基于Android的危化品视频监控系统研究

2023.08.05

李强

摘要：危化品的安全日益得到各级政府和有关企业的重视，利用Android智能手机对危化品进行实时视频监控可以更方便有效。系统分为信息采集模块、视频服务器模块和客户终端模块三大部分，适合企业和有关监管部门对危化品进行实时监控。

关键词：危化品；Android；视频监控；H.264

0 引言

危化品在生产、运输、存储、销售过程的安全问题已经引起了企业和安监主管部门的高度重视，目前危化品监控的主要方式为在其生产和流通各环节安装摄像头，用户可使用台式电脑或笔记本电脑，通过互联网登录服务器查看视频监控信息。近年来，随着4G技术和智能手机的出现，无线数据传输的速率不断提高而计费价格更加便宜，主流手机已广泛使用支持MPEG4甚至H.264标准的内置播放器，能够提供很好的视频质量，可以使得监控方式进一步简化，"随时随地"监控成为可能，为危化品的监控带来极大的方便。

1 系统总体架构和功能设计

系统总体采用Client/Server（客户端/服务器）设计模式，充分利用硬件优势，合理分配任务，降低通信开销。客户端可使用运行Android操作系统的智能手机，服务器可根据需要利用S3C6410嵌入式开发板自行设计。系统按功能可分为信息采集模块、视频服务器模块和客户终端模块三大部分。信息采集模块的任务是通过摄像头采集模拟视频信息，并将其传至服务器；视频服务器模块将接收信息进行A/D转换、编码、压缩和发送；终端模块向服务器发送指令，接收、播放、调用视频数据。

2 信息采集模块设计思路

信息采集模块整体以嵌入式平台为载体，设计主要考虑的问题是驱动程序的设计、视频的采集以及采集端与服务器端的数据通信。

驱动程序设计的主要任务是编写移植所用摄像头的驱动程序至内核中；编写视频采集应用程序，实现注册与注销驱动程序，打开、读写、控制、中断和轮询处理设备。

信息采集模块的前端摄像头采用了JMF 技术，JMF标准提供了程序开发者自行设计相容的插件，当数据采集完成后，系统可以从采集到的视频流中得到视频帧。

视频采集端要实现数据发送的功能，采用了TCP/IP协议，为Socket网络编程提供支持。Socket编程为信息采集模块和服务器之间的通信提供了接口，二者可以通过本地网络或者公共网络实现数据传输。

3 视频处理服务器模块设计思路

视频监控服务端是监控系统的核心，为了满足实时视频监控的需求，可采用三星S3C6410作为核心芯片，主要考虑是该处理器集成的编解码器，编码速度快且支持多种视频格式；还采用了Tiny6410嵌入式开发板作为硬件平台，Android操作系统作为软件平台。

视频的压缩处理可采用新一代的视频编解码技术H.264标准，使用该标准的优势是低码率；图像质量高；容错能力强；网络适应性强。

完成网络通信是视频服务器的重要工作内容。一方面要对摄像前端进行数据的采集和控制，另一方面用于与客户端建立连接，这就要求服务端启动后开启多个线程。具体流程是首先创建服务端 ServerSocket，等待客户端的请求或者向摄像前端发出指令，确认后接受客户端请求并建立连接，然后把图像信息发送至客户端，或者与摄像前端建立连接，接收其传来的图像信息。

4 客户终端模块设计

客户终端系统可采用Android智能手机和平板电脑来实现，支持客户端的软件系统主要包括界面单元、控制单元、视频处理单元三大部分。

界面单元的功能是提供良好的人际交互的界面，实现用户与应用程序间的信息交互，方便用户对设备的操作。界面设计可充分利用Android系统丰富的可视化界面组件，如对话框、菜单、按钮等，采用在XML的配置文件中进行声明的方式进行布局。客户端的用户界面可包括登录界面、监控对象的选择界面和参数配置界面、视频监控界面等。

控制单元的功能是实现监控客户端对云台等设备的控制。当用户点击视频监控界面中的"上"、"下"、"左"、"右"按钮时，客户端会采用TCP/IP协议发出控制指令，监控前端接到控制指令后对控制指令进行解析，然后发出相应的控制信号以控制云台的动作。Android操作系统为实现TCP/IP传输，提供了Socket类和ServerSocket类。

视频处理单元是监控终端模块的主体，主要功能是接收、解码、显示和存储数据。视频的解码、显示采用硬件解码，通过VideoView和MediaPlayer来调用视频。VideoView是Android系统提供的媒体、播放显示和控制的控件。使用MediaPlayer需要利用SurfaceView来实现画面。

5 结语

本文提出了基于 Android 的危化品监控系统设计方案，分别介绍了信息采集端，视频处理服务器、客户终端三个模块的设计思路，相关实验证明，该设计方案操作方便，满足了需要。

参考文献：

[1]毕厚杰.新一代视频压缩编码标准-H.264/AVC[M].北京：人民邮屯出版社，2005.

[2]刘峰.视频图像编码技术及闽际标准[M].北京：北京邮屯人卞出版社，2005.