便攜式應(yīng)急視頻會(huì)商系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用

董棟 馮娟 邢仁君

摘要：為改變“巡查靠人眼、決策靠電話”的防汛工作現(xiàn)狀，焦作黃河河務(wù)局利用“互聯(lián)網(wǎng)+”理念開展了便攜式應(yīng)急視頻會(huì)商系統(tǒng)的研發(fā)。應(yīng)用情況表明，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)黃河防洪工程現(xiàn)場(chǎng)與各級(jí)指揮中心的視頻會(huì)商功能，具備信息采集轉(zhuǎn)發(fā)能力，可以迅速在搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立信息化指揮中心，提高決策會(huì)商的現(xiàn)代化水平以及決策指揮的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

關(guān)鍵詞：會(huì)商系統(tǒng)；視頻系統(tǒng)；便攜式；防汛搶險(xiǎn)

中圖分類號(hào)：TV871.3；TV882.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.08.叭1

1 研究背景

2013年9月，焦作黃河河務(wù)局（簡(jiǎn)稱焦作局）啟動(dòng)了焦作黃河專網(wǎng)升級(jí)改造項(xiàng)目，經(jīng)過多年持續(xù)建設(shè)，目前焦作局8個(gè)基層單位的網(wǎng)絡(luò)干路帶寬達(dá)到200～300Mb/s，基層29個(gè)一線班組已全部實(shí)現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)接人，可訪問互聯(lián)網(wǎng)、登錄電子政務(wù)內(nèi)網(wǎng)、撥打黃河內(nèi)線電話，網(wǎng)絡(luò)帶寬達(dá)到30Mb/s。同時(shí)，開發(fā)了相關(guān)管理系統(tǒng)，可對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。近幾年焦作黃河信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)取得長(zhǎng)足發(fā)展，解決了基層信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存在的網(wǎng)絡(luò)帶寬小、覆蓋率低、安全保障率低等弊病，實(shí)現(xiàn)了從市局到防洪工程班組完整的信息網(wǎng)絡(luò)傳輸快速通道，為信息化、智能化項(xiàng)目在防洪一線的研發(fā)、應(yīng)用鋪平了道路。

當(dāng)黃河防洪工程出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)第一手資料需要通過工程巡查人員徒步到工程現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，并通過電話上報(bào)縣級(jí)河務(wù)部門，縣級(jí)河務(wù)局防辦接到通知后趕赴現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)險(xiǎn)情，并通過電話逐級(jí)上報(bào)，依照險(xiǎn)情規(guī)模調(diào)動(dòng)專業(yè)搶險(xiǎn)隊(duì)、群防隊(duì)伍和部隊(duì)等搶險(xiǎn)力量實(shí)施險(xiǎn)情搶護(hù)。以上險(xiǎn)情發(fā)現(xiàn)、報(bào)送、勘測(cè)及搶護(hù)方式存在三方面重要缺陷：一是準(zhǔn)確性，初期信息使用語(yǔ)音或文字轉(zhuǎn)述，無法保證信息的準(zhǔn)確性：二是及時(shí)性，縣局距出險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)一般需要30～50min路程，而災(zāi)情發(fā)展迅速，極有可能錯(cuò)過最佳搶護(hù)時(shí)機(jī)，造成被動(dòng)局面：三是溝通效率低，發(fā)生重大災(zāi)情時(shí)，各級(jí)搶險(xiǎn)專家及政府、部隊(duì)、群眾等搶險(xiǎn)力量，往往因時(shí)間、空間、通信等因素而無法實(shí)時(shí)觀察現(xiàn)場(chǎng)險(xiǎn)情發(fā)展情況，缺乏高效的溝通及信息交互能力。為解決以上問題，提高防汛搶險(xiǎn)工作效率，改變“巡查靠人眼、決策靠電話”的防汛工作現(xiàn)狀，在突發(fā)險(xiǎn)情時(shí)實(shí)現(xiàn)信息的準(zhǔn)確、及時(shí)傳遞，迅速建立信息化現(xiàn)場(chǎng)指揮部，實(shí)現(xiàn)包括視頻在內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)信息采集上傳，焦作局于2016年3月成立了基層黃河防汛指揮決策支持系統(tǒng)項(xiàng)目組（簡(jiǎn)稱項(xiàng)目組），經(jīng)過需求調(diào)研、現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、系統(tǒng)開發(fā)等階段，成功研發(fā)了便攜式應(yīng)急視頻會(huì)商系統(tǒng)并進(jìn)行了試運(yùn)行。

2 研究的主要內(nèi)容

2.1 設(shè)計(jì)原則與方案

項(xiàng)目組緊緊圍繞傳統(tǒng)的險(xiǎn)情發(fā)現(xiàn)、報(bào)送及搶護(hù)方式的缺陷進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，結(jié)合黃河具體情況及一線工作環(huán)境，設(shè)計(jì)原則如下。

（1）提高信息傳遞準(zhǔn)確性。將現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境通過視頻、圖像、音頻等方式進(jìn)行采集、傳輸，大幅提高險(xiǎn)情描述準(zhǔn)確度，并記錄相關(guān)資料以便進(jìn)行查閱分析。

（2）提高信息傳遞及時(shí)性。設(shè)備采用便攜式設(shè)計(jì)，具備內(nèi)網(wǎng)、手機(jī)4G、海事衛(wèi)星等多種網(wǎng)絡(luò)連接方式，巡堤查險(xiǎn)時(shí)可隨身攜帶，發(fā)現(xiàn)疑似險(xiǎn)情時(shí)可馬上打開系統(tǒng)，將現(xiàn)場(chǎng)視頻、圖像、音頻通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送至有關(guān)管理單位，使各級(jí)指揮部迅速做出反應(yīng)，做到“搶早、搶小”。

（3）有效溝通。系統(tǒng)提供視頻會(huì)商、高清照片、電子文檔、視頻文件播放等多種交互方式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要可靈活組合，實(shí)現(xiàn)高效溝通。

綜合以上原則，使用“無線網(wǎng)絡(luò)傳輸”“H.265編碼”“視頻會(huì)商”“虛擬專用網(wǎng)絡(luò)”等技術(shù)研發(fā)便攜式應(yīng)急視頻會(huì)商系統(tǒng)。該系統(tǒng)可放人小型乘用汽車后備箱，質(zhì)量適中、操作簡(jiǎn)便，單人可在5min內(nèi)完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備架設(shè)，迅速實(shí)現(xiàn)與各級(jí)指揮中心的視頻會(huì)商功能。系統(tǒng)自身配備電力系統(tǒng)，可滿足最少120min持續(xù)視頻會(huì)商的需要，同時(shí)可連接220V市電或備用發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間視頻轉(zhuǎn)播。系統(tǒng)具備網(wǎng)絡(luò)、電話接口，可為現(xiàn)場(chǎng)指揮部提供黃河內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸功能，實(shí)現(xiàn)險(xiǎn)情現(xiàn)場(chǎng)瀏覽內(nèi)網(wǎng)信息、內(nèi)部電話、內(nèi)部傳真等功能。該系統(tǒng)在具備海事衛(wèi)星、公網(wǎng)、手機(jī)4G等傳輸能力的同時(shí)，還可接人焦作黃河專網(wǎng)無線覆蓋系統(tǒng)，在險(xiǎn)工、控導(dǎo)、堤防等險(xiǎn)情發(fā)生區(qū)域使用黃河專網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。使用專網(wǎng)傳輸可有效避免險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)因公網(wǎng)數(shù)據(jù)擁堵使得信道無法建立、帶寬無法保證等情況。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)商、高清照片拍攝、電子文檔傳送、視頻文件播放等多種交互方式并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)同步，使現(xiàn)場(chǎng)指揮員能隨時(shí)掌握工情、水情、災(zāi)情及物資等情況，并與各級(jí)指揮部或搶險(xiǎn)力量進(jìn)行視頻會(huì)商，提高指揮調(diào)度的及時(shí)性和科學(xué)性。

2.2 系統(tǒng)組成與功能

系統(tǒng)主要由中心設(shè)備和終端設(shè)備組成。其中：中心設(shè)備主要包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、音視頻處理單元和數(shù)據(jù)傳輸單元；終端設(shè)備主要包括便攜式設(shè)備箱（見圖1）和單兵前端設(shè)備，設(shè)備箱端主要由單兵數(shù)據(jù)傳輸單元、音視頻處理單元、通信控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和供電控制單元等組成，單兵前端設(shè)備主要由攝像機(jī)、語(yǔ)音系統(tǒng)、單兵數(shù)據(jù)傳輸單元、電源系統(tǒng)組成。

系統(tǒng)采用便攜式設(shè)計(jì)，在執(zhí)行任務(wù)時(shí)可通過車載或單兵背負(fù)方式快速抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，建立臨時(shí)指揮所，通過焦作黃河專網(wǎng)或4G信道建立與指揮中心的通信，也可單人攜帶單兵前端設(shè)備抵近現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察和信息采集，將圖像傳回箱式終端。臨時(shí)指揮所指揮員通過顯示器了解現(xiàn)場(chǎng)情況，通過語(yǔ)音指揮單兵繼續(xù)觀察，并通過視頻會(huì)議系統(tǒng)向指揮中心報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)情況，回傳現(xiàn)場(chǎng)圖像，接受指揮中心指揮員指令。

系統(tǒng)具備以下功能：①可通過焦作黃河專網(wǎng)、4G信道實(shí)現(xiàn)多方視頻會(huì)議，圖像清晰流暢，采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議，兼容其他標(biāo)準(zhǔn)通信信道，可實(shí)現(xiàn)險(xiǎn)情現(xiàn)場(chǎng)瀏覽黃河內(nèi)網(wǎng)信息、內(nèi)部電話、內(nèi)部傳真等功能：②內(nèi)置高清攝像頭，同時(shí)支持外接網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻信號(hào)輸入：③支持單兵圖傳設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)抵近觀察，單兵圖傳設(shè)備體積小、質(zhì)量輕，可與攝像機(jī)、語(yǔ)音系統(tǒng)一體化連接：④內(nèi)置可收藏式收/送話器，可在嘈雜環(huán)境中使用，同時(shí)支持外接模擬音頻輸入和會(huì)議用全向麥克風(fēng)：⑤具備靈活的音視頻切換控制，可實(shí)現(xiàn)圖片、文檔、表格、視頻等多種文件演示，滿足會(huì)議和匯報(bào)需求：⑥內(nèi)置大容量鋰電池，可長(zhǎng)時(shí)間工作，具備欠壓、過充、過流保護(hù)功能：⑦具備對(duì)外供電能力，可為手持設(shè)備提供應(yīng)急充電：⑧內(nèi)置無線路由器，可提供有線網(wǎng)絡(luò)接口和本地WIFI覆蓋：⑨具備夜間照明功能；⑩設(shè)備箱具有防塵、防水、抗沖擊、抗跌落能力。

2.3 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

（1）通信信道。焦作黃河專網(wǎng)、手機(jī)4G網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)支持其他標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議接口信道。

（2）通信距離。單兵前端與箱式終端，通視5km，有遮擋時(shí)根據(jù)遮擋情況距離有所縮短。箱式終端與指揮中心無通信距離限制。

（3）質(zhì)量。單兵前端，2.8kg；箱式終端，20kg。

（4）體積。單兵前端，260mmx180mmx135mm（長(zhǎng)×寬×高）：箱式終端，650mmx440mmx305mm（長(zhǎng)×寬×高）。

（5）電池及供電系統(tǒng)。采用可更換電池，單兵前端可續(xù)航2～3h，箱式終端續(xù)航不少于4h。具備標(biāo)準(zhǔn)220V交流電輸入接口。

（6）沖擊振動(dòng)。滿足GJB150.16-86標(biāo)準(zhǔn)要求，防水防塵標(biāo)準(zhǔn)為IP65。

（7）環(huán)境條件。溫度范圍：-400～70℃；濕度范圍，5%～90%（無冷凝）。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）使用“無線網(wǎng)絡(luò)傳輸”“H.265編碼”“視頻會(huì)商”“虛擬專用網(wǎng)絡(luò)”等技術(shù)，結(jié)合“河南黃河防洪工程信息網(wǎng)絡(luò)覆蓋”項(xiàng)目，研發(fā)便攜式應(yīng)急視頻會(huì)商系統(tǒng)，可快速組建工程現(xiàn)場(chǎng)一縣局一市局的基層視頻會(huì)商系統(tǒng)并提供網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸通道，為防汛抗旱前線指揮部提供信息技術(shù)支持。

（2）可通過黃河內(nèi)網(wǎng)、地方公網(wǎng)、手機(jī)4G等多種通道回傳數(shù)據(jù)，大幅提高了信號(hào)保障率以及系統(tǒng)適應(yīng)能力。

（3）系統(tǒng)采用便攜式分體設(shè)計(jì)，在保證人員、設(shè)備安全及數(shù)據(jù)穩(wěn)定的前提下，實(shí)現(xiàn)了近距離目標(biāo)觀測(cè)。系統(tǒng)附帶網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，可實(shí)現(xiàn)搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋、內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、內(nèi)網(wǎng)語(yǔ)音電話等功能。

（4）通過系統(tǒng)底層設(shè)計(jì)，不需要MCU（多媒體信息交換機(jī)）即可組織會(huì)議，降低了系統(tǒng)使用的復(fù)雜度，具備快速、便捷的會(huì)議組織能力。

4 應(yīng)用情況

2016年7月15日和2017年7月13日，溫縣人民武裝部組織民兵基干分隊(duì)和71762部隊(duì)官兵，在溫縣大玉蘭控導(dǎo)工程26壩舉行了溫縣民兵防汛搶險(xiǎn)演練：2017年7月20日，在武陟縣駕部控導(dǎo)工程39壩進(jìn)行了黃（沁）河軍民聯(lián)防實(shí)戰(zhàn)演練。期間使用便攜式應(yīng)急視頻會(huì)商系統(tǒng)對(duì)多個(gè)搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)直播，并錄制了搶險(xiǎn)演練視頻，為防汛搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)指揮提供了有力支持，受到觀摩領(lǐng)導(dǎo)的一致好評(píng)。

2016年8月12日，焦作局在溫縣大玉蘭控導(dǎo)工程32壩、33壩壩襠舉行了查險(xiǎn)搶險(xiǎn)實(shí)戰(zhàn)演練，演練歷時(shí)90min。期間，演練現(xiàn)場(chǎng)信息通過便攜式應(yīng)急視頻會(huì)商系統(tǒng)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸?shù)浇棺骶址姥磿?huì)商室，實(shí)現(xiàn)了演練指令發(fā)布、異地?fù)岆U(xiǎn)會(huì)商、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)裙δ?。通過視頻直播方式實(shí)現(xiàn)了焦作局防汛搶險(xiǎn)各職能組成員遠(yuǎn)程參與實(shí)戰(zhàn)演練，見圖2、圖3。

2017年11月，該系統(tǒng)在溫縣大玉蘭控導(dǎo)工程、溫縣黃河河務(wù)局防辦及焦作局防辦進(jìn)行了多次視頻會(huì)商演練。系統(tǒng)各項(xiàng)功能運(yùn)行正常，畫面清晰、語(yǔ)音穩(wěn)定，市、縣兩級(jí)河務(wù)局在第一時(shí)間獲得了工程現(xiàn)場(chǎng)清晰的視頻/音頻信息，工程現(xiàn)場(chǎng)也在第一時(shí)間接受了指揮中心指令，大大提高了信息傳遞準(zhǔn)確度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，提高了溝通效率。

2018年3月，便攜式應(yīng)急視頻會(huì)商系統(tǒng)推廣到焦作市黃河華龍工程有限公司“海南省紅嶺灌區(qū)西干支渠項(xiàng)目土建施工1標(biāo)”和“海南省紅嶺灌區(qū)工程囤蓄水庫(kù)渠道改造土建施工2標(biāo)”項(xiàng)目部，實(shí)現(xiàn)了公司總部與施工工地遠(yuǎn)程視頻會(huì)商，畫面清晰，語(yǔ)音穩(wěn)定，提高了工作效率，大幅降低了管理成本。

應(yīng)急視頻會(huì)商系統(tǒng)由箱式便攜終端和中心設(shè)備組成，必要時(shí)可增加單兵前端，主要用于突發(fā)事件發(fā)生時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)快速觀察、情報(bào)上報(bào)和多方視頻會(huì)商。

系統(tǒng)操控簡(jiǎn)單、使用方便、便于攜行，可適應(yīng)惡劣的使用環(huán)境，可應(yīng)用于應(yīng)急、邊防、刑偵、救援、勘測(cè)等眾多領(lǐng)域，推廣前景廣闊。

5 結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)黃河防洪工程現(xiàn)場(chǎng)與各級(jí)指揮中心視頻會(huì)商功能，具備信息采集轉(zhuǎn)發(fā)能力，可以迅速在險(xiǎn)情現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立信息化指揮中心。隨著黃河信息化建設(shè)的持續(xù)深入，網(wǎng)絡(luò)覆蓋、線路帶寬、設(shè)備管理等硬件建設(shè)已初見成效。如何合理利用信息高速公路，開發(fā)實(shí)用、易用的信息化系統(tǒng)，優(yōu)化工作模式，提高工作效率，使治黃業(yè)務(wù)與信息化深度融合，將成為下一步黃河信息化建設(shè)的主要切人點(diǎn)。