基于3G的手機遠程監控系統

李 伶，李太君

(海南大學 信息科學技術學院，海南 ?？?570228)

0 引言

克服了傳統的網絡帶寬不足的制約，手機視頻監控系統可很好的滿足實時性和視頻清晰度的要求，它不但具備視頻等監控的功能，基本上還可以實現實時、隨地遠程監看實時控制的應用需求。總體歸納具有以下幾點優勢：①實時隨地的優勢，它滿足了不管在什么時間，不論再任何地點，通過何種設備都可以進行視頻監控；②成本上的優勢，因為當今社會手機是基本上人人都有的，把它作為視頻監控的一端設備使用時是對資源的一種多重利用，減少了一定的成本投資，并且與普通PC機相比手機價格就要低很多，因此，在成本投資上有很大的優勢。

1 3G遠程監控系統

1.1 3G簡介

3G是把無線通信技術和互聯網等多媒體技術結合起來的一項全新的技術，3G技術的改進主要是在傳輸圖像和聲音或視頻等信息數據的速度上有了很大的提高，它同樣能夠處理圖像和視頻等多種媒體形式，不但能夠提供第二代通信（2G）所能提供的所有信息服務并且在此基礎上有了很大的改進，比如在傳輸速度上就有了很大的提高。

受網絡帶寬、手機設備和終端設備的配置等因素的制約和影響，在2G時代，大部分的手機使用者使用的網上功能都只是一些簡單的應用，比如下載一些圖片或音樂、上網瀏覽簡單的新聞頁面等等。在當前3G時代，由于網速的大大提高手機終端可以提供更多更加高級的應用或服務，如可以通過手機看電視，可以瀏覽更多的網上信息，還可以進行手機視頻通話等等。

1.2 遠程監控系統

遠程監控系統[1]總體結構圖如圖1所示。主要包括前端采集模塊，數據處理模塊，無線傳輸模塊，終端監控模塊。

圖1 遠程監控系統

（1）前端采集模塊

前端采集模塊實現的主要功能是從要監控的現場采集信息主要是視頻信息；該模塊中另外一部分是進行控制，這涉及到另外的控制設備，此模塊支持不同的壓縮比的圖像大小。

（2）數據處理轉發模塊

腦子里所想的與課堂能講的“表里不一”的困惑；先進的特色理論與復雜的社會現實的差距；自由與紀律的約束，等等，由此產生的心里糾結，直接或間接地訴之于學生。

該模塊的功能是將前端設備采集來的信息進行相應地處理（如將信息轉碼處理）并儲存處理后的信息，待終端需要時再進行傳送。

（3）無線傳輸模塊

視頻采集壓縮以后就可將壓縮好的視頻文件等傳送到中心平臺：傳送的方式這里是通過3G網絡。

（4）監控中心

監控中心的設備可以是普通的電腦或者域名服務器同樣也可以使用具有相應功能的3G手機。待中心服務器需要時刻開啟，隨時等待各個監控終端的連接請求，對于始終在線模式的終端，可以按照需要調取查詢當前的圖像、視頻信息，也可以自動實時地記錄監控點的變化，以便實時監測。

（5）終端模塊

該模塊的主要功能是查看監控，如果監控現場的某些實物不需要處理改變，則該模塊只實現監測查看現場的功能。

2 3G手機監控系統的體系結構

根據不同的應用需求，3G手機可作為視頻或音頻采集、圖像獲取等各種功能的采集終端或客戶終端設備，在結合其它前端和客戶端設備并由中心平臺配置不同的功能后，便可達到不同的應用目的。整體上基于3G移動網絡的各種應用均可在圖2所示的體系結構下實現。

圖2 基于3G網絡的遠程監控系統

從上面的體系結構圖可以看到，一個完整的手機遠程監控系統[2]從整體上可以簡要的劃分為三部分：前段，中心平臺，客戶端。 由于3G手機具有信息采集、視頻瀏覽的功能并且具有可移動的特性，因此在整個體系結構中3G手機既能夠作為前端設備，用于實時的圖片拍攝和視頻采集或是信息報警監測等，也可作為監控客戶端進行實時視頻瀏覽、報警查看、控制結果分析或者查看前端設備功能配置等等。

3 手機遠程監控系統的接口

3.1 遠程終端設備控制協議

在把手機作為控制終端使用時，對前端的數據信息采集設備進行控制或對所監控的家居應用中的設備進行遠程控制時，他們所使用的接口協議具有一定的相關性。因此，為了實現的簡便又可以很好的向后兼容可以采用具有一致性與可擴展性的接口協議，可以使用標準的基于應用層的信令控制協議（SIP）和可擴展標記語言與信令控制協議結合使用的擴展SIP+XML協議，作為手機終端和前端設備的連接的接口協議。

3.2 前端實時數據上傳

在將3G手機作為數據信息采集終端設備時，將圖片、視頻或其它數據進行上傳或將手機作為上傳工具進行其他信息量比較大的數據上傳使用時，3G手機與中心平臺之間可采用標準應用層信令控制協議進行信息認證等，通過認證便可以建立用戶數據包協議（UDP）連接完成數據傳送，由于主要傳的是視頻信息對實時性的要求較高，所以采用UDP連接，如果上傳的是文字信息可以采用傳輸控制協議（TCP）連接實現數據傳送。

3.3 客戶端的實時視頻查看與控制請求

在將3G手機作為視頻瀏覽終端使用時，視頻轉發服務器或視頻轉碼服務器與3G手機分別相當于服務器與客戶端的作用，兩者的接口可使用簡化了的實時流傳輸協議的標準接口，能夠滿足實時性的要求，即客戶端可以實時的查看調用服務器的信息。

4 3G手機的應用實例

鑒于3G手機功能具有多樣性，它在不同的應用中所體現的設備作用也有所不同。下面列舉了兩個在不同的場景中3G手機不同功能的應用實例。

4.1 實例1——信息采集前端

在實時信息采集應用中，作為信息采集前端接入中心平臺后，由中心平臺的信息處理服務器根據手機號碼對它分配統一的終端賬號（ID），手機終端在功能上可實現與前端攝像機相似的功能。如果手機本身具有自帶攝像頭（參數可用的范圍下）在前端作為攝像設備使用，并通過3G移動網絡鏈路進行實時視頻上傳時，將采集的視頻經過視頻轉碼器轉碼處理并通過視頻轉發服務器轉發，則可通過多種方式接入終端的監控用的個人電腦(PC)機或作為視頻監看客戶端的其他終端（如3G手機）實時查看。

4.2 實例2——家庭安全防范終端

基于3G移動網絡的手機遠程監控系統的另外一個比較實用性的應用就是在手機視頻監控的基礎上添加各種報警器與遠程家居設備控制器的家庭安全防范系統[3]，主要設備與流程示意圖如圖3所示。

圖3 PC、手機監控系統

這個系統的整體結構分為信息采集部分、轉碼服務器模塊、中心監控平臺、終端監控部分共四部分。信息采集部分的設備主要包括各類攝像機、各種傳感器、硬盤錄像機（DVR）和家電遠程控制器等；轉碼服務器模塊與中心平臺則需要配合視頻轉發與信令控制服務器實現視頻與其它數據信息的轉發；終端監控部分是完成遠程查看與控制的功能。

其中第二部分將采集端獲得的信息傳送到轉碼模塊，該模塊需要在確保原有信息數量和質量的情況下實現信息的轉碼處理，通過此模塊將采集來的視頻信息等轉碼為 H.264格式[4]，在轉碼的同時完成其他一些參數的相應轉變，例如圖像、視頻的分辨率等。根據需要可將信息轉換成最適合的格式，最后將處理好的信息進行傳送。圖4為轉碼服務器模塊的實現過程。

視頻轉碼[5]最簡單的實現方法就是把接收到的壓縮視頻流完全解碼，然后再按輸出格式的要求重新壓縮成另一種格式的視頻流格式。采用這種方法的好處是準確、靈活。但是，這種轉碼結構的計算是很復雜的，因為在解碼與編碼的過程中很多參數都需要重新來確定

圖4 信息轉碼服務器模塊

在遠程監控系統中選用的壓縮轉碼技術不能單純的考慮實現的簡便需要綜合考慮很多因素：例如，輸出的質量、處理過程中的復雜程度及信息處理時延、是否能夠滿足實時性的要求等等。為了更好的滿足客戶端對輸出質量等各項目標的要求，需要采用運算能力有限目標輸出質量要求較高的技術。這里將根據需要采用適當的轉碼技術，可將信息轉換成H.264格式。

5 結語

基于3G網絡的手機視頻監控與遠程控制應用所涉及到的相關技術已經很成熟，但還存在著一定的問題，其應用所面臨的最大問題是使用者對于手機視頻查看、控制的應用的理解是比較抽象的還缺乏更深入形象的理解。要實現快速推廣應首先以某些行業的特定場景的應用為基礎，來增加人們對這項技術的熟悉。比如，應用于治安管理中巡警發現疑似被盜車輛時可用手機拍攝車牌圖像，發送到中心平臺與車牌數據庫中的進行比對，中心平臺如果確認是違法或被盜車輛則可立即通知巡警采取行動。這樣便可以提高治安管理的效率。遠程監控系統同樣可以應用于醫學方面，現在越來越多的人在外地工作，那么對于家中的病人或者老人便不能很好的監護?？梢酝ㄟ^支持遠程監控的醫療設備對家人實行實時監護。對于簡單的問題可以通過監控設備自行解決，對于解決不了的問題可及時與醫務人員聯系并采取相應的解決方法。

[1] 胡以懷,賈靖,常勇,等.基于 3G技術的船舶遠程監測系統[J].艦船科學技術,2009,31(02):101-103.

[2] 張偉,李敏.一種遠程監控系統的實現[J].現代電子技術,2004,184(17):89-91.

[3] 劉微,陳賀新.家庭的遠程監控系統設計[J].通信技術,2009,42(01):312-313.

[4] 王俊,陳啟美.基于H.264的圖像轉碼技術的實現[J].中國交通信息產業,2008(04):101-103.

[5] 肖友能.視頻轉碼技術回顧[J].通信學報,2002(08):72-80.