基于3G網(wǎng)絡(luò)的手機視頻監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)及其應(yīng)用

　　1前言

　　伴隨國內(nèi)3大電信運營商3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，基于高速移動網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(luò)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(yuǎn)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(shè)備）進(jìn)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(fù)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(shè)備序列號的惟一性能夠?qū)τ脩暨M(jìn)行嚴(yán)格意義上的惟一鑒權(quán)，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(jìn)而發(fā)送至平臺進(jìn)行處理、存儲、比對，還能進(jìn)一步提高手機的應(yīng)用效率與應(yīng)用范圍。此外，將手機作為一種控制終端，實現(xiàn)遠(yuǎn)程的MachineToMachine式的設(shè)備控制，也是手機視頻監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制的目標(biāo)之一。

　　2智能化手機視頻監(jiān)控綜合系統(tǒng)的體系架構(gòu)

　　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(shè)備并由平臺配置不同的能力后，則能形成不同應(yīng)用目的。整體上基于3G移動網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用均可在如圖1所示的統(tǒng)一體系架構(gòu)下進(jìn)行。

　　從結(jié)構(gòu)上看，與固定線路的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)類似，該系統(tǒng)從整體上分為前端設(shè)備、中心管理平臺、客戶端設(shè)備三部分。

　　前端設(shè)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(wù)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://www.brongaenegriffin.com/tags/溫度傳感器/" target="_blank">溫度傳感器等；其他采集設(shè)備類，如手機、聲音采集設(shè)備；報警設(shè)備類，如報警開關(guān)、警報器、報警喇叭等。

　　中心平臺設(shè)備則包括業(yè)務(wù)管理、流媒體分發(fā)、視頻轉(zhuǎn)碼、視頻存儲、報警處理、信令網(wǎng)關(guān)、短信/彩信網(wǎng)關(guān)、智能分析比對等服務(wù)器。

　　客戶端設(shè)備的主要功能在于監(jiān)控視頻瀏覽、識別結(jié)果檢索與查看、前端設(shè)備功能配置等，具體設(shè)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(gòu)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(gòu)中3G手機既能夠作為前端設(shè)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(jìn)行實時視頻瀏覽、報警查看、智能分析與控制結(jié)果查看等。

　　3典型應(yīng)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(yīng)用中所扮演的設(shè)備角色也有所不同，下面根據(jù)不同的應(yīng)用場景對3G手機在其中所起的功能分別進(jìn)行闡述。

　　3.1監(jiān)控視頻瀏覽

　　以中國電信cdma2000EV-DORevA網(wǎng)絡(luò)為例，其單載頻下行及上行鏈路峰值分別達(dá)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用中，若實時視頻由面向PC或電視墻瀏覽的設(shè)備所采集，則一般需調(diào)用中心平臺“視頻轉(zhuǎn)碼服務(wù)器”將CIF/D1分辨率、高幀率的視頻碼流轉(zhuǎn)碼為H.264格式小碼流；當(dāng)前端設(shè)備為小碼流直接編碼上傳或具備小碼流能力時，則需調(diào)用中心平臺“視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器”將視頻轉(zhuǎn)發(fā)至手機。

　　3.2將3G手機作為視頻采集前端的應(yīng)用

　　在手機實時視頻采集應(yīng)用中，可由平臺業(yè)務(wù)管理服務(wù)器按手機號碼分配統(tǒng)一的接入ID，對具有高質(zhì)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(shè)備。當(dāng)手機開啟自帶攝像頭并利用3G網(wǎng)絡(luò)上行鏈路進(jìn)行實時視頻上傳時，其視頻經(jīng)視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器轉(zhuǎn)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(chǔ)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(shè)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(yīng)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(luò)的智能化手機監(jiān)控綜合系統(tǒng)的另一種典型應(yīng)用則是在手機視頻監(jiān)控基礎(chǔ)上疊加多種報警與遠(yuǎn)程家居設(shè)備控制的家居綜合安防系統(tǒng)，其具體設(shè)備與流程示意如圖2所示。

　　該系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成與圖1所示的整體體系架構(gòu)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(shè)備（燈具、冰箱、熱水器等）、視頻存儲服務(wù)器與家電遠(yuǎn)程控制器；平臺則需利用視頻轉(zhuǎn)發(fā)與信令控制服務(wù)器實現(xiàn)視頻與控制信號的轉(zhuǎn)發(fā)；客戶端實現(xiàn)遠(yuǎn)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。

　　（1）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(quán)給親屬及朋友，使他們也具有視頻觀看權(quán)利。此外，利用任何可接入Internet的PC機住戶及授權(quán)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(shè)備，用于攝像機視頻存儲。

　　（2）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(dāng)傳感器發(fā)現(xiàn)門窗遭破壞、有人闖入、家內(nèi)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(yù)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(shè)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(jìn)行開關(guān)控制，并通過“家電遠(yuǎn)程控制器”對多種家電進(jìn)行實時控制，如打開、關(guān)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(gòu)，利用手機作為實時信息獲取與上傳設(shè)備，將采集到的圖像、音頻、視頻等上傳至平臺進(jìn)行檢測、比對，則能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準(zhǔn)確地取證、定位與偵查的目的，可應(yīng)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(jìn)行車牌識別并與車牌數(shù)據(jù)庫比對，平臺如確認(rèn)是違法或被盜車輛則可立即通知巡警采取行動；當(dāng)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(jìn)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(cè)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(jìn)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(jìn)行應(yīng)用時，手機與視頻轉(zhuǎn)碼服務(wù)器或視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器相當(dāng)于客戶端與服務(wù)器形式，其接口可應(yīng)用簡化了的RTSP標(biāo)準(zhǔn)接口，實現(xiàn)RFC2326“RTSP”附錄D中關(guān)于客戶端和服務(wù)器基本回放的最小要求。手機與服務(wù)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(jìn)行視頻上傳或?qū)⑹謾C作為上傳通道進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)SIP消息進(jìn)行認(rèn)證、鑒權(quán)與會話，認(rèn)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(yuǎn)程設(shè)備控制

　　將手機作為控制終端時，對前端攝像機進(jìn)行云臺控制或?qū)?a target="_blank">智能家居應(yīng)用中的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)SIP及擴展的SIP+XML作為手機與前端設(shè)備的控制與信息交換接口協(xié)議。

　　5結(jié)束語

　　目前，基于3G網(wǎng)絡(luò)的手機視頻監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制應(yīng)用涉及的相關(guān)技術(shù)均已成熟，當(dāng)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(yīng)用還缺乏具體的概念；此外，基于手機的應(yīng)用還必須與具體行業(yè)或家庭的需求相結(jié)合，相關(guān)應(yīng)用經(jīng)驗的缺乏也阻礙了其推廣步伐。我們認(rèn)為，要對其進(jìn)行快速推廣應(yīng)首先以某些行業(yè)的特定場景應(yīng)用為突破，形成示范性效應(yīng)，從而快速提高用戶的接受度與認(rèn)知度。