劉青

摘 要：為了實現(xiàn)溫室環(huán)境視頻監(jiān)控的移動化和智能化，文中研究了一種基于Android的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。介紹了該溫室環(huán)境視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整體架構(gòu)，闡述了視頻解碼與數(shù)據(jù)通信等關(guān)鍵技術(shù)，重點論述了視頻監(jiān)控手機端Android軟件的設(shè)計方案。并在WiFi和4G兩種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下分別做了測試，測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，可實現(xiàn)智能手機對溫室大棚進行遠程視頻監(jiān)控的目的。

關(guān)鍵詞：Android系統(tǒng)；智能手機；視頻監(jiān)控；網(wǎng)絡(luò)通信

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）06-00-02

0 引 言

我國目前已成為世界設(shè)施作物栽培第一大國[1]，特別是近來環(huán)境污染、食品安全等問題格外突出，實現(xiàn)溫室農(nóng)作物生長過程實時監(jiān)控是解決以上問題的關(guān)鍵。隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，溫室智能監(jiān)控、食品溯源等系統(tǒng)已成為研究熱點。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要復(fù)雜的綜合布線，多采用視頻服務(wù)器和遠程PC端訪問模式，具有施工難度大、價格昂貴和監(jiān)控靈活度差等問題；在Android平臺的智能終端（安裝了Android視頻監(jiān)控應(yīng)用軟件的智能設(shè)備，以下簡稱移動端）上開發(fā)視頻監(jiān)控App，使用WiFi或4G網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)溫室環(huán)境隨時隨地的遠程監(jiān)控功能。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

基于Android的溫室智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)[2]，整個系統(tǒng)由無線網(wǎng)絡(luò)攝像頭、云臺、視頻服務(wù)器（以下簡稱服務(wù)端）、無線路由器、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和智能手機等組成，其架構(gòu)圖如圖1所示。PC監(jiān)控端和移動端皆可通過Internet建立連接[3]；移動端在本地WiFi網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下可搜索設(shè)備的ID號，通過選擇某監(jiān)控設(shè)備的ID號訪問云臺，控制相應(yīng)攝像頭，實現(xiàn)視頻的實時監(jiān)控。移動端通過觸屏方式控制云臺，實現(xiàn)攝像頭的上、下、左、右移動，垂直90度、水平360度的移動近乎可以實現(xiàn)全方位監(jiān)控功能[4]，系統(tǒng)中常用攝像頭云臺控制指令見表1所列。本文重點論述移動端Android系統(tǒng)監(jiān)控軟件的方案設(shè)計。

2 關(guān)鍵技術(shù)

視頻數(shù)據(jù)傳輸由RTP（Real-time Transport Protocol，RTP）與UDP協(xié)議共同完成，RTP協(xié)議負責(zé)控制與服務(wù)類信息傳輸，由UTP協(xié)議進行打包、分組傳輸，RTP/UTP協(xié)議流程圖如圖2所示。Android系統(tǒng)采用Socket機制控制TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的可靠連接，Socket是一種跨平臺、支持異構(gòu)語言的編程方式，客戶端程序使用Socket類，服務(wù)端程序使用Server Socket類[5]。移動端通過get Server IP（）方法獲取服務(wù)端地址，并設(shè)置相應(yīng)端口號，用戶驗證并連接成功后，服務(wù)端視頻數(shù)據(jù)采用輸入流方式進行傳入，然后使用Buffered Reader（）方法讀出數(shù)據(jù)，經(jīng)視頻數(shù)據(jù)編碼處理后顯示在界面上，通信結(jié)束后再調(diào)用socket.closed（）方法結(jié)束通信。系統(tǒng)采用H.264/AVC方法進行視頻硬件編碼，H.264編碼標(biāo)準能適應(yīng)多種網(wǎng)絡(luò)如高、低寬帶，無線超窄帶寬[6]，移動端數(shù)據(jù)幀解碼的方法為：int DecodeH264Frame（ byteArray H264， int bFrame， byteArray yuv， int len， intArray size）。

3 系統(tǒng)服務(wù)端設(shè)計

系統(tǒng)服務(wù)端采用C#/CGI方式設(shè)計，CGI是外部應(yīng)用程序與Web服務(wù)器之間的標(biāo)準接口，是信息傳遞的規(guī)程。服務(wù)端實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的采集、存儲及遠程訪問功能，通過網(wǎng)絡(luò)獲取視頻數(shù)據(jù)流程如圖3所示，實例HttpWebRequest類調(diào)用WebRequest Create（string requestUriString）發(fā)送網(wǎng)絡(luò)請求，用GetReponseStream（）方法獲取Internet資源響應(yīng)，實例化StreamReader類，StreamReader reader = new StreamReader（stream，Encoding.Default），讀取特定編碼數(shù)據(jù)，在Picturebox控件上顯示圖片信息，定時調(diào)用圖像處理代碼的Timer間隔在110 ms時即可實現(xiàn)視頻實時采集。

4 系統(tǒng)移動端設(shè)計

移動端程序開發(fā)環(huán)境為Eclipse+JDK+Android SDK+ADT；測試平臺為小米4LTE-CMCC+Android4.4.4。系統(tǒng)整體設(shè)計采用MVC架構(gòu)，使用Android提供的各種API接口進行實現(xiàn)，主要有系統(tǒng)設(shè)置、用戶驗證、圖像處理、數(shù)據(jù)存儲、視頻播放等功能模塊，如圖4所示。在/res/layout目錄下實現(xiàn)系統(tǒng)界面開發(fā)，使用RelativeLayout和FrameLayout布局方式分別實現(xiàn)系統(tǒng)登錄和視頻播放界面，主要布局文件有act_main.xml、add_camera.xml、cont_device_view.xml、ved_play.xml、set_list_item.xml，布局文件等會在R.java中自動生成ID資源號，系統(tǒng)通過R類加以應(yīng)用。在/src目錄下實現(xiàn)Java主程序的編寫，使用setContentView（view）方法實現(xiàn)布局文件的應(yīng)用，使用findViewById（id）方法獲得layout 中的控件。在AndroidManifest.xml文件中可實現(xiàn)對Activity等系統(tǒng)組件的注冊，也可開啟系統(tǒng)訪問網(wǎng)絡(luò)、攝像頭等權(quán)限等，代碼如下所示：

移動端程序設(shè)計流程如圖5所示。Android系統(tǒng)使用searchCamera（）方法搜索監(jiān)控設(shè)備的ID，識別并驗證CA_USER、CA_PWD，使用CheckCameraInfo（String mac）方法驗證監(jiān)控設(shè)備MAC地址；用Sstream（string ， int， int）方法請求視頻數(shù)據(jù)；用Void Init（）方法初始化視頻解碼；使用Bitmap getBitmap（）方法進行圖片數(shù)據(jù)處理；用void onMeasure（int widthMeasureSpec， int heightMeasureSpec）實現(xiàn)視頻顯示比例；在void openVideo（）方法中實例化Mediaplayer類，如：mMediaPlayer = new MediaPlayer（），實現(xiàn)視頻的播放；使用onCreate（SQLiteDatabase db） 方法創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)用戶信息等數(shù)據(jù)的存儲；用int Pcontrol（string， int）方法實現(xiàn)云臺控制，命令為第一個參數(shù)。移動端視頻監(jiān)控界面如圖6所示。

5 結(jié) 語

本系統(tǒng)利用智能手機的便利性與Android系統(tǒng)平臺的開源性，研究實現(xiàn)了溫室監(jiān)控從固定的PC端到移動端移植。在WiFi和4G兩種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，經(jīng)反復(fù)測試，視頻監(jiān)控系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，延遲小。本系統(tǒng)研究成果可以應(yīng)用到智能家居、智能交通等領(lǐng)域，具有應(yīng)用廣泛、使用方便等特點。后期需繼續(xù)解決結(jié)合傳感器實現(xiàn)智能遠程報警、變焦等問題。

參考文獻

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[3]楊靖靖，趙榮臻，陶偉偉，等.Android平臺遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].南通大學(xué)學(xué)報，2014，13（4）：7-11.

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