基于多源信道融合的云南地震現(xiàn)場視頻會(huì)議系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

鄧樹榮，周建榮，曹彥波，張方浩，余慶坤，徐俊祖

（云南省地震局, 昆明 650224）

0 引言

地震現(xiàn)場應(yīng)急是地震應(yīng)急處置工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，地震應(yīng)急指揮關(guān)系到地震應(yīng)急處置的效率和成敗，良好的地震應(yīng)急指揮決策離不開地震現(xiàn)場信息的支持。新時(shí)代背景下的地震應(yīng)急處置對地震現(xiàn)場的信息交互提出了快、準(zhǔn)、好的需求。地震應(yīng)急處置工作中，現(xiàn)場指揮部與后方指揮部主要有兩大信息交互需求，分別是視頻會(huì)議和數(shù)據(jù)傳輸。多次大地震應(yīng)急實(shí)踐表明，在地震現(xiàn)場召開視頻會(huì)議需要具有快速聯(lián)動(dòng)的特點(diǎn)。在最短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)視頻、語音和數(shù)據(jù)共享，保證地震應(yīng)急信息快速傳遞、高效處理，是支持防震減災(zāi)工作的有效手段[1]。另外，地震現(xiàn)場指揮部也需要通過前后方指揮部的網(wǎng)絡(luò)鏈路，上傳災(zāi)情信息、災(zāi)情簡報(bào)、現(xiàn)場情況等，下載地震目錄、強(qiáng)震觀測、烈度速報(bào)等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)前后方的地震應(yīng)急數(shù)據(jù)傳輸。云南地處云貴高原，地形地貌險(xiǎn)峻，電力通信基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，震后通信基礎(chǔ)設(shè)施損壞和通信網(wǎng)絡(luò)中斷的風(fēng)險(xiǎn)較高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1992 年以來云南發(fā)生5.0 級以上破壞性地震72 次，其中極災(zāi)區(qū)網(wǎng)絡(luò)通信局部中斷30 次，區(qū)域性中斷6 次，破壞性地震后通信狀況堪憂。沒有通信，災(zāi)區(qū)就會(huì)形成信息孤島，災(zāi)區(qū)與外界信息無法交互，給救援決策帶來困難。因此，地震現(xiàn)場通信保障是云南地震現(xiàn)場應(yīng)急保障的重要任務(wù)之一，也是地震現(xiàn)場視頻會(huì)議聯(lián)通的必要條件。

為了提升地震現(xiàn)場視頻會(huì)議的保障能力，使地震現(xiàn)場視頻會(huì)議技術(shù)的指揮調(diào)度功能更加完善，應(yīng)用更加科學(xué)，一些專家學(xué)者對地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)硬件和軟件[2]、地震應(yīng)急指揮協(xié)同平臺[3]、地震救援現(xiàn)場應(yīng)急通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[4]、基于北斗衛(wèi)星通信的地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)[5]和地震應(yīng)急現(xiàn)場通信系統(tǒng)[6]進(jìn)行了深入的研究。視頻會(huì)議組網(wǎng)方面，鄭樹平等[7]提出單網(wǎng)、雙網(wǎng)、多網(wǎng)和外網(wǎng)多種模式下的視頻會(huì)議組網(wǎng)模式，李敏提出多網(wǎng)融合組會(huì)能力的新型視頻會(huì)議解決方案[8]，張方浩等提出基于互聯(lián)網(wǎng)多信道輕度集成的現(xiàn)場視頻會(huì)議系統(tǒng)架構(gòu)[9]，林向洋等分析多層級跨網(wǎng)視頻會(huì)議系統(tǒng)架構(gòu)特點(diǎn)，提出多層級樹狀組網(wǎng)結(jié)構(gòu)[10]，地震視頻會(huì)議組網(wǎng)模式靈活多樣。在視頻會(huì)議應(yīng)用方面，張翼對四川地震應(yīng)急指揮大廳技術(shù)系統(tǒng)集成及應(yīng)用進(jìn)行了研究[11]，許瑞杰對四川九寨溝7.0 級地震現(xiàn)場視頻會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)的問題及原因進(jìn)行了探討，并研究和優(yōu)化了云南地震應(yīng)急視頻會(huì)議組網(wǎng)模式[1，12]。這些專家學(xué)者從地震現(xiàn)場視頻會(huì)議的硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、組網(wǎng)、應(yīng)用等全過程進(jìn)行了研究和探索，為地震視頻會(huì)議的建設(shè)、應(yīng)用、改進(jìn)優(yōu)化提供了科學(xué)的參考，為云南地震現(xiàn)場視頻會(huì)議系統(tǒng)建設(shè)與改造提供了可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)思路。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 系統(tǒng)現(xiàn)狀

2007 年，云南省地震局通過國家十五規(guī)劃—中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，建成了第一套車載集成的現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)，此后逐步設(shè)計(jì)和建造了功能更完善，集衛(wèi)星通信、視頻會(huì)議、現(xiàn)場辦公、指揮決策于一體的現(xiàn)場工作隊(duì)通信指揮系統(tǒng)、現(xiàn)場指揮所、前方移動(dòng)指揮平臺，地震現(xiàn)場便攜信息采集傳輸系統(tǒng)、地震現(xiàn)場指揮部互聯(lián)互通系統(tǒng)、現(xiàn)場便攜衛(wèi)星通信視頻會(huì)議系統(tǒng)、地震應(yīng)急云視頻會(huì)議系統(tǒng)，截至目前，云南共建成了8 套現(xiàn)場視頻會(huì)議系統(tǒng)（平臺），各系統(tǒng)整體的裝備和功能各有側(cè)重，但也有相同和相似的部分，有的可獨(dú)立使用，有的需要相互配合使用，有的裝備可滿足多種功能，有的功能需要多種裝備配合才能實(shí)現(xiàn)[13]。由于設(shè)備老舊和新時(shí)代地震應(yīng)急的需求，部分設(shè)備已經(jīng)不再使用，目前在用的還有3 套系統(tǒng)，分別是現(xiàn)場工作隊(duì)通信指揮系統(tǒng)、現(xiàn)場便攜衛(wèi)星通信視頻會(huì)議系統(tǒng)和地震應(yīng)急云視頻會(huì)議系統(tǒng)（表1）。現(xiàn)場工作隊(duì)通信指揮系統(tǒng)車體較大，為方艙結(jié)構(gòu)，主要用于大震應(yīng)急時(shí)現(xiàn)場指揮部的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信保障以及大型演練現(xiàn)場的裝備展示和宣傳?，F(xiàn)場便攜衛(wèi)星通信視頻會(huì)議系統(tǒng)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)較穩(wěn)定，設(shè)備輕便，用于地震現(xiàn)場野外災(zāi)區(qū)重要點(diǎn)位的視頻會(huì)議保障。地震應(yīng)急云視頻會(huì)議系統(tǒng)搭載了較為常用的小魚易連視頻會(huì)議終端，在現(xiàn)場互聯(lián)網(wǎng)暢通的條件下效果較好，可以組建互聯(lián)網(wǎng)視頻會(huì)議。這3 套系統(tǒng)在近幾年的地震現(xiàn)場應(yīng)急、應(yīng)急演練、日常運(yùn)維中應(yīng)用效果良好，保障有力。

表1 云南地震現(xiàn)場視頻會(huì)議系統(tǒng)Table 1 The video conference system for the earthquake site in Yunnan

網(wǎng)絡(luò)平臺方面，國家建立了自上而下的應(yīng)急指揮與協(xié)同應(yīng)用平臺，以地震行業(yè)專網(wǎng)、國家電子政務(wù)專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等為信息通道[3]。云南省地震局當(dāng)前已實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)信道的應(yīng)急視頻會(huì)議組網(wǎng)模式，通過地震行業(yè)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)國家-省-州市-縣區(qū)的4 級視頻聯(lián)動(dòng)，通過衛(wèi)星網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)省局指揮中心和現(xiàn)場工作隊(duì)的互聯(lián)互通，通過電子政務(wù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與30 余家省級抗震救災(zāi)指揮部成員單位的互聯(lián)互通，通過消防系統(tǒng)專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與云南省應(yīng)急廳和云南省消防總隊(duì)及下屬支隊(duì)的互聯(lián)互通[12]。這幾種網(wǎng)絡(luò)信道由不同的網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)商和管理部門提供，它們在帶寬、呼叫速率、震后穩(wěn)定性、安全保密性等方面有著不同的特點(diǎn)，各信道也有自己的優(yōu)缺點(diǎn)（表2）。

表2 地震現(xiàn)場視頻會(huì)議網(wǎng)絡(luò)信道對比Table 2 Comparison of network channels for the video conference system for earthquake emergency

1.2 存在問題與分析

云南省地震局建成的8 套現(xiàn)場視頻會(huì)議系統(tǒng)（平臺），在近幾年的破壞性地震應(yīng)急中發(fā)揮了重要作用。然而，隨著新時(shí)代地震應(yīng)急理念的變化，按照目前的地震應(yīng)急處置慣例，5.0 級以上破壞性地震發(fā)生后，國務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部將通過視頻會(huì)議與地震現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮調(diào)度，了解地震現(xiàn)場災(zāi)情和應(yīng)急處置情況。在云南嚴(yán)峻的震情和疫情雙重防控形勢下，地震現(xiàn)場應(yīng)急視頻會(huì)議保障工作面臨新挑戰(zhàn)，現(xiàn)場裝備表現(xiàn)出一些不足：

1）裝備大。建成的各種車載集成系統(tǒng)、無人機(jī)地震災(zāi)情獲取系統(tǒng)、大型裝備車在魯?shù)榈卣鸬葹?zāi)區(qū)環(huán)境惡劣、交通破壞重的地震現(xiàn)場中難于進(jìn)入災(zāi)區(qū)。日常演練和運(yùn)維也存在群眾恐慌、輿論猜疑等風(fēng)險(xiǎn)。

2）裝備多。地震現(xiàn)場便攜衛(wèi)星站、云視頻會(huì)議系統(tǒng)、衛(wèi)星電話、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、辦公設(shè)備等便攜設(shè)備，滿足了功能完備、便攜的需求。然而設(shè)備眾多，在地震現(xiàn)場時(shí)間緊、保障要求高的情況下給地震現(xiàn)場指揮部搭建帶來了困難。

3）中斷風(fēng)險(xiǎn)高。這些設(shè)備每一套均有獨(dú)自的功能、獨(dú)自的網(wǎng)絡(luò)。在2017 年四川九寨溝地震中暴露出了單套系統(tǒng)保障風(fēng)險(xiǎn)高的缺點(diǎn)，一旦網(wǎng)絡(luò)中斷或設(shè)備出現(xiàn)故障，將出現(xiàn)設(shè)備退服，很難在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)視頻會(huì)議。

與后方視頻會(huì)議相比，前方視頻會(huì)議系統(tǒng)處于機(jī)動(dòng)狀態(tài)，需臨時(shí)搭建，地震來臨時(shí)刻考驗(yàn)著系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 隨著互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)信息化的快速發(fā)展，各種信息技術(shù)在地震應(yīng)急處置中得到應(yīng)用?；诨ヂ?lián)網(wǎng)、4G/5G 無線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)的地震現(xiàn)場視頻會(huì)議通信信道較為成熟，組網(wǎng)模式靈活多樣?，F(xiàn)代應(yīng)急通信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)向高度集成、智慧服務(wù)方向發(fā)展[9]。因此，網(wǎng)絡(luò)平臺方面，目前采用的衛(wèi)星網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、行業(yè)網(wǎng)各自形成一套網(wǎng)絡(luò)，在復(fù)雜的地震現(xiàn)場環(huán)境中單套網(wǎng)絡(luò)中斷和掉線的風(fēng)險(xiǎn)高，需要進(jìn)行多網(wǎng)絡(luò)信道融合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)快速恢復(fù)或切換，滿足實(shí)時(shí)共享的數(shù)據(jù)流。硬件平臺方面，由于抗震救災(zāi)越來越貼近實(shí)戰(zhàn)化，單點(diǎn)連接和逐級上報(bào)的視頻會(huì)議效率太低，國務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部不僅需要了解面上的應(yīng)急情況，也需要掌握現(xiàn)場災(zāi)區(qū)的災(zāi)情，急需搭建穩(wěn)定可靠的國家、省、州(市)、縣等用戶的多方視頻會(huì)議平臺，實(shí)現(xiàn)快速直接的上下聯(lián)動(dòng)、溝通協(xié)調(diào)和會(huì)商決策。此外，在后疫情時(shí)代和國際形勢影響下，一些國際衛(wèi)星電話收費(fèi)較高，且存在技術(shù)壁壘和信息安全問題，需要國內(nèi)衛(wèi)星電話提供支持。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

以需求為導(dǎo)向，為了解決現(xiàn)場視頻會(huì)議裝備大、裝備多、網(wǎng)絡(luò)視頻中斷風(fēng)險(xiǎn)高的問題，提出地震現(xiàn)場多源信道融合思路（圖1），使得網(wǎng)絡(luò)、視頻會(huì)議、信息數(shù)據(jù)互為備份，克服單套設(shè)備、單網(wǎng)絡(luò)信道、單視頻會(huì)議通道中斷風(fēng)險(xiǎn)高的不足。

圖1 多源信道融合思路Fig.1 multi-source channel fusion idea

根據(jù)在地震現(xiàn)場視頻會(huì)議保障工作中積累的軟件使用與多次軟件研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對云南地震現(xiàn)場視頻會(huì)議系統(tǒng)保障存在的問題和需求進(jìn)行分析，多源信道融合下的云南地震現(xiàn)場視頻會(huì)議集成系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮網(wǎng)絡(luò)的搭建、硬件平臺的集成、地震現(xiàn)場的需求、滿足不同用戶的功能等。另外，為確保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和運(yùn)維成本，還要對系統(tǒng)硬件集成結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)搭建進(jìn)行合理設(shè)計(jì)?；谶@些考慮，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“多網(wǎng)絡(luò)平臺+多視頻會(huì)議終端”的設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)功能滿足多用戶需求的目標(biāo)。系統(tǒng)整體技術(shù)架構(gòu)分為4 層，即網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、服務(wù)層和用戶層，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)Fig.2 System technical architecture

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)平臺

相較于指揮大廳選擇多種帶寬信道穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)信道不同，地震現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)信道需要結(jié)合現(xiàn)場機(jī)動(dòng)便攜的特點(diǎn)，選擇一些穩(wěn)定可靠、靈活搭網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)信道。在云南地區(qū)發(fā)生5.0 級及以上破壞性地震后，地震系統(tǒng)現(xiàn)場指揮部需要3 類通信網(wǎng)絡(luò)，分別是互聯(lián)網(wǎng)、地震行業(yè)網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)[9]。互聯(lián)網(wǎng)覆蓋范圍廣，中小地震網(wǎng)絡(luò)中斷后恢復(fù)快，且地震現(xiàn)場指揮部駐地縣城互聯(lián)網(wǎng)保障能力強(qiáng)。地震行業(yè)網(wǎng)是地震業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)往來的主要通道，震后需要上傳/下載大量地震監(jiān)測、震情會(huì)商、現(xiàn)場災(zāi)情等地震行業(yè)數(shù)據(jù)。衛(wèi)星網(wǎng)可靠性高，大震時(shí)互聯(lián)網(wǎng)中斷后，衛(wèi)星網(wǎng)可快速提供強(qiáng)有力的保障，具備互聯(lián)網(wǎng)不可替代的應(yīng)急通信能力。因此，衛(wèi)星網(wǎng)是底線保障網(wǎng)絡(luò)，不可缺少，互聯(lián)網(wǎng)搭建使用方便，地震行業(yè)網(wǎng)可上傳/下載大量的專業(yè)數(shù)據(jù)。在云南地震現(xiàn)場視頻會(huì)議系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇互聯(lián)網(wǎng)、地震行業(yè)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)構(gòu)建現(xiàn)場視頻會(huì)議系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)骨干。3 種網(wǎng)絡(luò)呈“并行+串行”的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（圖3）。其中有線路由器通過VPN 技術(shù)實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)與行業(yè)網(wǎng)的互聯(lián)，或者地震行業(yè)網(wǎng)直接接入。

圖3 現(xiàn)場指揮部網(wǎng)絡(luò)鏈路拓?fù)鋱DFig.3 Network topology of the earthquake site headquarters

2.2.2 硬件平臺

硬件平臺分視頻、語音、控制/矩陣、接口4 個(gè)主要單元。

1）視頻單元。系統(tǒng)采用寶利通、小魚易連、網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議多視頻會(huì)議終端接入組會(huì)，寶利通視頻會(huì)議連接衛(wèi)星網(wǎng)和行業(yè)網(wǎng)，小魚易連連接互聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議連接互聯(lián)網(wǎng)（圖4）。3 種視頻會(huì)議可同時(shí)在線，滿足多方視頻會(huì)議組會(huì)功能。

圖4 地震現(xiàn)場指揮部視頻會(huì)議拓?fù)鋱DFig.4 Topology of the video conference of the earthquake site headquarters

2）語音單元。系統(tǒng)配備了一套無線話筒主機(jī)、擴(kuò)音音響，保障現(xiàn)場指揮部和災(zāi)評會(huì)商會(huì)議需求。設(shè)計(jì)了4 部衛(wèi)星電話，其中功能機(jī)1 部、智能機(jī)1 部、背夾衛(wèi)星電話2 部。功能機(jī)和智能機(jī)具備超長待機(jī)能力，待機(jī)時(shí)長大于120 小時(shí)，持續(xù)通話時(shí)間大于6 小時(shí)。目前，Android 智能終端的應(yīng)用已經(jīng)十分普及，其具有良好的移動(dòng)性、便攜性以及強(qiáng)大的信息處理能力和通信能力，非常適合移動(dòng)端的信息采集、上報(bào)和查詢[14]，因此，設(shè)計(jì)了2 部可連接Android手機(jī)的背夾電話。

3）控制/矩陣單元。系統(tǒng)配備1 臺高清混合矩陣，1 套智能平板連接的集中控制系統(tǒng)。攝像機(jī)、視頻會(huì)議終端、顯示設(shè)備、音頻設(shè)備、外圍多種類信號源的輸入和輸出與混合矩陣進(jìn)行物理連接。集中控制系統(tǒng)通過控制終端對視頻會(huì)議終端遙控器、攝像機(jī)變焦和轉(zhuǎn)動(dòng)、高清矩陣的音視頻信號進(jìn)行切換（圖5）。

圖5 多元輸入/輸出矩陣切換Fig.5 Multivariate input/output matrix switching

4）接口單元。機(jī)箱設(shè)置統(tǒng)一的音視頻輸入/輸出、電源接口面板，音視頻輸入/輸出連接相應(yīng)的音視頻設(shè)備，電源接口為機(jī)柜標(biāo)準(zhǔn)插座，可連接便攜發(fā)電機(jī)和市電。還另外預(yù)留了輸入/輸出接口。

綜合網(wǎng)絡(luò)平臺、硬件平臺設(shè)計(jì)思路，結(jié)合設(shè)備的功能和接口特性，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)拓?fù)淙鐖D6，系統(tǒng)箱體如圖7。

圖6 地震現(xiàn)場多元視頻會(huì)議系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.6 Topology of the multvariant video conference system for earthquake emergency

圖7 多源視頻會(huì)議系統(tǒng)Fig.7 The multi-source video conference system

2.3 功能實(shí)現(xiàn)

通過系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)、視頻會(huì)議、語音通話、數(shù)據(jù)傳輸、信息服務(wù)功能。

1）現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。采用互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、行業(yè)網(wǎng)三網(wǎng)并行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、無線AP 在現(xiàn)場組成現(xiàn)場指揮部局域網(wǎng)，雙路由公網(wǎng)接入，同時(shí)支持地震應(yīng)急衛(wèi)星網(wǎng)和行業(yè)網(wǎng)的數(shù)據(jù)接入，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)延伸出的行業(yè)網(wǎng)供現(xiàn)場上/下載地震行業(yè)數(shù)據(jù)。現(xiàn)場公網(wǎng)延伸出的無線網(wǎng)絡(luò)供現(xiàn)場辦公需要。此外，災(zāi)評隊(duì)員和現(xiàn)場外場應(yīng)急人員可通過天通衛(wèi)星、海事衛(wèi)星和移動(dòng)3G/4G 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。

2）視頻會(huì)議服務(wù)。采用多視頻會(huì)議系統(tǒng)并行的結(jié)構(gòu)，即寶利通、小魚易連和網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)同時(shí)并行，寶利通視頻會(huì)議連接內(nèi)網(wǎng)，小魚易連和網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議連接互聯(lián)網(wǎng)。視頻會(huì)議具備單流、雙流和多方視頻會(huì)議組會(huì)功能，為地震前后方指揮部、災(zāi)評會(huì)商、現(xiàn)場隊(duì)員提供視頻會(huì)議服務(wù)。

3）語音通話服務(wù)。集成箱內(nèi)安裝1 套話筒集線器，滿足多人與遠(yuǎn)端視頻會(huì)議終端音頻通話，選擇帶音頻輸出的顯示器實(shí)現(xiàn)基本的聲音輸出，配置1 臺有源監(jiān)聽音箱實(shí)現(xiàn)高聲壓的聲音輸出，并預(yù)留音頻輸入/輸出接口。配置的天通衛(wèi)星電話由中國電信運(yùn)營，可支持語音、短信和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為現(xiàn)場野外隊(duì)員提供語音通話服務(wù)。

4）數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡(luò)可為現(xiàn)場指揮部成員提供數(shù)據(jù)、文檔、圖片、視頻等上傳和下載服務(wù)，為現(xiàn)場辦公提供OA 系統(tǒng)搭建、文電傳輸?shù)龋瑸楸O(jiān)測預(yù)報(bào)人員提供地震前兆、測震、強(qiáng)震、預(yù)警等數(shù)據(jù)的上傳和下載服務(wù)。

5）信息服務(wù)。系統(tǒng)配備的衛(wèi)星電話可進(jìn)行地震災(zāi)情信息采集傳輸，現(xiàn)場大屏、投影可進(jìn)行地震波形、災(zāi)情、工作進(jìn)展等方面的圖像視頻展示。也可攜帶便攜投影等設(shè)備外出進(jìn)行地震應(yīng)急宣傳。

3 應(yīng)用分析

系統(tǒng)建成后，在2018 年通海5.0 級、墨江5.9 級、2020 年 巧 家5.0 級、2021 年 漾 濞6.5 級和2022 年寧蒗5.5 級地震現(xiàn)場應(yīng)急響應(yīng)中進(jìn)行了應(yīng)用，保障了地震現(xiàn)場指揮部的網(wǎng)絡(luò)、視頻會(huì)議、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)。各功能模塊運(yùn)行正常，高效地保障了地震現(xiàn)場應(yīng)急響應(yīng)與處置工作，應(yīng)用情況見表3，應(yīng)用效果如圖8 所示。在地震應(yīng)急保障期間，該系統(tǒng)均通過互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)和行業(yè)網(wǎng)信道與中國地震局應(yīng)急指揮中心、臺網(wǎng)中心、云南省地震局后方指揮部等用戶實(shí)現(xiàn)了多信道下的雙視頻在線視頻會(huì)議。系統(tǒng)還選擇云南香格里拉高寒環(huán)境、怒江峽谷地帶、昆明大霧天氣等不同的極端環(huán)境進(jìn)行了測試（表4）。在測試過程中，該系統(tǒng)均能不同程度地連通衛(wèi)星網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，特別是衛(wèi)星網(wǎng)作為大震應(yīng)急環(huán)境下的底線網(wǎng)絡(luò)，在極端環(huán)境下也能滿足語音通話和低速率的視頻會(huì)議需求。

圖8 地震現(xiàn)場視頻會(huì)議連接情況Fig.8 The video conference systems appiled to the earthquake emergency

表3 地震現(xiàn)場多源視頻會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)用情況表Table 3 Some cases of the application of the multi-source video conference system to earthquake emergency

表4 地震現(xiàn)場多源視頻會(huì)議系統(tǒng)極端環(huán)境測試情況表Table 4 Test of the Multi-source Video Conference System in the Extreme Environment of Earthquake-stricken Area

多次地震現(xiàn)場應(yīng)用和極端環(huán)境測試結(jié)果表明，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，可靠度較高，得益于系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)對系統(tǒng)架構(gòu)、功能、形式方面的優(yōu)化和改進(jìn)。

1）對網(wǎng)絡(luò)信道、視頻會(huì)議進(jìn)行了有機(jī)融合。采用“三網(wǎng)并行+多視頻會(huì)議在線”的系統(tǒng)架構(gòu)，即互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、行業(yè)網(wǎng)的三網(wǎng)并行，寶利通、小魚易連、其他網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議多視頻在線。在地震現(xiàn)場保障中任意網(wǎng)絡(luò)中斷或視頻會(huì)議故障，另一網(wǎng)絡(luò)鏈路和視頻會(huì)議立即切換。

2）信號輸入/輸出實(shí)現(xiàn)熱切換控制。設(shè)計(jì)統(tǒng)一的多源輸入和輸出接口，利用物聯(lián)網(wǎng)的原理，將音視輸入/輸出連接矩陣，由智能平板連接中控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)矩陣熱切換，減少了插拔接口帶來的差錯(cuò)率。

3）對設(shè)備進(jìn)行整體集成，提升了系統(tǒng)功能完備性和使用的便攜性。采用物聯(lián)網(wǎng)的原理對分散的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、視頻會(huì)議設(shè)備、中控矩陣進(jìn)行集成，統(tǒng)一設(shè)計(jì)封裝到一個(gè)箱子中。系統(tǒng)供電滿足便攜發(fā)電機(jī)、市電接入。設(shè)備整備質(zhì)量60 kg，箱體尺寸60 cm×60 cm×60 cm，越野車即可運(yùn)載到災(zāi)區(qū)，克服了車載集成系統(tǒng)體積大、難于進(jìn)入災(zāi)區(qū)的不足。

4 結(jié)論與討論

地震現(xiàn)場多源視頻會(huì)議系統(tǒng)是分散的視頻會(huì)議系統(tǒng)的有機(jī)融合，有效減少了多套設(shè)備帶來的裝備大、裝備多、功能單一的問題。系統(tǒng)采用智能平板連接矩陣進(jìn)行熱切換，減少了插拔物理接口帶來的故障率。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，采用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是新技術(shù)新方法在地震現(xiàn)場視頻會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)用中的具體實(shí)踐。系統(tǒng)建成以后，在多次破壞性地震中科學(xué)有效地保障了地震現(xiàn)場指揮部的視頻會(huì)議。應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)較為穩(wěn)定可靠，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

后疫情時(shí)代的到來，線上視頻會(huì)議逐漸取代一些非必要的線下視頻會(huì)議，縮短了時(shí)空成本，提高了效率。隨著5G 現(xiàn)代通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能的發(fā)展，地震現(xiàn)場視頻會(huì)議保障會(huì)有更多的技術(shù)選擇和優(yōu)化。在今后的地震應(yīng)急技術(shù)研究與應(yīng)用中，地震現(xiàn)場指揮部視頻會(huì)議如何與互聯(lián)網(wǎng)視頻會(huì)議有機(jī)融合，會(huì)議終端、現(xiàn)場設(shè)備和各種軟件平臺如何實(shí)現(xiàn)更好的物聯(lián)，應(yīng)急指揮控制和調(diào)度如何更加快捷、智能和高效，是需要著力研究的問題。