换形成数字视频，再经过CIF（公共中间格式）变换，然后进行编码压缩形成不均匀的数据流，通过缓冲存储器对数据速率进行平滑，输出恒定速率；将来自话筒的音频信号，经模/数变换和音频压缩编码，与视频压缩编码后的信号以及数据信号一起经数字复接送入信道。

解码器的工作过程与编码器相反。经解码之后分为3个数据流，其中视频信号经解码、CIF变换和模/数变换显示在监视器上；数据信号被送往专用的数据接收设备；音频信号被送往音频解码电路，经模/数变换、功放送往音响设备。

视频会议中视频信息量最大且处理最复杂，因此ITU（国际电信联盟）和ISO（国际标准化组织）相继推出H.261、H.263、H.264、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等一系列的视频压缩国际标准，其中H.264在数据压缩、编码效率、图像质量、网络适应性等方面超越了以往的标准并在视频会议中得到广泛应用。

（2）MCU技术。MCU是一台多媒体信息交换机，包括线路单元、视频处理单元、音频处理单元、数据处理单元和控制处理单元五部分。

MCU将各终端送来的信号进行分离，抽取出视频、音频、数据和信令，分别送到相应的处理单元进行视频切换、数据广播、音频混合或切换、会议控制、路由选择、定时和呼叫处理，然后由复用器按标准格式组帧，经IP网络、传输信道送往相应的终端设备。

3　视频会议室的组成

3.1室内装修

影响视频信息画面质量的一个重要因素是会场内的景物和颜色，因此视频会议室的室内装修对选材及色彩背景有特殊要求。墙壁应采用吸音毯进行软包装，颜色宜使用米黄色。地面应铺地毯。顶上应吊天花板，天花板要采用泡沫或纤维等吸音材料。窗户应密封并挂厚窗帘防止阳光直射，窗帘宜采用米黄色或浅黄色，不能用反光材料。采用木门并软包。

3.2音响系统

视频会议室的音响系统除了需要具有远程视频会议的功能（广播型）外，还需作为普通会议室扩声（讨论型）使用。为了使视频会议室有清晰的音响效果，需要采用回声消除、降噪等技术。

3.3灯光系统

灯光系统是确保视频会议达到良好效果的重要保证。视频会议室灯光布置及平均照度要求应按《会议电视会场系统工程设计规范》（GB50635-2010）进行设计。

3.4显示系统

为了获得逼真的临场感、取得较好的开会效果，视频会议室显示系统的选择与配置很重要。显示系统的选择需考虑屏幕尺寸和显示技术2个因素。

屏幕尺寸需根据会场大小选择。显示技术，为了使会场的图像更真实、自然、流畅，视频会议目前普遍采用DLP（数字光处理）大屏拼接墙和LED液晶拼接屏。

4　视频会议在水利行业的应用

水利行业视频会议系统自2000年开始建设并投入使用。直至目前，利用水利骨干传输网已经建成包括国家防总、7个流域机构和31个省（直辖市、自治区）的基于IP网络、采用H.323协议的高清视频会议系统。该系统视频压缩采用H.264、音频压缩采用G.722、双流采用H.239等国际协议和标准，支持720P、1 080P高清模式。各流域机构相继建成至所属管理局及管理处、省（直辖市、自治区）在辖区范围内也陆续建成至地市及县的视频会议系统。目前，水利行业不仅可以随时召开全国范围或区域范围的视频会议，而且还可以通过级联的方式将上级单位的视频会议转播到下级。

水利行业视频会议系统自建设以来不仅在防汛抢险救灾、指挥调度决策的危急关头，还在防汛抗旱、水利工程建设、水资源管理、水利计划财务等常规会议工作中发挥了重要作用，取得了显著的社会效益和经济效益。

近期水利部举办的水利工程建设视频会议，云南、广东、浙江等省通过设备级联将会议扩大到市县级，其中云南参会人数1 475人，所有会场参会人数总计约1万。

2013年8月，松花江流域发生大洪水。水利部部长陈雷利用水利部视频会议系统多次与松花江防总、黑龙江、吉林两省防汛抗旱指挥部进行异地会商，分析研究汛情和防洪工程运行情况，部署松花江流域防汛抗洪工作。

2007年6月14日，国家防总利用水利部视频会议系统，成功举办了2007年军地（永定河）联合防汛演习。本次演习以永定河发生流域性洪水为背景，内容包括天气形势预测分析、洪水预报、洪水调度、通信预警、蓄滞洪区运用、群众转移安置及工程抢险等方面。演习在国家防总设指挥中心，在海委，总参，北京、天津、河北三省市防办设立指挥分中心。海委进行了屈家店枢纽调度环节的演习，并将部队撤退、抢险、水上救生、应急架桥、口门爆破等科目通过海委应急移动卫星车载系统传到海委防汛会商室，然后通过水利部主会场对所有分会场进行了现场直播。国务院、水利部及有关部委领导在水利部会商室通过视频会议系统，观看了演习全过程。海委、京、津、冀三省市领导通过所在地的视频会议系统，观看了演习。视频会议系统成为贯穿本次防汛演习的主要环节和必要手段，为演习提供了强有力的技术支撑和保障。

2003年淮河大水，水利部视频会议系统发挥了重要作用。7月2日晚，在防汛紧急关头利用水利部视频会议系统召开了水利部、淮河防总、安徽省防汛抗旱指挥部、王家坝大堤现场之间的视频会议。由于及时了解、掌握了淮河流域降雨、水情、王家坝大堤的第一手资料，在经多次会商、反复研究的前提下，有关部门慎重作出了7月3日凌晨启用淮河蒙洼蓄洪区分洪的决定。

5　展望

随着ITU和ISO新标准的不断推出、移动智能终端的普及应用和移动互联网业务的拓展，视频会议的发展主要体现在提高视频图像质量和灵活易用2个方面。视频图像质量与信道带宽是互相制约的，怎样在满足信道带宽约束的前提下取得更好的图像质量一直是视频会议技术追求的目标。目前，已有视频会议设备厂商采用H.264SVC（可分级编码）技术，即网络丢包补偿技术，在2 Mbps网络带宽传输1 080 P 60 fps全高清、超流畅的视频图像。继H.264之后，ITU于2013年推出新的视频编码标准H.265，即HEVC（高效率视频编码）。H.265的核心目标是在H.264的基础上将压缩效率提高一倍，即在保证相同视频图像质量的前提下，视频流码率下降50%，因此有望在512 Kbps带宽下实现1 080 P 30 fps视频传输。由于H.265旨在把高质量的网络视频带到低带宽的网络中，这也就意味着，我们的智能手机、平板电脑等终端将通过移动互联网能够灵活地随时随地加入到视频会议中。

6　结语

随着微电子技术、计算机网络和通信技术的发展，视频会议在水利行业得到了迅速普及和应用，但还存在以下两方面的不足：①缺乏统一的技术标准。目前，视讯技术发展很快，新的终端产品不断投放市场。而视频会议系统是多种设备的集成，单个产品的技术领先并不能达到好的收视效果，这就要求行业主管部门尽快制定框架性的建设标准，对项目建设时设备选型的兼容性、一致性等提出具体要求。②缺乏专业、稳定的技术队伍。视频会议系统包括终端视像和音响、MCU控制、IP网络及通信传输四部分，任何一个环节出现故障都将导致会议不能正常进行，这就要求技术人员不仅要熟练操作各种设备及软件，还要准确判断故障原因以尽快恢复使用。因此，应加强对视频会议技术人员的业务培训，建立专业、稳定的技术队伍。

参考文献

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中图分类号：TN948.63

文献标识码：B

文章编号：1004-7328（2016）01-0059-04

DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2016.01.021

收稿日期：2015—11—10

作者简介：吴新荣（1965—），女，高级工程师，主要从事水利通信及水利信息化工作。