3G无线视频监控系统的设计与实现

丁鹤洋， 李太君， 徐 瑛

（海南大学 信息科学技术学院， 海南 海口 570228）

0 引言

近年来计算机、电子通信等行业步入了快速发展的时代，嵌入式系统作为多个行业结合的产物以其专用性强，可靠性强等特点得到了广泛的应用[1]。第三代移动通信技术也在中国铺天盖地而来，与传统的通信技术相比较 3G网络通信质量更可靠，同时具有高速的传输速率，因而 3G网络将会更广泛为大众所接受从而应用到更广阔的领域中去。这里在Linux操作系统下，利用嵌入式开发板S3C2440搭建了系统的硬件环境[2]，完成了 CDMA2000 1x EV-DO无线网络拨号上网，并最终通过电信3G网络成功实现了视频图像的传输。所构建的无线视频监控系统可广泛应用于工业生产、安防、航空航天等各个方面。

1 系统的总体设计

系统通过AT指令完成CDMA2000 1x EV-DO网络的拨号上网，服务器端视频采集模块利用摄像头进行视频图像采集并通过Socket编程实现网络发送，客户端利用 C#编写的应用程序来完成与 ARM板的连接并成功接收到前端监控图像。系统总体结构如图1所示。

2 系统的硬件选择

嵌入式处理器是嵌入式开发板的心脏，现在市面上处理器种类繁多，相比较而言 ARM 性价比较高，本系统服务器端选用了三星公司推出的 RISC微处理器 S3C2440，该处理器采用的是内核ARM920T，013um的 CMOS标准宏单元及存储单元。它实现了MMU、BUS、AMBA以及HARVARD这一高速缓冲体系结构。硬件框如图2所示。

在无线发送模块中该系统选用了中兴公司所生产的3G通信模块MC8630，该模块下行通信速度可达到3.1 Mb/s，上行通信速度1.8 Mb/s，可广泛应用于高速数据交换、安防、智能监控、医疗监护等各个方面。MC8630基本连接方式如图3所示。

3 系统的软件架构

3.1 服务器端的设计

在服务器端利用Video for Linux接口函数完成视频图像帧的采集，等待客户端请求尝试建立连接，连接成功后将采集到的图像利用 3G网络发送到客户端。涉及到的具体步骤如下：首先开辟地址空间定义数组用于采集图像帧的存储，选用内存映射（Mmap）方式捕获视频图像，完成硬件设备初始化。接下来创建并绑定套接字（Socket）开始监听客户端的连接请求。当监听到客户端有连接请求时通过Client_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,&sin_size)建立TCP连接，调用V4L接口函数利用前端摄像头进行图像采集暂时存储在对应的数组中并通过Sendbytes=sendto(client_fd,buf,size_number,0,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,sin_size)命令将图像传给客户端，结束采集后关闭视频设备。

3.2 客户端的设计

客户端 PC机的应用程序主要是用 C#语言编写，客户端需要完成的是与服务器端建立TCP连接并通过向下位机发送图像数据请求完成前端监控图像的传输[3-4]，完成图像显示进行实时监控。客户端运行流程如图4所示。

图4 客户端运行流程

创建新的Socket并与服务器端TCP连接的实现：

IPAddress ipAddress = IPAddress.Parse(＂server_ip＂); //指定服务器端的IP

IPEndPoint zd_ip = new IPEndPoint(ipAddress,port); //指定服务器端的Port

TcpClient client = new TcpClient(); //创建 TCP连接

Client.Connect(zd_ip);

NetworkStream stream = client.GetStream(); //完成创建

3.3 EV-DO网络的数据传输

利用 AT指令[5]对 MC8630进行设置，完成与3G网络的连接，服务器端对采集到的图像数据分组打包由MC8630传送出去。EV-DO数据传输过程如图5所示。

4 系统的测试与结果

各部分程序调试正确后，将服务器端地址设为嵌入式开发板无线拨号上网成功后所分配的地址[6‐7]，服务器端接好摄像头，客户端运行应用程序开始视频图像采集发送程序，经测试摄像头成功采 集视频图像并发送成功，客户端亦能成功获得服务器端传送的图像。

5 结语

基于嵌入式 Linux的远程视频监控系统是为适应当前嵌入式技术发展和实际市场需求而进行设计的，伴随着全国3G网络的覆盖，基于3G网络的无线视频监控必将以其方便快捷等优势成为视频监控领域的发展趋势，这里在ARM+Linux开发平台下构建了该无线视频监控系统，经过大量实验验证了系统的准确性和稳定性，该系统可广泛应用于视频监控、自动控制、人工智能等各个领域，具有广阔应用前景[8]。

[1] 戴丽，张维勇，刘征宇，等.嵌入式无线视频监控系统的设计与实现[J].合肥工业大学学报,2008,31(01):4-9.

[2] 廖颖.基于ARM9的远程网络图像监控研究与设计[D].四川:西南交通大学,2009.

[3] 孙桂斌.基于TCP/IP协议多客户连接的服务器端程序实现[J].网络与通信,2009，29(07):83-87.

[4] 刘易,李太君.3G移动终端流媒体播放技术的研究[J].通信技术,2011,44(03):123-128.

[5] 王俊.3G移动通信系统网关技术应用研究[J].通信技术,2011,44(03):120-122.

[6] 吕振华.cdma2000 1x网络和EV-DO网络互操作相关问题分析[J].电信科学,2009，30(08):27-30.

[7] 李猛.基于 CDMA2000_1X的无线视频监控系统的研究与实现[D].陕西:西安科技大学,2008.

[8] 邓漫龄.ARM嵌入式Linux系统的研究与实现[D].北京:北京邮电大学,2009.