網絡直播技術在消防作戰指揮中的應用研究

摘要：為構建多維、立體協同的數字可視化消防作戰指揮體系，降低系統整體建設和運維成本，探索在滅火救援中深度應用網絡直播技術，采用無人機、運動相機、手機等音視頻采集終端，通過5G網絡或無線專網實現數據回傳。結合實際作戰需要，建設私有、安全的網絡直播平臺，滿足圖像靈活展示、調度的需要，為遠程作戰指揮提供豐富的視頻場景支撐。

關鍵詞：網絡直播；遠程可視；高效指揮；RTMP；WebRTC

Research on the Application of Network Live Broadcast Technology in Fire Fighting Command

YU Wei

（Shijiazhuang City Fire Rescue Detachment Luancheng District Brigade， Shijiazhuang 050011， China）

Abstract： In order to build a multi-dimensional， three-dimensional collaborative digital visual fire fighting command system， reduce the overall construction and operation and maintenance costs of the system， and explore the in-depth application of network live broadcast technology in fire fighting and rescue， using drones， action cameras， mobile phones and other audio and video collection terminals ， realize data backhaul through 5G network or wireless private network. Combined with actual combat needs， build a private and secure online live broadcast platform to meet the needs of flexible image display and scheduling， and provide rich video scene support for remote combat command.

Key words： webcast; remote viewing; efficient command; RTMP; WebRTC

0" "引言

隨著5G技術的深入推廣應用，終端上網速率不斷提高，網絡直播技術得到廣泛應用，國內一批技術實力雄厚的企業在網絡直播方向率先布局，在游戲、音樂、體育、娛樂、教育、電商等方面涌現出了眾多穩定高效的網絡直播平臺，推動網絡直播技術從創新走向成熟。消防救援隊伍在遠程作戰指揮中對災害現場實時畫面需求較大，但當前音視頻指揮調度終端配備數量有限，回傳畫面少且角度單一，對專家會商和作戰指揮支撐不足。亟須建設一種取景快捷、簡單易用、投資低廉的多維度遠程可視化系統，為作戰指揮提供全方位影音圖像支撐。

1" "消防通信實力現狀

近年來，各級消防救援隊伍不斷加強通信裝備配備，目前總隊、支隊通信裝備配備種類和數量相對較多，但消防站裝備配備相對薄弱，以單兵圖傳、布控球、350M電臺和公網集群為主，部分消防站配備了無人機，個別大隊配備了衛星便攜站，無法滿足較大災情通信保障的需要。

（1）基層消防站一般配備2～3名通信員（一般同時兼職文書工作），安排1～2人負責接處警工作，隨警出動通信員僅1～2人，災害現場通信保障人員嚴重不足。

（2）所有通信裝備都依賴通信員操作，基層消防站即使通信裝備配備齊全也無充足人員使用，無法發揮綜合保障效能。

（3）無人機等圖像采集裝備需配備單兵圖傳才能實現視頻畫面回傳后方指揮部的需要，且裝備間對接穩定性有待提高。

2" "網絡直播技術分析

近年來，網絡直播已經成為一種新型的娛樂、交流和商業模式。國內直播平臺種類繁多，視頻點播平臺、直播平臺、社交平臺等都加入了網絡直播功能，直播內容涵蓋了游戲、音樂、體育、娛樂、教育等方面，同時也有個人直播、企業直播、電商直播等多種類型。多年的直播應用使網絡直播技術從創新走向成熟，隨著5G技術的深入應用超低時延直播也逐步得到推廣。主流的網絡直播的技術協議主要包括以下幾種。

2.1 RTMP

RTMP（Real-Time Messaging Protocol）是Adobe公司開發的一種實時音視頻傳輸協議，它基于TCP，可以保證數據傳輸的穩定性和可靠性，是目前應用最廣的直播推流協議。

2.2 HLS

HLS（HTTP Live Streaming）是由蘋果公司開發的一種基于HTTP的流媒體傳輸協議。HLS將視頻分成多個小文件進行傳輸，可以自適應碼率，在不同網絡環境下可保持良好的觀看體驗，但播放時延較大。

2.3 MPEG-DASH

MPEG-DASH（Dynamic Adaptive Streaming over HTTP）是由MPEG組織制定的一種基于HTTP的自適應流媒體傳輸協議。MPEG-DASH可以根據網絡帶寬和設備性能自動調整視頻的碼率和分辨率。

2.4 WebRTC

WebRTC（Web Real-Time Communication）是一項實時通信技術，它允許網絡應用或者站點，在不借助中間媒介的情況下，建立瀏覽器之間點對點（Point-to-Point）的連接，實現視頻流和（或）音頻流或者其他任意數據的傳輸。用戶可以在無須安裝任何插件或者第三方的軟件的情況下，創建點對點的數據分享和電話會議。

2.5 SRT協議

安全可靠傳輸（Secure Reliable Transport，SRT協議）是一種基于UDT協議的開源互聯網傳輸協議，可以保證數據安全、可靠地傳輸。SRT協議解決了復雜的傳輸時序問題，可以做到支持高吞吐量文件和超清視頻的實時傳輸[1]。

目前，主流直播平臺均使用RTMP進行推流，使用HLS和MPEG-DASH進行播放，通過視頻切片和動態碼率功能，可在不同網絡環境下保持良好的觀看體驗，但也因此帶來了較大的播放延遲。WebRTC協議和SRT協議可以實現低延遲的音視頻傳輸，可應用于視頻會議、直播連麥等場景。WebRTC協議可以直接在瀏覽器中使用，不需要額外的插件支持，成為近年來超低時延互聯網直播的新秀。

3" "網絡直播關鍵流程

網絡直播關鍵流程可大致總結為3個：音視頻內容采集編碼、推流到直播平臺、從直播平臺拉流播放。

3.1 音視頻內容采集編碼

直播內容的采集，也就是對視頻和音頻的采集。主播端需配備攝像頭和話筒，通過專用軟件對音視和視頻信號進行數字化處理并分別緩存（或保存）在本地。采集音頻和視頻的數據數字化處理后體積很大，網絡傳輸壓力很大，需要將數據極力壓縮，在保證質量的前提下讓網絡傳輸的數據最小，數據壓縮的手段和過程稱為編碼。

3.2 推流到直播平臺

直播是典型的一對多場景，一個主播創造數據，供海量的用戶在線觀看。主播將數據推流到直播平臺，由直播平臺對數據進行轉儲分發，為海量用戶提供服務。推流一般使用RTMP，將數據分成一個個小的數據塊實時傳輸到直播平臺。

3.3 從直播平臺拉流播放

直播平臺收到直播流后會對直播流進行轉碼處理，生成高清、原畫、標清等不同清晰度的數據，需要采用HTTP-FLV、HLS、RTMP等多種協議。大型直播平臺一般會設置很多直播節點，用戶推流到源站，源站再將直播流轉發到主站，主站接收直播數據并進行轉碼，再將轉碼后的數據推送到邊緣節點，用戶從邊緣節點拉取直播數據進行播放。

從以上直播流程可以看出，網絡直播的核心是直播平臺（主站）。直播平臺必須包含以下5項基礎功能：①接收主播推送的音視頻流；②對主播推送的視頻流進行鑒權；③對音視頻流進行轉碼；④對直播內容進行分類展示和分發；⑤對拉流觀看用戶進行鑒權。

4" "網絡直播平臺的組成

網絡直播平臺主要包括以下幾個主要組成部分。

（1）直播源獲取系統：用于獲取各種直播源，包括視頻流、音頻流、圖片等。

（2）直播流傳輸系統：用于將直播源傳輸給觀眾，包括數據流傳輸、音頻流傳輸、視頻流傳輸等。

（3）直播流處理系統：用于處理直播流，包括視頻流解碼、編碼、轉碼、壓縮等，音頻流解碼、編碼、壓縮等，以及圖片處理等。

（4）直播流存儲系統：用于存儲直播流，包括視頻流存儲、音頻流存儲、圖片存儲等。

（5）直播流推流系統：用于將直播流推送到觀眾設備上，包括推流協議、推流地址、推流碼率、推流質量要求等。

（6）前端展示系統：用于展示直播內容，包括網頁端展示、移動端展示、桌面端展示等，要考慮到各種設備的不同屏幕尺寸和分辨率。

（7）后臺管理系統：用于管理直播平臺的各種信息，包括直播源信息、直播流信息、用戶信息等[2]。

5" "網絡直播在應急通信中的應用建議

在這個被稱為“全民直播”的時代，人人不僅有麥克風，人人還有攝像頭，人人都能做主播。消防救援隊伍可充分借助網絡直播的理念，發散思維，將指揮員、戰斗員、通信員甚至現場社會人員作為現場視頻采集的對象，充分拓展圖像采集渠道和方式。

5.1 音視頻采集終端

網絡直播技術具有協議標準開放、通用，終端選型多樣的特點。近年來，國內涌現出了大批技術成熟的直播拍攝設備和采集推流軟硬件。集拍攝推流于一體的硬件設備有直播相機、無人機、運動相機、監控等，專用采集推流硬件設備有推流盒子、導播臺等，專用推流軟件有OBS Studio等優秀開源軟件和眾多非開源軟件。

5.2 直播終端選型

在選擇網絡直播推流終端時，需要考慮以下幾個因素。

（1）視頻質量：視頻質量是影響直播效果的關鍵因素，對于一些高要求的直播場合，如高清影視、大型演唱會等，需要選擇能夠提供高質量視頻的直播推流終端。

（2）穩定性：網絡直播需要保證推流過程的穩定性和流暢性，避免出現卡頓、延遲等問題。因此，在選擇直播推流終端時，需要選擇具有良好穩定性的品牌和型號。

（3）兼容性：不同的直播推流終端可能支持不同的網絡協議和技術標準，需要選擇兼容性強、適用面廣的直播推流終端，以適應不同的直播場景和平臺。

（4）移動性：直播推流終端需要方便攜帶和移動，以便在不同的場地和環境下進行直播。因此，需要選擇體積小巧、質量輕便的直播推流終端。

（5）安全性：直播推流終端需要具備數據加密、用戶認證等安全功能，以確保直播過程的安全性和隱私保護。

（6）售后服務：選擇有良好售后服務的品牌和型號，可以在使用過程中得到及時的技術支持和解決方案，避免出現不必要的麻煩。

為充分利用全省消防救援隊伍已配備的終端設備，本著厲行節約、避免浪費的原則，建議選擇以下3種類型的終端設備用于網絡直播。

（1）手機：手機技術成熟且應用范圍廣，幾乎人人都有1臺智能手機。手機端有很多優秀且免費的直播App，無須額外開發即可應用。消防救援人員、社會人員均可隨時拿出手機進行拍攝直播，任何經過認證的自然人均可成為消防直播平臺的主播。主流直播平臺均使用RTMP進行推流，手機端直播App經多年實戰驗證和不斷版本迭代可滿足安全、穩定推流的要求。

（2）無人機：無人機可利用承載的高清晰相機進行不間斷的畫面拍攝，獲取影像資料，是消防救援的重要的視頻采集設備，其獨特的高空俯瞰視角在指揮決策中起到了重要的輔助支撐作用。近年來，各級消防救援隊伍采購了一定數量的無人機，且提出了每個消防站至少配備1臺無人機，培養1名無人機駕駛員的任務目標。目前，隊伍內已配備的無人機基本都支持網絡直播，無須額外借助單兵圖傳即可將現場圖像實時推送到消防直播平臺。

（3）運動相機：運動相機主要是用于運動拍攝的小型攝像機，可以將其佩戴在身上，具有很高的防水性和耐用性。為滿足激烈運動時拍攝的需要，運動相機一般具有良好的防抖設計，拍攝出的視頻相當穩定。隨著運動相機逐步小型化且防抖技術不斷突破，適當改造可與消防頭盔結合，不影響正常工作的開展，可用于指揮員和戰斗員拍攝第一視角，且很多運動相機已支持網絡直播，可將現場視頻實時推送到后方直播平臺。

5.3 直播協議選擇

目前，主流直播平臺和直播終端設備均支持或只支持RTMP進行推流，SRT和WebRTC等協議廣泛應用時間相對較短，支持的終端設備很少。網絡直播推流協議應以RTMP為主，以SRT和WebRTC等協議為輔，同時為滿足監控攝像機接入的需求，可考慮支持GB28181（或RSTP）協議。

為確保觀看客戶端隨時隨地觀看的需求，直播平臺宜支持HLS、HTTP-FLV等協議播放，為滿足低時延實時觀看的要求，也應支持WebRTC協議。以上協議均在Web瀏覽器得到良好的支持，用戶無須額外安裝軟件，即可在計算機端和手機端觀看直播。

5.4 網絡直播平臺

因消防救援職業的特殊性和敏感性，消防救援現場圖像網絡直播不宜使用互聯網直播平臺，宜在專網自建網絡直播平臺。平臺應結合消防救援工作實際，進行定制化功能開發，簡化操作程序；同時通過加密技術和網絡隧道打通互聯網終端直播推流渠道，保證滅火救援音視頻數據安全可靠。在自檢網絡至平臺技術架構方面應注意以下幾點。

（1）高可用性和可擴展性：直播平臺需要能夠應對高并發的情況，同時還需要能夠方便地進行橫向擴展，以應對用戶數量的增長。

（2）安全性：直播平臺需要保證數據的安全性，防止數據被泄露或被攻擊。同時還需要防止各種網絡攻擊，如DDoS攻擊等。

（3）低延遲和高清晰度：直播平臺需要保證視頻的清晰度和低延遲，以提高用戶的觀看體驗。這需要對網絡傳輸和視頻編碼進行優化。

（4）多平臺支持：直播平臺需要支持多種不同的設備和平臺，如PC、手機、平板等，并且需要提供不同的接口和界面以滿足不同用戶的需求。

6" "結束語

網絡直播已成為當下的潮流，技術成熟、選型多樣，消防等行業應用可以將相關技術引入工作和滅火救援作戰中，構建一套資源豐富、高效穩定的直播平臺，為遠程可視化調度提供一種新的服務保障模式，提升作戰指揮效能。

參考文獻

[1] 羅宇琪．基于IP架構的融媒體直播系統的設計與實現[J]．廣播與電視技術，2023， 50（12）：38.

[2] 馬驥．廣電融合媒體網絡直播平臺的設計與實現[J]．西安微型電腦應用，2023， 39（7）：43.

作者簡介：于" ?。?989-），男，漢族，河北人，初級技術職務，學士，研究方向為網絡工程。