嵌入式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

王鐵軍

摘要：隨著信息技術的發(fā)展，無線通信技術愈加成熟，無線視頻監(jiān)控也慢慢進入了人們的生活中，成為人們關注的焦點。相比于傳統(tǒng)的有線視頻監(jiān)控技術，無線視頻監(jiān)控技術克服了監(jiān)控系統(tǒng)布線復雜、成本高、監(jiān)控采集端不能根據(jù)需要隨意移動的缺陷，具有安裝便捷、拓展方便、靈活性好等特點，同時，人們可以在任何時間地點查看監(jiān)控地點的情況。下文以嵌入式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)為基礎，簡要概述了該系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方法，以供參考。

關鍵詞：嵌入式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)；設計；實現(xiàn)

引言

在社會進入電子信息化的潮流下，嵌入式系統(tǒng)也得到了快速的發(fā)展，并以其獨特的優(yōu)勢受到了人們的喜愛，在電子信息產品日益豐富的市場上占據(jù)了一定的地位。嵌入式系統(tǒng)主要是以計算機為基礎，應用為核心，通過軟/硬件可裁剪技術，來滿足那些對功耗和性能都有嚴格限制的專用計算機系統(tǒng)。把嵌入式技術應用到視頻監(jiān)控系統(tǒng)中己成為了視頻監(jiān)控領域的新興方式，并發(fā)展成為了潮流。

1嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計

文章設計了一個基于嵌入式的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)總體結構框圖如圖1所示，整個系統(tǒng)宏觀上由監(jiān)控前端、中心服務器、移動監(jiān)控終端組成。其中，多臺監(jiān)控前端與中心服務器無線連接，完成多個監(jiān)控點的視頻采集，并通過無線網(wǎng)絡把視頻數(shù)據(jù)傳輸至中心服務器。多臺移動監(jiān)控終端與中心服務器無線連接，用戶手持移動監(jiān)控設備，通過無線網(wǎng)絡接收由中心服務器轉發(fā)的監(jiān)控視頻。

監(jiān)控前端采用嵌入式服務器連接多個攝像頭采集監(jiān)控視頻。其中，多個攝像頭從不同方向獲取不同監(jiān)控區(qū)域的視頻，攝像頭個數(shù)可根據(jù)實際所需監(jiān)控視角決定，監(jiān)控區(qū)域攝像頭同時采集多路監(jiān)控視頻。同時，嵌入式服務器連接有WiFi模塊，將采集到的多路視頻數(shù)據(jù)通過WiFi無線網(wǎng)絡發(fā)送至中心服務器。

中心服務器采用電腦主機，其連接的監(jiān)控顯示屏上有人機交互界面，并創(chuàng)建WiFi熱點，使多臺監(jiān)控前端和多臺移動監(jiān)控終端能分別與之WiFi連接。中心服務器起到了對視頻數(shù)據(jù)中轉的作用，接收到監(jiān)控前端發(fā)來的視頻數(shù)據(jù)后，立即向與之連接的移動監(jiān)控終端進行視頻數(shù)據(jù)轉發(fā)，同時，完成對視頻數(shù)據(jù)的存儲、解碼顯示及動態(tài)監(jiān)測等工作。

移動監(jiān)控終端采用智能手機，其內安裝監(jiān)控系統(tǒng)應用軟件，接入中心服務器的WiFi熱點后，對視頻數(shù)據(jù)進行接收，解碼顯示。系統(tǒng)可以采用多臺監(jiān)控前端，可放置在監(jiān)控區(qū)域的不同節(jié)點上，同時，每個監(jiān)控節(jié)點可以根據(jù)需要采用多個攝像頭，增大了監(jiān)控視角。每臺監(jiān)控前端與中心服務器WiFi連接，相比于傳統(tǒng)的有線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，減少了布線的復雜及高成本，使得監(jiān)控節(jié)點的安裝更加靈活。每臺移動監(jiān)控終端與中心服務器WiFi連接，用戶只要手持智能手機，接入中心服務器的WiFi熱點即可完成監(jiān)控工作，使得工作地點不再限制于監(jiān)控室。

2嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.1嵌入式服務器軟件開發(fā)環(huán)境搭建

Linux交叉編譯環(huán)境的建立由于基于SSPV210微處理器的嵌入式服務器存儲和運算能力有限，不足以支持大量程序的編譯工作，因此，選擇PC機作為宿主機，嵌入式服務器作為目標機的開發(fā)模式進行程序的開發(fā)。所以，需要先在PC機上搭建交叉編譯環(huán)境，把源程序編譯生成針對ARM平臺的可執(zhí)行程序，再通過串口或網(wǎng)線等方式把可執(zhí)行程序傳輸?shù)角度胧椒掌鬟M行運行和調試。若PC機運行的是Windows操作系統(tǒng)，則需要在PC宿主機上安裝由Vmware公司開發(fā)的虛擬機軟件VmwarePlayer，Vmware Player是一款專門的虛擬計算機應用軟件，能在這個虛擬應用軟件中實現(xiàn)真實的計算機環(huán)境，從而實現(xiàn)在PC機上裝載不同操作系統(tǒng)的相關配置。安裝了Vmware Player之后，還需要在該虛擬軟件上搭建Linux系統(tǒng)平臺，相關人員可根據(jù)使用習慣選擇Linux系統(tǒng)版本。

2.2數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)

（1）開啟視頻采集設備。首先查看攝像頭設備驅動名稱，然后通過使用open（）函數(shù)打開攝像頭設備；（2）初始化通過init_video（intw，inthintbpp）函數(shù)獲取視頻設備信息、設置圖像參數(shù)及申請內存映射；（3）獲取并設置攝像頭信息。通過ioctl（）函數(shù)獲取攝像頭設備的基本信息，并保存在結構體video_capability中。獲取了攝像頭的設備基本信息之后，還需獲取視頻圖像信息，通過ioctl（）函數(shù)獲取視頻圖像信息，并保存在結構體video-picture中；（4）獲取圖像信息通過ioctl（）函數(shù)獲取視頻圖像幀信息，并使用mmap（）函數(shù)把攝像頭所對應的設備文件映射到內存中；（5）關閉視頻采集設備通過mun map（）函數(shù)解除內存映射，并通過close（）函數(shù)關閉攝像頭采集設備。

2.3視頻無線傳輸實現(xiàn)

2.3.1無線網(wǎng)卡驅動配置

文章使用的是WiFi無線網(wǎng)絡進行視頻數(shù)據(jù)的傳輸，所以，需要對Linux內核中的無線網(wǎng)卡驅動進行配置，首先配置其無線網(wǎng)卡驅動協(xié)議，配置完無線網(wǎng)卡驅動協(xié)議后，還需配置WiFi接口，把相對應的選項選上即可，然后選擇Exit選項退出。

2.3.2視頻數(shù)據(jù)無線傳輸

文章監(jiān)控前端使用TCP協(xié)議將多路視頻數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)街行姆掌?，TCP是一個面向連接的協(xié)議，通信雙方通過三次握手建立連接，能讓數(shù)據(jù)無重復、無差錯的傳輸，保證通信雙方傳輸數(shù)據(jù)可靠，不易丟失，且發(fā)送的數(shù)據(jù)和接收的數(shù)據(jù)能同步，保證了視頻監(jiān)控的實時性。而在TCP協(xié)議通信編程中，是通過socket接口來進行的，socket是一種常用的進程之間的通信機制，不僅能實現(xiàn)本地機器上的進程之間的通信，也能通過網(wǎng)絡在不同的機器上的進程之間進行通信。在TCP通信協(xié)議中，通信雙方分別為服務器端和客戶端，文章監(jiān)控前端嵌入式服務器為客戶端，PC級端中心服務器為服務器端。服務器與客戶端之間的數(shù)據(jù)通信傳輸過程描述如下：在服務器端，應用程序先調用Socket（）函數(shù)創(chuàng)建一個文件句柄，然后調用bind（）函數(shù)將系統(tǒng)所使用的端口號與文件句柄綁定在一起，接著調用listen（）函數(shù)用來對客戶端的應用程序進行監(jiān)聽，一旦發(fā)現(xiàn)客戶端有connect（）連接請求，服務器端則調用accept（）函數(shù)與之建立TCP可靠連接，二者通過send（）函數(shù)和recv（）函數(shù)進行視頻圖像數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。

結束語

現(xiàn)如今，隨著技術的發(fā)展及產品智能化的普及，越來越多的科技產品融入到了普通人的生活當中。嵌入式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其成本低廉，移動方便，功耗小等優(yōu)點，具有十分廣泛的用途。上文設計的嵌入式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)還有待提升，相關人員可以立足于企業(yè)實際情況，加入一些智能分析功能，提升管理效率。也可以加入4G模塊，實現(xiàn)更廣范圍的傳輸。

參考文獻：

[1]緱新科，陳園.基于嵌入式的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].自動化技術與應用，2017，36（06）：38-41.

[2]張璐.嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計[J/OL].電子測試，2016，（20）：17-19.

[3]龐振營.嵌入式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].重慶理工大學，2016.