互联网+现代农业系列研发远程视频监控
二十一世纪以来，当今世界已经从工业化时代进入信息化时代，传统农业也向现代农业快速转变。尤其是在“互联网+”这个时代主题下，信息技术已逐步在农村经济领域广泛渗透应用。农业经营者历来都重视生产防盗，多数农业经营者在这方面花费了相当大的人力物力，这就制约了其现代农业的发展。本课题旨在设计一个基于Android手机端的无线远程视频监控系统，最后可以实现实时监控，云台控制，语音对讲，红外夜视，录像存储等功能。首先，论文在引言中阐述了视频监控系统的背景，对视频监控系统的现状和发展趋势进行了研究，阐述了本项目的目的和意义。其次，给出了此项目的总体设计方案，并介绍了课题所涉及到的相关技术，比如视频压缩标准H.264，比如实时传输协议RTP，比如无线数据传输技术等等。然后，在硬件部分，根据视频数据采集以及控制画面旋转的需要选择IP摄像头，搭建好所需硬件平台，本文所采用的是萤石C6H摄像头。在软件部分，首先完成了Android的开发环境搭建，然后调用了摄像头配套的SDK完成了软件的编写，并给出了一些关键功能的代码。最后，完成了对此视频监控系统的测试。关键词 现代农业，手机安卓，IP摄像头，视频监控
目 录
1 引言 1
1．1 视频监控的背景 1
1．2 视频监控系统的发展趋势 1
1．3 基于安卓手机的远程视频监控系统的意义 2
2 设计方案 2
2．1 IP摄像头的选择 2
2．2 安卓手机监控客户端的设计实现 4
2．3 系统架构 6
2．4 远程访问和控制 6
3 相关技术 7
3．1 视频压缩标准H.264 7
3．2 实时传输协议RTP 7
3．3 无线数据传输技术 8
4 系统软件设计 9
4．1 Android开发环境的搭建 9
4．2 萤石SDK的完整接入 11
4．3 萤石SDK主要流程 15
4．4 主要功能模块代码 19
5 系统功能测试 24
5．1 注册账号 24
5．2 登陆 24
5．3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
添加设备 25
5．4 配置WiFi网络 27
5．5 实时视频监控 28
5．6 云台控制 30
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
1 引言
1．1 视频监控的背景
随着当今人们对现代农业的安全需求和对室内环境实时情况掌控需求的日益增强,使得视频监控系统得到了广泛的应用。另一方面，随着移动互联网的快速发展和智能手机的普及，生活中的越来越多的应用都开始转向移动终端，其中近几年发展得最快的就是智能家居和安防监控行业。
以往，视频监控只用在政府、大型楼宇和大型企业中，但是随着监控行业的不断发展，其应用范围也愈发的广泛，事实证明，由于视频监控系统在农村尚未普及，将视频监控运用于农业市场的潜力大大超过了以上所述的专用市场。
1．2 视频监控系统的发展趋势
近三十多年来，视频监控系统的发展经历了模拟视频监控系统、数字视频监控系统、全数字化监控系统(网络摄像机和视频服务器)三个阶段的演变，得到了巨大的发展 [1]。
第一代视频监控系统是模拟视频监控系统的时代，也可以称为闭路电视监视系统的时代，是由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机组成的纯模拟视频监控。这类系统采用模拟方式传输，传输媒介采用了视频线缆，模拟处理由控制主机来进行。但是这类系统有很多缺点，比如说，只能局域网内监控，不能联网；数据传输也仅限于近距离的传输；最为致命的一点就是数据处理效率太低。
第二代视频监控系统是数字视频监控系统的时代，这类系统基于计算机多媒体技术的视频监控系统为主。由硬盘录像主机（DVR）进行数字处理与存储。在DVR中，视频信号被转换为数字信号并被压缩，然后通过网络实现传输，在远端由计算机进行监控。其不足表现为：（1）需铺设电缆，建设成本高；（2）单机容量有限；（3）硬盘录像系统网络化功能有限[2]。
第三代视频监控系统是网络视频监控系统的时代，这类系统完全基于IP 网络视频监控系统（IPVS，IP Video Surveillance），以网络或者通信技术为平台，以智能图像分析为特征。视频从前端图像采集，传输时变为数字信号，传输媒介采用网络，实现视频在互联网的传输。通过设置在互联网上相应的功能控制主机来实现对整个监控系统的控制功能和视频预览。网络视频监控也由此发展进入了数字时代。
相信在不远的将来，视频监控系统将朝着网络数字化，无限化，智能化发展。
1．3 基于安卓手机的远程视频监控系统的意义
手机无线视频监控利用无线电波来传输视频流、音频流、数据流等信号，而且监控系统运行在手持移动端。随着无线技术的高速发展,无线网络接入已成为一种趋势。无线网络主要用在有线网络与有线通信所不易到达的场合和地理环境、工作环境特殊的场合及需要经常移动的工作场合等。无线网络系统利用微波扩频技术、图像语音动态压缩技术和网络影流传输技术，实现远程和移动中的图象、语音和数据的实时采集、传输、存储和显示；同时也广泛用于远程监控、远程数据采集、远程电信服务、远程网络连接、大楼内的无线覆盖、应急通信、机动车载移动网络通信等领域。
与有线视频监控相比，无线视频监控最大的优势就是布线不受地形的影响。传统的有线视频监控需要大量的布线工作，成本比较高，与课题现代农业并不符合，农田里怎么大量布线？所以相比较而言，无线视频监控安装的时间也会缩短、维护也比较方便。无线视频监控也存在不足的地方，容易受到电磁波的干扰、数据容易泄露、带宽不足等缺点。但是，相比较于传统的有线视频监控系统，无线化一定是未来的趋势。
运用在手机端可以使得无线监控系统发挥更大的优势，这样的话，无论何时何地，你都可以对生产现场进行监控。手机移动端采用安卓操作系统的手机，因为安卓在手机市场占据了相当大的份额，并且安卓开发也是开源的，为我们开发者编写手机安卓端视频监控软件提供了支持。
2 设计方案
2．1 IP摄像头的选择
如果让我们自己去搭建一个多功能的IP摄像头，这不仅给项目开发增加了难度，还给成本预算方面带来了一些问题。因为还要考虑到软件的兼容与编写，这给我时间紧张的开发周期带来了很多问题。所以，我采用的硬件部分是一个成品的IP摄像头。虽然采用的是成品摄像头，但是选择一个性价比高的IP摄像头也是一门学问，要综合考量很多因素。关于摄像头的一些功能考量如下：
视频编码：MJPEG是最早最受欢迎的视频编码格式之一，说白了是基于定期抓拍图像的压缩，这种格式的码率很高，互联网传输效果较差，更别说移动网络；后来出现了MPEG4编码格式，这个编码格式已经较为先进，标清的视频可以通过互联网的传输，效果不错；但是这种格式很快地被它的改进版H.264编码格式取代了，H.264可以压缩更高分辨率的视频，码率却大大降低，被定为3G的视频传输标准，它的各种先进性，使得它成了市场各类产品的主流：IPTV、网络视频、网络摄像头以及可视通话等。当然，H.264的改进版，H.265已经问世，并且有一些实验室的产品和少部分商用产品出来了，压缩率又提升了30%。但是基于成本等各方面的考虑，H.265的普及还需要一定的时间。所以总的来说，我们选择了H.264视频编码格式。
目 录
1 引言 1
1．1 视频监控的背景 1
1．2 视频监控系统的发展趋势 1
1．3 基于安卓手机的远程视频监控系统的意义 2
2 设计方案 2
2．1 IP摄像头的选择 2
2．2 安卓手机监控客户端的设计实现 4
2．3 系统架构 6
2．4 远程访问和控制 6
3 相关技术 7
3．1 视频压缩标准H.264 7
3．2 实时传输协议RTP 7
3．3 无线数据传输技术 8
4 系统软件设计 9
4．1 Android开发环境的搭建 9
4．2 萤石SDK的完整接入 11
4．3 萤石SDK主要流程 15
4．4 主要功能模块代码 19
5 系统功能测试 24
5．1 注册账号 24
5．2 登陆 24
5．3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
添加设备 25
5．4 配置WiFi网络 27
5．5 实时视频监控 28
5．6 云台控制 30
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
1 引言
1．1 视频监控的背景
随着当今人们对现代农业的安全需求和对室内环境实时情况掌控需求的日益增强,使得视频监控系统得到了广泛的应用。另一方面，随着移动互联网的快速发展和智能手机的普及，生活中的越来越多的应用都开始转向移动终端，其中近几年发展得最快的就是智能家居和安防监控行业。
以往，视频监控只用在政府、大型楼宇和大型企业中，但是随着监控行业的不断发展，其应用范围也愈发的广泛，事实证明，由于视频监控系统在农村尚未普及，将视频监控运用于农业市场的潜力大大超过了以上所述的专用市场。
1．2 视频监控系统的发展趋势
近三十多年来，视频监控系统的发展经历了模拟视频监控系统、数字视频监控系统、全数字化监控系统(网络摄像机和视频服务器)三个阶段的演变，得到了巨大的发展 [1]。
第一代视频监控系统是模拟视频监控系统的时代，也可以称为闭路电视监视系统的时代，是由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机组成的纯模拟视频监控。这类系统采用模拟方式传输，传输媒介采用了视频线缆，模拟处理由控制主机来进行。但是这类系统有很多缺点，比如说，只能局域网内监控，不能联网；数据传输也仅限于近距离的传输；最为致命的一点就是数据处理效率太低。
第二代视频监控系统是数字视频监控系统的时代，这类系统基于计算机多媒体技术的视频监控系统为主。由硬盘录像主机（DVR）进行数字处理与存储。在DVR中，视频信号被转换为数字信号并被压缩，然后通过网络实现传输，在远端由计算机进行监控。其不足表现为：（1）需铺设电缆，建设成本高；（2）单机容量有限；（3）硬盘录像系统网络化功能有限[2]。
第三代视频监控系统是网络视频监控系统的时代，这类系统完全基于IP 网络视频监控系统（IPVS，IP Video Surveillance），以网络或者通信技术为平台，以智能图像分析为特征。视频从前端图像采集，传输时变为数字信号，传输媒介采用网络，实现视频在互联网的传输。通过设置在互联网上相应的功能控制主机来实现对整个监控系统的控制功能和视频预览。网络视频监控也由此发展进入了数字时代。
相信在不远的将来，视频监控系统将朝着网络数字化，无限化，智能化发展。
1．3 基于安卓手机的远程视频监控系统的意义
手机无线视频监控利用无线电波来传输视频流、音频流、数据流等信号，而且监控系统运行在手持移动端。随着无线技术的高速发展,无线网络接入已成为一种趋势。无线网络主要用在有线网络与有线通信所不易到达的场合和地理环境、工作环境特殊的场合及需要经常移动的工作场合等。无线网络系统利用微波扩频技术、图像语音动态压缩技术和网络影流传输技术，实现远程和移动中的图象、语音和数据的实时采集、传输、存储和显示；同时也广泛用于远程监控、远程数据采集、远程电信服务、远程网络连接、大楼内的无线覆盖、应急通信、机动车载移动网络通信等领域。
与有线视频监控相比，无线视频监控最大的优势就是布线不受地形的影响。传统的有线视频监控需要大量的布线工作，成本比较高，与课题现代农业并不符合，农田里怎么大量布线？所以相比较而言，无线视频监控安装的时间也会缩短、维护也比较方便。无线视频监控也存在不足的地方，容易受到电磁波的干扰、数据容易泄露、带宽不足等缺点。但是，相比较于传统的有线视频监控系统，无线化一定是未来的趋势。
运用在手机端可以使得无线监控系统发挥更大的优势，这样的话，无论何时何地，你都可以对生产现场进行监控。手机移动端采用安卓操作系统的手机，因为安卓在手机市场占据了相当大的份额，并且安卓开发也是开源的，为我们开发者编写手机安卓端视频监控软件提供了支持。
2 设计方案
2．1 IP摄像头的选择
如果让我们自己去搭建一个多功能的IP摄像头，这不仅给项目开发增加了难度，还给成本预算方面带来了一些问题。因为还要考虑到软件的兼容与编写，这给我时间紧张的开发周期带来了很多问题。所以，我采用的硬件部分是一个成品的IP摄像头。虽然采用的是成品摄像头，但是选择一个性价比高的IP摄像头也是一门学问，要综合考量很多因素。关于摄像头的一些功能考量如下：
视频编码：MJPEG是最早最受欢迎的视频编码格式之一，说白了是基于定期抓拍图像的压缩，这种格式的码率很高，互联网传输效果较差，更别说移动网络；后来出现了MPEG4编码格式，这个编码格式已经较为先进，标清的视频可以通过互联网的传输，效果不错；但是这种格式很快地被它的改进版H.264编码格式取代了，H.264可以压缩更高分辨率的视频，码率却大大降低，被定为3G的视频传输标准，它的各种先进性，使得它成了市场各类产品的主流：IPTV、网络视频、网络摄像头以及可视通话等。当然，H.264的改进版，H.265已经问世，并且有一些实验室的产品和少部分商用产品出来了，压缩率又提升了30%。但是基于成本等各方面的考虑，H.265的普及还需要一定的时间。所以总的来说，我们选择了H.264视频编码格式。
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