3G網(wǎng)絡(luò)手機(jī)視頻監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

1前言

　　伴隨國(guó)內(nèi)3大電信運(yùn)營(yíng)商3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，基于高速移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的手機(jī)產(chǎn)品越來越多，其中非常有特色的一種則是手機(jī)視頻監(jiān)控。

　　突破了網(wǎng)絡(luò)帶寬限制的瓶頸后，手機(jī)視頻監(jiān)控具備了良好的視頻清晰度和實(shí)時(shí)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(shí)、隨地遠(yuǎn)程觀看實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻的需求，具有如下優(yōu)勢(shì)：隨時(shí)隨地的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了AnyTime、AnyWhere、AnyDevice（任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何設(shè)備）進(jìn)行視頻監(jiān)控；成本優(yōu)勢(shì)，手機(jī)是一種“人人都有”的終端，作為視頻監(jiān)控客戶端使用時(shí)是一種重復(fù)利用，減少了用戶投資，此外，與PC相比手機(jī)價(jià)格低，具有良好的成本優(yōu)勢(shì)；安全優(yōu)勢(shì)，手機(jī)號(hào)碼與手機(jī)設(shè)備序列號(hào)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(qiáng)，3G手機(jī)已逐漸成為一種“萬能終端”。手機(jī)不僅可用于視頻瀏覽，采集實(shí)時(shí)圖像、視頻、音頻，進(jìn)而發(fā)送至平臺(tái)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、比對(duì)，還能進(jìn)一步提高手機(jī)的應(yīng)用效率與應(yīng)用范圍。此外，將手機(jī)作為一種控制終端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的MachineToMachine式的設(shè)備控制，也是手機(jī)視頻監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制的目標(biāo)之一。

　　2智能化手機(jī)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(chǎng)景的不同，3G手機(jī)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(shí)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(tái)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(dòng)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(tái)、客戶端設(shè)備三部分。

　　前端設(shè)備又可分為：攝像機(jī)類，具體可包括模擬球機(jī)、模擬槍機(jī)以及IP球機(jī)、槍機(jī)；編碼及存儲(chǔ)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?、溫度傳感器等；其他采集設(shè)備類，如手機(jī)、聲音采集設(shè)備；報(bào)警設(shè)備類，如報(bào)警開關(guān)、警報(bào)器、報(bào)警喇叭等。

　　中心平臺(tái)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(chǔ)、報(bào)警處理、信令網(wǎng)關(guān)、短信/彩信網(wǎng)關(guān)、智能分析比對(duì)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(shí)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(dòng)終端如手機(jī)、PDA、PPC等。

　　由以上體系架構(gòu)我們可以看到，3G手機(jī)具有采集、瀏覽能力及可移動(dòng)特性，因此在整個(gè)體系架構(gòu)中3G手機(jī)既能夠作為前端設(shè)備，用于實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)視頻瀏覽、報(bào)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(jī)功能

　　由于3G手機(jī)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(chǎng)景對(duì)3G手機(jī)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(guó)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(dòng)視頻瀏覽與無線實(shí)時(shí)視頻上傳都成為可能。目前，已正式商用的中國(guó)電信無線全球眼手機(jī)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(shí)時(shí)性與較高清晰度的手機(jī)視頻瀏覽需求。

　　在手機(jī)視頻瀏覽應(yīng)用中，若實(shí)時(shí)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(tái)“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(shí)，則需調(diào)用中心平臺(tái)“視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器”將視頻轉(zhuǎn)發(fā)至手機(jī)。

　　3.2將3G手機(jī)作為視頻采集前端的應(yīng)用

　　在手機(jī)實(shí)時(shí)視頻采集應(yīng)用中，可由平臺(tái)業(yè)務(wù)管理服務(wù)器按手機(jī)號(hào)碼分配統(tǒng)一的接入ID，對(duì)具有高質(zhì)量攝像頭，并具有較強(qiáng)實(shí)時(shí)視頻編碼能力的手機(jī)而言，作為視頻采集前端接入平臺(tái)后，其在一定程度上就成了與IP攝像機(jī)功能相一致的前端視頻采集設(shè)備。當(dāng)手機(jī)開啟自帶攝像頭并利用3G網(wǎng)絡(luò)上行鏈路進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻上傳時(shí)，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(jī)、作為視頻瀏覽客戶端的其他手機(jī)等多種終端實(shí)時(shí)查看。

　　此外，在專用手機(jī)客戶端基礎(chǔ)上，用戶還可將手機(jī)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(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、外存儲(chǔ)器等，實(shí)現(xiàn)多種其他數(shù)據(jù)的高速、無線上傳，從而大大擴(kuò)展將手機(jī)作為數(shù)據(jù)上傳終端的應(yīng)用范圍。

　　3.3基于手機(jī)報(bào)警與控制的家居綜合安防

　　基于3G網(wǎng)絡(luò)的智能化手機(jī)監(jiān)控綜合系統(tǒng)的另一種典型應(yīng)用則是在手機(jī)視頻監(jiān)控基礎(chǔ)上疊加多種報(bào)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(tái)、客戶端三部分。前端包括攝像機(jī)（槍形、球形攝像機(jī)）、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(chǔ)服務(wù)器與家電遠(yuǎn)程控制器；平臺(tái)則需利用視頻轉(zhuǎn)發(fā)與信令控制服務(wù)器實(shí)現(xiàn)視頻與控制信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)；客戶端實(shí)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(gè)方面。

　?。?）家庭安防攝像機(jī)實(shí)時(shí)視頻查看

　　在客廳、廚房等房間安裝球形、槍形攝像機(jī)后，住戶可通過手機(jī)客戶端隨時(shí)查看自家實(shí)時(shí)視頻狀況。同時(shí)，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(jī)住戶及授權(quán)用戶也可實(shí)時(shí)視頻查看。該系統(tǒng)前端還具有專用大容量視頻存儲(chǔ)設(shè)備，用于攝像機(jī)視頻存儲(chǔ)。

　?。?）家居狀況實(shí)時(shí)報(bào)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(jī)通過移動(dòng)偵測(cè)功能發(fā)現(xiàn)可疑人員等，則立即通過平臺(tái)發(fā)送警報(bào)給住戶手機(jī)（警報(bào)可為預(yù)錄制語音、短信、彩信等），住戶能夠立即了解具體報(bào)警類型信息，并可通過客戶端觀看攝像機(jī)拍攝的實(shí)時(shí)視頻狀況。

　?。?）家居設(shè)備實(shí)時(shí)控制

　　通過接入Internet的PC客戶端或手機(jī)，住戶不僅能夠查看到自家實(shí)時(shí)溫度，看到視頻，還可對(duì)各傳感器進(jìn)行開關(guān)控制，并通過“家電遠(yuǎn)程控制器”對(duì)多種家電進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，如打開、關(guān)閉吊燈，控制熱水器燒水，打開電視機(jī)等。

　　3.4手機(jī)實(shí)時(shí)信息采集上傳與中心比對(duì)報(bào)警系統(tǒng)

　　如圖1所示的體系架構(gòu)，利用手機(jī)作為實(shí)時(shí)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(tái)進(jìn)行檢測(cè)、比對(duì)，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(gè)方面。如巡警發(fā)現(xiàn)疑似被盜車輛時(shí)用手機(jī)拍攝車牌圖像，發(fā)送至平臺(tái)進(jìn)行車牌識(shí)別并與車牌數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，平臺(tái)如確認(rèn)是違法或被盜車輛則可立即通知巡警采取行動(dòng)；當(dāng)巡警發(fā)現(xiàn)可疑人員時(shí)，可利用手機(jī)迅速抓拍其臉部圖像，發(fā)送至平臺(tái)疑犯人臉數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行特征匹配比對(duì)，則可確定犯罪分子。目前，伴隨手機(jī)性能的提高，還可在手機(jī)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(tái)，則能夠進(jìn)一步縮短比對(duì)時(shí)間，提高治安管理辦案效率。

　　4智能化手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的接口

　　4.1實(shí)時(shí)視頻請(qǐng)求、瀏覽與控制

　　將3G手機(jī)作為視頻瀏覽終端進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，手機(jī)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(jiǎn)化了的RTSP標(biāo)準(zhǔn)接口，實(shí)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(jī)與服務(wù)器間必須實(shí)現(xiàn)的消息包括DESCRIBE消息、SETUP消息、PLAY消息、TEARDOWN消息，可選擇實(shí)現(xiàn)的消息包括PAUSE消息、OPTION消息。

　　4.2實(shí)時(shí)視頻和其他數(shù)據(jù)上傳

　　將手機(jī)作為視頻采集終端，進(jìn)行視頻上傳或?qū)⑹謾C(jī)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(shí)，手機(jī)與平臺(tái)之間可采用標(biāo)準(zhǔn)SIP消息進(jìn)行認(rèn)證、鑒權(quán)與會(huì)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(tái)和遠(yuǎn)程設(shè)備控制

　　將手機(jī)作為控制終端時(shí)，對(duì)前端攝像機(jī)進(jìn)行云臺(tái)控制或?qū)χ悄芗揖討?yīng)用中的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制時(shí)，具有相似的接口協(xié)議。為了實(shí)現(xiàn)一致性和可擴(kuò)展性，可采用標(biāo)準(zhǔn)SIP及擴(kuò)展的SIP+XML作為手機(jī)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(jī)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(duì)于手機(jī)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(jī)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(yàn)的缺乏也阻礙了其推廣步伐。我們認(rèn)為，要對(duì)其進(jìn)行快速推廣應(yīng)首先以某些行業(yè)的特定場(chǎng)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。