任天翔，李 超

（1.漳衛(wèi)南運(yùn)河衛(wèi)河河務(wù)局，河南 濮陽 457000；2.漳衛(wèi)南運(yùn)河南皮河務(wù)局，河北 滄州 061000）

2021年2 月23 日，衛(wèi)河干流（淇門—徐萬倉(cāng)）治理工程建設(shè)管理局（以下簡(jiǎn)稱衛(wèi)河建管局）成立，為衛(wèi)河干流（淇門—徐萬倉(cāng)）治理工程（以下簡(jiǎn)稱衛(wèi)河治理工程）項(xiàng)目法人。衛(wèi)河治理工程位于衛(wèi)河干流淇門至徐萬倉(cāng)段及共產(chǎn)主義渠淇門至老觀嘴段，涉及三省六市十縣，分別是河南省新鄉(xiāng)市的衛(wèi)輝市，鶴壁市的?？h，安陽市的滑縣、湯陰縣、內(nèi)黃縣，濮陽市的清豐縣、南樂縣，河北省邯鄲市的魏縣、大名縣，山東省聊城市的冠縣。衛(wèi)河治理工程主要建設(shè)內(nèi)容為河道清淤2 段，長(zhǎng)60.64 km；加培堤防100.12 km，加固堤防7.06 km，新筑堤防0.78 km；新筑馬頭村圍村埝2.9 km；治理險(xiǎn)工68 處，總長(zhǎng)17.57 km；新建水閘（堰）10 座；修建穿堤建筑物445 座；修建橋梁6 座；修建堤頂?shù)缆窞r青混凝土路面291.37 km；修建上堤坡道430 條、長(zhǎng)21.5 km。衛(wèi)河治理工程批復(fù)概算投資107528 萬元，施工總工期36 個(gè)月。衛(wèi)河治理工程是國(guó)家150 項(xiàng)重大水利工程之一，也是漳衛(wèi)南運(yùn)河管理局（以下簡(jiǎn)稱漳衛(wèi)南局）成立以來規(guī)模最大的投資項(xiàng)目。項(xiàng)目呈現(xiàn)工程分散、點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)的總體布局，為建設(shè)管理帶來一定的難度，所以衛(wèi)河建管局加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，認(rèn)清管理形勢(shì)，合理科學(xué)規(guī)劃，重點(diǎn)推進(jìn)信息化管理模式，采用最新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來為工程建設(shè)管理工作添磚加瓦。流媒體直播技術(shù)廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中，具有便捷、直觀、高效的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不斷向各行各業(yè)滲透融合，常見于視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程醫(yī)療、線上培訓(xùn)、演出活動(dòng)、電商直播等場(chǎng)景，在水利工程領(lǐng)域并不多見，但可作為水利工程建設(shè)管理信息化手段的一種探索和嘗試，尤其是在時(shí)效性要求十分緊急的洪水應(yīng)急響應(yīng)期間，此技術(shù)可作為防汛應(yīng)急搶險(xiǎn)和防洪調(diào)度指揮的有力支撐。

1 流媒體直播技術(shù)簡(jiǎn)介

流媒體指的是媒體提供方編碼、壓縮和分發(fā)媒體流（相關(guān)的數(shù)據(jù)包），終端用戶不斷地獲取、解碼并播放媒體的一種媒體傳輸方式。而流媒體直播則是在互聯(lián)網(wǎng)上利用RTMP（實(shí)時(shí)消息傳輸）協(xié)議或者HLS（HTTP 直播流技術(shù)）技術(shù)，在Flash/AIR 平臺(tái)、支持RTMP 協(xié)議的流媒體/交互服務(wù)器或Apple 終端之間進(jìn)行音視頻和數(shù)據(jù)通信。作為互聯(lián)網(wǎng)用戶，我們通常在網(wǎng)絡(luò)上看到的直播基本建立在流媒體直播技術(shù)的基礎(chǔ)上，比如視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、線上教育培訓(xùn)、網(wǎng)絡(luò)聊天室、短視頻直播、電商直播等等。目前，移動(dòng)手機(jī)Web端以HLS技術(shù)為主，而PC端則以RTMP協(xié)議為主，其中RTMP 協(xié)議的直播實(shí)時(shí)性比HLS 技術(shù)要好［1］。流媒體直播技術(shù)原理，如圖1所示。

圖1 流媒體直播技術(shù)原理

2 不同直播技術(shù)的比較分析

在直播技術(shù)的發(fā)展歷程中，離不開互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迭代更新，也離不開通信行業(yè)信息傳輸?shù)牟粩嗌?jí)。隨著2009年通信行業(yè)3G（即第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)）技術(shù)在中國(guó)的出現(xiàn)并迅速全面發(fā)展，然后4G、5G 技術(shù)又快速的興起和普及，這才讓網(wǎng)絡(luò)視頻直播進(jìn)入尋常百姓家。過去，實(shí)況直播是廣播電視的專屬名詞，并且需要依靠一輛輛實(shí)況轉(zhuǎn)播汽車或者一個(gè)個(gè)移動(dòng)衛(wèi)星站來實(shí)現(xiàn)，需要耗費(fèi)大量成本。尤其是對(duì)于水利系統(tǒng)而言，水利工程往往都位于荒郊野外，位置十分偏僻，想要實(shí)現(xiàn)工程一線實(shí)況直播并非易事。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在4G 通信技術(shù)的基礎(chǔ)上顯著提升了通信速度，并且基本做到了市縣鄉(xiāng)村的全覆蓋，讓用戶有了更佳的使用體驗(yàn)，便于人們?cè)谥悄苁謾C(jī)上對(duì)視頻、音樂、圖片等耗費(fèi)大流量的內(nèi)容進(jìn)行觀看和分享。直到此時(shí)，視頻直播依靠4G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的全面普及才能以各種不同的形式走進(jìn)大眾視野，這也讓水利工程建設(shè)管理工作有了更多的信息化管理手段。

2.1 傳統(tǒng)電視實(shí)況轉(zhuǎn)播技術(shù)

一般來說，傳統(tǒng)電視直播系統(tǒng)包括信號(hào)的采集、處理、發(fā)射、傳輸、接收以及還原這6 個(gè)環(huán)節(jié)。圖像與聲音信號(hào)的采集任務(wù)是靠攝像機(jī)來完成的。攝像機(jī)是一種把光學(xué)圖像以及聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。它通過鏡頭實(shí)時(shí)捕捉到現(xiàn)場(chǎng)畫面的光學(xué)圖像，再通過其內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和視頻處理電路，輸出符合傳輸規(guī)范的電信號(hào)。同時(shí)，聲音信號(hào)也通過麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為另一路電信號(hào)輸出。隨后，攝像機(jī)輸出的視頻、音頻信號(hào)會(huì)被傳送到電視臺(tái)或電視轉(zhuǎn)播車，并經(jīng)過相應(yīng)的信號(hào)處理，由系統(tǒng)加載到微波信號(hào)上。這個(gè)微波信號(hào)再通過電纜傳送到發(fā)射塔上，并通過天線發(fā)射到四面八方。由于微波是以光速傳播的，微波信號(hào)傳播上百千米的距離幾乎是一瞬間的事情，所以電視機(jī)接收到的微波信號(hào)幾乎是沒有延時(shí)的。電視機(jī)內(nèi)的電路將視頻和音頻信號(hào)從微波信號(hào)上解調(diào)出來，分別由顯示器和揚(yáng)聲器播出，這樣就可以足不出戶地觀看實(shí)況轉(zhuǎn)播了。

電視直播技術(shù)也在不斷進(jìn)步。在信號(hào)的發(fā)射傳輸環(huán)節(jié)，由于通過電視塔發(fā)射信號(hào)的傳統(tǒng)方式覆蓋范圍非常有限，且信號(hào)受天氣影響較大，如今越來越普遍地采用衛(wèi)星中繼傳輸、光纜傳輸?shù)确绞?，將信?hào)傳送到各城市的地面接收中心，經(jīng)該中心處理后，再通過電纜傳送到千家萬戶。不過無論是微波傳輸、衛(wèi)星傳輸還是光纜傳輸，此轉(zhuǎn)播技術(shù)都需要依靠大量的人力物力，適合電視臺(tái)等專業(yè)機(jī)構(gòu)，離普通百姓的實(shí)際應(yīng)用還相距甚遠(yuǎn)［2］。

在海委系統(tǒng)，2019年5 月的漳衛(wèi)河系防洪調(diào)度演練中三十里鋪工程搶險(xiǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)況直播就是通過移動(dòng)衛(wèi)星車?yán)眯l(wèi)星作為傳輸介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。

2.2 移動(dòng)衛(wèi)星便攜站系統(tǒng)

2017年5 月，漳衛(wèi)南局系統(tǒng)接收水利部信息中心發(fā)放的移動(dòng)衛(wèi)星便攜站后，才得以實(shí)現(xiàn)單兵在水利工程一線進(jìn)行實(shí)況直播，但實(shí)際使用起來是極其復(fù)雜而繁瑣的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。若只是實(shí)現(xiàn)打電話等通信業(yè)務(wù)，該便攜站十分便捷，但實(shí)現(xiàn)實(shí)況直播則其工作原理與上述電視臺(tái)直播大致相同，在此不再贅述。不同的是傳播途徑還得依靠衛(wèi)星便攜站將信號(hào)傳送至水利部信息中心的衛(wèi)星主站，并且每次使用都需要向水利部信息中心報(bào)備，獲取某一信道的權(quán)限。另外水利部的衛(wèi)星資源也十分珍貴，供全國(guó)水利系統(tǒng)的單位機(jī)構(gòu)使用，帶寬緊張，往往導(dǎo)致視頻畫面卡頓的現(xiàn)象。再加上前線采集影像時(shí)攜帶設(shè)備太多，普通轎車都裝不下，所以一個(gè)人根本無法獨(dú)立操作，使用起來十分不便。但其優(yōu)點(diǎn)在于在氣候惡劣時(shí)期可作為獨(dú)立的應(yīng)急通信手段。2018年汛期，衛(wèi)星便攜站系統(tǒng)成功應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)“摩羯”Ⅳ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)，在漳河上游觀臺(tái)水文站自有通信設(shè)施中斷、成為信息孤島的緊急情況下保障了水文信息的有效傳達(dá)，為防汛指揮調(diào)度提供了決策支持。

2.3 視頻會(huì)議直播技術(shù)

視頻會(huì)議經(jīng)歷了模擬視頻會(huì)議、數(shù)字視頻會(huì)議和國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻會(huì)議3 個(gè)階段。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展是數(shù)字視頻會(huì)議的基礎(chǔ)，但移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代之前的視頻會(huì)議都是依靠專業(yè)視頻會(huì)議系統(tǒng)如泰德、華為視頻系統(tǒng)，此類系統(tǒng)只適合在單位機(jī)構(gòu)內(nèi)部的大型會(huì)議室進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)議和講座直播等。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展又為視頻會(huì)議的使用增添了大量的場(chǎng)景，4G 智能手機(jī)成為大眾普遍使用的通信工具，并依靠手機(jī)視頻會(huì)議App 實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)隨地進(jìn)行視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程醫(yī)療、在線教育、電商直播等各種類型的直播。云視頻會(huì)議則是利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的特性，讓使用端得到了極大的豐富，如智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、臺(tái)式PC還有傳統(tǒng)的會(huì)議室視頻系統(tǒng)［3］。尤其是智能手機(jī)的簡(jiǎn)單性和操作的便捷性，是上述2個(gè)系統(tǒng)無法比擬的，它依靠4G 和5G 技術(shù)具有通信速度快、傳輸效率高、兼容性強(qiáng)、智能化等優(yōu)勢(shì)。智能手機(jī)的攝像功能雖然在不斷進(jìn)步，但與專業(yè)的攝像機(jī)相比還是差了一些，在傳統(tǒng)微波、衛(wèi)星需要依靠大量設(shè)備設(shè)施的比較中，此系統(tǒng)還是更利于大眾普及。在近幾年疫情大背景下，云視頻會(huì)議的使用規(guī)模得到了爆發(fā)式的增長(zhǎng)，用戶數(shù)量基本覆蓋全國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶，達(dá)到10億級(jí)別。

在漳衛(wèi)南局系統(tǒng)近1 a 的遠(yuǎn)程直播中，將云視頻會(huì)議軟件與會(huì)議室視頻會(huì)議系統(tǒng)有效地進(jìn)行了結(jié)合，再加上使用無人機(jī)作為前線影像采集的工具，實(shí)現(xiàn)了圖像的實(shí)時(shí)回傳。其實(shí)現(xiàn)的本質(zhì)就是依托云視頻會(huì)議軟件，例如國(guó)內(nèi)的騰訊會(huì)議、小魚易連、釘釘、微信等，國(guó)外的Skype、Zoom 等，將視頻采集輸入端由移動(dòng)手機(jī)擴(kuò)大到攝像機(jī)、無人機(jī)等，視頻的采集范圍擴(kuò)大，可拍攝的內(nèi)容范圍也同時(shí)增多。尤其是利用HDMI 數(shù)據(jù)線將無人機(jī)操作手柄與筆記本相連接，將無人機(jī)采集的前線視頻影像通過筆記本電腦視頻會(huì)議軟件傳入視頻會(huì)議中，這時(shí)遠(yuǎn)端即可觀看無人機(jī)攝像頭所拍攝的畫面，十分便于水利系統(tǒng)的應(yīng)用。此系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，必須依靠筆記本電腦的視頻會(huì)議軟件，因?yàn)榇藭r(shí)的無人機(jī)只是作為視頻采集的工具，就像遠(yuǎn)端的眼睛，大腦還是在筆記本電腦上面。

2.4 流媒體直播技術(shù)

通俗地理解，流媒體直播分為視頻采集端（主播）、視頻播放端（觀眾）和視頻服務(wù)器端三部分。通常在網(wǎng)絡(luò)上使用的所有直播形式，其底層邏輯都是流媒體直播技術(shù)，在采集端和播放端的使用方法與視頻會(huì)議直播接近，不同的是，它不依托視頻會(huì)議軟件，可在流服務(wù)器上同時(shí)接收視頻源和發(fā)送視頻流，在網(wǎng)頁瀏覽器中直接生成并在互聯(lián)網(wǎng)中分享觀看。在任何直播網(wǎng)頁或軟件中只要獲取服務(wù)器地址即RTMP 推流地址，復(fù)制用于采集端后，即可在播放端看到所推送的視頻直播。此技術(shù)的優(yōu)勢(shì)既包括上述視頻會(huì)議直播的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，又可以節(jié)省前線的設(shè)備成本，不需要依靠筆記本電腦與無人機(jī)手柄HDMI 直連，省卻了攜帶筆記本和調(diào)試視頻會(huì)議軟件的麻煩。

2.5 不同直播技術(shù)的優(yōu)劣比較

不同的直播技術(shù)都是時(shí)代的產(chǎn)物，由模擬到數(shù)字，由微波到衛(wèi)星到光纜，由互聯(lián)網(wǎng)到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，由1G到4G、5G。隨著信息技術(shù)的不斷迭代更替，技術(shù)的更新都是朝著成本更低、操作更簡(jiǎn)易、應(yīng)用更廣泛的方向發(fā)展，使社會(huì)的運(yùn)轉(zhuǎn)更高效、物資的流通更迅速、人民的生活更美好。以上不同直播技術(shù)的比較，詳見表1。

表1 直播技術(shù)優(yōu)劣比較

3 流媒體直播技術(shù)在衛(wèi)河治理工程的實(shí)踐應(yīng)用

以衛(wèi)河建管局采用的大疆Air 2S 無人機(jī)為例，需要用到的采集端只有無人機(jī)，而且無人機(jī)也是最適合水利工程一線影像采集的攝影工具。傳輸端依靠的是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)4G 或5G，目前中國(guó)通信行業(yè)基本上實(shí)現(xiàn)了所有行政村移動(dòng)4G 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)全覆蓋。傳輸服務(wù)器可使用目前一切主流的直播平臺(tái)，如B站（嗶哩嗶哩）、微信視頻號(hào)、騰訊直播、抖音、快手、斗魚等，下面以B 站為例。播放端用的是衛(wèi)河建管局會(huì)議室的海信網(wǎng)絡(luò)電視，也可以使用筆記本電腦或臺(tái)式電腦，下面以筆記本電腦為例。

3.1 應(yīng)用方法

首先在播放端獲取直播平臺(tái)的流媒體推流地址，通過4G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到采集端無人機(jī)的智能手柄上。通過操作手柄中的DJI Fly 飛行軟件進(jìn)入無人機(jī)啟動(dòng)界面，啟動(dòng)無人機(jī)飛向拍攝目標(biāo)，到達(dá)后懸停。在圖傳系統(tǒng)界面選擇直播平臺(tái)功能和RTMP 直播方式，進(jìn)入后粘貼RTMP 直播地址，選擇合適的分辨率和碼率點(diǎn)擊開始即啟動(dòng)直播。最后在會(huì)議室里即可通過筆記本電腦或網(wǎng)絡(luò)電視等顯示設(shè)備觀看工程一線的實(shí)時(shí)直播情況［4］。

3.2 實(shí)踐探索

2022年5 月26 日，衛(wèi)河建管局在鹽土莊節(jié)制閘工程現(xiàn)場(chǎng)組織開展了防汛應(yīng)急演練活動(dòng)，滑縣駐地會(huì)議室設(shè)視頻調(diào)度會(huì)場(chǎng)，局領(lǐng)導(dǎo)坐鎮(zhèn)調(diào)度會(huì)場(chǎng)觀摩指揮演練活動(dòng)，前線工作人員采用視頻會(huì)議直播和流媒體直播技術(shù)同時(shí)保障信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，這也是整個(gè)漳衛(wèi)南局系統(tǒng)首次使用流媒體直播技術(shù)。漳衛(wèi)南局信息中心通過筆記本電腦的視頻會(huì)議軟件將攝像機(jī)和無人機(jī)作為視頻采集端，衛(wèi)河建管局使用流媒體直播技術(shù)將無人機(jī)作為備用以保障防汛演練現(xiàn)場(chǎng)畫面正常傳送至調(diào)度會(huì)場(chǎng)，雙方通過合作圓滿地完成此次防汛應(yīng)急演練的實(shí)況直播。

3.3 應(yīng)用推廣

流媒體直播技術(shù)在水利工程建設(shè)管理中的應(yīng)用不僅僅體現(xiàn)在防汛演練活動(dòng)的實(shí)況直播上，而且在日常安全檢查、汛期防汛檢查、上級(jí)線上視頻稽查、防汛調(diào)度會(huì)商等場(chǎng)景均可利用無人機(jī)依托流媒體直播技術(shù)及時(shí)了解工程一線情況，達(dá)到有效輔助防汛調(diào)度的目的。尤其是在洪水泛濫阻斷交通的極端情況下，采用無人機(jī)遠(yuǎn)程飛行實(shí)時(shí)直播工程建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況，傳送至衛(wèi)河建管局甚至海委會(huì)商決策室，對(duì)于工程建設(shè)管理人員而言，這是極為重要的極端應(yīng)急手段。

3.4 應(yīng)用前景分析

由于水利工程地理位置偏僻、建設(shè)周期長(zhǎng)、工程量大，加上資源的不可逆性，所以其建設(shè)管理工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期、艱巨且復(fù)雜的任務(wù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，針對(duì)水利系統(tǒng)的信息化管理方式也在不斷進(jìn)步，雖然目前的信息化程度整體相對(duì)滯后，但水利工作者也可以活學(xué)活用，將好的信息技術(shù)通過研究嘗試，應(yīng)用在水利工程上，不斷提高水利工程信息化管理水平。

4 結(jié)語

2022年初，水利部印發(fā)了《關(guān)于大力推進(jìn)智慧水利建設(shè)的指導(dǎo)意見》《“十四五”期間推進(jìn)智慧水利建設(shè)實(shí)施方案》，還同步印發(fā)了《智慧水利建設(shè)頂層設(shè)計(jì)》《“十四五”智慧水利建設(shè)規(guī)劃》等一系列文件，明確了推進(jìn)智慧水利建設(shè)的時(shí)間表、路線圖、任務(wù)書、責(zé)任單。按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”要求，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主線，以數(shù)字化場(chǎng)景、智慧化模擬、精準(zhǔn)化決策為路徑，以構(gòu)建數(shù)字孿生流域?yàn)楹诵?，全面推進(jìn)算據(jù)、算法、算力建設(shè)，加快構(gòu)建具有預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案功能的智慧水利體系，將中國(guó)的水利事業(yè)信息化發(fā)展推向新的未來［5］。

像流媒體直播技術(shù)等先進(jìn)前沿的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其實(shí)在互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中早已普及，但在水利工程建設(shè)管理領(lǐng)域中還亟待推廣。衛(wèi)河建管局管理的衛(wèi)河治理工程項(xiàng)目自上而下河道全長(zhǎng)近200 km，具有工程種類多、戰(zhàn)線長(zhǎng)、范圍廣、布局散的特點(diǎn)，所以工程建設(shè)管理難度很大。衛(wèi)河建管局為了不斷提升管理效率、提高工程建設(shè)管理信息化水平，建立了工程建設(shè)管理數(shù)字化技術(shù)專項(xiàng)管理工作體系，成立了數(shù)字化技術(shù)專項(xiàng)工作組，不斷學(xué)習(xí)和采用便捷高效的信息化技術(shù)來為工程建設(shè)管理高質(zhì)量發(fā)展服務(wù)。相信在不遠(yuǎn)的萬物互聯(lián)的5G時(shí)代，還有一大批新型信息化技術(shù)會(huì)在水利工程建設(shè)管理中推廣應(yīng)用。