广东省三防信息应急接收保障系统的设计与应用

王 亮

(广东省防汛抢险技术保障中心,广东 广州 510635)



广东省三防信息应急接收保障系统的设计与应用

王 亮

(广东省防汛抢险技术保障中心,广东 广州 510635)

针对广东省基层三防部门处理三防应急事件能力不足,以及办事效率偏低等问题。广东省三防办建立了覆盖省、市、县、镇四级的三防信息应急接收保障系统,系统采用软件视频会议技术,包含视频会商、预警信息发布和视频连线抽查等功能。系统的建设进一步提升了全省防汛防风抗旱和应急指挥调度能力。该系统的设计、实现与应用,可为类似需求的单位提供借鉴。

三防信息；应急接收保障系统；软件视频会议；预警信息；发布平台；视频连线

近几年,随着广东省经济社会快速发展,特别是建设幸福广东政策进一步实施,对做好三防工作的要求也越来越高。广东地处亚热带、滨临南海,是目前全国受台风影响最多、灾害最重的省份,平均每年登陆广东的台风有3.7个,其中最多年份高达7个[1]。广东也是全国降水量最丰富的省区之一,暴雨大暴雨等极端天气多发频发,突发的水风灾害给广东省造成不同程度的经济损失,也给防汛防旱防风工作带来严重的挑战。由于水旱风灾害多发生在基层，因此，基层三防部门的三防能力强不强起着决定性作用。当水旱风灾害预计将会发生或已经发生时,如何确保省三防办能第一时间了解基层预防或受灾情况,尽快研究部署相关应急抢险救灾方案,是最大限度降低人员及财产损失的关键因素。

在广东水利工作会议上，省委省政府曾明确指出要有效利用信息化技术，提升广东省基层三防的防御灾害能力和办公效率,要求广东省继续加大对三防信息化建设的投入,尽快建立覆盖省、市、县、镇四级的三防信息系统,进一步提高全省防汛防风抗旱会商和指挥调度能力。在此背景下,省三防办建立了以软件视频会议技术为核心的三防信息应急接收保障系统[2-3],实现省、市、县、镇四级的视频会商、预警信息发布、视频连线等主要功能,及时了解受灾现场的水情、雨情、工情、灾情以及救灾布置等工作进展情况,据此可迅速形成决策方案并通过该系统实时发布到相关防汛部门,有效将受灾前线和后方指挥形成一个有机整体,对全省的防汛抢险救灾起到十分重要的作用。

1 系统建设目标和设计原则

1.1 系统建设目标和功能

系统要求覆盖省、市、县、镇四级水利部门和全省重要三防成员单位共2 000多个会场。能实现全省各级三防部门的视频会商、督导检查和预报、预警、部署信息实时发布接收,在抗击洪水、台风等灾害中发挥重要的支撑保障作用。系统应具备以下主要功能：

1) 三防视频会商

各级三防部门利用本系统可独立召开视频会商会议,及时部署防御工作。本系统还要与原三防(硬件)视频会商会议系统集成,实现两套系统音视频信号相互转播。

2) 值班抽查

上级三防部门通过本系统可直接与所辖区域内各级三防值班室点对点视频对话,检查各级三防值班室的值班在岗情况,及时掌握灾情和工作进展,能保留值班检查记录并形成各类汇总报表。

3) 信息传输和数据共享

实现三防信息快速传输和共享电子文件。如果终端暂时不在线,能通过后台守候功能唤醒客户端软件,如果终端暂时没开机,系统要发送短信到系统责任人的手机上提醒其开启终端及时接收应急三防信息。

4) 具备较强的拓展能力

根据省政府关于做好全省防灾救灾工作的会议要求,三防预警信息接收系统需在3 a内延伸到全省30 000个村一级机构,以有效提高全省防灾救灾应急指挥效率,最大程度降低灾害损失。

1.2 系统设计原则

系统在功能、界面、内容上必须高度统一和标准化,同时具备技术先进、成熟可靠、性能优越、扩展灵活等特点,保证系统在建成后一段时间内不会因技术落后而大规模调整,并能够通过平滑升级保持系统的先进性,延长其生命周期。同时系统具备多种多层次的冗余备份技术，确保平台提供不间断的服务。

2 系统设计与实现

2.1 系统整体技术构架

目前，国际上实现视频会商功能主要有硬件视频会议和软件视频会议2种技术方式,由于硬件视频会议系统需要在每个会场部署多点控制单元(MCU)、网关、会议室终端等多种硬件设备,系统部署及扩展不够灵活,且音视频传输对网络带宽要求比较高,一般需要384 kb/s以上的独立线路或专网,系统操作、维护难度较大,不适应于在网络带宽和人员计算机水平不足的基层单位部署。而软件视频会议系统对网络带宽要求不高,适用于从56 kb/s的拨号、ADSL等网络接入环境,每个会场仅需1台PC机和相关会议室终端设备就可以通过联网接入会议,且系统操作、维护难度都比硬件视频会议系统容易很多,非常适应于在乡镇一级的基层单位部署[4]。因此,广东省三防信息应急接收保障系统设计方案选择基于PC架构的软件视频会议为核心技术方案,系统整体技术架构如图1所示。

图1 广东省三防信息应急接收保障系统架构示意

系统是由部署在电信机房的省三防云平台、部署在客户侧的会议终端和网络三部分组成。省三防云平台主要由部署在省电信机房的中心主节点和各地市电信机房的分节点组成,中心主节点主要包括管理服务器、Web服务器和数据库服务器等平台控制管理设备,每台服务器以1 000 Mbps的带宽接入电信的骨干通信网。其中管理服务器主要完成用户注册、销户、认证、统计和管理,文件和短信收发,会议配置管理,流媒体服务器配置、分组和管理等功能。Web服务器主要提供网页接入会议服务。平台服务器采用热备和冷备双重保障技术,平台的硬件资源可根据负载情况即时扩展,当底层硬件发生故障时,将会自动迁移到正常的硬件主机上继续运行,从而确保提供高效稳定的服务。

会议终端部署在省、市、县、镇四级三防部门的三防会商室或者值班会议室,主要负责会场本地的音视频和数据的采集、编解码工作,并通过互联网络接入省三防云平台。系统的视频编解码采用业界主流的H.264协议,支持最高可达到1 080P高清视频会议。所有会场只要满足互联网接入带宽上传≥512 Kbps和下载≥2 Mbps的条件,即可实现标清视频图像的三防视频会商、在线值班抽查、信息传输等各项功能。

2.2 系统关键技术方案实现

2.2.1 系统负载自动均衡

省三防云平台前期需保证超过2 000台终端同时开会,后期需要进一步扩展到30 000台以上,如何保证在如此多的终端接入会议后稳定运行,是系统需要解决的核心问题。为了保持云平台7×24 h稳定地运行,系统架构设计和部署充分利用“双机热备、冷备”、“平衡负载”等技术,系统云平台结构如图2所示。

图2 系统云平台结构示意

省三防云平台采用了多种多层次的冗余备份技术,确保平台提供不间断的服务。中心主节点的核心管理服务器采用双机热备和冷备的技术,当备用管理服务器自动检测到主服务器出现故障时,会快速启动备机的相关服务,完成双机热备的切换,当热备的双机都出现故障时,系统在10 min之内启动冷备系统[5]。流媒体服务器的互为备份在软件架构设计层实现,当某台流媒体服务器故障时,各客户端会在数秒内自动重连到与自己连接速度最快的服务器。

云平台的管理服务器只负责配置、管理流媒体服务器等功能,会场的音视频分发全部由流媒体服务器完成,因此，流媒体服务器承载着平台主要的通信压力。为避免全省所有会场的音视频数据，送至同一地点的流媒体服务器群而导致其承载过重的通信压力,本系统将流媒体服务器分布部署在各地市的电信机房,每个地市的机房由多台流媒体服务器组成多机热备架构,各地市流媒体服务器群正常情况下仅承载其所辖区域内所有终端的音视频收发。所有流服务器的接入数、CPU、内存、带宽等资源使用情况都实时受到管理服务器的监控,当有终端接入的时候,管理服务器根据配置策略自动选择最优的流服务器分配给此终端连接。

2.2.2 断线自动重连

省三防云平台管理系统具备在线侦测功能,当会场终端与流媒体服务器连接成功之后,他们之间的连接就会被系统纳入侦测中,当有终端从会议中异常退出时能实现自动监测,只要终端保持在线状态，后台即可实时将掉线终端自动重连至原有会议当中。当会场终端所连接的服务器发生故障时,终端会向平台自动发起断线重连指令,管理平台根据会议状况自动将终端与当前状态最佳的流媒体服务器建立连接。无论是终端故障还是所连接的流媒体服务器故障,重新连接的依然是掉线前的会议室,会议将在重连之后继续,音视频保持流畅清晰。系统断线自动重连实现流程图如图3所示。

图3 断线自动重连工作流程示意

2.2.3 系统在线守候功能

系统具有后台在线守候功能,只要终端开机,此守候程序即在后台运行。如果终端还未登录客户端,终端也会发出提示声音提醒值班人员登录客户端。如果终端已经登录客户端,当接收到上级的会议通知、在岗抽查邀请时,立即发出提示声音提醒加入会议。值班人员只需点击“接受”按钮即可参与会议或者值班在岗抽查点名互动。无论终端用户是否登录平台,上级三防部门都能通过在线守候程序自动唤醒软件系统、或发出警示信号,提醒登录系统平台,实现与其单独视频会商或者在岗检查等需求。

3 系统应用

目前，广东省三防信息应急接收保障系统已在全省共2 379个三防部门中完成安装并投入使用,省防总已利用本系统多次召开全省的大型会议及培训,平台能支撑2 000多个会场同时在会的会议场景。视频会商功能具有丰富的显示模式,包括1路、2路、4路、9路、16路、1路视频+幻灯,2路视频+幻灯等。系统还具有会议录制、会场电子铭牌、会议投票、数据共享、文字交谈、屏幕共享、会议情况统计等功能。系统还集成了邮件和短信功能,通过邮件和短信发送会议通知。文件传输功能，实现单位之间的文件收发,材料共享功能，实现将省里或其他会商室的会议材料通过接收终端直接共享,与会各会场能同步观看。

目前系统应用情况,该系统显著提高了基层三防部门的三防应急事件能力和人员的办事效率,省防总利用本系统可以将灾害预警信息发送至全省各级三防部门,基层三防部门也可以第一时间将基层受灾情况向省防总汇报,有利于省防总及时做出决策部署工作,提高了全省应急指挥抢险救灾的工作效率。汛期上级三防部门能利用本系统的视频连线功能，实时抽查下级各三防部门的值班情况,有利于上级进一步督促下级部门完成现场值班任务。系统的应用效果如图4和图5所示。

图4 系统首页界面——显示预警信息

图5 系统召开会议界面—— 4分屏显示效果

4 结语

广东省三防信息接收应急保障系统选用基于PC架构的软件视频会议为核心技术方案,系统由统一平台和统一终端组成,平台前期能支撑2 000个会场同时在会,后期根据需要可进一步扩展到覆盖至全省所有村一级基层三防部门。系统经过近1 a的使用,运行稳定、功能实用、操作简便,易部署和扩展,视频会商功能不仅有效的节约了会议经费,缩短了省防总与基层之间的沟通时间,同时也提升了全省各三防部门防御灾害的能力,有利于在有类似需求的政府部门、企事业单位推广使用。

[1] 贺海晏,简茂球.近50 a广东登陆热带气旋的若干气候特征[J].气象科学， 2003,23(4):401-409．

[2] 杜磊,许博, 阚媛.云视频会议平台研究[J].微型机与应用, 2013(18):4-6．

[3] 李俊超.面向服务的云会议系统架构及其关键技术研究[D].北京：中国科学技术大学,2011．

[4] 艾迪.硬件视频会议系统和软件视频会议的比较[J].有线电视技术，2009,16(2):127-128．

[5] 赵亮.流媒体服务集群系统关键技术研究[D].西安：西安电子科技大学,2011．

(本文责任编辑 王瑞兰)

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,硕士,助理工程师,从事水利信息化、通信网络建设及安全维护等工作。

TP391

A

1008-0112(2016)03-0066-04