網(wǎng)絡直播技術在消防作戰(zhàn)指揮中的應用研究

摘要：為構建多維、立體協(xié)同的數(shù)字可視化消防作戰(zhàn)指揮體系，降低系統(tǒng)整體建設和運維成本，探索在滅火救援中深度應用網(wǎng)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(wǎng)絡或無線專網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)回傳。結合實際作戰(zhàn)需要，建設私有、安全的網(wǎng)絡直播平臺，滿足圖像靈活展示、調度的需要，為遠程作戰(zhàn)指揮提供豐富的視頻場景支撐。

關鍵詞：網(wǎng)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(wǎng)速率不斷提高，網(wǎng)絡直播技術得到廣泛應用，國內一批技術實力雄厚的企業(yè)在網(wǎng)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(xiàn)出了眾多穩(wěn)定高效的網(wǎng)絡直播平臺，推動網(wǎng)絡直播技術從創(chuàng)新走向成熟。消防救援隊伍在遠程作戰(zhàn)指揮中對災害現(xiàn)場實時畫面需求較大，但當前音視頻指揮調度終端配備數(shù)量有限，回傳畫面少且角度單一，對專家會商和作戰(zhàn)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(tǒng)，為作戰(zhàn)指揮提供全方位影音圖像支撐。

1" "消防通信實力現(xiàn)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(shù)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(wǎng)集群為主，部分消防站配備了無人機，個別大隊配備了衛(wèi)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(xiàn)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(fā)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(xiàn)視頻畫面回傳后方指揮部的需要，且裝備間對接穩(wěn)定性有待提高。

2" "網(wǎng)絡直播技術分析

近年來，網(wǎng)絡直播已經成為一種新型的娛樂、交流和商業(yè)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(wǎng)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(yè)直播、電商直播等多種類型。多年的直播應用使網(wǎng)絡直播技術從創(chuàng)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(wǎng)絡直播的技術協(xié)議主要包括以下幾種。

2.1 RTMP

RTMP（Real-Time Messaging Protocol）是Adobe公司開發(fā)的一種實時音視頻傳輸協(xié)議，它基于TCP，可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，是目前應用最廣的直播推流協(xié)議。

2.2 HLS

HLS（HTTP Live Streaming）是由蘋果公司開發(fā)的一種基于HTTP的流媒體傳輸協(xié)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(wǎng)絡環(huán)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(xié)議。MPEG-DASH可以根據(jù)網(wǎng)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(wǎng)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(xiàn)視頻流和（或）音頻流或者其他任意數(shù)據(jù)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(chuàng)建點對點的數(shù)據(jù)分享和電話會議。

2.5 SRT協(xié)議

安全可靠傳輸（Secure Reliable Transport，SRT協(xié)議）是一種基于UDT協(xié)議的開源互聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議，可以保證數(shù)據(jù)安全、可靠地傳輸。SRT協(xié)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(tài)碼率功能，可在不同網(wǎng)絡環(huán)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(xié)議和SRT協(xié)議可以實現(xiàn)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(xié)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(lián)網(wǎng)直播的新秀。

3" "網(wǎng)絡直播關鍵流程

網(wǎng)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(shù)字化處理并分別緩存（或保存）在本地。采集音頻和視頻的數(shù)據(jù)數(shù)字化處理后體積很大，網(wǎng)絡傳輸壓力很大，需要將數(shù)據(jù)極力壓縮，在保證質量的前提下讓網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)最小，數(shù)據(jù)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(chuàng)造數(shù)據(jù)，供海量的用戶在線觀看。主播將數(shù)據(jù)推流到直播平臺，由直播平臺對數(shù)據(jù)進行轉儲分發(fā)，為海量用戶提供服務。推流一般使用RTMP，將數(shù)據(jù)分成一個個小的數(shù)據(jù)塊實時傳輸?shù)街辈テ脚_。

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(shù)據(jù)，需要采用HTTP-FLV、HLS、RTMP等多種協(xié)議。大型直播平臺一般會設置很多直播節(jié)點，用戶推流到源站，源站再將直播流轉發(fā)到主站，主站接收直播數(shù)據(jù)并進行轉碼，再將轉碼后的數(shù)據(jù)推送到邊緣節(jié)點，用戶從邊緣節(jié)點拉取直播數(shù)據(jù)進行播放。

從以上直播流程可以看出，網(wǎng)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(fā)；⑤對拉流觀看用戶進行鑒權。

4" "網(wǎng)絡直播平臺的組成

網(wǎng)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(tǒng)：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(tǒng)：用于將直播源傳輸給觀眾，包括數(shù)據(jù)流傳輸、音頻流傳輸、視頻流傳輸?shù)取?/p>

（3）直播流處理系統(tǒng)：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(tǒng)：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(tǒng)：用于將直播流推送到觀眾設備上，包括推流協(xié)議、推流地址、推流碼率、推流質量要求等。

（6）前端展示系統(tǒng)：用于展示直播內容，包括網(wǎng)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(tǒng)：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(wǎng)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(wǎng)絡直播的理念，發(fā)散思維，將指揮員、戰(zhàn)斗員、通信員甚至現(xiàn)場社會人員作為現(xiàn)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(wǎng)絡直播技術具有協(xié)議標準開放、通用，終端選型多樣的特點。近年來，國內涌現(xiàn)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(jiān)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(yōu)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(wǎng)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(wěn)定性：網(wǎng)絡直播需要保證推流過程的穩(wěn)定性和流暢性，避免出現(xiàn)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(wěn)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(wǎng)絡協(xié)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(huán)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(shù)據(jù)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(xiàn)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(jié)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(wǎng)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(yōu)秀且免費的直播App，無須額外開發(fā)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(zhàn)驗證和不斷版本迭代可滿足安全、穩(wěn)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(shù)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(yǎng)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(wǎng)絡直播，無須額外借助單兵圖傳即可將現(xiàn)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(wěn)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(zhàn)斗員拍攝第一視角，且很多運動相機已支持網(wǎng)絡直播，可將現(xiàn)場視頻實時推送到后方直播平臺。

5.3 直播協(xié)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(xié)議廣泛應用時間相對較短，支持的終端設備很少。網(wǎng)絡直播推流協(xié)議應以RTMP為主，以SRT和WebRTC等協(xié)議為輔，同時為滿足監(jiān)控攝像機接入的需求，可考慮支持GB28181（或RSTP）協(xié)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(xié)議播放，為滿足低時延實時觀看的要求，也應支持WebRTC協(xié)議。以上協(xié)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(wǎng)絡直播平臺

因消防救援職業(yè)的特殊性和敏感性，消防救援現(xiàn)場圖像網(wǎng)絡直播不宜使用互聯(lián)網(wǎng)直播平臺，宜在專網(wǎng)自建網(wǎng)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(fā)，簡化操作程序；同時通過加密技術和網(wǎng)絡隧道打通互聯(lián)網(wǎng)終端直播推流渠道，保證滅火救援音視頻數(shù)據(jù)安全可靠。在自檢網(wǎng)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(fā)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(shù)量的增長。

（2）安全性：直播平臺需要保證數(shù)據(jù)的安全性，防止數(shù)據(jù)被泄露或被攻擊。同時還需要防止各種網(wǎng)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(wǎng)絡傳輸和視頻編碼進行優(yōu)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(wǎng)絡直播已成為當下的潮流，技術成熟、選型多樣，消防等行業(yè)應用可以將相關技術引入工作和滅火救援作戰(zhàn)中，構建一套資源豐富、高效穩(wěn)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(zhàn)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(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]．廣播與電視技術，2023， 50（12）：38.

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

作者簡介：于" 巍（1989-），男，漢族，河北人，初級技術職務，學士，研究方向為網(wǎng)絡工程。