基于3G的手机远程监控系统

李 伶，李太君

(海南大学 信息科学技术学院，海南 海口 570228)

0 引言

克服了传统的网络带宽不足的制约，手机视频监控系统可很好的满足实时性和视频清晰度的要求，它不但具备视频等监控的功能，基本上还可以实现实时、随地远程监看实时控制的应用需求。总体归纳具有以下几点优势：①实时随地的优势，它满足了不管在什么时间，不论再任何地点，通过何种设备都可以进行视频监控；②成本上的优势，因为当今社会手机是基本上人人都有的，把它作为视频监控的一端设备使用时是对资源的一种多重利用，减少了一定的成本投资，并且与普通PC机相比手机价格就要低很多，因此，在成本投资上有很大的优势。

1 3G远程监控系统

1.1 3G简介

3G是把无线通信技术和互联网等多媒体技术结合起来的一项全新的技术，3G技术的改进主要是在传输图像和声音或视频等信息数据的速度上有了很大的提高，它同样能够处理图像和视频等多种媒体形式，不但能够提供第二代通信（2G）所能提供的所有信息服务并且在此基础上有了很大的改进，比如在传输速度上就有了很大的提高。

受网络带宽、手机设备和终端设备的配置等因素的制约和影响，在2G时代，大部分的手机使用者使用的网上功能都只是一些简单的应用，比如下载一些图片或音乐、上网浏览简单的新闻页面等等。在当前3G时代，由于网速的大大提高手机终端可以提供更多更加高级的应用或服务，如可以通过手机看电视，可以浏览更多的网上信息，还可以进行手机视频通话等等。

1.2 远程监控系统

远程监控系统[1]总体结构图如图1所示。主要包括前端采集模块，数据处理模块，无线传输模块，终端监控模块。

图1 远程监控系统

（1）前端采集模块

前端采集模块实现的主要功能是从要监控的现场采集信息主要是视频信息；该模块中另外一部分是进行控制，这涉及到另外的控制设备，此模块支持不同的压缩比的图像大小。

（2）数据处理转发模块

脑子里所想的与课堂能讲的“表里不一”的困惑；先进的特色理论与复杂的社会现实的差距；自由与纪律的约束，等等，由此产生的心里纠结，直接或间接地诉之于学生。

该模块的功能是将前端设备采集来的信息进行相应地处理（如将信息转码处理）并储存处理后的信息，待终端需要时再进行传送。

（3）无线传输模块

视频采集压缩以后就可将压缩好的视频文件等传送到中心平台：传送的方式这里是通过3G网络。

（4）监控中心

监控中心的设备可以是普通的电脑或者域名服务器同样也可以使用具有相应功能的3G手机。待中心服务器需要时刻开启，随时等待各个监控终端的连接请求，对于始终在线模式的终端，可以按照需要调取查询当前的图像、视频信息，也可以自动实时地记录监控点的变化，以便实时监测。

（5）终端模块

该模块的主要功能是查看监控，如果监控现场的某些实物不需要处理改变，则该模块只实现监测查看现场的功能。

2 3G手机监控系统的体系结构

根据不同的应用需求，3G手机可作为视频或音频采集、图像获取等各种功能的采集终端或客户终端设备，在结合其它前端和客户端设备并由中心平台配置不同的功能后，便可达到不同的应用目的。整体上基于3G移动网络的各种应用均可在图2所示的体系结构下实现。

图2 基于3G网络的远程监控系统

从上面的体系结构图可以看到，一个完整的手机远程监控系统[2]从整体上可以简要的划分为三部分：前段，中心平台，客户端。 由于3G手机具有信息采集、视频浏览的功能并且具有可移动的特性，因此在整个体系结构中3G手机既能够作为前端设备，用于实时的图片拍摄和视频采集或是信息报警监测等，也可作为监控客户端进行实时视频浏览、报警查看、控制结果分析或者查看前端设备功能配置等等。

3 手机远程监控系统的接口

3.1 远程终端设备控制协议

在把手机作为控制终端使用时，对前端的数据信息采集设备进行控制或对所监控的家居应用中的设备进行远程控制时，他们所使用的接口协议具有一定的相关性。因此，为了实现的简便又可以很好的向后兼容可以采用具有一致性与可扩展性的接口协议，可以使用标准的基于应用层的信令控制协议（SIP）和可扩展标记语言与信令控制协议结合使用的扩展SIP+XML协议，作为手机终端和前端设备的连接的接口协议。

3.2 前端实时数据上传

在将3G手机作为数据信息采集终端设备时，将图片、视频或其它数据进行上传或将手机作为上传工具进行其他信息量比较大的数据上传使用时，3G手机与中心平台之间可采用标准应用层信令控制协议进行信息认证等，通过认证便可以建立用户数据包协议（UDP）连接完成数据传送，由于主要传的是视频信息对实时性的要求较高，所以采用UDP连接，如果上传的是文字信息可以采用传输控制协议（TCP）连接实现数据传送。

3.3 客户端的实时视频查看与控制请求

在将3G手机作为视频浏览终端使用时，视频转发服务器或视频转码服务器与3G手机分别相当于服务器与客户端的作用，两者的接口可使用简化了的实时流传输协议的标准接口，能够满足实时性的要求，即客户端可以实时的查看调用服务器的信息。

4 3G手机的应用实例

鉴于3G手机功能具有多样性，它在不同的应用中所体现的设备作用也有所不同。下面列举了两个在不同的场景中3G手机不同功能的应用实例。

4.1 实例1——信息采集前端

在实时信息采集应用中，作为信息采集前端接入中心平台后，由中心平台的信息处理服务器根据手机号码对它分配统一的终端账号（ID），手机终端在功能上可实现与前端摄像机相似的功能。如果手机本身具有自带摄像头（参数可用的范围下）在前端作为摄像设备使用，并通过3G移动网络链路进行实时视频上传时，将采集的视频经过视频转码器转码处理并通过视频转发服务器转发，则可通过多种方式接入终端的监控用的个人电脑(PC)机或作为视频监看客户端的其他终端（如3G手机）实时查看。

4.2 实例2——家庭安全防范终端

基于3G移动网络的手机远程监控系统的另外一个比较实用性的应用就是在手机视频监控的基础上添加各种报警器与远程家居设备控制器的家庭安全防范系统[3]，主要设备与流程示意图如图3所示。

图3 PC、手机监控系统

这个系统的整体结构分为信息采集部分、转码服务器模块、中心监控平台、终端监控部分共四部分。信息采集部分的设备主要包括各类摄像机、各种传感器、硬盘录像机（DVR）和家电远程控制器等；转码服务器模块与中心平台则需要配合视频转发与信令控制服务器实现视频与其它数据信息的转发；终端监控部分是完成远程查看与控制的功能。

其中第二部分将采集端获得的信息传送到转码模块，该模块需要在确保原有信息数量和质量的情况下实现信息的转码处理，通过此模块将采集来的视频信息等转码为 H.264格式[4]，在转码的同时完成其他一些参数的相应转变，例如图像、视频的分辨率等。根据需要可将信息转换成最适合的格式，最后将处理好的信息进行传送。图4为转码服务器模块的实现过程。

视频转码[5]最简单的实现方法就是把接收到的压缩视频流完全解码，然后再按输出格式的要求重新压缩成另一种格式的视频流格式。采用这种方法的好处是准确、灵活。但是，这种转码结构的计算是很复杂的，因为在解码与编码的过程中很多参数都需要重新来确定

图4 信息转码服务器模块

在远程监控系统中选用的压缩转码技术不能单纯的考虑实现的简便需要综合考虑很多因素：例如，输出的质量、处理过程中的复杂程度及信息处理时延、是否能够满足实时性的要求等等。为了更好的满足客户端对输出质量等各项目标的要求，需要采用运算能力有限目标输出质量要求较高的技术。这里将根据需要采用适当的转码技术，可将信息转换成H.264格式。

5 结语

基于3G网络的手机视频监控与远程控制应用所涉及到的相关技术已经很成熟，但还存在着一定的问题，其应用所面临的最大问题是使用者对于手机视频查看、控制的应用的理解是比较抽象的还缺乏更深入形象的理解。要实现快速推广应首先以某些行业的特定场景的应用为基础，来增加人们对这项技术的熟悉。比如，应用于治安管理中巡警发现疑似被盗车辆时可用手机拍摄车牌图像，发送到中心平台与车牌数据库中的进行比对，中心平台如果确认是违法或被盗车辆则可立即通知巡警采取行动。这样便可以提高治安管理的效率。远程监控系统同样可以应用于医学方面，现在越来越多的人在外地工作，那么对于家中的病人或者老人便不能很好的监护。可以通过支持远程监控的医疗设备对家人实行实时监护。对于简单的问题可以通过监控设备自行解决，对于解决不了的问题可及时与医务人员联系并采取相应的解决方法。

[1] 胡以怀,贾靖,常勇,等.基于 3G技术的船舶远程监测系统[J].舰船科学技术,2009,31(02):101-103.

[2] 张伟,李敏.一种远程监控系统的实现[J].现代电子技术,2004,184(17):89-91.

[3] 刘微,陈贺新.家庭的远程监控系统设计[J].通信技术,2009,42(01):312-313.

[4] 王俊,陈启美.基于H.264的图像转码技术的实现[J].中国交通信息产业,2008(04):101-103.

[5] 肖友能.视频转码技术回顾[J].通信学报,2002(08):72-80.