嵌入式无线视频监控系统的设计与实现

王铁军

摘要：随着信息技术的发展，无线通信技术愈加成熟，无线视频监控也慢慢进入了人们的生活中，成为人们关注的焦点。相比于传统的有线视频监控技术，无线视频监控技术克服了监控系统布线复杂、成本高、监控采集端不能根据需要随意移动的缺陷，具有安装便捷、拓展方便、灵活性好等特点，同时，人们可以在任何时间地点查看监控地点的情况。下文以嵌入式无线视频监控系统为基础，简要概述了该系统的设计与实现方法，以供参考。

关键词：嵌入式无线视频监控系统；设计；实现

引言

在社会进入电子信息化的潮流下，嵌入式系统也得到了快速的发展，并以其独特的优势受到了人们的喜爱，在电子信息产品日益丰富的市场上占据了一定的地位。嵌入式系统主要是以计算机为基础，应用为核心，通过软/硬件可裁剪技术，来满足那些对功耗和性能都有严格限制的专用计算机系统。把嵌入式技术应用到视频监控系统中己成为了视频监控领域的新兴方式，并发展成为了潮流。

1嵌入式视频监控系统的设计

文章设计了一个基于嵌入式的无线视频监控系统，该系统总体结构框图如图1所示，整个系统宏观上由监控前端、中心服务器、移动监控终端组成。其中，多台监控前端与中心服务器无线连接，完成多个监控点的视频采集，并通过无线网络把视频数据传输至中心服务器。多台移动监控终端与中心服务器无线连接，用户手持移动监控设备，通过无线网络接收由中心服务器转发的监控视频。

监控前端采用嵌入式服务器连接多个摄像头采集监控视频。其中，多个摄像头从不同方向获取不同监控区域的视频，摄像头个数可根据实际所需监控视角决定，监控区域摄像头同时采集多路监控视频。同时，嵌入式服务器连接有WiFi模块，将采集到的多路视频数据通过WiFi无线网络发送至中心服务器。

中心服务器采用电脑主机，其连接的监控显示屏上有人机交互界面，并创建WiFi热点，使多台监控前端和多台移动监控终端能分别与之WiFi连接。中心服务器起到了对视频数据中转的作用，接收到监控前端发来的视频数据后，立即向与之连接的移动监控终端进行视频数据转发，同时，完成对视频数据的存储、解码显示及动态监测等工作。

移动监控终端采用智能手机，其内安装监控系统应用软件，接入中心服务器的WiFi热点后，对视频数据进行接收，解码显示。系统可以采用多台监控前端，可放置在监控区域的不同节点上，同时，每个监控节点可以根据需要采用多个摄像头，增大了监控视角。每台监控前端与中心服务器WiFi连接，相比于传统的有线视频监控系统，减少了布线的复杂及高成本，使得监控节点的安装更加灵活。每台移动监控终端与中心服务器WiFi连接，用户只要手持智能手机，接入中心服务器的WiFi热点即可完成监控工作，使得工作地点不再限制于监控室。

2嵌入式视频监控系统的实现

2.1嵌入式服务器软件开发环境搭建

Linux交叉编译环境的建立由于基于SSPV210微处理器的嵌入式服务器存储和运算能力有限，不足以支持大量程序的编译工作，因此，选择PC机作为宿主机，嵌入式服务器作为目标机的开发模式进行程序的开发。所以，需要先在PC机上搭建交叉编译环境，把源程序编译生成针对ARM平台的可执行程序，再通过串口或网线等方式把可执行程序传输到嵌入式服务器进行运行和调试。若PC机运行的是Windows操作系统，则需要在PC宿主机上安装由Vmware公司开发的虚拟机软件VmwarePlayer，Vmware Player是一款专门的虚拟计算机应用软件，能在这个虚拟应用软件中实现真实的计算机环境，从而实现在PC机上装载不同操作系统的相关配置。安装了Vmware Player之后，还需要在该虚拟软件上搭建Linux系统平台，相关人员可根据使用习惯选择Linux系统版本。

2.2数据采集的实现

（1）开启视频采集设备。首先查看摄像头设备驱动名称，然后通过使用open（）函数打开摄像头设备；（2）初始化通过init_video（intw，inthintbpp）函数获取视频设备信息、设置图像参数及申请内存映射；（3）获取并设置摄像头信息。通过ioctl（）函数获取摄像头设备的基本信息，并保存在结构体video_capability中。获取了摄像头的设备基本信息之后，还需获取视频图像信息，通过ioctl（）函数获取视频图像信息，并保存在结构体video-picture中；（4）获取图像信息通过ioctl（）函数获取视频图像帧信息，并使用mmap（）函数把摄像头所对应的设备文件映射到内存中；（5）关闭视频采集设备通过mun map（）函数解除内存映射，并通过close（）函数关闭摄像头采集设备。

2.3视频无线传输实现

2.3.1无线网卡驱动配置

文章使用的是WiFi无线网络进行视频数据的传输，所以，需要对Linux内核中的无线网卡驱动进行配置，首先配置其无线网卡驱动协议，配置完无线网卡驱动协议后，还需配置WiFi接口，把相对应的选项选上即可，然后选择Exit选项退出。

2.3.2视频数据无线传输

文章监控前端使用TCP协议将多路视频数据无线传输到中心服务器，TCP是一个面向连接的协议，通信双方通过三次握手建立连接，能讓数据无重复、无差错的传输，保证通信双方传输数据可靠，不易丢失，且发送的数据和接收的数据能同步，保证了视频监控的实时性。而在TCP协议通信编程中，是通过socket接口来进行的，socket是一种常用的进程之间的通信机制，不仅能实现本地机器上的进程之间的通信，也能通过网络在不同的机器上的进程之间进行通信。在TCP通信协议中，通信双方分别为服务器端和客户端，文章监控前端嵌入式服务器为客户端，PC级端中心服务器为服务器端。服务器与客户端之间的数据通信传输过程描述如下：在服务器端，应用程序先调用Socket（）函数创建一个文件句柄，然后调用bind（）函数将系统所使用的端口号与文件句柄绑定在一起，接着调用listen（）函数用来对客户端的应用程序进行监听，一旦发现客户端有connect（）连接请求，服务器端则调用accept（）函数与之建立TCP可靠连接，二者通过send（）函数和recv（）函数进行视频图像数据的发送与接收。

结束语

现如今，随着技术的发展及产品智能化的普及，越来越多的科技产品融入到了普通人的生活当中。嵌入式无线视频监控系统以其成本低廉，移动方便，功耗小等优点，具有十分广泛的用途。上文设计的嵌入式无线视频监控系统还有待提升，相关人员可以立足于企业实际情况，加入一些智能分析功能，提升管理效率。也可以加入4G模块，实现更广范围的传输。

参考文献：

[1]缑新科，陈园.基于嵌入式的无线视频监控系统研究[J].自动化技术与应用，2017，36（06）：38-41.

[2]张璐.嵌入式视频监控系统设计[J/OL].电子测试，2016，（20）：17-19.

[3]庞振营.嵌入式无线视频监控系统的设计与实现[D].重庆理工大学，2016.