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摘 要：为了实现温室环境视频监控的移动化和智能化，文中研究了一种基于Android的视频监控系统。介绍了该温室环境视频监控系统的整体架构，阐述了视频解码与数据通信等关键技术，重点论述了视频监控手机端Android软件的设计方案。并在WiFi和4G两种网络环境下分别做了测试，测试结果表明，该系统运行稳定可靠，可实现智能手机对温室大棚进行远程视频监控的目的。
关键词：Android系统；智能手机；视频监控；网络通信
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）06-00-02
0 引 言
我国目前已成为世界设施作物栽培第一大国[1]，特别是近来环境污染、食品安全等问题格外突出，实现温室农作物生长过程实时监控是解决以上问题的关键。随着物联网、移动互联网等技术的快速发展，温室智能监控、食品溯源等系统已成为研究热点。传统的视频监控系统需要复杂的综合布线，多采用视频服务器和远程PC端访问模式，具有施工难度大、价格昂贵和监控灵活度差等问题；在Android平台的智能终端（安装了Android视频监控应用软件的智能设备，以下简称移动端）上开发视频监控App，使用WiFi或4G网络，可以实现温室环境随时随地的远程监控功能。
1 系统架构设计
基于Android的温室智能视频监控系统采用C/S架构[2]，整个系统由无线网络摄像头、云台、视频服务器（以下简称服务端）、无线路由器、基础网络和智能手机等组成，其架构图如图1所示。PC监控端和移动端皆可通过Internet建立连接[3]；移动端在本地WiFi网络环境下可搜索设备的ID号，通过选择某监控设备的ID号访问云台，控制相应摄像头，实现视频的实时监控。移动端通过触屏方式控制云台，实现摄像头的上、下、左、右移动，垂直90度、水平360度的移动近乎可以实现全方位监控功能[4]，系统中常用摄像头云台控制指令见表1所列。本文重点论述移动端Android系统监控软件的方案设计。
2 关键技术
视频数据传输由RTP（Real-time Transport Protocol，RTP）与UDP协议共同完成，RTP协议负责控制与服务类信息传输，由UTP协议进行打包、分组传输，RTP/UTP协议流程图如图2所示。Android系统采用Socket机制控制TCP/IP协议实现网络通信的可靠连接，Socket是一种跨平台、支持异构语言的编程方式，客户端程序使用Socket类，服务端程序使用Server Socket类[5]。移动端通过get Server IP（）方法获取服务端地址，并设置相应端口号，用户验证并连接成功后，服务端视频数据采用输入流方式进行传入，然后使用Buffered Reader（）方法读出数据，经视频数据编码处理后显示在界面上，通信结束后再调用socket.closed（）方法结束通信。系统采用H.264/AVC方法进行视频硬件编码，H.264编码标准能适应多种网络如高、低宽带，无线超窄带宽[6]，移动端数据帧解码的方法为：int DecodeH264Frame（ byteArray H264， int bFrame， byteArray yuv， int len， intArray size）。
3 系统服务端设计
系统服务端采用C#/CGI方式设计，CGI是外部应用程序与Web服务器之间的标准接口，是信息传递的规程。服务端实现视频数据的采集、存储及远程访问功能，通过网络获取视频数据流程如图3所示，实例HttpWebRequest类调用WebRequest Create（string requestUriString）发送网络请求，用GetReponseStream（）方法获取Internet资源响应，实例化StreamReader类，StreamReader reader = new StreamReader（stream，Encoding.Default），读取特定编码数据，在Picturebox控件上显示图片信息，定时调用图像处理代码的Timer间隔在110 ms时即可实现视频实时采集。
4 系统移动端设计
移动端程序开发环境为Eclipse JDK Android SDK ADT；测试平台为小米4LTE-CMCC Android4.4.4。系统整体设计采用MVC架构，使用Android提供的各种API接口进行实现，主要有系统设置、用户验证、图像处理、数据存储、视频播放等功能模块，如图4所示。在/res/layout目录下实现系统界面开发，使用RelativeLayout和FrameLayout布局方式分别实现系统登录和视频播放界面，主要布局文件有act_main.xml、add_camera.xml、cont_device_view.xml、ved_play.xml、set_list_item.xml，布局文件等会在R.java中自动生成ID资源号，系统通过R类加以应用。在/src目录下实现Java主程序的编写，使用setContentView（view）方法实现布局文件的应用，使用findViewById（id）方法获得layout 中的控件。在AndroidManifest.xml文件中可实现对Activity等系统组件的注册，也可开启系统访问网络、摄像头等权限等，代码如下所示：
移动端程序设计流程如图5所示。Android系统使用searchCamera（）方法搜索监控设备的ID，识别并验证CA_USER、CA_PWD，使用CheckCameraInfo（String mac）方法验证监控设备MAC地址；用Sstream（string ， int， int）方法请求视频数据；用Void Init（）方法初始化视频解码；使用Bitmap getBitmap（）方法进行图片数据处理；用void onMeasure（int widthMeasureSpec， int heightMeasureSpec）实现视频显示比例；在void openVideo（）方法中实例化Mediaplayer类，如：mMediaPlayer = new MediaPlayer（），实现视频的播放；使用onCreate（SQLiteDatabase db） 方法创建数据库，实现用户信息等数据的存储；用int Pcontrol（string， int）方法实现云台控制，命令为第一个参数。移动端视频监控界面如图6所示。
5 结 语
本系统利用智能手机的便利性与Android系统平台的开源性，研究实现了温室监控从固定的PC端到移动端移植。在WiFi和4G两种网络环境下，经反复测试，视频监控系统运行稳定可靠，延迟小。本系统研究成果可以应用到智能家居、智能交通等领域，具有应用广泛、使用方便等特点。后期需继续解决结合传感器实现智能远程报警、变焦等问题。
参考文献
[1]张猛，房俊龙，韩雨.基于ZigBee和Internet的温室群环境远程监控系统设计[J].农业工程学报，2013，29（Z）：171-176.
[2]刘万辉，杨晔.基于Android系统的温室智能监控系统的设计开发[J].软件，2013，34（5）：1-3.
[3]杨靖靖，赵荣臻，陶伟伟，等.Android平台远程视频监控系统的设计与实现[J].南通大学学报，2014，13（4）：7-11.
[4]孟飞，王剑峰，朱习军.一种基于Android的智能视频监控系统[J].青岛科技大学学报，2014，35（5）：524-528.
[5]魏崇毓，张菲菲.基于Android 平台的视频监控系统设计[J].计算机工程，2012，38（14）：214-216.
[6]周晓光，翟猛，皮人杰，等.基于Android的物流视频监控平台的研究与实现[J].物流技术，2015，34（9）：251-254.
关键词：Android系统；智能手机；视频监控；网络通信
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）06-00-02
0 引 言
我国目前已成为世界设施作物栽培第一大国[1]，特别是近来环境污染、食品安全等问题格外突出，实现温室农作物生长过程实时监控是解决以上问题的关键。随着物联网、移动互联网等技术的快速发展，温室智能监控、食品溯源等系统已成为研究热点。传统的视频监控系统需要复杂的综合布线，多采用视频服务器和远程PC端访问模式，具有施工难度大、价格昂贵和监控灵活度差等问题；在Android平台的智能终端（安装了Android视频监控应用软件的智能设备，以下简称移动端）上开发视频监控App，使用WiFi或4G网络，可以实现温室环境随时随地的远程监控功能。
1 系统架构设计
基于Android的温室智能视频监控系统采用C/S架构[2]，整个系统由无线网络摄像头、云台、视频服务器（以下简称服务端）、无线路由器、基础网络和智能手机等组成，其架构图如图1所示。PC监控端和移动端皆可通过Internet建立连接[3]；移动端在本地WiFi网络环境下可搜索设备的ID号，通过选择某监控设备的ID号访问云台，控制相应摄像头，实现视频的实时监控。移动端通过触屏方式控制云台，实现摄像头的上、下、左、右移动，垂直90度、水平360度的移动近乎可以实现全方位监控功能[4]，系统中常用摄像头云台控制指令见表1所列。本文重点论述移动端Android系统监控软件的方案设计。
2 关键技术
视频数据传输由RTP（Real-time Transport Protocol，RTP）与UDP协议共同完成，RTP协议负责控制与服务类信息传输，由UTP协议进行打包、分组传输，RTP/UTP协议流程图如图2所示。Android系统采用Socket机制控制TCP/IP协议实现网络通信的可靠连接，Socket是一种跨平台、支持异构语言的编程方式，客户端程序使用Socket类，服务端程序使用Server Socket类[5]。移动端通过get Server IP（）方法获取服务端地址，并设置相应端口号，用户验证并连接成功后，服务端视频数据采用输入流方式进行传入，然后使用Buffered Reader（）方法读出数据，经视频数据编码处理后显示在界面上，通信结束后再调用socket.closed（）方法结束通信。系统采用H.264/AVC方法进行视频硬件编码，H.264编码标准能适应多种网络如高、低宽带，无线超窄带宽[6]，移动端数据帧解码的方法为：int DecodeH264Frame（ byteArray H264， int bFrame， byteArray yuv， int len， intArray size）。
3 系统服务端设计
系统服务端采用C#/CGI方式设计，CGI是外部应用程序与Web服务器之间的标准接口，是信息传递的规程。服务端实现视频数据的采集、存储及远程访问功能，通过网络获取视频数据流程如图3所示，实例HttpWebRequest类调用WebRequest Create（string requestUriString）发送网络请求，用GetReponseStream（）方法获取Internet资源响应，实例化StreamReader类，StreamReader reader = new StreamReader（stream，Encoding.Default），读取特定编码数据，在Picturebox控件上显示图片信息，定时调用图像处理代码的Timer间隔在110 ms时即可实现视频实时采集。
4 系统移动端设计
移动端程序开发环境为Eclipse JDK Android SDK ADT；测试平台为小米4LTE-CMCC Android4.4.4。系统整体设计采用MVC架构，使用Android提供的各种API接口进行实现，主要有系统设置、用户验证、图像处理、数据存储、视频播放等功能模块，如图4所示。在/res/layout目录下实现系统界面开发，使用RelativeLayout和FrameLayout布局方式分别实现系统登录和视频播放界面，主要布局文件有act_main.xml、add_camera.xml、cont_device_view.xml、ved_play.xml、set_list_item.xml，布局文件等会在R.java中自动生成ID资源号，系统通过R类加以应用。在/src目录下实现Java主程序的编写，使用setContentView（view）方法实现布局文件的应用，使用findViewById（id）方法获得layout 中的控件。在AndroidManifest.xml文件中可实现对Activity等系统组件的注册，也可开启系统访问网络、摄像头等权限等，代码如下所示：
移动端程序设计流程如图5所示。Android系统使用searchCamera（）方法搜索监控设备的ID，识别并验证CA_USER、CA_PWD，使用CheckCameraInfo（String mac）方法验证监控设备MAC地址；用Sstream（string ， int， int）方法请求视频数据；用Void Init（）方法初始化视频解码；使用Bitmap getBitmap（）方法进行图片数据处理；用void onMeasure（int widthMeasureSpec， int heightMeasureSpec）实现视频显示比例；在void openVideo（）方法中实例化Mediaplayer类，如：mMediaPlayer = new MediaPlayer（），实现视频的播放；使用onCreate（SQLiteDatabase db） 方法创建数据库，实现用户信息等数据的存储；用int Pcontrol（string， int）方法实现云台控制，命令为第一个参数。移动端视频监控界面如图6所示。
5 结 语
本系统利用智能手机的便利性与Android系统平台的开源性，研究实现了温室监控从固定的PC端到移动端移植。在WiFi和4G两种网络环境下，经反复测试，视频监控系统运行稳定可靠，延迟小。本系统研究成果可以应用到智能家居、智能交通等领域，具有应用广泛、使用方便等特点。后期需继续解决结合传感器实现智能远程报警、变焦等问题。
参考文献
[1]张猛，房俊龙，韩雨.基于ZigBee和Internet的温室群环境远程监控系统设计[J].农业工程学报，2013，29（Z）：171-176.
[2]刘万辉，杨晔.基于Android系统的温室智能监控系统的设计开发[J].软件，2013，34（5）：1-3.
[3]杨靖靖，赵荣臻，陶伟伟，等.Android平台远程视频监控系统的设计与实现[J].南通大学学报，2014，13（4）：7-11.
[4]孟飞，王剑峰，朱习军.一种基于Android的智能视频监控系统[J].青岛科技大学学报，2014，35（5）：524-528.
[5]魏崇毓，张菲菲.基于Android 平台的视频监控系统设计[J].计算机工程，2012，38（14）：214-216.
[6]周晓光，翟猛，皮人杰，等.基于Android的物流视频监控平台的研究与实现[J].物流技术，2015，34（9）：251-254.