基于3G網(wǎng)絡的手機視頻監(jiān)控與遠程控制系統(tǒng)及其應用

　　1前言

　　伴隨國內3大電信運營商3G網(wǎng)絡建設的持續(xù)推進，基于高速移動網(wǎng)絡應用的手機產(chǎn)品越來越多，其中非常有特色的一種則是手機視頻監(jiān)控。

　　突破了網(wǎng)絡帶寬限制的瓶頸后，手機視頻監(jiān)控具備了良好的視頻清晰度和實時性，其不但具備了固定線路視頻監(jiān)控的圖像功能，還從根本上滿足了用戶隨時、隨地遠程觀看實時監(jiān)控視頻的需求，具有如下優(yōu)勢：隨時隨地的優(yōu)勢，實現(xiàn)了AnyTime、AnyWhere、AnyDevice（任何時間、任何地點、任何設備）進行視頻監(jiān)控；成本優(yōu)勢，手機是一種“人人都有”的終端，作為視頻監(jiān)控客戶端使用時是一種重復利用，減少了用戶投資，此外，與PC相比手機價格低，具有良好的成本優(yōu)勢；安全優(yōu)勢，手機號碼與手機設備序列號的惟一性能夠對用戶進行嚴格意義上的惟一鑒權，便于用戶管理。

　　伴隨性能的持續(xù)增強，3G手機已逐漸成為一種“萬能終端”。手機不僅可用于視頻瀏覽，采集實時圖像、視頻、音頻，進而發(fā)送至平臺進行處理、存儲、比對，還能進一步提高手機的應用效率與應用范圍。此外，將手機作為一種控制終端，實現(xiàn)遠程的MachineToMachine式的設備控制，也是手機視頻監(jiān)控與遠程控制的目標之一。

　　2智能化手機視頻監(jiān)控綜合系統(tǒng)的體系架構

　　如前面所述，根據(jù)用戶需求與場景的不同，3G手機將作為視頻瀏覽、控制信令發(fā)送、視頻或音頻采集、圖像獲取等各種功能的實現(xiàn)終端或客戶端，在附加其他前端或客戶端設備并由平臺配置不同的能力后，則能形成不同應用目的。整體上基于3G移動網(wǎng)絡的各種應用均可在如圖1所示的統(tǒng)一體系架構下進行。

　　從結構上看，與固定線路的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)類似，該系統(tǒng)從整體上分為前端設備、中心管理平臺、客戶端設備三部分。

　　前端設備又可分為：攝像機類，具體可包括模擬球機、模擬槍機以及IP球機、槍機；編碼及存儲服務器類，具體可分為DVS、DVR、NVS、NVR等；傳感器類如紅外傳感器、窗磁傳感器、門磁傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌?a href="http://m.makelele.cn/tags/溫度傳感器/" target="_blank">溫度傳感器等；其他采集設備類，如手機、聲音采集設備；報警設備類，如報警開關、警報器、報警喇叭等。

　　中心平臺設備則包括業(yè)務管理、流媒體分發(fā)、視頻轉碼、視頻存儲、報警處理、信令網(wǎng)關、短信/彩信網(wǎng)關、智能分析比對等服務器。

　　客戶端設備的主要功能在于監(jiān)控視頻瀏覽、識別結果檢索與查看、前端設備功能配置等，具體設備形態(tài)可為監(jiān)控用PC、視頻矩陣、電視墻或其他移動終端如手機、PDA、PPC等。

　　由以上體系架構我們可以看到，3G手機具有采集、瀏覽能力及可移動特性，因此在整個體系架構中3G手機既能夠作為前端設備，用于實時的視頻采集與圖片抓拍上傳，也可作為監(jiān)控客戶端進行實時視頻瀏覽、報警查看、智能分析與控制結果查看等。

　　3典型應用中的3G手機功能

　　由于3G手機功能的多樣性，其在不同的應用中所扮演的設備角色也有所不同，下面根據(jù)不同的應用場景對3G手機在其中所起的功能分別進行闡述。

　　3.1監(jiān)控視頻瀏覽

　　以中國電信cdma2000EV-DORevA網(wǎng)絡為例，其單載頻下行及上行鏈路峰值分別達3.1Mbit/s與1.8 Mbit/s，基于高帶寬的具有較高分辨率與幀率的移動視頻瀏覽與無線實時視頻上傳都成為可能。目前，已正式商用的中國電信無線全球眼手機視頻瀏覽產(chǎn)品的標準視頻編碼格式為H.264 baseline profile level-1.2(QVGA：320×240@20)，已基本滿足用戶高實時性與較高清晰度的手機視頻瀏覽需求。

　　在手機視頻瀏覽應用中，若實時視頻由面向PC或電視墻瀏覽的設備所采集，則一般需調用中心平臺“視頻轉碼服務器”將CIF/D1分辨率、高幀率的視頻碼流轉碼為H.264格式小碼流；當前端設備為小碼流直接編碼上傳或具備小碼流能力時，則需調用中心平臺“視頻轉發(fā)服務器”將視頻轉發(fā)至手機。

　　3.2將3G手機作為視頻采集前端的應用

　　在手機實時視頻采集應用中，可由平臺業(yè)務管理服務器按手機號碼分配統(tǒng)一的接入ID，對具有高質量攝像頭，并具有較強實時視頻編碼能力的手機而言，作為視頻采集前端接入平臺后，其在一定程度上就成了與IP攝像機功能相一致的前端視頻采集設備。當手機開啟自帶攝像頭并利用3G網(wǎng)絡上行鏈路進行實時視頻上傳時，其視頻經(jīng)視頻轉發(fā)服務器轉發(fā)，則可由多種方式接入的電視墻、監(jiān)控用C機、作為視頻瀏覽客戶端的其他手機等多種終端實時查看。

　　此外，在專用手機客戶端基礎上，用戶還可將手機作為數(shù)據(jù)上傳通道，利用USB線連接自身多種設備如數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、外存儲器等，實現(xiàn)多種其他數(shù)據(jù)的高速、無線上傳，從而大大擴展將手機作為數(shù)據(jù)上傳終端的應用范圍。

　　3.3基于手機報警與控制的家居綜合安防

　　基于3G網(wǎng)絡的智能化手機監(jiān)控綜合系統(tǒng)的另一種典型應用則是在手機視頻監(jiān)控基礎上疊加多種報警與遠程家居設備控制的家居綜合安防系統(tǒng)，其具體設備與流程示意如圖2所示。

　　該系統(tǒng)設備構成與圖1所示的整體體系架構一致，分為前端、平臺、客戶端三部分。前端包括攝像機（槍形、球形攝像機）、多種傳感器（門磁、窗磁、紅外、煙霧、煤氣等傳感器）、受控家電設備（燈具、冰箱、熱水器等）、視頻存儲服務器與家電遠程控制器；平臺則需利用視頻轉發(fā)與信令控制服務器實現(xiàn)視頻與控制信號的轉發(fā)；客戶端實現(xiàn)遠程查看與控制目的。該系統(tǒng)的功能包括但不限于以下幾個方面。

　?。?）家庭安防攝像機實時視頻查看

　　在客廳、廚房等房間安裝球形、槍形攝像機后，住戶可通過手機客戶端隨時查看自家實時視頻狀況。同時，住戶能夠授權給親屬及朋友，使他們也具有視頻觀看權利。此外，利用任何可接入Internet的PC機住戶及授權用戶也可實時視頻查看。該系統(tǒng)前端還具有專用大容量視頻存儲設備，用于攝像機視頻存儲。

　?。?）家居狀況實時報警

　　客廳、廚房、門口等可安裝門磁、窗磁、紅外、煙霧、煤氣等多種傳感器。當傳感器發(fā)現(xiàn)門窗遭破壞、有人闖入、家內起火、煤氣泄漏以及攝像機通過移動偵測功能發(fā)現(xiàn)可疑人員等，則立即通過平臺發(fā)送警報給住戶手機（警報可為預錄制語音、短信、彩信等），住戶能夠立即了解具體報警類型信息，并可通過客戶端觀看攝像機拍攝的實時視頻狀況。

　?。?）家居設備實時控制

　　通過接入Internet的PC客戶端或手機，住戶不僅能夠查看到自家實時溫度，看到視頻，還可對各傳感器進行開關控制，并通過“家電遠程控制器”對多種家電進行實時控制，如打開、關閉吊燈，控制熱水器燒水，打開電視機等。

　　3.4手機實時信息采集上傳與中心比對報警系統(tǒng)

　　如圖1所示的體系架構，利用手機作為實時信息獲取與上傳設備，將采集到的圖像、音頻、視頻等上傳至平臺進行檢測、比對，則能夠實現(xiàn)快速、準確地取證、定位與偵查的目的，可應用于城市治安管理等各個方面。如巡警發(fā)現(xiàn)疑似被盜車輛時用手機拍攝車牌圖像，發(fā)送至平臺進行車牌識別并與車牌數(shù)據(jù)庫比對，平臺如確認是違法或被盜車輛則可立即通知巡警采取行動；當巡警發(fā)現(xiàn)可疑人員時，可利用手機迅速抓拍其臉部圖像，發(fā)送至平臺疑犯人臉數(shù)據(jù)庫進行特征匹配比對，則可確定犯罪分子。目前，伴隨手機性能的提高，還可在手機側就完成采集車牌、人臉圖像的特征提取工作，只將特征發(fā)送平臺，則能夠進一步縮短比對時間，提高治安管理辦案效率。

　　4智能化手機視頻監(jiān)控系統(tǒng)的接口

　　4.1實時視頻請求、瀏覽與控制

　　將3G手機作為視頻瀏覽終端進行應用時，手機與視頻轉碼服務器或視頻轉發(fā)服務器相當于客戶端與服務器形式，其接口可應用簡化了的RTSP標準接口，實現(xiàn)RFC2326“RTSP”附錄D中關于客戶端和服務器基本回放的最小要求。手機與服務器間必須實現(xiàn)的消息包括DESCRIBE消息、SETUP消息、PLAY消息、TEARDOWN消息，可選擇實現(xiàn)的消息包括PAUSE消息、OPTION消息。

　　4.2實時視頻和其他數(shù)據(jù)上傳

　　將手機作為視頻采集終端，進行視頻上傳或將手機作為上傳通道進行數(shù)據(jù)量較大的其他數(shù)據(jù)上傳時，手機與平臺之間可采用標準SIP消息進行認證、鑒權與會話，認證通過后則可建立UDP連接完成數(shù)據(jù)傳送。

　　4.3云臺和遠程設備控制

　　將手機作為控制終端時，對前端攝像機進行云臺控制或對智能家居應用中的設備進行遠程控制時，具有相似的接口協(xié)議。為了實現(xiàn)一致性和可擴展性，可采用標準SIP及擴展的SIP+XML作為手機與前端設備的控制與信息交換接口協(xié)議。

　　5結束語

　　目前，基于3G網(wǎng)絡的手機視頻監(jiān)控與遠程控制應用涉及的相關技術均已成熟，當前規(guī)模推廣所面臨的最大問題是用戶對于手機視頻瀏覽、上傳、控制的應用還缺乏具體的概念；此外，基于手機的應用還必須與具體行業(yè)或家庭的需求相結合，相關應用經(jīng)驗的缺乏也阻礙了其推廣步伐。我們認為，要對其進行快速推廣應首先以某些行業(yè)的特定場景應用為突破，形成示范性效應，從而快速提高用戶的接受度與認知度。