基于3G無線視頻監控系統的應用

張晶

摘 要：3G 視頻監控是安全防范系統的重要組成部分，其具有實時、直觀、準確等特點，在城市安全監控、野外作業安全監控、城市公交監控等領域都發揮著極其重要的作用。以下針對3G無線視頻監控系統的應用進行了闡述。

關鍵詞：3G技術；無線視頻；視頻服務器；數據庫

中圖分類號：TN929.536 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0136-02

中國已經跨入3G技術時代，無線網接入固網的大網絡時代已經來臨。隨著流媒體和嵌入式技術的不斷發展，基于無線網絡和嵌入式技術的無線監控將取代傳統的監控方式，在許多方面得到了廣泛的應用，比如銀行、超市、小區、遠程教育領域和各種工業場所等。

隨著計算機技術的發展，視頻監控技術已由早期模擬設備為主的第一代視頻監控系統發展到目前的數字視頻監控，用戶已不再滿足于傳統的監控系統。隨著3G技術難點的突破和3G網絡的發展，使3G無線視頻監控的實現成為了可能。目前，全國在推進廣電網、電信網、互聯網的三網融合，采用新型的3G無線網絡技術，是發展的必然趨勢。由于已建成的3G無線通信網絡技術已經相當成熟，在傳輸的穩定性和網絡的覆蓋率方面都具有很大的優勢，而且視頻傳輸設備終端便于攜帶和部署。利用3G無線通信網絡承載視頻監控系統、應急調度系統等應用，可以有效實現統一規劃、統一標準、實時高效，第一時間讓用戶了解身邊發生的重大事件、新聞動態等。它在功能上更為先進的同時，節省了大量的人力、財力維護費用。該系統同時融合了無線通訊、數字對講技術、GPS定位技術、身份認證和網絡安全隔離網閘等多種移動通訊、信息處理和計算機網絡的最新前沿技術，以專網和無線通訊技術為依托，為一線值勤人員提供了一種跨業務數據庫、跨地理阻隔的現代化移動環保通辦公機制。

1 3G無線視頻監控系統網絡拓撲結構

3G無線視頻監控系統網絡拓撲結構如圖1所示。

無線網絡視頻監控系統是基于移動3G網絡，主要由視頻的采集壓縮模塊、無線的數據傳輸模塊、中心的監控管理平臺三部分組成。系統結構簡潔明了，擴展性好，能適應多變的監控要求。

1.1 前端視頻采集模塊

前端視頻采集模塊實現的功能是從普通的視頻攝像頭中捕捉瞬時的視頻信號，然后壓縮。該模塊支持不同的壓縮比和圖像大小，用戶可以根據需要選擇不同型號的產品。

1.2 無線傳輸模塊

視頻采集壓縮后就可以將壓縮好的視頻圖像文件傳送到中心，傳送的方式是通過移動的3G 網絡。系統具有PPP撥號過程，并嵌入式地實現了TCP/IP協議、POP3/SMTP協議，同時支持動態IP.

1.3 監控中心

監控中心只要是一臺具有公網IP或者域名的服務器即可。啟動服務后，就等待各個監控終端的連接。對于始終在線模式的終端，可以按照需要查詢當前的圖像情況，也可以自動不停地記錄監控點的圖像變化。

2 3G無線視頻監控系統功能

2.1 全實時視頻監控

通過網絡，用戶可以在遠端隨時、隨地查看現場情況，及時了解、指導工作。這對單位形象宣傳也有很好的促進作用。

2.2 資源集中管理

視頻、云臺、報警、串口等資源可以集中管理，統一配置，管理方便、科學。不用針對多個設備進行多次、單獨、重復操作，節約系統管理的人力、物力和財力。

2.3 網絡錄像管理

系統不僅能夠自動錄像、自動清除以往錄像，還能夠提供錄像異地查詢、下載等功能。系統的錄像啟動方式有以下幾種：①客戶端本地錄像。客戶在使用監視器軟件時可以隨時啟動、關閉“本地錄像”功能，錄像文件保存在當前的電腦中。②客戶端網絡錄像。客戶在使用監視器軟件時可以啟動“網絡錄像”功能進行錄像，錄像文件保存在預先設定的指定網絡路徑的電腦中。③按時間計劃錄像。管理員可以配置“錄像計劃”進行有目的的錄像。“錄像計劃”是設定錄像類型、錄像啟動時間、錄像停止時間、每個錄像文件的持續時間段和錄像保存周期等。④聯動觸發錄像。管理員可以配置聯動錄像。當系統發生某些預期的事件后（比如環面移動檢測、紅外報警輸入發生、某個客戶登錄等）， 將觸發錄像啟動。

2.4 視頻編碼技術和特性

目前，3G無線視頻監控主要是采用H.264視頻編碼技術。

2.4.1 新的快速運動估值算法

新的快速運動估值算法（UMHexagonS）是一種運算量相對于H.264中原有的快速全搜索算法可節約90%以上的新算法，全名為“非對稱十字型多層次六邊形格點搜索算法”（Unsymmetrical-Cross Muti-Hexagon Search）。這是一種整像素運動估值算法，它在高碼率大運動圖像序列編碼時，保持較好失真率性能，且運算量十分低。

2.4.2 幀間編碼幀的掩蓋算法

與幀內編碼幀不同的是，幀間編碼幀的掩蓋不在像素域內直接操作，而是通過對丟失像素的區域（宏塊）在空間上和時間上相鄰的宏塊的運動信息進行分析來“猜測”該區域的運動。被“猜測”的運動向量通過使用參考幀來進行運動補償。在這個算法中，就是將這些直接拷貝來的像素值作為掩蓋時所要用的最終重建像素值。

2.4.3 邊界匹配算法

該方法用前一幀相應位置圖像塊的運動補償塊來預測當前受損的圖像塊。尋求受損塊最佳匹配塊的方法是在前一幀中尋找最佳匹配塊的運動向量。因為幀中空間上相鄰區域的運動相關性很大，所以丟失了的宏塊運動向量就用空間上相鄰的宏塊運動向量來預測。到底用哪一個相鄰塊的運動向量預測當前宏塊，取決于掩蓋后（重建）圖的平滑度。在這個尋找的過程中，用每個候選塊的運動向量（運動補償像素值）來計算掩蓋像素值。將一個塊插入到幀中，如果它使得邊界像素的亮度變化最小，那么它就是要找的最佳匹配塊。endprint

3 系統工作原理

3G無線視頻監控系統的工作原理為：①通過本地IP地址，預先設定代理程序的網絡位置；②借助無線網絡的數據業務功能，自動撥號，獲得IP地址，建立數據傳輸通道；③通過撥號獲得的IP，通過無線網絡和代理程序建立連接，開始傳輸數據；④用戶通過“監視器”軟件，登錄代理程序，可以觀看到遠端傳輸過來的圖像；⑤用戶通過“監視器”軟件，登錄代理程序，可以雙向交互，控制云臺；⑥單個Agent代理程序可以支持幾十到上百個視頻服務器接入，接入的視頻服務器、無線網絡、代理程序三者結合為一體，相當于一個具有若干視頻的網絡服務器站點。

4 3G無線視頻監控系統優勢

3G無線視頻監控系統有以下諸多優勢：①覆蓋面廣。手機無線網絡覆蓋率極高，幾乎不受山川、河流、橋梁道路等復雜地形和區域的限制。②部署方便。由于這些監控點具有接入固網不方便（或費用太高）、突發性的特點，而使用無線3G 網絡無需網絡布線和架設天線。無線監控系統幾乎可以部署在室外的任何地方，包括水體、崎嶇地帶、偏遠地方。前端編碼器或網絡攝像機，甚至手機，采取無線接入的方式，只需要在移動網絡覆蓋下，就能很方便、很簡易地搭建起監控點。③高數據吞吐量。考慮到未來的WIFI和3G技術發展，無線網絡傳輸帶寬可高達6～200 Mbps。④可靠性高。充分利用網絡隧道、128位加密算法、防火墻/VPN、加密鎖、權限管理、安全認證、實時時鐘等技術，保證監控系統和錄像資料不被越權使用和破壞。高端無線傳輸系統可靠性高達99.999%的載波級，可以實現無中斷的安全傳輸。⑤成本低廉。線路租用成本低，中國移動對3G業務給予積極的支持，對每線包月費用進行優惠，免除了遠距離網絡布線所造成的高昂費用。⑥監控方便。方便使用、操作管理簡單，既可以安裝客戶端軟件，也可以直接通過WEB方式進行遠程監控和遠程管理，圖形化界面。可隨時、隨地采用手機進行無線視頻監控，不局限于預先安裝好監控客戶端的某臺電腦。⑦業務多樣。無線視頻監控不僅可以涵蓋所有固網監控業務，還可以開展各種移動業務，比如移動執法監控、移動采訪等業務。⑧擴展性好。采用標準的組網方式，支持IP單播、組播功能，可以組成點對點的監控系統，也可以組成一個中心對各站點的系統。在網絡上可以設置多個分控圖像工作站，滿足多個用戶的需求。另外，還可以組成多級監控系統。嵌入式的產品設計，每個視頻服務器都是一個獨立工作的站點，增加、減少一個站點，非常方便。系統具備無限的擴展性。

5 3G無線視頻監控系統的案例

以小車視頻監控管理系統為例，該系統以全球定位、3G通訊、網絡實時監控、調度、管理為主，實現企業對小車進行現代化高級智能管理調度的監控（如圖2所示），提高小車使用效率，降低運營成本，同時對車輛進行有效控制。

系統支持iPhone，Android，Windows Phone等智能手機上的實時位置、視頻監控、雙向對講、軌跡回放等。

參考文獻

[1]周慧燦，張瓊.多線程技術在網絡視頻傳輸中的實現[J].湖南理工學院學報，2006（19）.

[2]謝紅華，陸以勤，呂錦.基于3G無線網絡的高質量實時視頻監視系統的設計[J].計算機應用研究，2007（24）.

[3]王俊.3G移動通信系統網關技術應用研究[J].通信技術，2011（03）.

[4]王銘，倪平，王冬，等.基于3G網絡的遠程無線綜合監控系統[J].電子技術應用，2011（01）.

〔編輯：劉曉芳〕endprint

3 系統工作原理

3G無線視頻監控系統的工作原理為：①通過本地IP地址，預先設定代理程序的網絡位置；②借助無線網絡的數據業務功能，自動撥號，獲得IP地址，建立數據傳輸通道；③通過撥號獲得的IP，通過無線網絡和代理程序建立連接，開始傳輸數據；④用戶通過“監視器”軟件，登錄代理程序，可以觀看到遠端傳輸過來的圖像；⑤用戶通過“監視器”軟件，登錄代理程序，可以雙向交互，控制云臺；⑥單個Agent代理程序可以支持幾十到上百個視頻服務器接入，接入的視頻服務器、無線網絡、代理程序三者結合為一體，相當于一個具有若干視頻的網絡服務器站點。

4 3G無線視頻監控系統優勢

3G無線視頻監控系統有以下諸多優勢：①覆蓋面廣。手機無線網絡覆蓋率極高，幾乎不受山川、河流、橋梁道路等復雜地形和區域的限制。②部署方便。由于這些監控點具有接入固網不方便（或費用太高）、突發性的特點，而使用無線3G 網絡無需網絡布線和架設天線。無線監控系統幾乎可以部署在室外的任何地方，包括水體、崎嶇地帶、偏遠地方。前端編碼器或網絡攝像機，甚至手機，采取無線接入的方式，只需要在移動網絡覆蓋下，就能很方便、很簡易地搭建起監控點。③高數據吞吐量。考慮到未來的WIFI和3G技術發展，無線網絡傳輸帶寬可高達6～200 Mbps。④可靠性高。充分利用網絡隧道、128位加密算法、防火墻/VPN、加密鎖、權限管理、安全認證、實時時鐘等技術，保證監控系統和錄像資料不被越權使用和破壞。高端無線傳輸系統可靠性高達99.999%的載波級，可以實現無中斷的安全傳輸。⑤成本低廉。線路租用成本低，中國移動對3G業務給予積極的支持，對每線包月費用進行優惠，免除了遠距離網絡布線所造成的高昂費用。⑥監控方便。方便使用、操作管理簡單，既可以安裝客戶端軟件，也可以直接通過WEB方式進行遠程監控和遠程管理，圖形化界面。可隨時、隨地采用手機進行無線視頻監控，不局限于預先安裝好監控客戶端的某臺電腦。⑦業務多樣。無線視頻監控不僅可以涵蓋所有固網監控業務，還可以開展各種移動業務，比如移動執法監控、移動采訪等業務。⑧擴展性好。采用標準的組網方式，支持IP單播、組播功能，可以組成點對點的監控系統，也可以組成一個中心對各站點的系統。在網絡上可以設置多個分控圖像工作站，滿足多個用戶的需求。另外，還可以組成多級監控系統。嵌入式的產品設計，每個視頻服務器都是一個獨立工作的站點，增加、減少一個站點，非常方便。系統具備無限的擴展性。

5 3G無線視頻監控系統的案例

以小車視頻監控管理系統為例，該系統以全球定位、3G通訊、網絡實時監控、調度、管理為主，實現企業對小車進行現代化高級智能管理調度的監控（如圖2所示），提高小車使用效率，降低運營成本，同時對車輛進行有效控制。

系統支持iPhone，Android，Windows Phone等智能手機上的實時位置、視頻監控、雙向對講、軌跡回放等。

參考文獻

[1]周慧燦，張瓊.多線程技術在網絡視頻傳輸中的實現[J].湖南理工學院學報，2006（19）.

[2]謝紅華，陸以勤，呂錦.基于3G無線網絡的高質量實時視頻監視系統的設計[J].計算機應用研究，2007（24）.

[3]王俊.3G移動通信系統網關技術應用研究[J].通信技術，2011（03）.

[4]王銘，倪平，王冬，等.基于3G網絡的遠程無線綜合監控系統[J].電子技術應用，2011（01）.

〔編輯：劉曉芳〕endprint

3 系統工作原理

3G無線視頻監控系統的工作原理為：①通過本地IP地址，預先設定代理程序的網絡位置；②借助無線網絡的數據業務功能，自動撥號，獲得IP地址，建立數據傳輸通道；③通過撥號獲得的IP，通過無線網絡和代理程序建立連接，開始傳輸數據；④用戶通過“監視器”軟件，登錄代理程序，可以觀看到遠端傳輸過來的圖像；⑤用戶通過“監視器”軟件，登錄代理程序，可以雙向交互，控制云臺；⑥單個Agent代理程序可以支持幾十到上百個視頻服務器接入，接入的視頻服務器、無線網絡、代理程序三者結合為一體，相當于一個具有若干視頻的網絡服務器站點。

4 3G無線視頻監控系統優勢

3G無線視頻監控系統有以下諸多優勢：①覆蓋面廣。手機無線網絡覆蓋率極高，幾乎不受山川、河流、橋梁道路等復雜地形和區域的限制。②部署方便。由于這些監控點具有接入固網不方便（或費用太高）、突發性的特點，而使用無線3G 網絡無需網絡布線和架設天線。無線監控系統幾乎可以部署在室外的任何地方，包括水體、崎嶇地帶、偏遠地方。前端編碼器或網絡攝像機，甚至手機，采取無線接入的方式，只需要在移動網絡覆蓋下，就能很方便、很簡易地搭建起監控點。③高數據吞吐量。考慮到未來的WIFI和3G技術發展，無線網絡傳輸帶寬可高達6～200 Mbps。④可靠性高。充分利用網絡隧道、128位加密算法、防火墻/VPN、加密鎖、權限管理、安全認證、實時時鐘等技術，保證監控系統和錄像資料不被越權使用和破壞。高端無線傳輸系統可靠性高達99.999%的載波級，可以實現無中斷的安全傳輸。⑤成本低廉。線路租用成本低，中國移動對3G業務給予積極的支持，對每線包月費用進行優惠，免除了遠距離網絡布線所造成的高昂費用。⑥監控方便。方便使用、操作管理簡單，既可以安裝客戶端軟件，也可以直接通過WEB方式進行遠程監控和遠程管理，圖形化界面。可隨時、隨地采用手機進行無線視頻監控，不局限于預先安裝好監控客戶端的某臺電腦。⑦業務多樣。無線視頻監控不僅可以涵蓋所有固網監控業務，還可以開展各種移動業務，比如移動執法監控、移動采訪等業務。⑧擴展性好。采用標準的組網方式，支持IP單播、組播功能，可以組成點對點的監控系統，也可以組成一個中心對各站點的系統。在網絡上可以設置多個分控圖像工作站，滿足多個用戶的需求。另外，還可以組成多級監控系統。嵌入式的產品設計，每個視頻服務器都是一個獨立工作的站點，增加、減少一個站點，非常方便。系統具備無限的擴展性。

5 3G無線視頻監控系統的案例

以小車視頻監控管理系統為例，該系統以全球定位、3G通訊、網絡實時監控、調度、管理為主，實現企業對小車進行現代化高級智能管理調度的監控（如圖2所示），提高小車使用效率，降低運營成本，同時對車輛進行有效控制。

系統支持iPhone，Android，Windows Phone等智能手機上的實時位置、視頻監控、雙向對講、軌跡回放等。

參考文獻

[1]周慧燦，張瓊.多線程技術在網絡視頻傳輸中的實現[J].湖南理工學院學報，2006（19）.

[2]謝紅華，陸以勤，呂錦.基于3G無線網絡的高質量實時視頻監視系統的設計[J].計算機應用研究，2007（24）.

[3]王俊.3G移動通信系統網關技術應用研究[J].通信技術，2011（03）.

[4]王銘，倪平，王冬，等.基于3G網絡的遠程無線綜合監控系統[J].電子技術應用，2011（01）.

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