基于3G网络的手机视频监控与远程控制系统及其应用

基于3G网络的手机视频监控与远程控制系统及其应用

　　1前言

　　伴随国内3大电信运营商3G网络建设的持续推进，基于高速移动网络应用的手机产品越来越多，其中非常有特色的一种则是手机视频监控。

　　突破了网络带宽限制的瓶颈后，手机视频监控具备了良好的视频清晰度和实时性，其不但具备了固定线路视频监控的图像功能，还从根本上满足了用户随时、随地远程观看实时监控视频的需求，具有如下优势：随时随地的优势，实现了AnyTime、AnyWhere、AnyDevice（任何时间、任何地点、任何设备）进行视频监控；成本优势，手机是一种“人人都有”的终端，作为视频监控客户端使用时是一种重复利用，减少了用户投资，此外，与PC相比手机价格低，具有良好的成本优势；安全优势，手机号码与手机设备序列号的惟一性能够对用户进行严格意义上的惟一鉴权，便于用户管理。

　　伴随性能的持续增强，3G手机已逐渐成为一种“万能终端”。手机不仅可用于视频浏览，采集实时图像、视频、音频，进而发送至平台进行处理、存储、比对，还能进一步提高手机的应用效率与应用范围。此外，将手机作为一种控制终端，实现远程的MachineToMachine式的设备控制，也是手机视频监控与远程控制的目标之一。

　　2智能化手机视频监控综合系统的体系架构

　　如前面所述，根据用户需求与场景的不同，3G手机将作为视频浏览、控制信令发送、视频或音频采集、图像获取等各种功能的实现终端或客户端，在附加其他前端或客户端设备并由平台配置不同的能力后，则能形成不同应用目的。整体上基于3G移动网络的各种应用均可在如图1所示的统一体系架构下进行。

　　从结构上看，与固定线路的网络视频监控系统类似，该系统从整体上分为前端设备、中心管理平台、客户端设备三部分。

　　前端设备又可分为：摄像机类，具体可包括模拟球机、模拟枪机以及IP球机、枪机；编码及存储服务器类，具体可分为DVS、DVR、NVS、NVR等；传感器类如红外传感器、窗磁传感器、门磁传感器、火焰传感器、温度传感器等；其他采集设备类，如手机、声音采集设备；报警设备类，如报警开关、警报器、报警喇叭等。

　　中心平台设备则包括业务管理、流媒体分发、视频转码、视频存储、报警处理、信令网关、短信/彩信网关、智能分析比对等服务器。

　　客户端设备的主要功能在于监控视频浏览、识别结果检索与查看、前端设备功能配置等，具体设备形态可为监控用PC、视频矩阵、电视墙或其他移动终端如手机、PDA、PPC等。

　　由以上体系架构我们可以看到，3G手机具有采集、浏览能力及可移动特性，因此在整个体系架构中3G手机既能够作为前端设备，用于实时的视频采集与图片抓拍上传，也可作为监控客户端进行实时视频浏览、报警查看、智能分析与控制结果查看等。

　　3典型应用中的3G手机功能

　　由于3G手机功能的多样性，其在不同的应用中所扮演的设备角色也有所不同，下面根据不同的应用场景对3G手机在其中所起的功能分别进行阐述。

　　3.1监控视频浏览

　　以中国电信cdma2000EV-DORevA网络为例，其单载频下行及上行链路峰值分别达3.1Mbit/s与1.8 Mbit/s，基于高带宽的具有较高分辨率与帧率的移动视频浏览与无线实时视频上传都成为可能。目前，已正式商用的中国电信无线全球眼手机视频浏览产品的标准视频编码格式为H.264 baseline profile level-1.2(QVGA：320×240@20)，已基本满足用户高实时性与较高清晰度的手机视频浏览需求。

　　在手机视频浏览应用中，若实时视频由面向PC或电视墙浏览的设备所采集，则一般需调用中心平台“视频转码服务器”将CIF/D1分辨率、高帧率的视频码流转码为H.264格式小码流；当前端设备为小码流直接编码上传或具备小码流能力时，则需调用中心平台“视频转发服务器”将视频转发至手机。

　　3.2将3G手机作为视频采集前端的应用

　　在手机实时视频采集应用中，可由平台业务管理服务器按手机号码分配统一的接入ID，对具有高质量摄像头，并具有较强实时视频编码能力的手机而言，作为视频采集前端接入平台后，其在一定程度上就成了与IP摄像机功能相一致的前端视频采集设备。当手机开启自带摄像头并利用3G网络上行链路进行实时视频上传时，其视频经视频转发服务器转发，则可由多种方式接入的电视墙、监控用C机、作为视频浏览客户端的其他手机等多种终端实时查看。

　　此外，在专用手机客户端基础上，用户还可将手机作为数据上传通道，利用USB线连接自身多种设备如数码相机、数码摄像机、外存储器等，实现多种其他数据的高速、无线上传，从而大大扩展将手机作为数据上传终端的应用范围。

　　3.3基于手机报警与控制的家居综合安防

　　基于3G网络的智能化手机监控综合系统的另一种典型应用则是在手机视频监控基础上叠加多种报警与远程家居设备控制的家居综合安防系统，其具体设备与流程示意如图2所示。

　　该系统设备构成与图1所示的整体体系架构一致，分为前端、平台、客户端三部分。前端包括摄像机（枪形、球形摄像机）、多种传感器（门磁、窗磁、红外、烟雾、煤气等传感器）、受控家电设备（灯具、冰箱、热水器等）、视频存储服务器与家电远程控制器；平台则需利用视频转发与信令控制服务器实现视频与控制信号的转发；客户端实现远程查看与控制目的。该系统的功能包括但不限于以下几个方面。

　　（1）家庭安防摄像机实时视频查看

　　在客厅、厨房等房间安装球形、枪形摄像机后，住户可通过手机客户端随时查看自家实时视频状况。同时，住户能够授权给亲属及朋友，使他们也具有视频观看权利。此外，利用任何可接入Internet的PC机住户及授权用户也可实时视频查看。该系统前端还具有专用大容量视频存储设备，用于摄像机视频存储。

　　（2）家居状况实时报警

　　客厅、厨房、门口等可安装门磁、窗磁、红外、烟雾、煤气等多种传感器。当传感器发现门窗遭破坏、有人闯入、家内起火、煤气泄漏以及摄像机通过移动侦测功能发现可疑人员等，则立即通过平台发送警报给住户手机（警报可为预录制语音、短信、彩信等），住户能够立即了解具体报警类型信息，并可通过客户端观看摄像机拍摄的实时视频状况。

　　（3）家居设备实时控制

　　通过接入Internet的PC客户端或手机，住户不仅能够查看到自家实时温度，看到视频，还可对各传感器进行开关控制，并通过“家电远程控制器”对多种家电进行实时控制，如打开、关闭吊灯，控制热水器烧水，打开电视机等。

　　3.4手机实时信息采集上传与中心比对报警系统

　　如图1所示的体系架构，利用手机作为实时信息获取与上传设备，将采集到的图像、音频、视频等上传至平台进行检测、比对，则能够实现快速、准确地取证、定位与侦查的目的，可应用于城市治安管理等各个方面。如巡警发现疑似被盗车辆时用手机拍摄车牌图像，发送至平台进行车牌识别并与车牌数据库比对，平台如确认是违法或被盗车辆则可立即通知巡警采取行动；当巡警发现可疑人员时，可利用手机迅速抓拍其脸部图像，发送至平台疑犯人脸数据库进行特征匹配比对，则可确定犯罪分子。目前，伴随手机性能的提高，还可在手机侧就完成采集车牌、人脸图像的特征提取工作，只将特征发送平台，则能够进一步缩短比对时间，提高治安管理办案效率。

　　4智能化手机视频监控系统的接口

　　4.1实时视频请求、浏览与控制

　　将3G手机作为视频浏览终端进行应用时，手机与视频转码服务器或视频转发服务器相当于客户端与服务器形式，其接口可应用简化了的RTSP标准接口，实现RFC2326“RTSP”附录D中关于客户端和服务器基本回放的最小要求。手机与服务器间必须实现的消息包括DESCRIBE消息、SETUP消息、PLAY消息、TEARDOWN消息，可选择实现的消息包括PAUSE消息、OPTION消息。

　　4.2实时视频和其他数据上传

　　将手机作为视频采集终端，进行视频上传或将手机作为上传通道进行数据量较大的其他数据上传时，手机与平台之间可采用标准SIP消息进行认证、鉴权与会话，认证通过后则可建立UDP连接完成数据传送。

　　4.3云台和远程设备控制

　　将手机作为控制终端时，对前端摄像机进行云台控制或对智能家居应用中的设备进行远程控制时，具有相似的接口协议。为了实现一致性和可扩展性，可采用标准SIP及扩展的SIP+XML作为手机与前端设备的控制与信息交换接口协议。

　　5结束语

　　目前，基于3G网络的手机视频监控与远程控制应用涉及的相关技术均已成熟，当前规模推广所面临的最大问题是用户对于手机视频浏览、上传、控制的应用还缺乏具体的概念；此外，基于手机的应用还必须与具体行业或家庭的需求相结合，相关应用经验的缺乏也阻碍了其推广步伐。我们认为，要对其进行快速推广应首先以某些行业的特定场景应用为突破，形成示范性效应，从而快速提高用户的接受度与认知度。