（通信与信息系统专业论文）救援通信系统应用管理软件开发.pdf

subject : application and management software development of rescue communication system specialty : communication and information system name : tang xiao-li (signature) instructor : yang zhao-jin (signature) li wen-feng (signature) abstract in recent years, with the rapid development of the coal industry, mining accidents occur frequently, therefore, improved coal mine emergency rescue capabilities to reduce the loss of personnel property is imperative. there are some problems, such as the incomplete of rescue communications equipment, the low degree of integration, these problems led to the rescue device size, power consumption larger and information management more backward, affecting the rescue efficiency, although the emergency rescue technology and equipment have made significant progress in recent years. this topic, design of the application management software of rescue communication system, is from an r multimedia information fusion thesis : application research 目 录 1 目 录 1 绪论 .1 1.1 研究背景和意义 .1 1.2 国内外研究现状 .2 1.3 本文主要研究内容和组织结构 .3 2 救援通信系统主要技术简介 .5 2.1 系统开发平台及工具的选择 .5 2.1.1 软件开发平台选择 .5 2.1.2 软件开发工具选择 .5 2.2 面向对象的软件开发方法 .6 2.3 视频压缩标准 .7 2.3.1 mpeg-4 压缩标准 .7 2.3.2 h.264 压缩标准.7 2.4 tcp/ip 协议与 winsock 编程技术 .8 2.4.1 tcp/ip 协议 .8 2.4.2 winsock 编程技术 .9 2.5 数据库访问技术 . 10 2.6 本章小结 . 11 3 救援通信系统总体设计. 13 3.1 救援通信系统硬件结构 . 13 3.2 系统软件设计 . 13 3.2.1 软件总体结构 . 13 3.2.2 软件设计流程 . 14 3.2.3 需求分析 . 15 3.2.4 软件功能设计及方案 . 16 3.3 本章小结 . 20 4 救援通信系统应用管理软件设计 . 21 4.1 音频采集与回放模块设计 . 21 4.1.1 音频采集模块设计 . 22 4.1.2 音频回放模块设计 . 24 4.2 视频解码显示模块设计 . 25 4.2.1 h.264 视频流解码分析 . 25 西安科技大学硕士学位论文 2 4.2.2 pc 平台下 h.264 视频解码的实现 . 27 4.2.3 视频显示 . 32 4.3 环境参数显示模块设计 . 34 4.4 数据存储模块设计 . 37 4.4.1 视频的封装格式. 37 4.4.2 avi 格式及其格式分析. 38 4.4.3 融合存储的实现. 44 4.5 系统管理模块设计 . 45 4.6 数据库模块设计 . 51 4.7 回放模块设计 . 55 4.8 本章小结 . 57 5 系统测试 . 59 5.1 测试方案 . 59 5.2 测试结果 . 61 6 结论 . 63 6.1 本文总结 . 63 6.2 课题展望 . 63 致 谢 . 64 参考文献 . 65 附 录 . 67 1 绪论 1 1 绪论 1.1 研究背景和意义 本课题来源于国家科技支撑计划“基于 mesh 网络井下可视化无线救灾通讯技术与 装备 （sq2011sf13b00488） ” 中的一项研发任务救援通信系统应用管理软件的设计。 我国是世界上最大的产煤国，同时也是世界上发生矿难最多的国家，中国煤炭产量 占世界 35%，但是中国的矿难死亡人数却占世界的 80%，中国煤矿百万吨死亡率是美国 的 100 倍、南非的 30 倍。近年来频频发生的矿山安全事故与自然灾害，包括塌方、透 水、煤矿起火、瓦斯爆炸等，都对矿山作业人员的生命构成了威胁，同时也给国家经济 造成巨大的损失，给社会产生了恶劣的影响和严重的后果，大大制约了煤炭业的可持续 发展，因此，有效地组织应急救援显得尤为重要，应急救援是指发生事故时，采取的消 除、减少事故危害和防止事故恶化，最大限度降低事故损失的措施。 然而由于矿区地形复杂、工作环境及工作条件复杂多变，使得矿山应急救援任务显 得格外艰巨，救援过程需要克服高温、浓烟、瓦斯和一氧化碳严重超限、井下光线不足、 巷道狭窄、通风状况差等困难1。在实际救灾过程中不可能所有的救援、指挥人员都亲 临灾害现场查看、指挥，加之灾害发生后，矿山现有通信、供电、通风等系统基本处于 瘫痪状态，无法正常使用。这时就需要不依赖任何固定网络设施又能快速组网的通信系 统，在这种恶劣和特殊的工作环境下提供通信支持，因此，需要开发适应性更强的应急 救援技术及装备，提高可靠性和稳定性。 矿井灾害救援制约因素多，危险性大，与其它行业的抢险救灾工作相比，需具备更 强的技术性和时效性，要求反应迅速、判断准确、应变及时、措施有力，一旦发生事故， 需要多支救援队伍密切配合、集中指挥展开救援工作2。在救援时，除了语音通讯外， 还需要全面了解救援现场的视频图像、瓦斯、甲烷等环境参数数据等灾区救援情况，同 时需要对救援过程的信息记录，这对于后续的事故分析工作也是有着至关重要的作用。 因此，为保证矿山应急救援工作的及时有效，必须建立一套完整的灾害应急救援系统， 提高矿山灾害应急救援能力。 应急救援是一项需要统一指挥、多方配合的工作，实际的现场救援工作表明，在第 一时间建立救援现场与救援指挥方的通信联系，让指挥中心及时了解现场情况，对组织 各方力量、制定科学的救援方案有着关键作用，研究适合矿山救援特点的应急救援通信 系统，对于抢险救灾工作有着非凡的意义： (1)为救援指挥人员提供了更全面的多媒体数据，满足了救援通信的信息多样化需 求； 西安科技大学硕士学位论文 2 (2)发生事故后时刻监测现场气体环境，避免二次事故发生，保证救援工作安全进 行； (3)最大程度减少事故所造成的人员和财产损失； (4)可为日后分析事故原因、总结抢险救灾经验教训提供可靠的资料； (5)推动了煤矿救援工作向科学化、信息化方向发展。 1.2 国内外研究现状 事故发生后的救援通讯系统是矿山应急救援的关键。目前，国内外矿山救援设备主 要包括通讯指挥系统、呼吸防护装置、搜寻设备等，例如，美国的 rimtech 井下救援无 线通讯系统、南非的 rb2000 矿山井下救援通讯系统等。从救援系统软件上来说，国外 的煤炭生产大国如美国、德国、澳大利亚等，他们的信息基础设施齐全、信息化程度高， 信息资源的开发加工能力及信息化服务等方面都占据着领先地位。这些国家应急指挥系 统建设和主流应急指挥软件平台开发相对起步较早，有丰富的经验积累，例如，欧盟的 e-risk 系统集成了有线语音系统、无线语音系统、宽带卫星系统、数据网络系统、视频 系统等多个系统，配合应急管理和处置调度软件，可收集来自现场的资料、图片，并可 以在救援工作结束后，对突发事件的发生和处置进行分析和交流，并对有关数据库进行 更新，制定新一轮的预案3。国外主流应急指挥软件采用平台化架构，它们或提供二次 开发环境；或提供模块化应急基础套件，如功能套件和流程定制套件，各模块灵活组合 即可形成新的应用软件；或提供 api 接口进行相关系统的集成4，但是这些软件均不是 开源的，引进国外软件在兼容性、可维护性方面显然会增加成本。 我国煤矿应急救援技术及装备的研究起步较晚，国家在引进国外先进技术的同时， 通过消化吸收并结合我国矿山救援的实际情况，先后研制并投入了一批通信类救护装 备，如有线型的 ktt9 型便携式通信电话、kte5 型矿山可视化救援指挥装置、kjl05 型矿井抢险救灾监测指挥系统等以及无线型的 ktwa 型井下救灾无线语音通信与环境 监测系统、sc2000 型无线电话、ktn101 矿用救灾指挥装置等，我国研制成功的 ktw2 型矿用救灾无线电通讯装置，实现了井上指挥人员、井下指挥人员、救援现场人员之间 的相互通话， 随着计算机和通讯技术的发展， 我国还相继开发出了 kjt95 型矿山救灾通 讯系统和 wlx-1 型岩体无线应急通讯设备，实现了井下大范围救灾应急通信和调度指 挥通信5。 虽然国家通过近几年的研究应用在煤矿救援方面取得了重大进展，但与国外先进技 术相比还存在一定差距， 对于矿山灾害应急救援系统的研究， 国内还属于刚刚起步阶段， 没有可借鉴的实例，目前国家安全生产监督管理总局对矿山应急救援系统建设都保持着 高度地重视。其他行业的应急救援系统，如高速公路紧急救援系统、化工企业突发事故 紧急救援系统、卫星城市地震救灾系统等，都是针对行业的特点而研制的，有的系统还 1 绪论 3 在研究和不断完善中。 从救援系统软件方面来说，我国计算机应用晚于国外，但近年来软件行业发展速度 还是很快，目前市场上的监控监测软件较为成熟，但是应用于煤矿救援的软件还处于一 个初级阶段，应急救援体系还不够完善，因此我国在矿山救援通信软件开发水平还是落 后于国外同行业，且主要存在以下几个问题6： (1)高成本 市场上存在专业的视频监控软件，这些软件由专业的视频软件开发商收费提供，涉 及版权问题，我们也无法得到源码，包括后期的软件升级等无疑会增加整个系统的开发 成本； (2)兼容性低 目前市场上存在的一些视频监控软件，大多数都是由所使用的硬件设备厂商免费提 供的，一般来说，配套的软件主要是针对特定的监控设备设计开发，这就使得软件的兼 容性和扩展性比较低，给二次开发反而带来了麻烦； (3)集成度低 目前一些较先进的可视电话软件、视频会议系统软件、环境监测系统软件尽管可以 应用于煤矿并提供与它们相应的功能，但是软件功能集成度低，或是受第三方 oem 部 件和模块的限制，一旦需要添加不同厂商的产品或与其他系统进行互联，就必须使用多 个软件，使得系统的使用、管理和维护变得困难； (4)功能相对较弱 设备厂商提供的免费软件，往往因为经济效益不大，不会进行太大的投入，所以这 类免费软件只能实现一些基本功能，并且存在技术支持差、软件更新慢等问题7； 综合以上存在的问题可以看出，我国的矿山救援总体水平与国外还是有一些差距， 单从软件角度说，目前国内市场中存在的免费的或是收费的监控软件尽管可以实现日常 的基本视频监视需求，但是对于本课题研究的救援系统却不适用，由于救援系统硬件设 备不同，煤矿井上与井下要完成信息交互，地面指挥中心的软件就必须能够很好的配合 系统前端的设备，而市面上没有一款合适的软件能完全满足本系统的需求，鉴于以上所 存在的问题，本文要设计一款能满足和适用于本系统的多功能救援通信应用管理软件。 1.3 本文主要研究内容和组织结构 井上指挥中心应用管理子系统是多媒体应急救援通信系统的一个重要组成部分。 本 文的研究内容是：在分析系统需求的基础上，完成了多媒体应急救援通信系统中地面指 挥中心应用管理软件的总体设计，模块划分，研究了利用 avi 视频标准格式对本系统中 的视频、音频、环境参数多媒体信息进行融合存储以及多媒体回放，并编程实现了音频 采集回放模块、视频解码显示模块、环境参数显示报警模块、数据存储模块、系统管理 西安科技大学硕士学位论文 4 模块、数据库模块、回放模块，并与系统前端进行了联调测试。 论文的组成结构如下： 第一章：绪论。本章论述了课题的来源、研究背景意义，课题在国内外的研究现状 和目前同类软件存在的问题，本课题所做的工作及论文章节安排。 第二章：救援通信系统主要采用的技术。包括系统平台及工具的选择、面向对象的 软件开发方法，系统中使用的视频压缩标准介绍、tcp/ip 协议及 winsock 技术、数据 库常用的访问技术，为本系统软件的设计奠定了理论基础。 第三章：救援通信系统总体设计。首先介绍了系统的总体构成，指出了本课题在系 统所处的位置，依据软件设计流程，从系统需求及软件设计原则出发，采用模块化设计 思想对整个软件进行了功能划分，提出了总体设计方案。 第四章：救援通信系统应用管理软件的设计及实现。本章主要对各模块提出了具体 设计方案，并进行了程序编写，重点研究了 pc 平台下 h.264 视频解码的纯软件实现方 法、系统中的多媒体信息融合存储技术。 第五章：系统测试。根据测试方案，与同组成员完成前端与 pc 的联调测试，并给 出了测试结果截图。 第六章：结论。对本次课题的设计进行了总结，并对后续的发展趋势进行了展望。 2 救援通信系统主要技术简介 5 2 救援通信系统主要技术简介 2.1 系统开发平台及工具的选择 2.1.1 软件开发平台选择 软件开发平台的选择是软件开发人员在进行开发前首先要面对的一个问题。也是关 系到软件最终在目标系统运行成败的关键。微软推出的视窗操作系统 windows 在个人 电脑中使用最为广泛，windows 操作系统因其较高的稳定性、兼容性以及良好的操作 风格在 pc 机市场一直占据着主导地位，因此选用 windows 操作系统作为 pc 软件的开 发平台能满足软件运行的稳定性和兼容性，同时能更好的满足广大计算机用户的需求， 符合大众化的操作习惯。 2.1.2 软件开发工具选择 (1) vc+2005 visual studio 2005 是微软公司推出的一套完整的开发工具集，也是目前使用最为广 泛的 windows 平台应用程序开发环境，其包含了多种核心语言，如 visual basic、visual c+、visual c# 、visual j#以及 visual web developer，这些核心语言全都使用相同的集 成开发环境（ide, integrated development environment）,而 visual c+2005 是 visual studio 2005 中的一个集成开发工具，比起 vc+6.0 来说，版本更新，ide 界面和操作有 所提升，它的编译器更符合 iso c+的标准，功能更加强大，兼容性更好，可以大大提 高软件开发效率8。图 2.1 为软件开发工具 vc+2005 的界面截图。 由于 windows 操作系统自身的复杂性和 windows api 所涉及领域的广泛性，直接 针对 api 进行程序设计有一定难度，而且工作量较大，而使用 mfc 类库就很好地降低 了软件开发的复杂度，vc+2005 中所提供的 mfc 使得开发者能够较为方便地完成图 形界面应用程序。微软基础类库（mfc，microsoft foundation class）是一个用来编写 windows 应用程序的类集,它以层次结构的方式将所包含的类组织起来，其封装了大部 分的 windows api 函数和 windows 控件，所包含的功能涉及整个 windows 操作系统， mfc 使得 windows 应用程序开发更加简明快捷。除此之外，mfc 作为应用程序框架， 为 windows 应用程序提供了标准化结构，开发人员只需向框架内添加实现特殊功能的 代码，而不用从头去编写框架程序，这一特性使得 windows 应用程序的结构显得更为 清晰，代码更为高效9。 西安科技大学硕士学位论文 6 图 2.1 vc+2005 界面 (2) c+语言 编程语言依据开发人员的熟悉程度，目标系统的环境可提供的编译程序，可支持的 软件开发环境等要求选择了兼容性好、扩充性强、标准化程度高、可移植性好的 c+作 为编程语言。 (3) microsoft access 2003 开发救援系统应用管理软件时，引入数据库是为了记录环境参数报警时间点、多媒 体信息存盘索引信息等一些操作日志，以便于在救援后期对数据信息进行查询。数据系 统中涉及的数据量比较小，因此本系统采用了轻量级数据库 microsoft access 2003 进行 后台数据库的设计。access 数据库是微软公司推出的基于 windows 的桌面关系数据库 管理系统（rdbms） ，是 office 系列应用软件之一10。它提供了表、查询、窗体、报表、 页、宏、模块 7 种用来建立数据库系统的对象，提供了多种向导、生成器、模板，把数 据存储、数据查询、界面设计、报表生成等操作规范化，为建立功能完善的数据库管理 系统提供了方便，可以完成大部分数据管理的任务，数据管理效率高，可扩展性强。 2.2 面向对象的软件开发方法 软件开发方法（software development method）是指软件开发过程所遵循的办法和 步骤，是开发规则、开发方法和开发工具的集成。 传统的软件系统开发方法，采用了自顶向下的结构化开发思想指导整个程序的设 计，即将目标划分为若干子目标，子目标再进一步划分下去，直到目标能被较容易的编 程实现为止。传统开发方法存在问题11： (1) 软件重用性差； (2) 软件可维护性差； (3) 开发出的软件不能较好满足用户需要。 相对于面向过程的软件开发方法来说，面向对象的方法作为软件开发的一种新方 2 救援通信系统主要技术简介 7 法，新技术已获得了广泛应用。oosd（object-oriented software development，面向对 象软件开发）法是一种把面向对象的思想应用于软件开发的过程，指导开发活动的系统 方法。面向对象技术是目前流行的系统设计开发技术，它包括面向对象分析和面向对象 程序设计。面向对象程序设计技术的提出，主要是为了解决传统程序设计方法结构 化程序设计所不能解决的代码重用问题，它是利用对象、类、继承、封装、多态等概念 来构造系统软件的，把软件系统看成各种对象的集合，对象就是最小的子系统，一组相 关的对象能够组合成更复杂的子系统11。面向对象的开发方法具有以下优点： (1) 把软件系统看成是各种对象的集合，这更接近人类的思维方式； (2) 软件需求的变动往往是功能的变动，而功能的执行者对象一般不会有大的 变换，这使得按照对象设计出来的系统结构比较稳定； (3) 对象包括属性（数据）和行为（方法） ，对象把数据和方法的具体实现方式一 起封装起来， 这使得方法和与之相关的数据不再分离， 提高了每个子系统的相对独立性， 从而提高了软件的可维护性； (4) 支持封装，抽象，继承和多态，提高了软件的可重用性，可维护性和可扩展性。 2.3 视频压缩标准 救援系统作为一个传输存储视音频和环境参数等多媒体信息的通信系统，最需要关 心的问题之一就是如何解决视音频数字化后数据量、存储体积大和通信网络容量小的矛 盾，为了节省数据传输和存储的开销，就必须对数字化后的信息进行压缩，用尽可能少 的数据来表达信息。视频信息在多媒体信息中占据着非常重要的地位，然而视频数据冗 余度也是最大，如何确保视频传输和存储质量则是多媒体应用的核心技术。mpeg-4 和 h.264 是目前主流的两种视频压缩技术。 2.3.1 mpeg-4 压缩标准 mpeg 全称是 moving pictures experts group， 它是 “动态图象专家组” 的英文缩写， 该专家组成立于 1988 年，并先后开发了 mpeg1、mpeg2、mpeg3 和 mpeg4 四个版 本，以适用于不同带宽和数字影像质量的要求，其中，mpeg4 于 1999 年初正式成为国 际标准，它是一个适用于低传输速率应用的方案，mpeg4 初衷是针对视频会议、可视 电话的超低比特率编码的，由于 mpeg4 只处理图像帧与帧之间有差异的元素，而舍弃 相同的元素，因此大大减少了合成多媒体文件的体积12。应用 mpeg4 技术的影音文件 最显著特点就是压缩率高且成像清晰。 2.3.2 h.264 压缩标准 h.264 是在 mpeg-4 技术的基础之上建立起来的，同时也是 mpeg-4 第十部分，是 西安科技大学硕士学位论文 8 由 itu-t 视频编码专家组（vceg）和 iso/iec 动态图像专家组（mpeg）联合组成的 联合视频组（jvt，joint video team）提出的高度压缩数字视频编解码器标准。h.264 最具价值的部分无疑是更高的数据压缩比，在同等的图像质量条件下，h.264 的数据压 缩比能比当前 dvd 系统中使用的 mpeg-2 高 2-3 倍，比 mpeg-4 高 1.5-2 倍1314。正 因为如此，经过 h.264 压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，这也大 大的解决了视频文件存储体积大的问题。这也是本系统中所处理的视频流格式。 2.4 tcp/ip 协议与 winsock 编程技术 2.4.1 tcp/ip 协议 tcp/ip 是 transmission control protocol/internet protocol 的简写， 中译名为传输控制 协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是 internet 最基本的协议，也是 internet 国 际互联网络的基础，由网络层的 ip 协议和传输层的 tcp 协议组成15。tcp/ip 定义了电 子设备如何接入网络，以及数据如何在系统设备之间传输的标准，tcp/ip 模型简化了 iso（open systems interconnection reference model，开放式通信系统互联参考模型)国 际标准化组织提出的七层参考模型后形成了 4 个层次，从上至下即：应用层，传输层， 网络层，网络接口层，tcp/ip 模型与 osi 参考模型的对应关系如图 2.2 所示。 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 传输层 网络层 网络接口层 osi模型tcp/ip模型 图 2.2 tcp/ip 模型与 osi 参考模型的对应关系 tcp/ip 模型中的网络接口层对应 osi 参考模型中的数据链路层和物理层；tcp/ip 模型中的网络层对应 osi 参考模型中的网络层；tcp/ip 模型中的传输层对应 osi 参考 模型中的传输层；tcp/ip 模型中的应用层对应 osi 参考模型中的会话层、表示层和应 用层三层。其中，应用层用于应用程序间的沟通，如简单电子邮件传输（smtp） 、文件 传输协议（ftp） 、网络远程访问协议（telnet）等；传输层则提供了节点间的数据传送 服务，如传输控制协议（tcp） 、用户数据报协议（udp）等，tcp 和 udp 给数据包加 入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接 收； 网络层负责提供基本的数据封包传送功能， 让每一块数据包都能够到达目的主机 （但 不检查是否被正确接收） ，如网际协议（ip） 。网络接口层是对实际的网络媒体的管理， 定义如何使用实际网络（如 ethernet、serial line 等）来传送数据，由于本系统应用于 2 救援通信系统主要技术简介 9 矿山救援，相比于实时性来说，系统对信息传输的可靠性要求更高，因此网络传输协议 选用了 tcp/ip。 2.4.2 winsock 编程技术 套接字（socket） ，是支持 tcp/ip 的网络通信的基本操作单元，它可以被看成是在 两个程序进行通讯连接中的一个端点，是连接应用程序和网络驱动程序的桥梁。套接字 存在于通信区域中，通信区域也叫地址族，用于将通过套接字通信的进程的共有特性综 合在一起而引进的一种抽象概念，套接字通常只与同一区域的套接字交换数据16（也有 可能跨区域通信，但必须执行某种特殊转换进程才能实现） 。windows sockets 简称 winsock，是 windows 下得到广泛应用的、开放的、支持多种协议的网络编程接口。 常用的套接字有两种类型：流式套接字（sock_stream）和数据报式套接字 （sock_dgram） 。流式套接字提供面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、 无重复的发送，并且按发送顺序接收，它是基于 tcp 协议实现的；数据报式套接字提 供无连接服务，数据包以独立包形式发送，不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并 且接收顺序混乱，它是基于 udp 协议实现的。 采用 udp 进行通信时，不需要建立连接，而且没有数据确认和重传机制，因此实 时性较高；采用 tcp 协议进行通信时，首先要通过三步握手，以建立通信双方的连接， 同时 tcp 提供了数据确认和数据重传机制，保证了发送数据一定能通信的另一方。由 于救援系统对数据完整性、准确性要求较高，因此在考虑到系统实际要求的前提下，本 系统采用了 tcp 作为传输协议。而基于 tcp（面向连接）的 socket 通信流程如图 2.3 所示。 西安科技大学硕士学位论文 10 socket(),建立流式套接字s bind(),套接字s与本地地址 绑定 accept()，接收连接，等待 客户端的连接 recv ()/send(),在套接字ns 上接收/发送数据，完成 数据交换 listen(),通知服务器准备好 接收连接 建立连接，accept()返回, 得到新的套接字，如ns closesocket()，关闭套接字 ns closesocket()，关闭最初的 套接字s,服务结束 socket(),建立流式套接字s connect()，将套接字s与远 端主机连接 recv ()/send(),在套接字ns 上接收/发送数据，完成 数据交换 closesocket()，关闭套接 字s,结束tcp对话 服务端客户端 图 2.3 基于 tcp 的套接字通信流程 2.5 数据库访问技术 从功能简单的数据库到复杂的大型数据库系统，vc+都提供了一些编程接口，目 前 vc+常用的数据库访问技术包括： odbc api（open database connectivity，开放 数据库互连） 、微软基础类库 mfc odbc 类、ole db（object linking and embedding database，对象链接与嵌入数据库） 、mfc dao（database access object，数据访问对 象）类、ado（activex data object，activex 数据对象） ，表 2.1 对以上五种数据库访 问技术分别从能否访问非关系型数据源、 访问速度、 数据库服务器执行开销、 底层控制、 功能代码比几个方面进行了对比17，由表中的对比结果综合来看，ado 技术方案最佳。 ado 是微软提出的又一个新的数据库访问技术，也是现在 windows 平台开发软件经常 用到的方法，它是建立在 ole db 底层技术之上的高级编程接口，具有较高的数据访问 速度、兼容性、灵活性及稳定性。 2 救援通信系统主要技术简介 11 表表 2.1 常见数据库访问技术对比常见数据库访问技术对比 odbc mfc odbc ole db mfc dao ado 能否访问非关系型数据源 否 否 低 否 能 访问速度 慢 慢 快 不定 快 数据库服务器执行开销 小 一般 很小 大 一般 底层控制 能 不能 能 不能 不能 功能代码比 低 一般 低 高 高 2.6 本章小结 本章主要从救援通信系统开发的关键技术出发，包括对系统开发平台及工具的选 择，系统所处理的视频流压缩格式，面向对象的软件开发方法，tcp/ip 协议和 winsock 编程技术及数据库访问技术的介绍，为软件的设计及实现奠定了理论基础。 西安科技大学硕士学位论文 12 3 救援通信系统总体设计 13 3 救援通信系统总体设计 3.1 救援通信系统硬件结构 整个系统主要由三大部分组成：现场信息记录仪、井下基地、井上指挥中心 pc 机， 系统融合了有线与无线、固定与移动的方式，其中，地面救援指挥中心与井下基地之间 采用有线、固定方式连接，井下救护基地与现场信息记录仪之间采用有线/无线、移动方 式连接。救援系统总体结构示意图如图 3.1 所示。 现场信息记录仪井下基地台 地面指挥中心pc机 井上 井下 有线/无线网络 有线网络 图 3.1 救援系统硬件结构示意图 (1) 现场信息记录仪 现场信息记录仪外接红外摄像头、 耳麦设备和气体传感器， 负责采集救灾现场数据， 包括图像、声音、气体环境参数数据，并将其发送到井下救援基地及地面指挥中心，并 实现与井下救援基地及地面指挥中心的双向通话； (2) 井下基地台 井下基地台为一台嵌入式计算机，实时接收现场信息记录仪发送来的救援前端的视 音频和环境参数数据，在未与地面指挥中心连通的情况下，可与前端单独组网，成为井 下临时救援指挥部18； (3) 地面指挥中心 地面指挥中心由一台 pc 机构成，实时接收井下基地台转发来的数据，并与前端及 井下救援基地实现三方通话，指挥救灾，同时可对数据进行存储，救援工作结束后可对 存储的数据进行回放。 井上指挥中心子系统作为整个救援系统中不可或缺的一部分，是井上救援指挥人员 与井下救援现场指战员联系的重要纽带和桥梁，井上指挥中心要能及时地处理（包括实 时处理和存储回放）井下灾区的图像、环境信息、语音信息，便于救援指挥人员、救援 专家对灾难事故做出正确的判断，制定有序有力以及高效的救援对策。 3.2 系统软件设计 3.2.1 软件总体结构 西安科技大学硕士学位论文 14 系统前端现场信息记录仪是一个嵌入式计算机，它的软件部分由系统软件和应用软 件组成，从实时性、应用程序可移植性、易操作性方面考虑，其系统选用了可裁剪的 wince6.0 嵌入式操作系统，而应用软件主要是运行在 wince 上，为完成前端设备功能 的软件，主要有音视频的采集、压缩、发送，串口数据的采集发送，系统配置等模块构 成；系统后端为一台便携式 pc，负责从网络中接收和处理前端发送过来的数据，本文 所开发的软件就是运行在 windows 系统上的 pc 侧应用管理软件。 3.2.2 软件设计流程 软件设计流程（software development process）指软件设计思路和方法的一般过程， 其过程