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引言
近年來，圖像監控以其直觀、方便、信息內容豐富而被廣泛應用于許多重要場合，成為安全監控的主要手段。隨著計算機通信技術和網絡技術的快速發展，無線網絡技術已成為計算機網絡中一個至關重要的組成部分，它的應用領域也在飛速的擴大。由于遠程圖像監控系統實現了對遠程目標的監視、遙控等功能，從而為無人值守場合提供了新手段。3G技術的出現使成本合理、相對較低技術門檻無線數據傳輸技術在監控系統中實現現場到遠程監控中心的實時數據傳輸成為可能。
一 3G技術簡介
3G：第三代移動通信技術(英語：3rd-generation)，是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術。3G服務能夠同時傳送聲音(通話)及數據信息(電子郵件、即時通信等)。代表特征是提供高速數據業務。
3G是英文the 3rd Generation的縮寫，指第三代移動通信技術。相對第一代模擬制式手機(1G)和第二代GSM、CDMA等數字手機 (2G)，第三代手機（3G）一般地講，是指將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統。
3G數據傳輸的優點在于:
(1)傳輸速率高；
(2)永遠在線，可以實時傳輸數據；
(3)中國移動、聯通按流量收費，中國電信按時長收費；
(4)基于IP協議可以訪問整個Internet。
3G無線網絡的遠程圖像監控系統采用無線傳播媒質，擺脫了線纜的約束，在一定范圍內可以任意變換位置。不受活動區域的限制，通過3G移動通信網絡，可以很方便的實現遠程移動監控。
二系統組網方案
終端收集到圖像數據信息后，要把數據發送到監控中心，而終端部分無線數據傳輸功能由3G 無線路由器來完成。3G 無線路由器與監控中心的連接總體上有：3G + Internet連接。其系統拓撲結構如圖1所示。
（一）系統拓撲結構
監控中心采用Internet接入,其接入方式有多種方式，只要具有公網IP地址（動態或靜態）即可。電信、網通等電訊公司提供的專線接入獲得固定IP一般是公網IP地址，也就是Internet上可以訪問的IP地址，3G無線路由器與監控中心服務器的連接通過3G + Internet，安全級別稍低，但是可以通過由移動運營商經VPN隧道連接至監控中心服務器，這樣可以大大提高安全級別并且可以減小時延。
圖1 系統拓撲結構: 通過3G + Internet連接
為了提高系統的安全性和視頻傳輸效果,客戶監控中心最好采用固定IP地址接入方式。
三 系統的實現
1 終端部分
圖像采集終端部分由攝像頭、視頻服務器和3G無線路由器組成。攝像頭負責采集圖像數據并由視頻服務器進行收集，視頻服務器通過3G無線路由器把數據發送到遠程監控中心。
1.1 3G 傳輸部分
視頻服務器收集到圖像數據信息后，要通過Internet把數據發送到監控中心。而系統中完成視頻服務器與Internet網通訊工作的就是3G無線路由器和3G無線網。為了減小應用本身的工作量和增加系統的實用性，本系統采用了合力萬通工業級3G無線路由器，它內嵌了TCP/IP協議棧，具有Socket通訊功能，并提供透明數據傳輸通道，用戶只需設置一些參數就可實現將嵌入式系統直接與Internet相連，實現網絡的互連互通。
3G無線路由器的主要特點：
◆ 使用方便、靈活、可靠；
◆ 支持互聯網、虛擬專用撥號數據網絡(VPDN);
◆ 支持自動獲得/指定PPP上線IP地址、DNS地址；
◆ 支持PAP、CHAP、MS-CHAP等PPP驗證機制；
◆ 支持MPPE、MPPC壓縮協議；
◆ 數據終端支持永遠在線、按需撥號、短信激活、撥號激活等多種上網方式；
◆ 支持在線檢測與斷線自動重撥；
◆ 支持PPP LCP保活機制；
◆ 支持ICMP報文檢測保活機制；
◆ 支持NAT、Routering Mode工作方式；
◆ 支持DHCP服務；
◆ 支持DTU Mode（串口數據透傳模式）；
◆ 支持串口數據采集轉發（TCP Server/Client、UDP三種網絡方式）功能；
◆ 支持WEB頁面配置、串口配置、Telnet配置、CLI配置；
◆ 支持遠程配置、配置文件導入導出；
◆ 支持本地/遠程升級；
◆ 支持動態域名自動注冊；
◆ 內嵌L2TP/PPTP/IPSec VPN;
◆ 內嵌PPPoE Server功能；
◆ 支持PPP鏈路的壓縮傳輸（predictor和deflate）；
◆ 支持DMZ主機功能；
◆ 支持端口映射功能；
◆ 支持IP包過濾等防火墻功能；
在使用3G 無線路由器前先進行參數設置。需要設置的參數有：DTU Mode設置、內網IP地址設置、路由設置、DMZ設置等。
3G無線路由器在開機后會自動撥號，接入3G網絡并動態獲得一個IP地址，此IP地址為3G骨干（電信的）為外網地址或者（聯通的）內網地址，在未進入連接狀態時，服務器（監控中心）是無法直接與3G無線網絡通訊的。3G無線路由器會主動向服務器發送數據進行連接。當連接的路由建立以后，服務器和終端才可以雙工地進行數據傳輸。該路由具有時間限制，一般僅有幾十秒，為了確保鏈路一直暢通，3G無線路由器具有鏈路保活功能，通過定時發送：“心跳”數據包，維持終端和服務器間的路由（動態IP由ISP服務商的服務器動態分配，如果長時間不通信，ISP服務器會回收IP，以利于IP資源的有效利用），確保服務器與終端間可以及時互相通訊，所以監控中心可以主動向圖像采集終端發出數據采集命令等參數。另外，“心跳”數據包中包含了終端的ID信息，使得服務器可以很容易判別路由和數據包的業源。
2 監控中心的構建
本文監控中心采用固定IP地址連接,如果沒有固定地址,可以使用動態域名方式接入。由于動態域名每次接入所獲得的IP地址不是固定的，3G無線路由器無法直接指向遠程監控中心。動態域名的功能，就是實現固定域名到動態IP地址之間的解析。監控中心每次上網得到新的IP地址之后，安裝在監控中心計算機里的動態域名軟件就會把這個IP地址發送到動態域名解析服務器，更新域名解析數據庫。3G無線路由器通過這個域名發起Socket連接時，動態域名解析服務器會返回正確的IP地址給它。
監控中心和Internet之間的防火墻要屏蔽掉不使用的所有端口，這樣保證監控中心的安全性，防火墻機可以是軟件防火墻，也可以是硬件防火墻。
圖3 監控中心軟件基本流程圖
監控中心的基本軟件流程圖如圖3所示。監控中心的Socket端口監聽程序負責監聽圖像采集終端的連接請求，當監聽到連接請求后，建立通信鏈路，原來負責監聽Socket仍進行監聽，通信鏈路建立后就可任意交換數據了。監控中心軟件應具有在監視器屏幕上顯示終端的ID及顯示多路不同終端的圖像，并將圖像存儲在硬盤上。通過對圖像進行分析處理，如出現異常給出報警信號并將報警信息傳到遠程終端以啟動報警裝置，以防止人為破壞、偷竊等。相關管理人員可直接觀看被監視場所，并隨時調看每個終端的當前狀況。
四 結束語
隨著生產管理水平的不斷提高，遠程圖像監控系統得到了廣泛的應用，也越來越成熟，而且正朝著網絡化、智能化的方向發展。采用3G無線傳輸數據通訊方法解決了遠程監控系統的通訊問題，比起其它有線通訊方式有著不可比擬的優越性。由于傳送的是圖像數據，數據量大且較為頻繁，可選擇不限量使用的商務套餐較為經濟。隨著3G網絡的逐漸完善和應用技術的不斷成熟，3G的應用領域也會越來越廣闊。本文介紹的3G無線傳輸系統可推廣至各種需要檢測、監控與安防的環境之中。
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