趙 崢，韓汝春

（1.水利部水文局，北京 100053；2.北京金水信息技術(shù)發(fā)展有限公司，北京 100053）

0 引言

應(yīng)急指揮系統(tǒng)是指政府及其他公共機構(gòu)在突發(fā)事件的事前預(yù)防、事發(fā)應(yīng)對、事中處置和善后管理過程中，通過建立必要的應(yīng)對機制，采取一系列必要措施，保障公眾生命財產(chǎn)安全，促進社會和諧健康發(fā)展的系統(tǒng)[1]。

應(yīng)急指揮系統(tǒng)是個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到公共安全、監(jiān)控管理、報警聯(lián)動、計算機、通訊、監(jiān)控等多個專業(yè)領(lǐng)域。如何利用當(dāng)前最新信息技術(shù)和各種信息化系統(tǒng)的資源構(gòu)建協(xié)調(diào)統(tǒng)一、功能齊全，反應(yīng)靈敏、運轉(zhuǎn)高效的突發(fā)公共事件應(yīng)急指揮平臺，切實提高處置突發(fā)公共安全事件的能力，是當(dāng)前應(yīng)急指揮系統(tǒng)建設(shè)中的一個重要課題。

針對水利應(yīng)急指揮，水利部已經(jīng)建設(shè)異地會商、工程視頻監(jiān)控、防汛會商等業(yè)務(wù)系統(tǒng)，即將建設(shè) 3G 險情移動采集和應(yīng)急指揮等業(yè)務(wù)系統(tǒng)。然而，這些系統(tǒng)分屬不同的流域機構(gòu)、省市、系統(tǒng)，各自獨立運行，雖然在應(yīng)急指揮時可以發(fā)揮作用，但是無法實現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一和資源共享。

利用雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)，可以把上述相關(guān)系統(tǒng)有機結(jié)合為統(tǒng)一的雙向視頻應(yīng)急指揮平臺，為水利應(yīng)急指揮提供統(tǒng)一指揮、功能齊全、反應(yīng)靈敏、運轉(zhuǎn)高效的應(yīng)急指揮系統(tǒng)。

1 水利應(yīng)急指揮的特點

水利應(yīng)急指揮，是為了應(yīng)對突發(fā)性的洪水災(zāi)害、水污染事件，有計劃地分蓄洪和特大旱災(zāi)等涉水的重大公共事件，實現(xiàn)多部門，多種指揮方式之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，高效運轉(zhuǎn)的指揮。

水利突發(fā)事件具有涉及面廣、影響大、持續(xù)時間長等特點，因此需要充分了解應(yīng)急指揮的需求，堅持以人為本、預(yù)防為主，以保障公眾生命財產(chǎn)安全為根本，全面加強建設(shè)應(yīng)急指揮體系，最大限度地減少水利突發(fā)事件發(fā)生時的人員傷亡和經(jīng)濟損失，促進水利事業(yè)全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展[2]。

水利應(yīng)急指揮分為3個階段，即事件突發(fā)前、發(fā)生時和發(fā)生后，對于不同的階段，應(yīng)急指揮的需求不同。

突發(fā)事件發(fā)生前應(yīng)急指揮的需求主要為事先監(jiān)視和預(yù)測；可能發(fā)生的突發(fā)事件盡量提前預(yù)測；已經(jīng)發(fā)生的災(zāi)害盡可能早地發(fā)現(xiàn)，并根據(jù)可能發(fā)生的災(zāi)情制定對應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，同時向相關(guān)部門、人員發(fā)出預(yù)警信息。

突發(fā)事件發(fā)生時的第一要務(wù)是搶險，搶險工作是緊急的、需要廣泛協(xié)同的高強度群體行為。此時應(yīng)急指揮系統(tǒng)的主要任務(wù)包括：支持現(xiàn)場指揮、視頻轉(zhuǎn)播、搶險人員共通及上報、對外聯(lián)絡(luò)等。

突發(fā)事件發(fā)生后，將轉(zhuǎn)入恢復(fù)重建工作。災(zāi)害評估和統(tǒng)計分析工作需要的數(shù)據(jù)也需要相應(yīng)系統(tǒng)收集。

2 水利應(yīng)急指揮需求分析

現(xiàn)有的系統(tǒng)無法滿足目前水利應(yīng)急指揮的實際需求，主要體現(xiàn)在以下幾點：

1）系統(tǒng)各自為政，缺乏整體平臺。多種業(yè)務(wù)系統(tǒng)，多個控制中心，需配置多個不同控制中心用戶和前方終端，無法統(tǒng)一調(diào)度，無法形成滿足需要的可視化流程。信息獲取、系統(tǒng)間共享操作和管理都比較復(fù)雜，給使用帶來極大的不便。同時，全部指揮信息不集中、調(diào)用不便捷，指揮操作難免分散，指揮流程不可避免地變長，應(yīng)變能力變差。

2）信息不對稱，交流不充分。在現(xiàn)有平臺下，只能由前方人員向指揮中心單向回傳視頻，配合電話說明情況。應(yīng)急現(xiàn)場人員、遠程領(lǐng)導(dǎo)或?qū)＜?、指揮中心三者之間，既不能雙向可視，又不能信息共享。信息傳遞不全面、不充分，視頻設(shè)備使用不隨意、不靈活，造成信息不對稱。

3）視頻資源有限零散，無法實現(xiàn)資源共享。因此，整合現(xiàn)有水利應(yīng)急指揮相關(guān)系統(tǒng)，搭建統(tǒng)一水利應(yīng)急指揮平臺，可以極大地提升水利應(yīng)急指揮能力。

3 雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)簡介

雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)基于固定和移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以多方視頻通話（固定或移動）為核心，將衛(wèi)星定位、移動視頻監(jiān)控、無線視頻會議、信息融合發(fā)布等多種技術(shù)深度集成融合，構(gòu)成綜合應(yīng)急指揮平臺。

3.1 主要技術(shù)特點

1）多終端多網(wǎng)絡(luò)雙向視頻溝通。Android 終端，筆記本，iPhone，Ipad，單兵，DV 攝像機，Web 攝像頭，視頻會議前端等均可以作為前方終端設(shè)備接入到固定或移動指揮中心，指揮中心可以對前端信號進行錄制保存，并可以對前方終端進行分組，有選擇地向各組前方終端廣播所需信息。

2）全、半雙工音頻兼容。高效整合半雙工通訊模式的對講機集群系統(tǒng)和全雙工通訊的電信語音通話設(shè)備，實現(xiàn) PTT 方式的無障礙溝通。

3）多業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息融合管理。融合指揮中心現(xiàn)有的各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)，將各系統(tǒng)中的網(wǎng)頁、視頻、圖片、視頻流信息，快速全局或局部捕獲后，即時向前方終端廣播。增強指揮中心系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性和利用率，提高信息處理效率。

3.2 通信協(xié)議

在同一個服務(wù)器中同時使用行業(yè)內(nèi)2種應(yīng)用最廣的協(xié)議 H.323和 SIP，相互補充。

H.323符合通信領(lǐng)域傳統(tǒng)的設(shè)計思想，進行集中、層次控制，采用 H.323協(xié)議便于與傳統(tǒng)的通訊系統(tǒng)相聯(lián)。

SIP 協(xié)議借鑒了其它因特網(wǎng)標準和協(xié)議的設(shè)計思想，在風(fēng)格上遵循因特網(wǎng)一貫堅持的簡練、開放、兼容和可擴展等原則，比較簡單。SIP 獨立于低層協(xié)議，一般使用 UDP 等無連接的協(xié)議，用信用層的可靠性機制保證消息的可靠傳輸。

在支持會議電話方面，H.323由 MCU（多點控制單元）集中執(zhí)行會議控制功能，所有參加會議的終端都向 MCU 發(fā)送控制消息，特別是對于具有附加特性的大型會議，MCU 可能會成為瓶頸。且 H.323不支持信令的組播功能，其單功能限制了可擴展性，降低了可靠性。而 SIP 設(shè)計上為分布式的呼叫模式，具有分布式的組播功能，不僅便于會議控制，而且簡化了用戶定位、群組邀請等，并且能節(jié)約帶寬。但是 H.323的集中控制便于計費，對帶寬的管理也比較簡單有效。

雙重協(xié)議的使用將 H.323和 SIP 結(jié)合、互補，既提高了傳輸質(zhì)量與可管理性，又可以支持不同類型的移動會議終端。

3.3 編碼技術(shù)

1）視頻編碼 H.264。H.264/MPEG-4AVC（H.264）是 1995年自 MPEG-2視頻壓縮標準發(fā)布以后的新一代的視頻壓縮標準。它既保留了以往壓縮技術(shù)的優(yōu)點和精華，又具有許多其他壓縮技術(shù)無法比擬的優(yōu)點。通過該標準，在同等圖象質(zhì)量下的壓縮效率比以前提高了2倍以上。

雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實際帶寬，可以自動調(diào)節(jié)實現(xiàn) DV，VGA，QVGA，CIF 和 QCIF 的視頻質(zhì)量。

2）音頻編碼 Speex。Speex 是基于 CELP（語音編碼算法）并且專門為碼率在 2～44kbps 的語音壓縮而設(shè)計的編碼方式，具有強化立體編碼、數(shù)據(jù)包丟失隱蔽、可變比特率、語音捕捉、非連續(xù)傳輸、定點運算、感官回聲消除和噪音屏蔽等特點。

相對于其它編解碼器，Speex 很適合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上有著獨特的優(yōu)勢。同時，Speex 還是GNU 工程的一部分，在 BSD 協(xié)議中得到了很好的支持。直觀的效果是使用更少的網(wǎng)絡(luò)資源可以傳輸優(yōu)于一般網(wǎng)絡(luò)語音的寬帶聲音。

3.4 應(yīng)急指揮中的實際需求

由于災(zāi)難性突發(fā)事件發(fā)生的地點、范圍、時間、災(zāi)難強度等諸多不確定性，應(yīng)急指揮系統(tǒng)必然是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)急指揮面臨以下 2種實際情況：

1）搶險地點多，搶險指揮中心在多個地方，搶險人員和物資涉及多個部門。應(yīng)急指揮需要在多個搶險地點，多個指揮中心之間進行隨時的雙向視頻會商，而且根據(jù)任務(wù)的不同，分不同的組分別會商。

2）災(zāi)難性突發(fā)事件發(fā)生時，將會啟動許多相關(guān)應(yīng)急指揮系統(tǒng)，視頻、圖片、音頻、文字、數(shù)字等各種信息交織在一起，如果可以將這些系統(tǒng)有機融合，合理組織相關(guān)信息，分發(fā)給相關(guān)人員，將極大地提高應(yīng)急指揮的效率。

雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)整合 H.323和 SIP2種通訊協(xié)議的優(yōu)點，構(gòu)建基于雙向視頻傳輸之上的應(yīng)用平臺，正是基于應(yīng)急指揮系統(tǒng)的實際需求。

雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)支持以無線（3G、微波、衛(wèi)星等）配置視頻會議終端，終端設(shè)備支持平板電腦、智能手機、PAD 手持終端等便攜終端?？梢苑奖愕嘏渲枚喾N形式的移動視頻會議終端，可以隨時隨地呼入系統(tǒng)，實施雙向視頻會商。

雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)可以融合其它相關(guān)應(yīng)急指揮系統(tǒng)，并可以對視頻、圖片、音頻、文字、數(shù)字等相關(guān)信息進行分類整理后，廣播或發(fā)送給參與應(yīng)急指揮的相關(guān)人員。

4 雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)在水利應(yīng)急指揮中的應(yīng)用

水利部已建設(shè)了異地會商（視頻會議）和防汛會商系統(tǒng)等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，流域機構(gòu)、省、市、自治區(qū)也相繼建設(shè)了工程視頻監(jiān)控、視頻會議、防汛會商等應(yīng)急指揮系統(tǒng)。隨著國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期工程的實施，水利部將實施工程視頻監(jiān)控和移動應(yīng)急指揮系統(tǒng)，380個地級市將配置 3G 圖像傳輸設(shè)備，同時為國家防辦配置110套簡易移動采集設(shè)備。

這些系統(tǒng)和設(shè)備是水利應(yīng)急指揮的重要組成部分，由于它們分屬不同的系統(tǒng)和地區(qū)，在應(yīng)急指揮中無法實現(xiàn)統(tǒng)一聯(lián)動、信息共享的功效，制約了應(yīng)急指揮的時效性。雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)具有良好的可擴展性和融合性，可通過雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)進行整合，構(gòu)建水利雙向視頻應(yīng)急指揮平臺。

4.1 系統(tǒng)組成

雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)主要由指揮中心和前方終端組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

指揮中心包括：雙向、單向視頻服務(wù)器和指揮員終端。根據(jù)需要指揮中心可以實現(xiàn)多極級聯(lián)，也可以接入視頻會議、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和其它應(yīng)用系統(tǒng)共享圖像和數(shù)據(jù)等信息。

系統(tǒng)核心配置如下：

1）雙向視頻服務(wù)器。用于提供前方終端接入，視頻呼叫服務(wù)，指揮端登陸和后臺管理服務(wù)。

2）單向視頻服務(wù)器。用于接收前方單向視頻回傳終端的視頻信息，提供給雙向視頻通信系統(tǒng)指揮端整合調(diào)用。

3）指揮員終端。用于接受前方終端接入請求，控制和管理多人視頻連線，融合、廣播各種信息，錄制視頻等。

4）前方終端 用于接入的設(shè)備，包括 PAD 手持、便攜、車載、單向視頻等終端。

4.2 系統(tǒng)級聯(lián)

雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)指揮中心可以進行多級級聯(lián)，根據(jù)水利應(yīng)急指揮的需要，系統(tǒng)可以實現(xiàn)水利部、省級、地市級指揮中心3級級聯(lián)，系統(tǒng)指揮中心級聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)級聯(lián)結(jié)構(gòu)

4.3 系統(tǒng)配置與融合

雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)具有良好的可擴展性和融合性，通過有線或無線的通信方式可以方便地配置視頻會議和監(jiān)控終端，也可以融合其它視頻會議、視頻監(jiān)控和業(yè)務(wù)應(yīng)用信息等系統(tǒng)，系統(tǒng)融合示意圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)融合示意圖

以雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)為核心的雙向視頻水利應(yīng)急指揮平臺配置方案如下：

1）水利部指揮中心設(shè)備配置與系統(tǒng)融合。指揮中心配置雙向視頻服務(wù)器和指揮員終端，同時，國家防辦購置的110套移動采集終端配置為視頻會議終端。

水利部異地會商系統(tǒng)的終端通過 SIP 直接呼叫雙向視頻服務(wù)器建立鏈接，接入水利應(yīng)急指揮平臺。

工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以通過系統(tǒng)自帶的多接口非編卡，接入模擬或數(shù)字的音視頻信號。

2）流域（?。┘壷笓]中心設(shè)備配置與系統(tǒng)融合。指揮中心配置雙向視頻服務(wù)器和指揮員終端，同時，各地市級防辦購置的移動采集終端配置為視頻會議終端，流域（?。┵徶玫囊苿又笓]車中的筆記本可以配置為視頻會議終端。

各流域（?。┑囊曨l會議系統(tǒng)的終端通過 SIP 直接呼叫本地的雙向視頻服務(wù)器建立鏈接，接入水利應(yīng)急指揮平臺；工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以通過系統(tǒng)自帶的多接口非編卡，接入模擬或數(shù)字的音視頻信號。

相關(guān)業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)可以以網(wǎng)頁形式指揮員終端調(diào)用，經(jīng)過選擇、組合、編輯后發(fā)布給相應(yīng)雙向終端。

按照上述的配置方案，部署到7個流域和防汛重點省，可以基本搭建成雙向視頻水利應(yīng)急指揮平臺。

5 結(jié)語

水利應(yīng)急指揮的關(guān)鍵在于及時、有效地獲取相關(guān)信息，組織會商，指揮應(yīng)急搶險。雙向視頻聯(lián)動系統(tǒng)可以快速融合圖像、語音、圖片、數(shù)據(jù)等信息，實時雙向傳輸，廣播發(fā)布，同時可以方便接入其它系統(tǒng)實現(xiàn)信息共享。該系統(tǒng)的建設(shè)必將發(fā)揮以下積極作用：

1）水利部應(yīng)急、相關(guān)省、前方指揮中心可以同時，快速收集到災(zāi)情發(fā)生地的實時和其它相關(guān)信息。

2）各級領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)專家，無論處于何地，均可通過自己的終端與指揮中心系統(tǒng)相連，實現(xiàn)異地會商，統(tǒng)一部署、聯(lián)動指揮作用。

3）大量移動采集終端的配置，可以實施大范圍、高密度的實時監(jiān)測，指揮中心可以實時監(jiān)測災(zāi)情的變化，實施遠程指導(dǎo)，及時下達命令，采取有效措施。

4）系統(tǒng)可以提供豐富、及時的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實時的現(xiàn)場視頻信息，以及各種應(yīng)急預(yù)案和相關(guān)信息。對于災(zāi)情發(fā)生前的實時監(jiān)測、發(fā)生時的搶險指揮、災(zāi)后的恢復(fù)重建起到積極的作用。

[1] 宋勁松.突發(fā)事件應(yīng)急指揮[M].北京：中國經(jīng)濟出版社，2011: 26-48.

[2] 秦文海，王鵬.水利應(yīng)急通信體系建設(shè)模式研討[J].水利信息化，2011（6）: 35-37.