3G圖傳設備在滅火救援中的應用分析

楊文龍

（消防救援支隊特勤大隊一站，江蘇 徐州 221111）

目前，在我國經(jīng)濟社會和城市化建設進程不斷深入的背景下，各種不同類型的火災災害和突發(fā)災害事故不斷增加，這種情況對現(xiàn)有滅火救援工作有著更高要求，需要在保證自身的救援行動速度更快、效率更高。因此，在各種不同類型的火災事故救援現(xiàn)場，各級指揮員需要做到迅速且直觀地將現(xiàn)場情況準確、及時地提供給上級指揮員，便于指揮員對現(xiàn)場情況做出充分掌握，并對后續(xù)救援行動做出準確判斷，對于滅火救援任務而言，具有十分關鍵的作用。在此期間，3G圖傳設備大量配發(fā)及應用，可以為滅火救援現(xiàn)場提供圖像傳輸保證，對比其他信息傳輸方式，具有無法比擬的優(yōu)勢，尤其是機動性、便利性方面無可替代。

1 3G網(wǎng)絡圖像傳輸概述

1.1 3G圖傳系統(tǒng)組網(wǎng)

常規(guī)情況下，消防工作中需要應用到3G技術，借此實現(xiàn)開發(fā)并組建新型3G單兵圖像傳送系統(tǒng)的目的。該系統(tǒng)主要是由3G網(wǎng)絡系統(tǒng)、3G單兵通信系統(tǒng)和信號收發(fā)端系統(tǒng)3部分內(nèi)容組成。在此期間，系統(tǒng)組網(wǎng)詳情如下：

（1）設備前端視頻采集模塊、錄像存儲模塊、3G傳輸設備共計3個主要組成部分，其中，3G單兵系統(tǒng)主要應用在人工移動巡檢作業(yè)中，其中的3G視頻服務器需要固定安裝對應的施工現(xiàn)場高地，保證能夠俯視全場，同時監(jiān)控八方；3G車載硬盤錄像機設備：所有各類設備均需要采用統(tǒng)一的接入形式，準確連接到后端網(wǎng)絡視頻集中監(jiān)控平臺中的SmartEye接口，為后續(xù)階段而定統(tǒng)一管理工作服務，并保證任一時間段內(nèi)的瀏覽查閱服務有序性。

（2）中心服務器。采取統(tǒng)一管理模式，準確轉發(fā)所有通信設備傳遞的視頻信息、音頻信息、數(shù)據(jù)流信息，并準確轉給需要進行查看的各個客戶端軟件，此間必須要保證所有信息資料的準確性。

（3）系統(tǒng)客戶端/監(jiān)視器設備。當在任一PC設備上運行時，均需要通過連接系統(tǒng)主服務器，才能夠查看任意前端設備傳遞回來的視頻圖像信息，同時，還能夠與遠端現(xiàn)場正在使用中的設備實現(xiàn)對講功能，并在第一時間準確下發(fā)一系列操作命令，確保指揮命令的及時性。

1.2 3G圖傳設備

對于3G圖傳設備而言，又可將其稱為3G無線視頻監(jiān)控設備、3G無線視頻服務器設備或者3G網(wǎng)絡攝像機設備。

一般情況下，3G單兵圖傳設備需要充分借助無線通信技術手段、視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼技術手段、人工智能技術手段等一系列高新技術，并以上述諸多先進技術為基礎，成功開發(fā)的新一代智能監(jiān)控系統(tǒng)?；诖?，該系統(tǒng)自身的主要功能分別為圖像采集系統(tǒng)功能模塊、視頻數(shù)據(jù)處理功能模塊與傳輸系統(tǒng)功能模塊、圖像存儲系統(tǒng)功能模塊、終端控制中心系統(tǒng)功能模塊共同組成，同時，還可以采用技術更先進的H.264 High Profile編碼技術，可以保證圖像更加高清，同時還能夠在標準為128K的寬帶下，做到全動態(tài)視頻信息的編碼傳輸任務，同時還能夠支持3G或者WIFI無線數(shù)據(jù)傳輸模式，并且有效連接時間在4h以上，此間可以理解為設備能夠保持連續(xù)4h以上的有效工作時間。所以，前端攝像頭采集而來的所有視頻信號都可以借助網(wǎng)絡進行傳輸，直至監(jiān)控中心，進而實現(xiàn)對遠程救援現(xiàn)場信息動態(tài)信息的有效了解，并做到可移動監(jiān)控，通過這種信息處理按時，可以便為滅火救援指揮人員的工作提供諸多便利，并且在瞬息萬變的不同火場上迅速做出更合理且正確的救援行動決策，即3G圖傳系統(tǒng)可以為指戰(zhàn)員提供價值更高的第一手信息資料，進而為火災現(xiàn)場的救援行動提供可靠保障作用。

2 滅火救援現(xiàn)場3G圖像傳輸?shù)膶崿F(xiàn)

我國消防救援局3G圖像管理平臺，以最新的“創(chuàng)世Creledia7.0綜合管理運營級平臺”為核心，同時這也是全國消防部局的總管理平臺，并且在31個各省總隊均安裝有專門的管理平臺，因此，部局能夠與這31個總隊之間實現(xiàn)有效級聯(lián)。在此期間，因為此系統(tǒng)本身具有較多使用優(yōu)勢，如全網(wǎng)絡優(yōu)勢、高質量優(yōu)勢、廣覆蓋優(yōu)勢、大容量優(yōu)勢、多業(yè)務優(yōu)勢、可融合優(yōu)勢、可管理優(yōu)勢、可運營優(yōu)勢、一站式服務優(yōu)勢等，在諸多優(yōu)勢功能的配合使用下，效果更為突出。在上述內(nèi)容中，CreMedia系統(tǒng)的有效應用，能夠與現(xiàn)場借助視訊系統(tǒng)功能、業(yè)務系統(tǒng)功能之間的無縫融合，從而真正打造出一種現(xiàn)代化的視頻綜合信息化體系，有效處理好各種突發(fā)情況。

2.1 圖像編輯

H.264主要由2個組織構成，通過聯(lián)合使用組建呈新的聯(lián)合視頻組(JVT)共同制定成為新數(shù)字視頻編碼標準。其中，H.264主要應用優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)壓縮比率水平極高，我國現(xiàn)有H.264編解碼器廠商能夠在1.2Mbit/s的標準編碼碼率下完成D1(720×576)分辨率連續(xù)清晰圖像信息的準確傳遞，因此，3G網(wǎng)絡圖像信息在實際傳輸過程中更加適合H.264圖像編碼標準，效果良好。

2.2 圖像復原

與前端編碼器配套的專用解碼器，可以將圖像信息準確復原到顯示器上復原。

3 3G圖傳設備在滅火救援現(xiàn)場使用優(yōu)缺點

3.1 3G圖傳設備運用在滅火救援現(xiàn)場的使用優(yōu)勢

（1）體積小、機動性高、便于攜帶。3G網(wǎng)絡連接方式具有設備操作簡單的主要優(yōu)勢，再加上設備體積小，所以僅需一名通信員即可攜帶并完成連接通信，移動并不受到線纜制約，當處于信號覆蓋范圍內(nèi)時，能夠在大范圍內(nèi)進行移動使用。

（2）系統(tǒng)建設及使用成本低。3G網(wǎng)絡建設由服務商負責，省去投資建設的巨大成本。

（3）記錄事實真相方便保存。在后期戰(zhàn)例研討、評功受獎等方面做到了記錄事實真相的功能。存儲資料可做永久性保存。

3.2 3G圖傳設備運用在滅火教援現(xiàn)場的局限性

截至目前，在物聯(lián)系統(tǒng)中比較通常見的幾種通信技術主要有zigbee技術、藍牙技術、WiFi技術等。在此期間，WiFi技術更加適合各種pda或PC等終端設備的應用，由于藍牙數(shù)據(jù)傳輸技術自身的傳輸速度較低，所以在當前階段的應用較少。

ZigBee技術的功耗較小，但是在使用過程中會受到通信距離和通信范圍的限制。所以，在當前階段的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，使用通信技術時，需要針對情況的不同、條件的不同、需要的不同，選擇更合理的通信技術，以此保障最終的通信效果，滿足所有關聯(lián)方對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提出的使用要求。

以上述內(nèi)容為基礎，現(xiàn)有3G圖傳設備在實際使用過程中，要在有信號覆蓋的地域才能夠使用，但是，因為基站占用數(shù)量相對有限，所以，在出現(xiàn)網(wǎng)絡擁擠問題時，會對最終傳輸效果造成直接影響，設備的使用場所和適用范圍受限因素較多，不利于實際應用。

4 3G圖傳設備在滅火救援中的應用展望

可以實現(xiàn)與無限傳感器網(wǎng)絡的聯(lián)合應用，通常情況下，無線傳感器網(wǎng)絡主要是指能夠在特定區(qū)域內(nèi)根據(jù)固定分布規(guī)律和分布原則。分布在不同位置的傳感器設備，不同的傳感器設備之間。可以通過無線網(wǎng)絡進行相應的數(shù)據(jù)傳輸作用。承擔這些任務的傳感槍類型主要有光傳感器、紅外傳感器以及壓力傳感器等幾種類型。對于無線傳感器，網(wǎng)絡設備而言，可以實現(xiàn)對目標的定位與跟蹤，同時還能夠對地震進行監(jiān)測，對海上交通進行管理，用途十分廣泛。

當需要進行異步通信時，此時的數(shù)據(jù)發(fā)送任務和接收任務尤為關鍵，需要保證數(shù)據(jù)的準確性，所以，可以在各自時鐘裝置的(TCLK和RCLK)控制下完成數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送操作，但是，無論是接收還是發(fā)送操作，都需要做到與字符位數(shù)應有的波特率控制在一致水平，不可出現(xiàn)絲毫誤差。對于MCS-51串行口而言，由其發(fā)送或者接收的時鐘數(shù)據(jù)信息，主要由兩種轉換方式產(chǎn)生，第一種方式是由系統(tǒng)的主機頻率fosc經(jīng)過分頻處理后產(chǎn)生對應信號，第二種方式則是由系統(tǒng)內(nèi)部的定時器裝置，即T1或T2產(chǎn)生的溢出率，借助16分頻處理后為其提供最終的數(shù)據(jù)信息。

當串行口處于信息發(fā)送過程中時，需要由一條專門的寫發(fā)送緩沖器裝置將相關指令傳達大對應位置，然后將數(shù)據(jù)(字符)信息寫入對應的串行口位置的發(fā)送緩沖器設備SBUF(發(fā))中，然后再由系統(tǒng)內(nèi)的硬件電路進行自動處理，分別在字符始、末位置為期添加起始位信息(低電平)、停止位信息(高電平)以及其他位置的控制位信息(如奇偶位信息等)，在此之后，可以通過移位脈沖SHIFT對其進行控制，保持低位在前、高位在后的順序，從系統(tǒng)的TXD端進行信息發(fā)送，并保證每位數(shù)據(jù)的向外發(fā)送的準確性，確保最終通信效果能夠達到理想標準。

系統(tǒng)串行口位置的接收裝置，其工作狀態(tài)會受到允許接收位的影響，此時，REN的實際工作狀態(tài)尤為關鍵。當REN裝置被軟件設定為“1”以后，此時的允許接收器會正式開始接收數(shù)據(jù)信息。此時，接收端位置的RXD裝置則會一位一位地接收相關數(shù)據(jù)信息，直至收到一個形態(tài)完整的字符后，此時，數(shù)據(jù)后信息即可判定為全部接收完畢，系統(tǒng)則會控制電路完成自身的最后一次移位指令，并完成相應動作，自動去掉設定的啟始位信息，并且此時展示出接收中斷標志，即RI置“1”，此后，還會向CPU進行中斷申請，對應的TI與RI均由硬件置位指令動作完成相應操作，但是，依舊需要使用軟件完成復位動作。

分析SBUF裝置，其主要有2個從物理角度處于獨立狀態(tài)的信號和數(shù)據(jù)接收、發(fā)送裝置，該緩沖器能夠同時完成數(shù)據(jù)的發(fā)送任務和數(shù)據(jù)接受任務。此時，兩個緩沖器僅需使用同一個字節(jié)對應的地址便能夠完成指令的動作問題，即99H，同時，還可以借助指令，對處于待命狀態(tài)的SBUF進行操作，使其完成相應的讀寫任務。在此期間，主要區(qū)別在于對接收緩沖器裝置的指令操作與對發(fā)送緩沖器進行的指令操作具有變化，但是，具體操作難度極低，可忽略不計。對于串行口而言，該裝置對外設有兩條專門的獨立收發(fā)信號線裝置，即RXD（P3.0）與TXD（P3.1），所以，該裝置能夠做到同時發(fā)送并且接收數(shù)據(jù)，真正做到全雙工的工作效果，作業(yè)效率極佳、操作方式簡單，應用效果極佳。

在選擇最終通信方案的過程中，技術人員根據(jù)需要根據(jù)不同單片機具有的相等權限進行選擇，由于每塊單片機都具有獨立性，均可作為主機或從機系統(tǒng)，所以，應用單片機時，其串口需要具備雙向可選擇性能力。當最終方案為兩個同相三態(tài)門加上一個反相器時，便能構成設定應用效果的接口，并且此時由單片機提供的一根引腳即可實現(xiàn)對單片機串口的有效控制，并保證連接方式的有效性，為最終通信質量提供可靠保障，進而實現(xiàn)對機電設備的精準控制。

5 結語

綜上所述，在現(xiàn)代化數(shù)據(jù)通信技術與多媒體業(yè)務市場需求不斷發(fā)展的背景下，適應性類型的移動數(shù)據(jù)技術、移動計算技術和移動多媒體技術系統(tǒng)的有效運作，均是以第四代移動通信技術的發(fā)展為前提。早在2013年12月4日，我國工業(yè)和信息化部已正式開始向三大通信運營商發(fā)放4G牌照，對于4G技術而言，是一種集3G技術與WLAN技術于一體的先進技術手段，可以更加快速地完成傳輸數(shù)據(jù)任務，同時還可以保證信息傳遞質量、音頻、視頻和圖像等內(nèi)容的準確性。目前，5G技術也處于不斷進步的發(fā)展狀態(tài)中，在各種新興科技的高速發(fā)展背景下，在未來需要面對滅火救援現(xiàn)場通信問題時，必將會有更優(yōu)質的先進技術及設備為人民群眾提供更可靠的服務。