基于民居的可移动远程视频监控系统的研究与分析

洪晓彬 张学林

摘要：民居是我国最基本的建筑类型，具有数量多、分布范围广等特点，难以实现对家居的视频监控管理，从而无法保障居民的居住和财产安全。随着可移动远程视频监控技术和智能家居在人们生活中应用的日益广泛，人们已逐渐认识和关注到针对智能家居设计的可利用移动设备操作家中的摄像头来实现远程监控的技术，其不仅能满足居民对智能信息化的需求，同时还具有建设成本低、灵活性高、布线安装简便、可移动、安全性能良好等优势，因此，在现代民居建筑中，作为可移动远程视频监控的移动设备操作家中摄像头实现远程监控，具有非常重要的意义。

关键词：民居；可移动远程视频监控系统；研究

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）20-0031-02

传统的视频监控系统多采用固定的摄像方式采集局部区域内的视频信息，其监控的区域范围具有较大的局限性。民居建筑的特点为数量多且分布广，传统的视频监控系统难以满足实际监测的需求，为了便于民居建筑区域内的居民对其自身家庭的安全进行监测，需采用移动摄像远程监控的方式进行视频图像釆集，进而进行有效的管理[1]。本文主要探究了基于民居的利用移动设备操控民居中的摄像头来实现远程监控系统的设计与应用。

1 基于民居的可移动远程视频监控系统的设计

1.1设备终端连接设计

在进行移动监控设备通信之前需连接视频监控设备与移动设备客户端，利用AllJoyn智能家居框架进行连接，先利用移动设备客户端发布监控服务，再由APP端搜寻设备和服务，并经过Authentication安全验证和建立session机制，才能保证后续的监控操作进行数据交互。

1.2视频采集模块设计

视频采集模块设计主要包含以下几个部分：（1）数据采集，由原始USB摄像机通过调用cap Create Capture Window（）函数，并创建视频捕获窗口的高度、宽度、风格、句柄以及标识ID，H.264编码采集完成后进行优化压缩处理并将处理结果数据传送至接收家居视频设备命令控制操作和移动端，移动端再经网络传输向客户端发送数据，输出数据的格式需为视频播放形式，并且在数据处理过程中，为了实现模块与模块之间低耦合的要求原始模块不能再负责处理经其处理过的视频数据[2]。户端传来的命令由家居视频设备命令端负责接收，为了实现对家居视频设备的开关控制，家居视频设备命令端还需合理判断是何种操作来用中间层JNI 方法。

1.3视频编码模块设计

对采集过后的原始数据进行重新压缩编码优化需要依靠视频设备服务端的视频编码模块完成，因为H.264编码算法中的多边缘补偿、预处理阈值等算法需要进行多种匹配等的计算以及进行模式划分，然后再进行标准编码，才能使其通用性良好，并适应于多种应用场合，而例如家庭场景视频监控系统中视频画面相对平缓的特定应用场景，其监控的画面一般不会出现经常性的跳变，而多处于平稳状态，且其对画面质量的清晰度要求不高，为了改进帧内帧间预测算法和H.264编码优化算法，才能有效降低预测代价的计算量，进而提高编码器的计算性能，保证移动监测效果更佳[3-4]。视频设备端编码模块输出的视频数据格式多为用户自定义好指定的编码格式，首先监控系统的摄像头是从SDK中获取相关的数据，并去除其开发包中的API而获取H.264编码视频，再利用X264方法将其转换成YUV420格式数据，在转换过程中，设计人员还可以优化视频数据操作，以提高视频数据转换过后的分辨率，再对其进行下一步的压缩编码处理，使编码数据的码率降低达到60%左右。

1.4移动终端模块设计

移动终端模块应用程序的主要功能为接收视频数据信息、发送家居视频设备指令控制、解析数据包、用户设置、视频播放功能等[5]。首先，用户登录系统后，将用户名和密码等握手标识发送给家居视频设备服务，当连接和成功登录后，系统便会自动将生产者/消费者的经典数据模型发送给移动端视频，移动端接收数據后，先对其进行数据包解析，完成后会将其存储在缓存池中，然后由线程解码会从缓冲池对视频流进行读取和解码，解码后的数据包便会以视频的形式对用户进行播放，从而达到视频监控的目的。在移动终端，所有的交互数据均是采用FTP协议来完成设计和实现，在设计过程中为供数据指令和传输交互使用，需设置2个端口，这样的设置方式是为了避免多个用户同时操作时，视频数据和控制指令产生混乱而影响控制家居视频设备操作和视频数据传输的质量。并且移动终端模块是通过一个数据缓存区将解码和接受存储联系起来的，当视频数据传输速率过慢时，便会导致大量的视频数据停留在缓存池中，当缓存池存储不足时，接收模块将不能继续接收数据，当客户端即将发生阻塞时，系统便会自动覆盖存储在缓冲池中最久的数据，从而达到改善缓存池数据阻塞和降低监控视频画面出现突然跳跃的情况[6]。

2 基于民居的可移动远程视频监控系统的测试与应用效果

2.1系统运行环境测试

在民居家庭WiFi无线网络环境下对该监测系统进行测试，将带有Android系统的开发板嵌入到家居视频设备端，并连接到家居视频设备里的电路，将Android系统开发的Smart Access APP软件嵌入于移动终端运行，测试结果表明该智能移动视频监控系统支持IOS 、Android等操作系统。

2.2系统功能测试

主要是对各设备之间的连接、移动端视频监控、家居视频设备端控制等进行功能测试，以确保其功能的完备性和适用性与实际需求一致。

2.2.1设备发现与连接测试

在智能移动监控设备正式投入实践运用之前，需进行设备之间的连接与发现功能测试，该功能测试主要是基于AllJoyn框架下进行，由于该种家居视频设备端服务可采用移动端设备进行搜索，因此可以在家庭局域网环境下，直接利用移动端设备通过AllJoyn通信模型进行连接搜索，当其成功搜索到家居视频设备端设备时，便会与其进行连接，并将连接结果通过Session会话机制保存至会话列表，以便用户进行选择连接使用，若会话未超时，当用户下次再连接时系统便会自动进行连接，则需对设备搜索重新建立连接[7]。设备发现与连接测试完成后，用户需在移动终端设备上和家居视频设备端运行Android Monitor APP软件，并确保网络的连接均处于同一家庭无线路由器中，再在家居视频设备端选择并运行其中的服务方设备程序，具体方法为：当用户点击APP软件主界面左上方的搜索按钮，并对当前设备在同一网段内的其他可连接的设备进行搜索，搜索完成后将查找结果以list形式存储在列表。若用点击主界面中的发现设备，系统便会自动切换至连接验证界面，此时用户需输入连接密码才能连接成功（各设备的连接密码在设置->密码中具有显示，用户可自行查看），当用户验证和连接成功后，界面上便会显示出Toast的消息，并且受控端会将监控视频的实时画面在视频窗口进行播放。若用户验证过程中出现密码属于措施或输入非法字符，界面也会提示和显示相应的错误。

2.2.2移动设备视频监控

智能移动远程视频监控系统的主要功能便是移动视频监控，而其实现视频监控、查看以及播放的功能主要是通过摄像机和移动端程序的Camera来实现，因此该模块的模块功能的测试主要可分为视频拍照、摄像、监控以及视频编码4部分进行，才能保证其检测结果满足用户监控的功能需求。在实际测试过程中为了保证监控视频平稳和有效的播放，测试人员可采用智能移动设备对家居视频设备监控视频数据进行解析播放测试，由于移动平台端设备只能对视频进行接受和解析播放，因此系统需提前运行系统中的USB摄像头监控软件，运行过程可按以下步骤进行：先打开家居视频设备端的APP程序，再从中开启USB摄像头视频监控服务端，在摄像头监控界面将USB摄像头打开。然后再进行移动设备端设置视频分辨率的界面，根据用户实际需求选择合理的视频分辨率。视频分辨率设置完成后，进行主界面中的视频播放界面，家居视频设备摄像头所采集的视频数据便会在播放界面的视频控件中播放出来，最后用户登录系统成功后，可以选择软件主界面中的传输视频按钮，并做好上述的连接与发现操作，再进行循环判断，成功连接后，系统便会自动显示RTP视频数据流组帧，从而帮助用户实现对其家庭的远程视频监控控制[8]。

2.2.3移动端设备家居视频设备开关控制

控制家居视频设备端的开关操作主要是利用移动端设备程序进行实现，通过上述测试和操作控制开关的时间表分析可知AllJoyn框架智能移动远程视频家居视频设备监控系统可行性良好。

3 结语

基于民居建筑的特点和居民对移动视频监控技术的需求，本文提出了一种应用于智能家居中的安全监控操作的综合控制系统—AllJoyn框架智能移动远程视频监控系统，其不仅具有建设成本低、灵活性高、布线安装简便等良好建设优势，并且还具有监控精准、实时、安全、可移动化等多种优势，其极大地扩大了视频远程监控技術的监控范围，对保障民居人们的生活安全具有重要的现实意义。

参考文献：

[1] 李波，杨辉，谢昕，等.基于RTP/RTCP的塔机远程实时监控系统设计与实现[J].计算机测量与控制，2014，22（11）：79-82.

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[3] 侯沛德，杨军平，许存禄.基于IOS平台的移动终端实时监控系统[J].机械研究与应用，2014（2）：171-173.

[4] 王越，庞振营，王帅，等.嵌入式无线视频监控系统的设计与实现[J].重庆理工大学学报（自然科学版），2015，29（4）：67-72 .

[5] 艾红，张素凯.生理参数监测和远程监护系统的研究[J].现代电子技术，2016，39（8）：150-154.

[6] 艾红，张素凯.生理参数监测和远程监护系统的研究[J].现代电子技术，2016，39（8）：150-154

[7] 李昂，宋海声，苏小芸.基于Android的视频监控系统设计与实现[J].电子技术应用，2012，38（7）：138-143.

[8] 翟伟良，李哲.基于WiFi无线传输远程视频监控的研究[J].电子科技，2016，29（9）：68-71