視頻技術(shù)在防汛指揮系統(tǒng)中的應(yīng)用
2012-08-15 00:44:35濟(jì)南市排水管理服務(wù)中心
電子世界 2012年18期
濟(jì)南市排水管理服務(wù)中心 王 婷
視頻技術(shù)在防汛指揮系統(tǒng)中的應(yīng)用
濟(jì)南市排水管理服務(wù)中心 王 婷
信息技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，為越來(lái)越多的行業(yè)提供了全新的技術(shù)支持，多媒體技術(shù)的發(fā)展更是滲透于社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。以語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)傳輸為特征的現(xiàn)代通信技術(shù)在防汛指揮應(yīng)急系統(tǒng)里的應(yīng)用，使得后方指揮部的決策更加準(zhǔn)確、及時(shí)，本文將對(duì)防汛指揮中的視頻技術(shù)展開(kāi)論述。
防汛應(yīng)急系統(tǒng)；多媒體技術(shù)；視頻通信技術(shù)；應(yīng)用平臺(tái)
在應(yīng)急防汛指揮系統(tǒng)里，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)（包括音頻、圖片、視頻等）的采集是整個(gè)指揮決策系統(tǒng)中重要部分。隨著通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，基于3G的多媒體視頻通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音、視頻的快速傳輸，各防汛單位面對(duì)復(fù)雜的災(zāi)情實(shí)際，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的面向服務(wù)的SOA架構(gòu)體系，借助于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，Android終端平臺(tái)，以及web Gis等先進(jìn)技術(shù)，建立一個(gè)以圖像、視頻采集系統(tǒng)和地理信息服務(wù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的工險(xiǎn)、災(zāi)情信息化服務(wù)系統(tǒng)，在防汛搶險(xiǎn)應(yīng)急通信保障方面提供了充分的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，同時(shí)，為后方指揮部作出準(zhǔn)確決策提供了幫助。
為了滿足在防汛搶險(xiǎn)救災(zāi)中準(zhǔn)確及時(shí)的作出應(yīng)對(duì)方案，充分發(fā)掘和利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以提高防汛調(diào)度、水資源優(yōu)化配置、水工程監(jiān)控和水行政管理的整體水平，運(yùn)用視頻技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工險(xiǎn)、災(zāi)情進(jìn)行全方位、多領(lǐng)域監(jiān)測(cè)，結(jié)合成熟的EVS通信協(xié)議和DV等標(biāo)準(zhǔn)視頻采集設(shè)備，構(gòu)建可個(gè)人攜帶的3G無(wú)線視頻系統(tǒng)，成為未來(lái)防汛信息化建設(shè)的發(fā)展方向。
1.多媒體視頻技術(shù)現(xiàn)狀分析
多媒體通信技術(shù)是借助于通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，隨著計(jì)算機(jī)交互能力的不斷增強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的不斷應(yīng)用，為多媒體信息的傳輸創(chuàng)造了條件。語(yǔ)音信息、文字信息、圖片信息以及視頻信息都能夠?qū)崿F(xiàn)快速傳輸和應(yīng)答。當(dāng)前的主要相關(guān)技術(shù)有以下幾個(gè)方面。
1.1 基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的視頻會(huì)議系統(tǒng)
視頻會(huì)議系統(tǒng)通常是基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系為H.320和H.323協(xié)議，H.320是基于電路交換的，而H.323是基于分組交換的，國(guó)際電信聯(lián)盟-電信標(biāo)準(zhǔn)部（ITU-T）采用了視頻壓縮技術(shù)，從而可以實(shí)現(xiàn)容量更小的文件進(jìn)行傳輸。為適應(yīng)當(dāng)前對(duì)畫(huà)面質(zhì)量的要求，ITU-T通過(guò)采用H.264視頻標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量畫(huà)面。
1.2 對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸需要有足夠的帶寬
在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)條件下，一幀1024×768像素的圖像為例，如果用12bit表示每個(gè)像素，則需要傳輸9.4MB，如果按照20幀/秒的傳輸速率來(lái)計(jì)算，則1秒內(nèi)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為188MB，如此大的數(shù)據(jù)流則需要足夠大的帶寬來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1.3 需要采用適當(dāng)?shù)膲嚎s技術(shù)
對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，可以有效地降低數(shù)據(jù)量，選擇合適的壓縮計(jì)算方法，則能在保證視頻效果的前提下實(shí)現(xiàn)最低的數(shù)據(jù)量，比如在采用H.323標(biāo)準(zhǔn)的會(huì)議系統(tǒng)里，圖像編碼主要采用H.261和H.263標(biāo)準(zhǔn)，新的H.264是比H.263和MPEG-IV壓縮比更高的標(biāo)準(zhǔn)，同樣可以獲得更好的圖像質(zhì)量。
1.4 需要基于IP網(wǎng)絡(luò)的多播技術(shù)
在視頻會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，采用多播技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一次發(fā)送，多個(gè)用戶共享數(shù)據(jù)包，這樣在網(wǎng)絡(luò)帶寬緊張的今天，多播技術(shù)能夠最大限度的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享。
2.無(wú)線視頻傳輸技術(shù)現(xiàn)狀
隨著圖像、話音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體對(duì)通信業(yè)務(wù)的要求也不斷增加，而過(guò)去一代、二代系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，第三代移動(dòng)通信技術(shù)的出現(xiàn)，為處理圖像、音樂(lè)、視頻流等多種媒體滿足了傳輸需求。在當(dāng)前因網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍及區(qū)域不均衡的現(xiàn)狀，中國(guó)移動(dòng)的TD-SCDMA只在大城市提供服務(wù)，為此，考慮到在國(guó)家水利部門(mén)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí)，更側(cè)重于采用以CDMA2000和WCDMA為主的信息傳輸方式。
現(xiàn)對(duì)WCDMA和CDMA2000技術(shù)進(jìn)行綜合比較如下：我們知道，無(wú)論是WCDMA還是CDMA2000都是基于CDMA技術(shù)的蜂窩系統(tǒng)，它們都能支持高速多媒體業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。WCDMA技術(shù)較成熟，能夠和GSM系統(tǒng)廣泛兼容，而CDMA2000的優(yōu)勢(shì)則是對(duì)窄帶CDMA的基站設(shè)備具有很好地兼容性，其缺點(diǎn)是不能和GSM系統(tǒng)兼容。
2.1 在技術(shù)層面上兩者的相似性
①內(nèi)環(huán)均采用快速功率控制，可以減少CDMA系統(tǒng)的干擾；
②系統(tǒng)都支持開(kāi)環(huán)發(fā)射分集，信道編碼采用卷積碼和Turbo碼；
③系統(tǒng)均采用軟切換技術(shù)，可以先與新的基站連通再與原基站切斷聯(lián)系，可以有效地提高切換的可靠性；
④WCDMA工作頻段采用1900-2025MHz頻段上行，2110-2170MHz頻段下行。
2.2 在物理層面的技術(shù)差異
兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)差異可以歸納為以下幾點(diǎn)：①WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上，而CDMA2000系統(tǒng)可支持話音、分組數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，并且可實(shí)現(xiàn)QoS的協(xié)商；②WCDMA以GSMMAP協(xié)議作為上層核心網(wǎng)絡(luò)議，CDMA2000把ANSI-41作為自己的核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；
3.公用通信網(wǎng)為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的提供了應(yīng)用平臺(tái)
當(dāng)前，公用通信網(wǎng)的迅猛發(fā)展，公用通信速率不斷提高而資費(fèi)不斷下降的前提下，利用公用3G無(wú)線公網(wǎng)信道改進(jìn)防汛搶險(xiǎn)應(yīng)急通信成為可能。
3.1 無(wú)線私有網(wǎng)絡(luò)和公網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)對(duì)比
盡管無(wú)線私有網(wǎng)絡(luò)擁有高帶寬和高安全性，然而在初始建設(shè)和后期維護(hù)方面費(fèi)用很高而且覆蓋范圍還有限制，因此，難以適應(yīng)防汛搶險(xiǎn)的應(yīng)急通信需要。而利用公網(wǎng)，不僅系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)成本低廉，而且由于公網(wǎng)覆蓋面廣，可以在任何地方實(shí)現(xiàn)對(duì)公網(wǎng)的訪問(wèn)和數(shù)據(jù)傳輸，不足的是，公網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬要低于無(wú)線私有網(wǎng)絡(luò)，在音頻、視頻及數(shù)據(jù)傳輸上難以快速提升。
3.2 WCDMA3G網(wǎng)絡(luò)、CDMA網(wǎng)絡(luò)及TDSCDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)對(duì)比
利用公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)視頻信息傳輸需要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際進(jìn)行選擇合適的信息服務(wù)提供商，通常情況下，CDMA網(wǎng)絡(luò)是在原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的自然升級(jí)，因此擁有最廣的覆蓋范圍，而WCDMA網(wǎng)絡(luò)雖然也有相當(dāng)?shù)母采w區(qū)域，但在某些地方還存在盲區(qū)，中國(guó)移動(dòng)的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍則更受局限。
4.采用實(shí)例來(lái)說(shuō)明利用3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)
傳輸視頻的具體應(yīng)用。
為滿足保障防汛搶險(xiǎn)應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)視頻采集及實(shí)時(shí)傳送的需要，我們以公網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為基本架構(gòu)，中國(guó)聯(lián)通的WCDMA-3G網(wǎng)絡(luò)最高能提供分辨率720x576，15-25幀/秒的無(wú)線視頻信號(hào)傳輸，中國(guó)電信CDMA網(wǎng)絡(luò)最高能提供分辨率640x480，10-25幀/秒的無(wú)線視頻信號(hào)傳輸。分別以一臺(tái)為聯(lián)通WCDMA制式和一臺(tái)為電信CDMA制式為前端發(fā)射機(jī)來(lái)比較其性能如下：
4.1 在圖像性能指標(biāo)方面
在正常情況下，采用電信CDMA制式的網(wǎng)絡(luò)，在按照分辨率為VGA(640x480)，10-25幀/秒，16Bit色的情況下，需要網(wǎng)絡(luò)帶寬為300-1800kb/s，通過(guò)反復(fù)多次測(cè)試，視頻信息傳輸相對(duì)穩(wěn)定流暢。
在正常情況下，采用聯(lián)通WCDMA制式的網(wǎng)絡(luò)，在按照分辨率為VGA(720x576)，20-25幀/秒，16Bit色的情況下，需要網(wǎng)絡(luò)帶寬為300-6000kb/s，通過(guò)反復(fù)多次測(cè)試，視頻圖像傳輸信號(hào)同樣相對(duì)穩(wěn)定。
4.2 在接收終端方面
以上測(cè)試均支持多路無(wú)線視頻終端的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，支持多路觀看同一路視頻圖像。
4.3 利用3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)墓ぷ髁鞒?/h3>
建立控制中心服務(wù)器以及視頻服務(wù)器、3G路由器等設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)首先通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)揭曨l服務(wù)器，查看視頻是需要通過(guò)客戶端建立無(wú)線連接，通過(guò)發(fā)射機(jī)將無(wú)線信號(hào)發(fā)送至3G路由器，然后經(jīng)過(guò)端口映射，與視頻服務(wù)器建立連接，實(shí)現(xiàn)視頻接收功能。
總之，利用3G無(wú)線公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)防汛搶險(xiǎn)應(yīng)急視頻傳輸具有集成度高、方便靈活、技術(shù)先進(jìn)的優(yōu)勢(shì)，因此，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)條件還是社會(huì)需求都具有相當(dāng)?shù)目尚行?。將視頻技術(shù)應(yīng)用于防汛搶險(xiǎn)應(yīng)急信息化系統(tǒng)，不經(jīng)能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)險(xiǎn)情位置和受災(zāi)狀況進(jìn)行詳細(xì)了解和掌握，而且能夠第一時(shí)間將數(shù)據(jù)通過(guò)后臺(tái)控制中心傳輸至指揮中心，為防洪抗災(zāi)搶險(xiǎn)提供科學(xué)依據(jù)和有效支撐，切實(shí)提高防汛抗災(zāi)在處理應(yīng)急事件的決策水平。
[1]謝娜.基于3G通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線視頻服務(wù)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué),2010.
[2]張秀武.基于P2P媒體交換策略的SIP通信體系結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),2010.
[3]苗艷超.數(shù)字視頻服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].中國(guó)科學(xué)院研究生院(計(jì)算技術(shù)研究所),2004.
猜你喜歡
大眾科學(xué)(2022年8期)2022-08-26 08:58:54
中國(guó)新通信(2022年4期)2022-04-23 23:04:20
無(wú)線互聯(lián)科技(2021年4期)2021-04-21 10:12:36
今日農(nóng)業(yè)(2020年15期)2020-12-15 10:16:11
鐵道通信信號(hào)(2020年7期)2020-02-06 09:05:06
小獼猴智力畫(huà)刊(2019年3期)2019-04-19 00:01:52
電子制作(2018年23期)2018-12-26 01:01:08
人大建設(shè)(2018年9期)2018-11-13 01:10:02
治淮(2017年5期)2017-06-01 11:31:23
電子制作(2016年15期)2017-01-15 13:39:03
