基于3G无线网络的视频监控系统方案

文｜无锡职业技术学院电子与信息技术学院 侯立功

1 视频监控系统的发展现状

视频监控系统先后经历了模拟、数字和网络三个不同的技术发展阶段[1]。以同轴电缆为介质，采用基带传输方式，控制主机只能接收处理模拟信号是第一代模拟监控系统的典型特征。模拟监控系统以磁带为存储媒介，磁带重复利用10次以后，所存储图像的清晰度会逐步下降，而且模拟系统的控制主机与信息系统无法交换数据，应用灵活性较差。

数字监控是继模拟监控之后的第二代监控技术。目前市场上的数字视频监控系统主要还是采用模拟/数字混合式的技术，即前端图像采集和传输仍采用模拟方式，在后端监控中心由视频矩阵或硬盘录像机（DVR）对图像进行数字处理、切换与控制。该方式的图像质量、保存时间以及可靠性均较模拟监控有大幅度的提升，系统可以与信息系统交换数据，数据的保存、查询和检索方便，应用灵活性较好，是目前主流的应用模式，适合传统监控系统的改造和中等规模视频监控系统应用。

网络视频监控基于国际通用的TCP/IP协议；前端图像采集设备采用数字化摄像机，直接将传统的模拟视频信号转换为数字信号；采用流媒体技术实现视频在互联网上的传输。这种方式可以充分利用现有网络资源实现远程视频监控；并且系统扩展能力强，只要在有网络的地方增加监控点设备、加载客户端软件并授予相应权限就可扩展新的监控工作站。全数字化视频资源便于保存和检索，应用灵活，适合大型视频监控系统工程项目应用。

然而，视频监控系统的发展仍然存在如下一些问题[3]：

①缺乏统一的，具有强制约束力的国家标准。由于我国相关行业部门的管理制度比较滞后，视频监控系统的相关法律法规尚待完善，导致了国家标准与区域标准并存，多种厂商联盟标准并存等现象。市场上存在多种不同的安防监控产品标准，并且互不兼容、各自为政。

②跨行业合作困难。安防监控系统主要是整合音视频、通信、IT、控制等各行业系统的优势。然而，我国目前的社会化合作体系还不够健全，各行业受传统经营观念和激烈的市场竞争压力的影响，都想在本行业甚至其他行业占得先机，扩大自己的市场份额，不愿公开产品技术接口和相关通信协议。

③用户对监控系统不断提升的期望与项目实施之间存在一定的落差。虽然基于TCP/IP网络技术的视频监控系统受益于网络传输的标准化，扩展能力强、网络维护由运营商提供保证；但该模式经常受制于网络带宽限制，监控图像质量得不到保证，及时性和流畅性不够，另外还需要网络信号和电脑等设备的支持，不能随时随地实现对监视点的监控。

2 3G无线网络的发展与应用

3G无线网络已经在中国移动、电信、联通三大运营商的建设和推广下遍布全国各级市县和乡镇，并占据了国内移动终端主流市场。3G与前两代移动通信的主要区别是大幅提升了传输数据的速度，能够处理图像、音乐、视频等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。三大运营商凭借多年的网络运营维护以及3G网络标准化的优势，可以为视频监控系统的硬件设备制造商、系统集成商以及最终用户创造便捷的交互，弥补视频监控行业发展的欠缺。

目前，三大运营商已经可以提供3G可视电话业务，可以应用于家庭、汽车、店铺等小范围场所的日常监控。该业务具有监控、录像、自动报警和双向对讲等功能，并且实施简单。用户只需在家里、车内或店铺放置一台3G视频监控终端，就可随时随地了解现场情况。只需用3G手机给3G视频监控终端拨打视频电话，就可以在3G手机上观看到监控图像，并且还可以通过手机的数字键控制监控图像的转动。该业务还提供彩信、短信等多种报警方式，支持用户在出现突发事件时借助双向对讲功能警示不法分子，或与监控点人员进行交流，适用于防火防盗、安全护卫、人员监护、远程管理等。

该应用采用了H.264视频压缩算法、流媒体视频处理等技术。系统对摄像机采集到的图像进行视频压缩编码；通过3G智能无线通信模块，把实时动态图像传输到距离用户最近的运营商的3G无线网络；使用户可方便地通过计算机、手机监控实时图像；在总体上实现了视频数据的编解码、加解密、交互和远程控制等功能。图1为目前市场上应用的3G无线视频监控示意图[4]。

相比数字和网络视频监控系统，采用3G技术的无线视频监控完全可以脱离固有架构，利用3G智能移动终端，不受地域、时间限制地实现远程实时监控，提供更便捷、更稳定的监控服务和更广泛、更灵活的，突破时空限制的监控使用感受。

3 基于3G无线网络的视频监控系统方案

随着物联网产业的兴起和发展，市场上出现了很多基于3G无线网络技术的应用，主要集中在应急指挥、公交监控[6]、家庭监控、公共多媒体服务等领域。但是，3G无线网络技术与传统意义上的安防视频监控弱电系统的结合应用还不多见，仅有部分系统集成公司在进行这方面的尝试。图2展示了一种基于3G无线网络技术的视频监控系统设计方案。

该方案采用了有线、无线一体化解决策略，选择具备3G无线网络和TCP/IP网络通信功能的嵌入式DVR作为监控中心核心设备。传统的视频监控系统的基本功能，如实时监控、实时记录、录像回放、远程控制摄像机等仍以有线方式实现，确保在出现意外情况（比如无线或网络信号运营商设备故障或设备检修）时，监控系统仍能发挥作用。

通过给DVR加载3G无线路由器，可实现监控系统的3G通信。目前的3G无线路由器除支持3G无线信号的发送和接收外，还具备动态域名解析、静态地址分配、网络地址转换等功能，支持手机远程控制。用户可以随时随地使用手持设备通过3G网络来浏览视频、查看监控图像、监听现场声音，同时实现点击跟踪和放大功能。

DVR通过TCP/IP网络接口与中心机房连接，只需要给DVR配置一个系统内的IP，就可以实现内网和外网的连接。通过安装在中心机房的各类功能性服务器[6]，可实现对3G无线网络和Internet网络视频监控服务功能的支持，各服务器的具体作用如表1所示。通过在管理服务器上安装安防系统管理软件实现对整套系统前端视频采集设备、监控报警设备、平台服务器、网络等资源以及授权用户的管理。流媒体服务器用来完成流媒体信号的转发，可实现对前端图像的实时监视及录像的调看和转发。存储服务器可以实现对视频监控信息的长时间保存和查看。当系统设置的报警状态被触发时，报警服务器可以提供通过短信网关和彩信网关给用户发送短信、彩信以及打电话等信息提示服务。经过授权的相关安保和管理人员不仅可以在监控中心通过DVR控制手柄，还可以通过3G无线网络用智能手机远程控制智能高速球的旋转，实现遥控监视，随时随地实时了解监视现场情况；还可以用3G智能手机或任意一台联网的电脑调用、访问系统服务器存储的各现场记录画面。

表1 基于3G无线网络技术的视频监控系统应用服务器一览表

在管理服务器上安装智能分析软件，利用强大的服务器资源和软件智能算法自动进行人脸识别和行为分析。在一些主干道和重要的公共场所设置智能高速球，使监控系统可以在发生紧急情况，如突发性群体事件时，及时抓拍现场图像进行分析检测，并通过3G无线网络发送短信提醒和现场图片彩信给相关安保人员。相关管理人员可以随时随地主动拨打电话连接现场画面进行进一步的确认。

4 结束语

本文提出的技术方案在实现视频监控传统功能的基础上，结合了3G无线网络的应用，可以实现短信提醒、彩信报警、手机呼叫和手机远程监控，带来更加方便和智能化的安防管理。然而，目前3G无线网络的带宽与频率资源较为有限，当终端设备处于移动状态时，可用带宽和误码率指标之比有较大幅度下降，加上3G无线传输的资费较高[2]，导致安防监控与3G的顺畅结合目前仍受到一定的限制。

尽管存在一定的发展瓶颈，但智能化一定是安防监控未来发展的一个重要方向。随着国家“平安城市”的建设和“物联网应用”的推广，大规模的安防监控系统建设对智能化解决方案提出了迫切需求[5]。相信随着移动通信技术的发展，基于3G甚至4G无线网络的安防监控系统的优势将会愈发突出，成为智能化安防系统一个主流的应用平台。

1 吴建国.视频监控系统的发展趋势[J].云南警官学院学报，2011（3）：67-70

2 刘力群.基于3G无线网络传输的视频监控系统[C].第二十五届中国（天津）2011年IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议.2011：42-45

3 侯立功.基于物联网技术的智能家居系统构想[J].数字通信，2011（6）：33-35

4 安防知识网.3G技术携手监控，助力安防[EB/OL].（2011-04-08）[2012-05-30].http://www.asmag.com.cn/technic/th-41691-new-6.shtml

5 比特网.叫好不叫座——浅谈智能视频监控发展前景[EB/OL].（2010-07-02）[2012-05-30].http://network.chinabyte.com/42/11406042.shtml

6 俞云平.视频监控技术变革推动平安城市深入建设[EB/OL].（2011-01-06）[2012-05-30].http://www.hikvision.com/Cn/SuccessStory_list_more.asp?id=229