张晶

摘 要：3G 视频监控是安全防范系统的重要组成部分，其具有实时、直观、准确等特点，在城市安全监控、野外作业安全监控、城市公交监控等领域都发挥着极其重要的作用。以下针对3G无线视频监控系统的应用进行了阐述。

关键词：3G技术；无线视频；视频服务器；数据库

中图分类号：TN929.536 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）06-0136-02

中国已经跨入3G技术时代，无线网接入固网的大网络时代已经来临。随着流媒体和嵌入式技术的不断发展，基于无线网络和嵌入式技术的无线监控将取代传统的监控方式，在许多方面得到了广泛的应用，比如银行、超市、小区、远程教育领域和各种工业场所等。

随着计算机技术的发展，视频监控技术已由早期模拟设备为主的第一代视频监控系统发展到目前的数字视频监控，用户已不再满足于传统的监控系统。随着3G技术难点的突破和3G网络的发展，使3G无线视频监控的实现成为了可能。目前，全国在推进广电网、电信网、互联网的三网融合，采用新型的3G无线网络技术，是发展的必然趋势。由于已建成的3G无线通信网络技术已经相当成熟，在传输的稳定性和网络的覆盖率方面都具有很大的优势，而且视频传输设备终端便于携带和部署。利用3G无线通信网络承载视频监控系统、应急调度系统等应用，可以有效实现统一规划、统一标准、实时高效，第一时间让用户了解身边发生的重大事件、新闻动态等。它在功能上更为先进的同时，节省了大量的人力、财力维护费用。该系统同时融合了无线通讯、数字对讲技术、GPS定位技术、身份认证和网络安全隔离网闸等多种移动通讯、信息处理和计算机网络的最新前沿技术，以专网和无线通讯技术为依托，为一线值勤人员提供了一种跨业务数据库、跨地理阻隔的现代化移动环保通办公机制。

1 3G无线视频监控系统网络拓扑结构

3G无线视频监控系统网络拓扑结构如图1所示。

无线网络视频监控系统是基于移动3G网络，主要由视频的采集压缩模块、无线的数据传输模块、中心的监控管理平台三部分组成。系统结构简洁明了，扩展性好，能适应多变的监控要求。

1.1 前端视频采集模块

前端视频采集模块实现的功能是从普通的视频摄像头中捕捉瞬时的视频信号，然后压缩。该模块支持不同的压缩比和图像大小，用户可以根据需要选择不同型号的产品。

1.2 无线传输模块

视频采集压缩后就可以将压缩好的视频图像文件传送到中心，传送的方式是通过移动的3G 网络。系统具有PPP拨号过程，并嵌入式地实现了TCP/IP协议、POP3/SMTP协议，同时支持动态IP.

1.3 监控中心

监控中心只要是一台具有公网IP或者域名的服务器即可。启动服务后，就等待各个监控终端的连接。对于始终在线模式的终端，可以按照需要查询当前的图像情况，也可以自动不停地记录监控点的图像变化。

2 3G无线视频监控系统功能

2.1 全实时视频监控

通过网络，用户可以在远端随时、随地查看现场情况，及时了解、指导工作。这对单位形象宣传也有很好的促进作用。

2.2 资源集中管理

视频、云台、报警、串口等资源可以集中管理，统一配置，管理方便、科学。不用针对多个设备进行多次、单独、重复操作，节约系统管理的人力、物力和财力。

2.3 网络录像管理

系统不仅能够自动录像、自动清除以往录像，还能够提供录像异地查询、下载等功能。系统的录像启动方式有以下几种：①客户端本地录像。客户在使用监视器软件时可以随时启动、关闭“本地录像”功能，录像文件保存在当前的电脑中。②客户端网络录像。客户在使用监视器软件时可以启动“网络录像”功能进行录像，录像文件保存在预先设定的指定网络路径的电脑中。③按时间计划录像。管理员可以配置“录像计划”进行有目的的录像。“录像计划”是设定录像类型、录像启动时间、录像停止时间、每个录像文件的持续时间段和录像保存周期等。④联动触发录像。管理员可以配置联动录像。当系统发生某些预期的事件后（比如环面移动检测、红外报警输入发生、某个客户登录等）， 将触发录像启动。

2.4 视频编码技术和特性

目前，3G无线视频监控主要是采用H.264视频编码技术。

2.4.1 新的快速运动估值算法

新的快速运动估值算法（UMHexagonS）是一种运算量相对于H.264中原有的快速全搜索算法可节约90%以上的新算法，全名为“非对称十字型多层次六边形格点搜索算法”（Unsymmetrical-Cross Muti-Hexagon Search）。这是一种整像素运动估值算法，它在高码率大运动图像序列编码时，保持较好失真率性能，且运算量十分低。

2.4.2 帧间编码帧的掩盖算法

与帧内编码帧不同的是，帧间编码帧的掩盖不在像素域内直接操作，而是通过对丢失像素的区域（宏块）在空间上和时间上相邻的宏块的运动信息进行分析来“猜测”该区域的运动。被“猜测”的运动向量通过使用参考帧来进行运动补偿。在这个算法中，就是将这些直接拷贝来的像素值作为掩盖时所要用的最终重建像素值。

2.4.3 边界匹配算法

该方法用前一帧相应位置图像块的运动补偿块来预测当前受损的图像块。寻求受损块最佳匹配块的方法是在前一帧中寻找最佳匹配块的运动向量。因为帧中空间上相邻区域的运动相关性很大，所以丢失了的宏块运动向量就用空间上相邻的宏块运动向量来预测。到底用哪一个相邻块的运动向量预测当前宏块，取决于掩盖后（重建）图的平滑度。在这个寻找的过程中，用每个候选块的运动向量（运动补偿像素值）来计算掩盖像素值。将一个块插入到帧中，如果它使得边界像素的亮度变化最小，那么它就是要找的最佳匹配块。endprint

3 系统工作原理

3G无线视频监控系统的工作原理为：①通过本地IP地址，预先设定代理程序的网络位置；②借助无线网络的数据业务功能，自动拨号，获得IP地址，建立数据传输通道；③通过拨号获得的IP，通过无线网络和代理程序建立连接，开始传输数据；④用户通过“监视器”软件，登录代理程序，可以观看到远端传输过来的图像；⑤用户通过“监视器”软件，登录代理程序，可以双向交互，控制云台；⑥单个Agent代理程序可以支持几十到上百个视频服务器接入，接入的视频服务器、无线网络、代理程序三者结合为一体，相当于一个具有若干视频的网络服务器站点。

4 3G无线视频监控系统优势

3G无线视频监控系统有以下诸多优势：①覆盖面广。手机无线网络覆盖率极高，几乎不受山川、河流、桥梁道路等复杂地形和区域的限制。②部署方便。由于这些监控点具有接入固网不方便（或费用太高）、突发性的特点，而使用无线3G 网络无需网络布线和架设天线。无线监控系统几乎可以部署在室外的任何地方，包括水体、崎岖地带、偏远地方。前端编码器或网络摄像机，甚至手机，采取无线接入的方式，只需要在移动网络覆盖下，就能很方便、很简易地搭建起监控点。③高数据吞吐量。考虑到未来的WIFI和3G技术发展，无线网络传输带宽可高达6～200 Mbps。④可靠性高。充分利用网络隧道、128位加密算法、防火墙/VPN、加密锁、权限管理、安全认证、实时时钟等技术，保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏。高端无线传输系统可靠性高达99.999%的载波级，可以实现无中断的安全传输。⑤成本低廉。线路租用成本低，中国移动对3G业务给予积极的支持，对每线包月费用进行优惠，免除了远距离网络布线所造成的高昂费用。⑥监控方便。方便使用、操作管理简单，既可以安装客户端软件，也可以直接通过WEB方式进行远程监控和远程管理，图形化界面。可随时、随地采用手机进行无线视频监控，不局限于预先安装好监控客户端的某台电脑。⑦业务多样。无线视频监控不仅可以涵盖所有固网监控业务，还可以开展各种移动业务，比如移动执法监控、移动采访等业务。⑧扩展性好。采用标准的组网方式，支持IP单播、组播功能，可以组成点对点的监控系统，也可以组成一个中心对各站点的系统。在网络上可以设置多个分控图像工作站，满足多个用户的需求。另外，还可以组成多级监控系统。嵌入式的产品设计，每个视频服务器都是一个独立工作的站点，增加、减少一个站点，非常方便。系统具备无限的扩展性。

5 3G无线视频监控系统的案例

以小车视频监控管理系统为例，该系统以全球定位、3G通讯、网络实时监控、调度、管理为主，实现企业对小车进行现代化高级智能管理调度的监控（如图2所示），提高小车使用效率，降低运营成本，同时对车辆进行有效控制。

系统支持iPhone，Android，Windows Phone等智能手机上的实时位置、视频监控、双向对讲、轨迹回放等。

参考文献

[1]周慧灿，张琼.多线程技术在网络视频传输中的实现[J].湖南理工学院学报，2006（19）.

[2]谢红华，陆以勤，吕锦.基于3G无线网络的高质量实时视频监视系统的设计[J].计算机应用研究，2007（24）.

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

[4]王铭，倪平，王冬，等.基于3G网络的远程无线综合监控系统[J].电子技术应用，2011（01）.

〔编辑：刘晓芳〕endprint

3 系统工作原理

3G无线视频监控系统的工作原理为：①通过本地IP地址，预先设定代理程序的网络位置；②借助无线网络的数据业务功能，自动拨号，获得IP地址，建立数据传输通道；③通过拨号获得的IP，通过无线网络和代理程序建立连接，开始传输数据；④用户通过“监视器”软件，登录代理程序，可以观看到远端传输过来的图像；⑤用户通过“监视器”软件，登录代理程序，可以双向交互，控制云台；⑥单个Agent代理程序可以支持几十到上百个视频服务器接入，接入的视频服务器、无线网络、代理程序三者结合为一体，相当于一个具有若干视频的网络服务器站点。

4 3G无线视频监控系统优势

3G无线视频监控系统有以下诸多优势：①覆盖面广。手机无线网络覆盖率极高，几乎不受山川、河流、桥梁道路等复杂地形和区域的限制。②部署方便。由于这些监控点具有接入固网不方便（或费用太高）、突发性的特点，而使用无线3G 网络无需网络布线和架设天线。无线监控系统几乎可以部署在室外的任何地方，包括水体、崎岖地带、偏远地方。前端编码器或网络摄像机，甚至手机，采取无线接入的方式，只需要在移动网络覆盖下，就能很方便、很简易地搭建起监控点。③高数据吞吐量。考虑到未来的WIFI和3G技术发展，无线网络传输带宽可高达6～200 Mbps。④可靠性高。充分利用网络隧道、128位加密算法、防火墙/VPN、加密锁、权限管理、安全认证、实时时钟等技术，保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏。高端无线传输系统可靠性高达99.999%的载波级，可以实现无中断的安全传输。⑤成本低廉。线路租用成本低，中国移动对3G业务给予积极的支持，对每线包月费用进行优惠，免除了远距离网络布线所造成的高昂费用。⑥监控方便。方便使用、操作管理简单，既可以安装客户端软件，也可以直接通过WEB方式进行远程监控和远程管理，图形化界面。可随时、随地采用手机进行无线视频监控，不局限于预先安装好监控客户端的某台电脑。⑦业务多样。无线视频监控不仅可以涵盖所有固网监控业务，还可以开展各种移动业务，比如移动执法监控、移动采访等业务。⑧扩展性好。采用标准的组网方式，支持IP单播、组播功能，可以组成点对点的监控系统，也可以组成一个中心对各站点的系统。在网络上可以设置多个分控图像工作站，满足多个用户的需求。另外，还可以组成多级监控系统。嵌入式的产品设计，每个视频服务器都是一个独立工作的站点，增加、减少一个站点，非常方便。系统具备无限的扩展性。

5 3G无线视频监控系统的案例

以小车视频监控管理系统为例，该系统以全球定位、3G通讯、网络实时监控、调度、管理为主，实现企业对小车进行现代化高级智能管理调度的监控（如图2所示），提高小车使用效率，降低运营成本，同时对车辆进行有效控制。

系统支持iPhone，Android，Windows Phone等智能手机上的实时位置、视频监控、双向对讲、轨迹回放等。

参考文献

[1]周慧灿，张琼.多线程技术在网络视频传输中的实现[J].湖南理工学院学报，2006（19）.

[2]谢红华，陆以勤，吕锦.基于3G无线网络的高质量实时视频监视系统的设计[J].计算机应用研究，2007（24）.

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

[4]王铭，倪平，王冬，等.基于3G网络的远程无线综合监控系统[J].电子技术应用，2011（01）.

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3 系统工作原理

3G无线视频监控系统的工作原理为：①通过本地IP地址，预先设定代理程序的网络位置；②借助无线网络的数据业务功能，自动拨号，获得IP地址，建立数据传输通道；③通过拨号获得的IP，通过无线网络和代理程序建立连接，开始传输数据；④用户通过“监视器”软件，登录代理程序，可以观看到远端传输过来的图像；⑤用户通过“监视器”软件，登录代理程序，可以双向交互，控制云台；⑥单个Agent代理程序可以支持几十到上百个视频服务器接入，接入的视频服务器、无线网络、代理程序三者结合为一体，相当于一个具有若干视频的网络服务器站点。

4 3G无线视频监控系统优势

3G无线视频监控系统有以下诸多优势：①覆盖面广。手机无线网络覆盖率极高，几乎不受山川、河流、桥梁道路等复杂地形和区域的限制。②部署方便。由于这些监控点具有接入固网不方便（或费用太高）、突发性的特点，而使用无线3G 网络无需网络布线和架设天线。无线监控系统几乎可以部署在室外的任何地方，包括水体、崎岖地带、偏远地方。前端编码器或网络摄像机，甚至手机，采取无线接入的方式，只需要在移动网络覆盖下，就能很方便、很简易地搭建起监控点。③高数据吞吐量。考虑到未来的WIFI和3G技术发展，无线网络传输带宽可高达6～200 Mbps。④可靠性高。充分利用网络隧道、128位加密算法、防火墙/VPN、加密锁、权限管理、安全认证、实时时钟等技术，保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏。高端无线传输系统可靠性高达99.999%的载波级，可以实现无中断的安全传输。⑤成本低廉。线路租用成本低，中国移动对3G业务给予积极的支持，对每线包月费用进行优惠，免除了远距离网络布线所造成的高昂费用。⑥监控方便。方便使用、操作管理简单，既可以安装客户端软件，也可以直接通过WEB方式进行远程监控和远程管理，图形化界面。可随时、随地采用手机进行无线视频监控，不局限于预先安装好监控客户端的某台电脑。⑦业务多样。无线视频监控不仅可以涵盖所有固网监控业务，还可以开展各种移动业务，比如移动执法监控、移动采访等业务。⑧扩展性好。采用标准的组网方式，支持IP单播、组播功能，可以组成点对点的监控系统，也可以组成一个中心对各站点的系统。在网络上可以设置多个分控图像工作站，满足多个用户的需求。另外，还可以组成多级监控系统。嵌入式的产品设计，每个视频服务器都是一个独立工作的站点，增加、减少一个站点，非常方便。系统具备无限的扩展性。

5 3G无线视频监控系统的案例

以小车视频监控管理系统为例，该系统以全球定位、3G通讯、网络实时监控、调度、管理为主，实现企业对小车进行现代化高级智能管理调度的监控（如图2所示），提高小车使用效率，降低运营成本，同时对车辆进行有效控制。

系统支持iPhone，Android，Windows Phone等智能手机上的实时位置、视频监控、双向对讲、轨迹回放等。

参考文献

[1]周慧灿，张琼.多线程技术在网络视频传输中的实现[J].湖南理工学院学报，2006（19）.

[2]谢红华，陆以勤，吕锦.基于3G无线网络的高质量实时视频监视系统的设计[J].计算机应用研究，2007（24）.

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

[4]王铭，倪平，王冬，等.基于3G网络的远程无线综合监控系统[J].电子技术应用，2011（01）.

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