五、基于Android智能家居遠程監控系統設計

　　摘要：目前，遠程視頻監控系統已成為智能家居的重要組成部分。智能監控系統基于Android操作系統平臺，以平板式計算機作為客戶端，通過HTTP協議從IP攝像機下載監控圖片，并利用多種算法對家中各房間或不同角度的情況進行智能監控。

　　近年來，視頻監控系統已在制造企業、物業管理、無人職守終端、銀行、交通、倉庫等領域得到廣泛應用。當家庭中有特別需要關注的物體和區域時，家庭的主人可在其所處的家庭環境中安裝攝像頭，通過網絡遠程觀察其狀況，當發生意外情況時也可通過網絡監控事態的進展。隨著智能移動終端的廣泛普及，同時由于其特有的便攜性和易于接入網絡的特性，移動終端成為動態監控和現場監控的理想選擇。

　　本文設計的視頻監控系統客戶端設備為Android平板電腦，該客戶端從IP攝像機獲取實時的監控圖片，根據不同場景用不同算法來判斷家中有無人員出入，標注關注對象并智能跟蹤，辨別各房間的照明情況及電視、計算機等家電的使用情況，可同時實現4路智能監控。

　　1 監控平臺介紹

　　1.1 客戶端平臺介紹

　　客戶端采用Android 智能操作系統，Android 是Google公司于2007年11月5日發布的基于Linux平臺的開源手機操作系統的名稱。該平臺由操作系統、中間件、用戶界面和應用軟件組成，底層 Linux內核只提供基本功能，其他的應用軟件則由各公司自行開發，部分程序以Java編寫。

　　2011年初數據顯示，僅正式上市2年的 Android操作系統已超越稱霸10年的Symbian系統，躍居全球最受歡迎的智能手機平臺。現在，Android系統不僅應用于智能手機，也在平板電腦市場急速擴張。同時，Android智能手機操作系統具有5大優勢：開放性、擺脫運營商的束縛、豐富的應用選擇、開發商不受任何限制和無縫結合的 Google應用。

　　1.2 IP攝像機介紹

　　IP攝像機是一種可產生數字視頻流，并將視頻流通過有線或無線網絡進行傳輸的設備，其不需要額外的軟硬件，便可以將活動的數字圖像直接傳輸到互聯網上，使在世界各地的計算機都可以通過瀏覽器觀看實時活動數字圖像。IP攝像機支持TCP/IP，SMTP E-mail，HTTP以及其他Internet協議，支持諸如Windows，Unix，Mac及OS/2等多種操作系統。

　　該設計采用海康威視公司的DS-2DM1-502型網絡中速智能球型攝像機，支持客戶端通過HTTP協議下載監控圖片和H.264碼流。

　　2 程序設計原理及實現

　　2.1 客戶端設計原理

　　該設計采用Android系統的平板電腦為客戶端，客戶端的軟件流程如圖1所示。

　　系統的具體實現大體分為兩部分：與IP攝像機連接，獲取所需視頻流；根據監控場景做出相應判斷及響應。

【詳情參閱：基于Android智能家居遠程監控系統設計】

六、基于3G通信網的移動機器人遠程監控的設計與實現

　　3G是第三代移動通信技術，結合了無線通信技術和互聯網等多媒體技術。隨著3G技術的發展，它在聲音和數據的傳輸速度上有很大提升，并能夠在全球范圍內實現無線漫游。其數據傳輸高速、永遠在線、覆蓋范圍廣等優點，有效地解決了移動機器人采用有線或者無線遠程控制所帶來的信息傳輸和控制距離等方面的瓶頸問題，使遠程救援機器人、仿真機器人、家庭保姆機器人等移動機器人技術在大數據量實時傳輸方面多了一種可利用的解決方案。

　　1 系統總體架構

　　本系統主要用來將移動機器人所采集到的視頻數據通過3G網絡傳給服務器，再將服務器的控制信號傳給電機驅動板，以驅動移動機器人平臺運動，總體架構如圖 1 所示。攝像頭OV9650采集的視頻圖像經過JPEG壓縮后，存入緩存區，當服務器監聽到客戶端的接入請求后，再將緩存區的數據通過網絡傳輸給客戶端的監控界面進行顯示；當需要控制機器人行動時，客戶端的控制按鈕發送控制信息給服務器，服務器通過程序解析后控制底層電機驅動器，驅動機器人平臺運動。

　　
圖1 系統總體架構圖

　　系統硬件平臺核心處理器采用S3C6410，它基于ARM1176JZF—S內核，是一個16／32位RISC微處理器，其內部集成了強大的硬件加速器，包括音視頻處理、2D加速等，為2．5G和3G通信服務提供了優化的硬件性能，工作頻率最高可達677 MHz；采用2 GB NAND Flash，主要用于存放內核代碼、應用程序、文件系統和數據資料；DDRSDRAM采用兩片128 MB K4X51163PE芯片；攝像頭采用CMOS圖像傳感器OV9650，最高輸出130萬像素（1300×1 024），具有高敏感度、低功耗、支持多種常用的圖像格式輸出、支持自動圖像控制等優點。

　　Linux作為一種類Unix操作系統，具有穩定健壯、低成本、高性能、互操作性好和源代碼開放等特點。而其良好的內核結構，以及可裁剪的特性，滿足了嵌入式應用的差異性需求，使其在嵌入式系統領域占有一席之地。本系統中采用的Linux內核為3．0．1版本，文件系統采用 YAFFS2，Bootloader選用uboot。

　　2 系統軟件設計

　　2.1 視頻數據的采集與傳輸

　　視頻數據的采集通過Linux中視頻設備OV9650的驅動以及Video for Linux提供的相應接口完成。為了方便，將視頻采集的相關信息封裝到以下結構體中：

　　采集程序通過函數init_s3c6410（struct vdIn*vd，char*device，int width，int height）來完成對攝像頭以及采集參數的初始化，并通過函數s3c6410_Grab（struetvdIn*vd）完成對圖像的抓取，用JPEG壓縮算法對采集到的圖像進行壓縮，圖像格式為RGB565。

【詳情參閱：基于3G通信網的移動機器人遠程監控的設計與實現】
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