基于智能手機的動環(huán)云視頻探索

周 平，何 霞，鄒 乾

（中國移動江蘇公司蘇州分公司，江蘇 蘇州215000）

1 基站現(xiàn)狀

1.1 基站內設備種類、數(shù)量不斷增多，現(xiàn)場情況復雜多變

隨著移動通信網(wǎng)絡進一步向LTE演進，目前，基站內設備種類、設備數(shù)量均快速增加，站點建設情況也越來越復雜。這直接造成了基站內現(xiàn)場情況復雜多變，故障種類也逐步增加，使得現(xiàn)場故障的情況難以用語言描述清楚，同時，專業(yè)術語的增加也造成了現(xiàn)場與監(jiān)控中心維護人員的溝通困難。

1.2 全專業(yè)代維導致現(xiàn)場維護人員所需要掌握的知識大量增加，維護人員需要更多技術支持

目前，移動基站采用全專業(yè)代維管理模式，代維人員不分專業(yè)。因此，代維人員需要對現(xiàn)場的無線、傳輸以及配套的電源、空調等設備均有了解，但個人的知識范圍畢竟有限，面對情況多變的故障現(xiàn)場，維護人員所需要的遠程技術支持明顯增多，技術支持的復雜度也明顯升高。這里統(tǒng)計了2012年3月～12月的網(wǎng)絡基站動力專業(yè)因為尋求技術支持時交流不暢而二次上站的次數(shù)，在這10個月中，僅基站動力專業(yè)就一共發(fā)生上站86次。這些二次上站的情況一方面消耗了不必要的人力物力，同時也延遲了故障處理的時間，造成安全隱患。

1.3 現(xiàn)場零星施工、巡檢工作檢查消耗了大量人力物力

根據(jù)統(tǒng)計分公司運維部全年一共發(fā)生零星施工2 672處，同時根據(jù)基站巡檢的要求，每個站每月巡檢一次，因此，全年共計發(fā)生巡檢工作8 400多次。這樣龐大的施工、巡檢規(guī)模，需要檢查人員投入大量的人力物力進行全面檢查。根據(jù)正常要求，對零星施工、巡檢的抽查比例要大于20%，折合約2 214次，按平均每個工作日可以檢查7個站點計算，則全年需要約316.3個工作日才能夠檢查完成。這也需要建立一種遠程檢查基站巡檢、施工質量的方法，減少檢查工作所消耗的人力物力。

根據(jù)以上分析，需要建立一種視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠監(jiān)控到基站內每個角落的情況，能夠有選擇性的進行圖片和視頻的存檔工作。

2 方案內容

（1）目標描述

該課題的目標是建立一種可以全面觀察基站現(xiàn)場各個區(qū)域情況的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由于該類視頻為單向視頻，參照基站內現(xiàn)有的同類型視頻監(jiān)控的延時要求，要求視頻延時不超過4 000 ms。

（2）具體分析

針對這一目標，進行如下分析：

a.視頻監(jiān)控設備的廉價

由于此類監(jiān)控是針對人員巡檢、基站施工、故障處理三類情況進行監(jiān)控，其特征為監(jiān)控發(fā)生時均有人員在現(xiàn)場，因而可以保證現(xiàn)場有足夠的光照。在這種條件下，監(jiān)控攝像頭只需要具備最基本的監(jiān)控功能即可，不需要夜視、紅外燈功能，市場上此類監(jiān)控攝像頭的報價普遍在200元以下，相對于基站的建設、維護成本而言，十分廉價。

b.基站內傳輸資源充足

隨著基站傳輸設備的升級，基站內有較為豐富的傳輸資源，基站內普遍有冗余的2M傳輸資源，可以通過獨立開啟完成視頻監(jiān)控。而基站內現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)控也都有獨立2M傳輸電路，且該電路僅用于傳輸一些開關量以及少量的模擬量，資源利用率低。

c.現(xiàn)有基站已有固定視頻監(jiān)控設備且運行穩(wěn)定

目前基站內已經(jīng)有較多攝像頭站點配備了獨立的固定監(jiān)控攝像頭，這些用于監(jiān)控人員的進出與防盜，不能滿足對施工、巡檢質量的觀察之用。這些攝像頭均采用2M電路進行傳輸，監(jiān)控圖像質量穩(wěn)定，且時延很小。

從以上分析可以看到，目標課題的視頻系統(tǒng)可以參照現(xiàn)有的固定監(jiān)控方案略加改進，并以較為低廉的價格引入少量硬件，即可以滿足要求。

3 項目具體技術

從實現(xiàn)成本最低考慮，采用“增加移動攝像頭”模式作為方案的實現(xiàn)模式。并根據(jù)其硬件組成與傳輸邏輯將系統(tǒng)分為如下3個部分。

3.1 將手機攝像頭作為云視頻監(jiān)控攝像頭

鑒于網(wǎng)絡上有大量已經(jīng)開發(fā)出的可以免費使用的監(jiān)控攝像頭類APP，為保證APP的質量和便于操作，首先制訂了適合的手機APP的應用標準，如表1所示。

表1 適合的手機APP應用標準

隨后，再用91手機助手等軟件搜索“IP攝像頭”關鍵字，選取其中最靠前的4個APP進行安裝。安裝完畢后，分別對四款APP進行測試。最終選用了“IP攝像頭”APP作為手機云監(jiān)控類APP，且該APP為綠色軟件，可以直接下載使用，不會產(chǎn)生費用問題。

調整手機APP的監(jiān)控攝像頭像素及視頻質量，在2 M傳輸情況下無卡頓現(xiàn)象且傳輸時延＜2 000 ms。

對手機拍攝形成的流媒體而言，其影響因素主要包含3個，編解碼方式、圖像分辨率和圖像質量。由于手機APP類視頻已經(jīng)普遍采用了優(yōu)化的編解碼方式，這一因素已經(jīng)可以排除在外。因此，針對圖像分辨率和圖像質量兩個因素對監(jiān)控結果卡頓情況影響能力進行了分析，如表2。

表2 圖像分辨率和圖像質量對照

為了防止圖像卡頓，我們首先用無線路由器組建了一個局域網(wǎng)，并將局域網(wǎng)每個IP的網(wǎng)速限制在2M以下。隨后，在手機上打開APP、并在電腦上打開對應的網(wǎng)址，使電腦上可以觀察到手機拍攝的畫面。由于影響畫面卡頓的原因主要是視頻數(shù)據(jù)流的大小，而數(shù)據(jù)流大小的主要影響因素是圖像分辨率和圖像質量，因此，利用正交試驗法對這兩個因素進行測試，看視頻監(jiān)控過程中是否有卡頓現(xiàn)象，以此尋求最優(yōu)的視頻參數(shù)設置，如表3。

從表3可以看出，第9號試驗圖像質量最好且無卡頓現(xiàn)象，雖然圖像分辨率較低，但是由于攝像頭可移動，分辨率低可以通過拉近觀察距離來克服。因此，我們將APP的圖像參數(shù)設置為分辨率800＊640，圖像質量為50。

3.2 在基站內建立WiFi覆蓋，覆蓋范圍＞5 m

目前市場上主流的無線路由器有TP－LINK和DLINK兩類，二者相比較而言，TP－LINK使用較為方便，而D－LINK安全性較高，更加適合于企業(yè)級的應用。為保證使用人員上手簡易、操作快速，采用TP－LINK類型的無線路由器。為了保證每位操作人員使用正確，我們將TP－LINK的操作手冊下載后，用手機截屏替換其中部分內容，做出簡化修改，保證使用人員在不需要他人指導的情況下順利完成設置。

表3 最優(yōu)的視頻參數(shù)設置

將全部站點的配置情況導出，并張貼至各個基站，保證進入站點即能看到目標IP地址。

3.3 開發(fā)中心軟件實現(xiàn)手機監(jiān)控視頻信號的顯示、存儲以及圖片上傳及管理

（1）我們在網(wǎng)上尋找了大量流媒體存儲軟件的信息，找到了開源的VLC軟件，通過對軟件關鍵接口代碼的分析，順利的對該開源軟件的核心代碼進行了再次開發(fā)，制作了類似于網(wǎng)頁形式的流媒體錄制軟件。

（2）利用普遍使用的Serv－U軟件，在服務器上組建了FTP服務器，并對服務器設置了相應的用戶名和密碼。

（3）開發(fā)了圖片類文件管理系統(tǒng)。測試結果表明，全程測試的視頻對話無卡頓現(xiàn)象，視頻播放流暢且清晰，視頻中能夠清晰的分辨條形碼上的數(shù)字。

4 效益分析

4.1 圖片上傳系統(tǒng)測試情況

系統(tǒng)整體開發(fā)完成以后，在圓融大廈基站進行了測試，拍攝了5張照片以后，用FTP軟件上傳到了監(jiān)控中心，10 min后從系統(tǒng)中調取圖片，結果顯示，圖片順利上傳至中心，能夠順利實現(xiàn)自動分配、并有效記錄了時間、站點信息，如圖1。

4.2 視頻系統(tǒng)測試情況

在圖片上傳系統(tǒng)測試順利完成以后，又對視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行了測試，為了保證測試的準確性，我們在紅楓林基站先后進行了10次測試，要求每次測試的視頻時長不低于5 min、每兩次測試之間間隔不少于3 min。經(jīng)過測試，10次視頻對話的延時如圖2?？梢钥吹剑貉訒r均在4 000 ms以內，即使在打電話的過程中，視頻過程也無任何卡頓現(xiàn)象。

圖1 視頻監(jiān)控對話界面

圖2 手機視頻監(jiān)控延時測試圖

4.3 項目效益

（1）經(jīng)濟效益

應用本次課題的成果，順利實現(xiàn)了以現(xiàn)有的動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)為平臺，通過新增簡單的便攜式無線路由器，將維護人員隨身攜帶的智能手機擴展為動環(huán)監(jiān)控的監(jiān)控攝像頭的功能，充分挖掘了現(xiàn)有硬件條件的潛力。這一系統(tǒng)使得現(xiàn)場與監(jiān)控中心的溝通更加順利，有效減少了人員檢查與排除故障所需要的出車次數(shù)，并使維護人員對施工、巡檢的檢查效率大大提高。自從該系統(tǒng)2013年8月份試用以來，一共進行了23次遠程視頻指導、遠程檢查了139個基站的零星施工工作質量。相當于減少了23＋int（139／7）＋1＝43次出車。按照當?shù)氐钠骄べY，每天人力成本約200元計算，相當于節(jié)約了人力200×43＝8 600元。在交通費方面，每次出車來回平均需要約70 km，按照每百公里耗油9 L計算，節(jié)省汽油費7.66×9×（70×43／100）≈2 075元，合計為8 600＋2 075＝10 675元?？鄢徺I路由器的費用2 000元，共計取得效益10 675－2 000＝8 675元。

（2）社會效益

在沒有大規(guī)模投資的條件下，我們順利實現(xiàn)了遠程與現(xiàn)場的視頻通話，解決了長期困擾維護人員的遠程與現(xiàn)場交流不夠直觀、語言描述難以呈現(xiàn)復雜現(xiàn)場情況的問題，并能夠大大降低維護人員檢查施工、巡檢工作質量的效率，也降低了施工、巡檢工作中存在的風險，大大提升了人員的工作效率和工作安全性。

5 結束語

在云計算時代，利用云計算的思路開發(fā)出云視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將現(xiàn)場人員變成中心技術支持人員的“手”和“眼”，能夠有效減少維護人員的上站次數(shù)，提升人員的工作效率，減少車輛的使用。這對減少能源消耗和尾氣排放，凈化城市環(huán)境都有重要的作用。隨著該項目的進一步推廣，將更加有效的較少維護過程中的能源消耗與污染，也更加體現(xiàn)了企業(yè)的社會責任感。