基于A n d r o i d的家居视频监控系统的设计

苏兵韦立梅

（1.广州白云工商高级技工学校，广东广州510450；2.广东白云学院，广东广州510450）

1.引言

随着无线宽带网络技术、视频压缩技术、移动终端技术的快速发展，普通的视频监控技术已经无法满足人们日常生活多元化的需求。韩国和日本在智能家居领域领先于我国，他们的成功之处值得我们学习。国内许多企业也纷纷涉足该领域，市场前景非常乐观，将会带动许多产业，特别是软件产业的发展。本文叙述了基于Android的家居视频监控系统的设计过程。

2.基于Android的家居视频监控系统的总体设计

本系统是基于Android技术对家居进行实时的监控，并与WIFI、3G或4G网络相连，完成视频的捕捉、压缩和无线传输等主要功能。本系统总体上由视频采集设备(摄像头)、视频服务器(家用PC机)、Internet、视频设置和显示客户端(Android系统移动终端)四部分组成。系统总体设计如图1所示。

图1 系统总体结构

本系统的摄像头内置WIFI芯片，与服务器通过WIFI进行通讯。摄像头自带充电电池或由市电转换后供电，摆脱了布线的束缚，移动性强。服务器的上网速度达到12MB/s。客户端通过WIFI、3G或4G网络相连Internet。下面为该系统的工作流程：摄像头捕获视频数据，通过WIFI回传信息给服务器，服务器通过JMF完成视频的采集捕获，并进行视频图像压缩，最后实现Socket传输通信功能，客户端收到所需信息。客户端采用带有Android系统的移动终端，如智能手机、平板电脑等。

根据无线视频监控系统自身所具有的数据处理和数据通信等特点，在进行系统设计时应主要考虑下面三个方面：(1)清晰度：图像的清晰度是检验视频监控系统的重要标准。因为清晰度与采集视频的摄像头、视频压缩标准的选取以及传输压缩后的数据都密切相关。(2)连续性：保持监控终端和采集前端视频图像的连续性也是该视频监控系统需要达到的目标。(3)实时性：监控系统必须对监控场所做出实时的监控，视频数据必须实时处理。

3.基于Android的家居视频监控系统的服务器端设计

大部分家庭都拥有台式电脑或手提电脑，它们作为服务器端，操作系统平台为Windows XP/7。服务器端的主要功能是：利用WIFI将摄像头采集的视频传回给服务器端，通过JMF完成视频的采集捕获，并进行视频图像压缩，最后实现Socket传输通信功能。本系统的服务器端总体结构如图2所示。

图2 系统的服务器端总体结构

服务器端的设计是本系统中最难的实现的部分，特别是对流媒体协议的应用。流媒体协议模块主要是将H.264编码后的数据进行RTP/RTCP协议封装，实现实时流媒体传输。RTP定义在RFC1889中，针对网络数据传送而设计，处理对时间敏感的数据。使用TCP/IP协议进行网络通信的应用程序，一般都采用C/S模式(客户端/服务器端模式)。要实现通信，客户端和服务端都至少具有一个套接字，客户端和服务端的套接字之间的连接过程可以分为三个歩骤：服务器端监听、客户端请求、连接确认。服务器端监听是指服务器在本地指定端口等待客户端的连接，实时监控网络状态。客户端请求是指客户端套接字请求连接服务器端套接字。为此，客户端必须首先给出服务端监听的IP地址和端口，然后再向此地址和端口发送连接请求。连接确认是指当服务器在指定端口上监听到客户端的连接请求时，如果不超过连接的最大数，服务器就可以响应客户端的连接请求，首先会创建一个新的套接字用于与客户端的通信，然后把这个新创建的套接字信息发送给客户端，一旦客户端确认了此连接，连接即可建立。客户端和服务端的通信流程如图3所示：

图3 Socket通信流程图

4.基于Android的家居视频监控系统的客户端APP设计

作为本系统的Android客户端，其移动性和预警性是本系统的最大特色。Android移动终端应用程序通过输入的用户名和密码(该用户已向服务器端注册)登录终端，并用MD5对密码加密后向服务器发送请求，用户身份通过认证后，在服务器配置页配置服务器域名、IP地址和端口号，并将其配置保存到SQLite数据库中，便于下次读取配置。视频服务器接收到客户端数据请求后，向Android移动终端发送视频监控数据。Android移动终端接收到数据后，调用FFmpeg库进行解码及显示播放，并能够安全快捷地将用户的手机长途衔接到已设置好的电脑摄像头进行无线长途实时视频。一切信息和图画的传送被超强加密并严厉约束在指定的手机和电脑之间(点对点传输)。

客户端的界面主要有登录界面、播放界面、实时视频流监控界面和设置预警信息界面。登录界面实现用户权限的验证；播放界面实现多路视频的播放，播放界面的菜单项可供用户选择播放视频文件和实时视频流；实时视频流监控界面可显示当前连接的客户端的IP地址，可将感兴趣的客户端放入播放列表里，使其在播放界面进行播放；设置预警信息界面为客户端的设计的重点。本预警模块分为3个级别：级别1：当屏幕有10%变化时，变化区域为红色，录像并给已绑定的移动终端发警报短信；级别2：当屏幕有20%变化时，变化区域为红色，录像并给已绑定的移动终端发警报短信；级别3：当屏幕有30%变化时，变化区域为红色，录像并给已绑定的移动终端发警报短信。当屏幕不变化，30秒后停止录像。这样使得视频文件容量小，方便储存、处理和传输。

5.结束语

视频压缩技术和移动终端技术已发展成熟，无线宽带网络技术的快速发展触发了智能家居的深度发展，本系统只是其中的应用之一。本系统设计的最大特色有两个：(1)该系统是基于Android操作系统的移动客户端；(2)客户端的APP有预警设置。用户只需花费小量的资金，就能打造一个随身携带的智能家居视频监控平台。

[1]崔菱.基于A R M和Z IG B EE的物联网智能家居系统的设计硬件设计[D].上海:东华大学，2013.

[2]潘朝，罗小巧，黄佳等.基于G SM短信的智能家居控制系统的设计[J].电子测量技术，2013.

[3]王晓曼.智能家居无线监控与节能管理系统研究:[硕士学位论文],西安:西安建筑科技大学，2011.