视频技术在防汛指挥系统中的应用

【摘要】信息技术的发展，特别是计算机和互联网的广泛应用，为越来越多的行业提供了全新的技术支持，多媒体技术的发展更是渗透于社会生产生活的各个方面。以语音、视频、数据传输为特征的现代通信技术在防汛指挥应急系统里的应用，使得后方指挥部的决策更加准确、及时，本文将对防汛指挥中的视频技术展开论述。

【关键词】防汛应急系统；多媒体技术；视频通信技术；应用平台

在应急防汛指挥系统里，对现场数据（包括音频、图片、视频等）的采集是整个指挥决策系统中重要部分。随着通信技术的不断进步，基于3G的多媒体视频通信技术实现了语音、视频的快速传输，各防汛单位面对复杂的灾情实际，结合当前先进的面向服务的SOA架构体系，借助于互联网服务，Android终端平台，以及web Gis等先进技术，建立一个以图像、视频采集系统和地理信息服务系统为基础的工险、灾情信息化服务系统，在防汛抢险应急通信保障方面提供了充分的现场数据，同时，为后方指挥部作出准确决策提供了帮助。

为了满足在防汛抢险救灾中准确及时的作出应对方案，充分发掘和利用计算机网络平台，以提高防汛调度、水资源优化配置、水工程监控和水行政管理的整体水平，运用视频技术来实现对工险、灾情进行全方位、多领域监测，结合成熟的EVS通信协议和DV等标准视频采集设备，构建可个人携带的3G无线视频系统，成为未来防汛信息化建设的发展方向。

1.多媒体视频技术现状分析

多媒体通信技术是借助于通信技术、网络技术的发展而产生的，随着计算机交互能力的不断增强，网络新技术的不断应用，为多媒体信息的传输创造了条件。语音信息、文字信息、图片信息以及视频信息都能够实现快速传输和应答。当前的主要相关技术有以下几个方面。

1.1 基于IP网络构建的视频会议系统

视频会议系统通常是基于网络架构体系为H.320和H.323协议，H.320是基于电路交换的，而H.323是基于分组交换的，国际电信联盟—电信标准部（ITU—T）采用了视频压缩技术，从而可以实现容量更小的文件进行传输。为适应当前对画面质量的要求，ITU—T通过采用H.264视频标准，以实现高质量画面。

1.2 对网络传输需要有足够的带宽

在当前的网络条件下，一帧1024×768像素的图像为例，如果用12bit表示每个像素，则需要传输9.4MB，如果按照20帧/秒的传输速率来计算，则1秒内需要传输的数据量为188MB，如此大的数据流则需要足够大的带宽来实现。

1.3 需要采用适当的压缩技术

对视频数据进行压缩，可以有效地降低数据量，选择合适的压缩计算方法，则能在保证视频效果的前提下实现最低的数据量，比如在采用H.323标准的会议系统里，图像编码主要采用H.261和H.263标准，新的H.264是比H.263和MPEG—IV压缩比更高的标准，同样可以获得更好的图像质量。

1.4 需要基于IP网络的多播技术

在视频会议系统应用过程中，采用多播技术可以实现一次发送，多个用户共享数据包，这样在网络带宽紧张的今天，多播技术能够最大限度的实现网络资源的共享。

2.无线视频传输技术现状

随着图像、话音和数据相结合的多媒体对通信业务的要求也不断增加，而过去一代、二代系统远远不能满足需要，第三代移动通信技术的出现，为处理图像、音乐、视频流等多种媒体满足了传输需求。在当前因网络覆盖范围及区域不均衡的现状，中国移动的TD—SCDMA只在大城市提供服务，为此，考虑到在国家水利部门应对突发事件时，更侧重于采用以CDMA2000和WCDMA为主的信息传输方式。

现对WCDMA和CDMA2000技术进行综合比较如下：我们知道，无论是WCDMA还是CDMA2000都是基于CDMA技术的蜂窝系统，它们都能支持高速多媒体业务、分组数据和IP接入等。WCDMA技术较成熟，能够和GSM系统广泛兼容，而CDMA2000的优势则是对窄带CDMA的基站设备具有很好地兼容性，其缺点是不能和GSM系统兼容。

2.1 在技术层面上两者的相似性

①内环均采用快速功率控制，可以减少CDMA系统的干扰；

②系统都支持开环发射分集，信道编码采用卷积码和Turbo码；

③系统均采用软切换技术，可以先与新的基站连通再与原基站切断联系，可以有效地提高切换的可靠性；

④WCDMA工作频段采用1900—2025MHz频段上行，2110—2170MHz频段下行。

2.2 在物理层面的技术差异

两个标准的物理层技术差异可以归纳为以下几点：①WCDMA使用带宽和码片速率是CDMA2000—1X的3倍以上，而CDMA2000系统可支持话音、分组数据等业务，并且可实现QoS的协商；②WCDMA以GSMMAP协议作为上层核心网络议，CDMA2000把ANSI—41作为自己的核心网络协议；

3.公用通信网为无线网络技术的提供了应用平台

当前，公用通信网的迅猛发展，公用通信速率不断提高而资费不断下降的前提下，利用公用3G无线公网信道改进防汛抢险应急通信成为可能。

3.1 无线私有网络和公网的优势对比

尽管无线私有网络拥有高带宽和高安全性，然而在初始建设和后期维护方面费用很高而且覆盖范围还有限制，因此，难以适应防汛抢险的应急通信需要。而利用公网，不仅系统建设和维护成本低廉，而且由于公网覆盖面广，可以在任何地方实现对公网的访问和数据传输，不足的是，公网的网络带宽要低于无线私有网络，在音频、视频及数据传输上难以快速提升。

3.2 WCDMA3G网络、CDMA网络及TD—SCDMA网络优势对比

利用公网实现视频信息传输需要结合当地实际进行选择合适的信息服务提供商，通常情况下，CDMA网络是在原有网络基础上的自然升级，因此拥有最广的覆盖范围，而WCDMA网络虽然也有相当的覆盖区域，但在某些地方还存在盲区，中国移动的TD—SCDMA网络的覆盖范围则更受局限。

4.采用实例来说明利用3G无线网络来传输视频的具体应用。

为满足保障防汛抢险应急现场视频采集及实时传送的需要，我们以公网无线网络为基本架构，中国联通的WCDMA—3G网络最高能提供分辨率720x576，15—25帧/秒的无线视频信号传输，中国电信CDMA网络最高能提供分辨率640x480，10—25帧/秒的无线视频信号传输。分别以一台为联通WCDMA制式和一台为电信CDMA制式为前端发射机来比较其性能如下：

4.1 在图像性能指标方面

在正常情况下，采用电信CDMA制式的网络，在按照分辨率为VGA（640x480），10—25帧/秒，16Bit色的情况下，需要网络带宽为300—1800kb/s，通过反复多次测试，视频信息传输相对稳定流畅。

在正常情况下，采用联通WCDMA制式的网络，在按照分辨率为VGA（720x576），20—25帧/秒，16Bit色的情况下，需要网络带宽为300—6000kb/s，通过反复多次测试，视频图像传输信号同样相对稳定。

4.2 在接收终端方面

以上测试均支持多路无线视频终端的传输标准，支持多路观看同一路视频图像。

4.3 利用3G网络实现传输的工作流程

建立控制中心服务器以及视频服务器、3G路由器等设备网络，将现场数据首先通过网络传输到视频服务器，查看视频是需要通过客户端建立无线连接，通过发射机将无线信号发送至3G路由器，然后经过端口映射，与视频服务器建立连接，实现视频接收功能。

总之，利用3G无线公网实现防汛抢险应急视频传输具有集成度高、方便灵活、技术先进的优势，因此，无论从经济条件还是社会需求都具有相当的可行性。将视频技术应用于防汛抢险应急信息化系统，不经能够准确地实现对险情位置和受灾状况进行详细了解和掌握，而且能够第一时间将数据通过后台控制中心传输至指挥中心，为防洪抗灾抢险提供科学依据和有效支撑，切实提高防汛抗灾在处理应急事件的决策水平。

参考文献

[1]谢娜.基于3G通信网络的无线视频服务器设计与实现[D].西安电子科技大学，2010.

[2]张秀武.基于P2P媒体交换策略的SIP通信体系结构及其关键技术研究[D].中国科学技术大学，2010.

[3]苗艳超.数字视频服务关键技术研究[D].中国科学院研究生院（计算技术研究所），2004.