3G圖傳設(shè)備在滅火救援中的應(yīng)用分析

楊文龍

（消防救援支隊(duì)特勤大隊(duì)一站，江蘇 徐州 221111）

目前，在我國經(jīng)濟(jì)社會和城市化建設(shè)進(jìn)程不斷深入的背景下，各種不同類型的火災(zāi)災(zāi)害和突發(fā)災(zāi)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(zāi)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(zhǔn)確、及時(shí)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(zhǔn)確判斷，對于滅火救援任務(wù)而言，具有十分關(guān)鍵的作用。在此期間，3G圖傳設(shè)備大量配發(fā)及應(yīng)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(jī)動性、便利性方面無可替代。

1 3G網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用到3G技術(shù)，借此實(shí)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(luò)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(shè)備前端視頻采集模塊、錄像存儲模塊、3G傳輸設(shè)備共計(jì)3個(gè)主要組成部分，其中，3G單兵系統(tǒng)主要應(yīng)用在人工移動巡檢作業(yè)中，其中的3G視頻服務(wù)器需要固定安裝對應(yīng)的施工現(xiàn)場高地，保證能夠俯視全場，同時(shí)監(jiān)控八方；3G車載硬盤錄像機(jī)設(shè)備：所有各類設(shè)備均需要采用統(tǒng)一的接入形式，準(zhǔn)確連接到后端網(wǎng)絡(luò)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(wù)，并保證任一時(shí)間段內(nèi)的瀏覽查閱服務(wù)有序性。

（2）中心服務(wù)器。采取統(tǒng)一管理模式，準(zhǔn)確轉(zhuǎn)發(fā)所有通信設(shè)備傳遞的視頻信息、音頻信息、數(shù)據(jù)流信息，并準(zhǔn)確轉(zhuǎn)給需要進(jìn)行查看的各個(gè)客戶端軟件，此間必須要保證所有信息資料的準(zhǔn)確性。

（3）系統(tǒng)客戶端/監(jiān)視器設(shè)備。當(dāng)在任一PC設(shè)備上運(yùn)行時(shí)，均需要通過連接系統(tǒng)主服務(wù)器，才能夠查看任意前端設(shè)備傳遞回來的視頻圖像信息，同時(shí)，還能夠與遠(yuǎn)端現(xiàn)場正在使用中的設(shè)備實(shí)現(xiàn)對講功能，并在第一時(shí)間準(zhǔn)確下發(fā)一系列操作命令，確保指揮命令的及時(shí)性。

1.2 3G圖傳設(shè)備

對于3G圖傳設(shè)備而言，又可將其稱為3G無線視頻監(jiān)控設(shè)備、3G無線視頻服務(wù)器設(shè)備或者3G網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)設(shè)備。

一般情況下，3G單兵圖傳設(shè)備需要充分借助無線通信技術(shù)手段、視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)手段、人工智能技術(shù)手段等一系列高新技術(shù)，并以上述諸多先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)，成功開發(fā)的新一代智能監(jiān)控系統(tǒng)。基于此，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(shí)，還可以采用技術(shù)更先進(jìn)的H.264 High Profile編碼技術(shù)，可以保證圖像更加高清，同時(shí)還能夠在標(biāo)準(zhǔn)為128K的寬帶下，做到全動態(tài)視頻信息的編碼傳輸任務(wù)，同時(shí)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(shí)間在4h以上，此間可以理解為設(shè)備能夠保持連續(xù)4h以上的有效工作時(shí)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(luò)進(jìn)行傳輸，直至監(jiān)控中心，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)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(shí)，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(jià)值更高的第一手信息資料，進(jìn)而為火災(zāi)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?shí)現(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(yùn)營級平臺”為核心，同時(shí)這也是全國消防部局的總管理平臺，并且在31個(gè)各省總隊(duì)均安裝有專門的管理平臺，因此，部局能夠與這31個(gè)總隊(duì)之間實(shí)現(xiàn)有效級聯(lián)。在此期間，因?yàn)榇讼到y(tǒng)本身具有較多使用優(yōu)勢，如全網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢、高質(zhì)量優(yōu)勢、廣覆蓋優(yōu)勢、大容量優(yōu)勢、多業(yè)務(wù)優(yōu)勢、可融合優(yōu)勢、可管理優(yōu)勢、可運(yùn)營優(yōu)勢、一站式服務(wù)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(yīng)用，能夠與現(xiàn)場借助視訊系統(tǒng)功能、業(yè)務(wù)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(gè)組織構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)。其中，H.264主要應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)編碼碼率下完成D1(720×576)分辨率連續(xù)清晰圖像信息的準(zhǔn)確傳遞，因此，3G網(wǎng)絡(luò)圖像信息在實(shí)際傳輸過程中更加適合H.264圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)，效果良好。

2.2 圖像復(fù)原

與前端編碼器配套的專用解碼器，可以將圖像信息準(zhǔn)確復(fù)原到顯示器上復(fù)原。

3 3G圖傳設(shè)備在滅火救援現(xiàn)場使用優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 3G圖傳設(shè)備運(yùn)用在滅火救援現(xiàn)場的使用優(yōu)勢

（1）體積小、機(jī)動性高、便于攜帶。3G網(wǎng)絡(luò)連接方式具有設(shè)備操作簡單的主要優(yōu)勢，再加上設(shè)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(dāng)處于信號覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，能夠在大范圍內(nèi)進(jìn)行移動使用。

（2）系統(tǒng)建設(shè)及使用成本低。3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)由服務(wù)商負(fù)責(zé)，省去投資建設(shè)的巨大成本。

（3）記錄事實(shí)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(shí)真相的功能。存儲資料可做永久性保存。

3.2 3G圖傳設(shè)備運(yùn)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(shù)主要有zigbee技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、WiFi技術(shù)等。在此期間，WiFi技術(shù)更加適合各種pda或PC等終端設(shè)備的應(yīng)用，由于藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)自身的傳輸速度較低，所以在當(dāng)前階段的應(yīng)用較少。

ZigBee技術(shù)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(dāng)前階段的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，使用通信技術(shù)時(shí)，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(shù)，以此保障最終的通信效果，滿足所有關(guān)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(chǔ)，現(xiàn)有3G圖傳設(shè)備在實(shí)際使用過程中，要在有信號覆蓋的地域才能夠使用，但是，因?yàn)榛菊加脭?shù)量相對有限，所以，在出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁擠問題時(shí)，會對最終傳輸效果造成直接影響，設(shè)備的使用場所和適用范圍受限因素較多，不利于實(shí)際應(yīng)用。

4 3G圖傳設(shè)備在滅火救援中的應(yīng)用展望

可以實(shí)現(xiàn)與無限傳感器網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合應(yīng)用，通常情況下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(shè)備，不同的傳感器設(shè)備之間。可以通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸作用。承擔(dān)這些任務(wù)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(luò)設(shè)備而言，可以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的定位與跟蹤，同時(shí)還能夠?qū)Φ卣疬M(jìn)行監(jiān)測，對海上交通進(jìn)行管理，用途十分廣泛。

當(dāng)需要進(jìn)行異步通信時(shí)，此時(shí)的數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)和接收任務(wù)尤為關(guān)鍵，需要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，所以，可以在各自時(shí)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(yīng)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(shí)鐘數(shù)據(jù)信息，主要由兩種轉(zhuǎn)換方式產(chǎn)生，第一種方式是由系統(tǒng)的主機(jī)頻率fosc經(jīng)過分頻處理后產(chǎn)生對應(yīng)信號，第二種方式則是由系統(tǒng)內(nèi)部的定時(shí)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(dāng)串行口處于信息發(fā)送過程中時(shí)，需要由一條專門的寫發(fā)送緩沖器裝置將相關(guān)指令傳達(dá)大對應(yīng)位置，然后將數(shù)據(jù)(字符)信息寫入對應(yīng)的串行口位置的發(fā)送緩沖器設(shè)備SBUF(發(fā))中，然后再由系統(tǒng)內(nèi)的硬件電路進(jìn)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(jìn)行控制，保持低位在前、高位在后的順序，從系統(tǒng)的TXD端進(jìn)行信息發(fā)送，并保證每位數(shù)據(jù)的向外發(fā)送的準(zhǔn)確性，確保最終通信效果能夠達(dá)到理想標(biāo)準(zhǔn)。

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(shí)，REN的實(shí)際工作狀態(tài)尤為關(guān)鍵。當(dāng)REN裝置被軟件設(shè)定為“1”以后，此時(shí)的允許接收器會正式開始接收數(shù)據(jù)信息。此時(shí)，接收端位置的RXD裝置則會一位一位地接收相關(guān)數(shù)據(jù)信息，直至收到一個(gè)形態(tài)完整的字符后，此時(shí)，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(yīng)動作，自動去掉設(shè)定的啟始位信息，并且此時(shí)展示出接收中斷標(biāo)志，即RI置“1”，此后，還會向CPU進(jìn)行中斷申請，對應(yīng)的TI與RI均由硬件置位指令動作完成相應(yīng)操作，但是，依舊需要使用軟件完成復(fù)位動作。

分析SBUF裝置，其主要有2個(gè)從物理角度處于獨(dú)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(shí)完成數(shù)據(jù)的發(fā)送任務(wù)和數(shù)據(jù)接受任務(wù)。此時(shí)，兩個(gè)緩沖器僅需使用同一個(gè)字節(jié)對應(yīng)的地址便能夠完成指令的動作問題，即99H，同時(shí)，還可以借助指令，對處于待命狀態(tài)的SBUF進(jìn)行操作，使其完成相應(yīng)的讀寫任務(wù)。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(jìn)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(jì)。對于串行口而言，該裝置對外設(shè)有兩條專門的獨(dú)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(shí)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(yīng)用效果極佳。

在選擇最終通信方案的過程中，技術(shù)人員根據(jù)需要根據(jù)不同單片機(jī)具有的相等權(quán)限進(jìn)行選擇，由于每塊單片機(jī)都具有獨(dú)立性，均可作為主機(jī)或從機(jī)系統(tǒng)，所以，應(yīng)用單片機(jī)時(shí)，其串口需要具備雙向可選擇性能力。當(dāng)最終方案為兩個(gè)同相三態(tài)門加上一個(gè)反相器時(shí)，便能構(gòu)成設(shè)定應(yīng)用效果的接口，并且此時(shí)由單片機(jī)提供的一根引腳即可實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)串口的有效控制，并保證連接方式的有效性，為最終通信質(zhì)量提供可靠保障，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備的精準(zhǔn)控制。

5 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代化數(shù)據(jù)通信技術(shù)與多媒體業(yè)務(wù)市場需求不斷發(fā)展的背景下，適應(yīng)性類型的移動數(shù)據(jù)技術(shù)、移動計(jì)算技術(shù)和移動多媒體技術(shù)系統(tǒng)的有效運(yùn)作，均是以第四代移動通信技術(shù)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(yùn)營商發(fā)放4G牌照，對于4G技術(shù)而言，是一種集3G技術(shù)與WLAN技術(shù)于一體的先進(jìn)技術(shù)手段，可以更加快速地完成傳輸數(shù)據(jù)任務(wù)，同時(shí)還可以保證信息傳遞質(zhì)量、音頻、視頻和圖像等內(nèi)容的準(zhǔn)確性。目前，5G技術(shù)也處于不斷進(jìn)步的發(fā)展?fàn)顟B(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(shí)，必將會有更優(yōu)質(zhì)的先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備為人民群眾提供更可靠的服務(wù)。