第2 3卷第2期 2 0 2 4年6月 楊凌職業(yè)技術(shù)學院學報 J o u r n a l o f Y a n g l i n g V o c a t i o n a l 陜西省教育廳一般專項科學研究計劃項目 2 3 J K 0 7 4 3 作者簡介 孫啟昌 1 9 9 0 男 陜西西安人 工程師 碩士 研究方向為信息化建設(shè)與管理 信息通信 計算機應(yīng)用技術(shù) D O I 1 0 1 9 8 5 9 j c n k i c n 6 1 1 4 0 3 G 4 2 0 2 4 0 2 0 0 3 基于嵌入式的溫室大棚遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 孫啟昌1 王婉星2 1 楊凌職業(yè)技術(shù)學院 陜西楊凌7 1 2 1 0 0 2 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 陜西咸陽7 1 2 0 0 0 摘 要 針對農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境復(fù)雜等問題 開發(fā)基于嵌入式的溫室大棚遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng) 系統(tǒng)以H i 3 5 1 9 A V 1 0 0處 理器為核心 利用紅外攝像頭 V 4 L 2技術(shù) 視頻壓縮技術(shù)采集溫室大棚視頻信息 通過5 G無線網(wǎng)絡(luò) s o c k e t網(wǎng)絡(luò)編 程將視頻信息發(fā)送至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及A n d r o i d手機端 經(jīng)測試驗證系統(tǒng)滿足溫室大棚遠程實時監(jiān)控要求 關(guān)鍵詞 處理器 V 4 L 2技術(shù) 5 G s o c k e t 中圖分類號 T N 9 1 9 8 文獻標識碼 A 文章編號 1 6 7 1 9 1 3 1 2 0 2 4 0 2 0 0 1 3 0 4 DesignandImplementationofRemoteVideoMonitoringSystemof GreenhouseBasedonEmbeddedSystem SUNQi chang1 WANGWan xing2 1 Y a n g l i n g V o c a t i o n a l a n d T e c h n i c a l C o l l e g e Y a n g l i n g S h a a n x i 7 1 2 1 0 0 C h i n a 2 S h a a n x i P o l y t e c h n i c I n s t i t u t e X i a n y a n g S h a a n x i 7 1 2 0 0 0 C h i n a Abstract I n v i e w o f t h e c o m p l e x e n v i r o n m e n t o f a g r i c u l t u r a l g r e e n h o u s e s t h e r e m o t e v i d e o m o n i t o r i n g s y s t e m o f g r e e n h o u s e b a s e d o n e m b e d d e d s y s t e m w a s d e v e l o p e d B a s e d o n t h e H i 3 5 1 9 A V 1 0 0 p r o c e s s o r t h i s s y s t e m u s e s i n f r a r e d c a m e r a V 4 L 2 t e c h n o l o g y a n d v i d e o c o m p r e s s i o n t e c h n o l o g y t o c o l l e c t g r e e n h o u s e v i d e o i n f o r m a t i o n T h r o u g h 5 G w i r e l e s s n e t w o r k a n d s o c k e t n e t w o r k p r o g r a m m i n g t h e v i d e o i n f o r m a t i o n i s s e n t t o t h e d a t a b a s e s e r v e r a n d A n d r o i d p h o n e t e r m i n a l T h i s s y s t e m h a s b e e n t e s t e d a n d v e r i f i e d w h i c h c a n m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f r e m o t e r e a l t i m e m o n i t o r i n g o f t h e g r e e n h o u s e Keywords p r o c e s s o r V 4 L 2 t e c h n o l o g y 5 G s o c k e t 0 引 言 近些年 視頻監(jiān)控被應(yīng)用到家庭 商場 學校等 場所 并取得較好的效果 但在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域很少應(yīng)用 主要原因在于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域環(huán)境復(fù)雜 場所布線繁瑣 系 統(tǒng)無法供電 視頻遠程實時無線傳輸難度大 隨著 信息技術(shù)及電子技術(shù)的發(fā)展 為實現(xiàn)溫室大棚視頻 遠程實時監(jiān)控成為可能 1 利用嵌入式技術(shù) 視頻采 集與壓縮技術(shù) 5 G無線通信技術(shù) 服務(wù)器技術(shù) A P P 開發(fā)技術(shù) 設(shè)計基于嵌入式的溫室大棚遠程視頻監(jiān) 控系統(tǒng) 1 系統(tǒng)總體設(shè)計 基于嵌入式的溫室大棚遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視 頻監(jiān)控終端 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端和A n d r o i d手機端三部 分組成 視頻監(jiān)控終端利用嵌入式技術(shù) 視頻采集技 術(shù) 5 G無線通信技術(shù) 實現(xiàn)視頻信息的采集 遠程無 線傳輸 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端實現(xiàn)視頻信息的儲存 以備 留存查看 A n d r o i d手機端實現(xiàn)視頻信息的遠程實時 接收及視頻監(jiān)控終端的控制 系統(tǒng)框架如圖1所示 2 硬件設(shè)計 硬件以華為海思H i 3 5 1 9 A V 1 0 0處理器為核 心 處理器支持H 2 6 5 H 2 6 4編解碼 可實現(xiàn)4 K 級的實時視頻全景拼接 2 外置U S B紅外攝像頭 蓄電池 太陽能電池板 1 0 1寸L V D S電容屏 5 G 無線網(wǎng)卡 系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示 2 1 華為海思H i3519A V100處理器 處理器采用8層P C B沉金工藝 支持多達5路 S E N S O R串行輸入 最大輸入分辨率7 6 8 0 4 3 2 0 支持H 2 6 5 H 2 6 4編解碼 編碼和解碼性達4 K 2 K 6 0 f p s和1 0 8 0 p 2 4 0 f p s 4 K R A W影視級別 數(shù)據(jù)輸出 內(nèi)置e M M C N A N D F L A S H兩種存儲介 質(zhì) 具有較強通用性與易用性 3 2 2 紅外攝像頭 紅外攝像頭采用U S B 2 0接口?？低? 0 0萬 高清攝像頭 支持2 K超清視頻 分辨率為2 5 6 0 1 4 4 0 支持A n d r o i d W i n d o w s L i n u x操作系統(tǒng) 4 圖1 系統(tǒng)框架 圖2 系統(tǒng)硬件框圖 2 3 5G無線網(wǎng)卡 5 G無線網(wǎng)卡采用華為E 6 8 7 8 8 7 0的U S B接 口 理論下載速率1 6 5 G b p s 是4 G網(wǎng)絡(luò)的1 0倍 兼容W i n d o w s l i n u x i o s操作系統(tǒng) 支持N S A和 S A網(wǎng)絡(luò) 5 2 4 太陽能蓄電池 采用1 0 0 0 W光伏板6 0 0 A H電池輸出3 0 0 0 W 電池類型為鋰電池 內(nèi)置變壓器 負載功率 2 5 W 5 W 3 0 W 5 0 W 6 0 W 1 5 0 W 滿足系統(tǒng)供 電需求 6 3 軟件設(shè)計 視頻監(jiān)控終端采用L i n u x操作系統(tǒng) 該系統(tǒng)具 有開源 可裁剪 支持多平臺的特點 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 采用W i n d o w s操作系統(tǒng) 手機采用A n d r o i d操作系 統(tǒng) 軟件開發(fā)采用Q t C r e a t o r Q t C r e a t o r具有跨 平臺應(yīng)用程序開發(fā)特點 支持L i n u x操作系統(tǒng) W i n d o w s操作系統(tǒng) A n d r o i d操作系統(tǒng)等平臺 能夠 滿足系統(tǒng)設(shè)計需求 3 1 視頻監(jiān)控終端軟件設(shè)計 視頻監(jiān)控終端采用L i n u x操作系統(tǒng)系列中的 u b u n t u 1 8 0 4內(nèi)核 支持5 G網(wǎng)絡(luò) H 2 6 5和H 2 6 4 編解碼 通過系統(tǒng)裁剪 交叉編譯后 將Q t C r e a t o r 軟件 u b u n t u 1 8 0 4系統(tǒng)移植到H i 3 5 1 9 A V 1 0 0處理 器電路板中 完成視頻監(jiān)控終端軟件環(huán)境搭建 3 1 1 視頻采集設(shè)計 視頻采集利用V i d e o 4 l i n u x 2 簡稱V 4 L 2 技術(shù) 該技術(shù)提供訪問視頻設(shè)備 的方式 能夠讀寫視頻信息 系統(tǒng)的視頻采集通過 以下五種方式實現(xiàn) 1 使用V 4 L 2文件中的o p e n 函數(shù)打開攝像頭設(shè)備 初始化設(shè)備參數(shù) 調(diào)用V 4 L 2 文件中的接口信息 設(shè)置視頻采集格式 高度 寬度 及顯示窗口 2 通過V I D I O C R E Q B U F S標志符 申請若干個視頻采集緩沖區(qū) 使用m m a p函數(shù)將申 請的緩沖區(qū)從內(nèi)核空間映射到終端用戶空間進行處 理 以便用戶讀取或處理相關(guān)視頻信息 3 將申請 的緩沖區(qū)全部放入視頻采集輸出隊列 開始視頻信 息采集 4 應(yīng)用程序從視頻采集隊列中取出含有視 頻信息的緩沖區(qū) 并進行處理 再將緩沖區(qū)內(nèi)重新輸 入視頻信息 依次往復(fù)循環(huán)采集視頻信息 5 關(guān)閉 視頻采集 視頻采集流程如圖3所示 3 1 2 視頻壓縮 為了使系統(tǒng)采集的視頻能夠流 暢的在5 G網(wǎng)絡(luò)中傳輸 采用H 2 6 4技術(shù)將采集的 視頻數(shù)據(jù)進行壓縮處理 H 2 6 4技術(shù)主要分為兩部 分 1 將采集的視頻信息進行壓縮編碼 2 進行打 包傳輸 系統(tǒng)采用的華為海思H i 3 5 1 9 A V 1 0 0處理 器支持H 2 6 4編解碼 通過官網(wǎng)下載H 2 6 4視頻 庫 將視頻庫交叉編譯后 移植到視頻監(jiān)控終端 實 現(xiàn)視頻信息壓縮 41楊凌職業(yè)技術(shù)學院學報 第2 3卷 圖3 視頻采集流程 3 1 3 視頻無線傳輸設(shè)計 視頻無線傳輸 需要通 過運行商申請公網(wǎng)I P地址 將視頻監(jiān)控終端本地 I P地址轉(zhuǎn)換成公網(wǎng)I P地址 視頻采集壓縮后 通 過5 G無線網(wǎng)絡(luò)實時發(fā)送至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端和A n d r o i d手機端 視頻無線傳輸采用s o c k e t套接字 為了保障視頻傳輸效率高 延遲小 系統(tǒng)使用面向無 連接的U D P協(xié)議完成視頻傳輸 視頻監(jiān)控終端首 先初始化設(shè)備 建設(shè)s o c k e t套接字 通過b i n d函數(shù) 綁定公網(wǎng)I P地址 連接到公網(wǎng) 利用s e n d函數(shù)發(fā)送 視頻 視頻監(jiān)控終端無線傳輸軟件設(shè)計如圖4所示 3 2 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端視頻無線傳輸設(shè)計 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器部署在W i n d o w s系統(tǒng)中 視頻存 儲在相對應(yīng)目錄下 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器首先初始化 建 立s o c k e t 綁定公網(wǎng)I P地址 監(jiān)聽視頻采集終端 通 過c o n n e c t函數(shù)接收視頻采集終端的連接 使用a c c e p t函數(shù)接收視頻并進行本地存儲 利用s e n d函數(shù) 發(fā)送視頻 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端視頻無線傳輸軟件設(shè)計 如圖5所示 圖4 視頻監(jiān)控終端無線傳輸軟件設(shè)計 51第2期 孫啟昌 等 基于嵌入式的溫室大棚遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 圖5 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端視頻無線傳輸軟件設(shè)計 3 3 A n d r o i d手機端視頻無線傳輸設(shè)計 A n d r o i d手機端A P P開發(fā)采用Q t C r e a t o r Q t C r e a t o r可以生成A P P 首先初始化 建立s o c k e t 綁定公網(wǎng)I P 監(jiān)聽視頻采集終端 使用c o n n e c t函數(shù) 接收視頻采集終端的連接 利用a c c e p t函數(shù)接收視 頻 通過r e a d函數(shù)顯示視頻信息 A n d r o i d手機客 戶端視頻無線傳輸軟件設(shè)計如圖6所示 圖6 A n d r o i d手機客戶端視頻無線傳輸軟件設(shè)計 4 系統(tǒng)測試與驗證 系統(tǒng)驗證選擇在郊區(qū)的溫室大棚 手機選擇市面 上流行的A n d r o i d智能手機 5 G網(wǎng)絡(luò)選擇電信運營 商 系統(tǒng)驗證 第一步 啟動視頻監(jiān)控端 數(shù)據(jù)庫服務(wù) 器端和A n d r o i d手機客戶端 初始化設(shè)備 三個終端 分別輸入公網(wǎng)I P地址 設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接成功 第二步 視頻監(jiān)控終端點擊C A M 攝像頭開始采集視頻 第三 步 A n d r o i d手機客戶端查看視頻信息 經(jīng)測試與驗 證 系統(tǒng)能夠滿足大棚監(jiān)控需求 視頻監(jiān)控端如圖7 所示 A n d r o i d手機客戶端接收視頻如圖8所示 圖7 視頻監(jiān)控終端 圖8 A n d r o i d手機客戶端 5 結(jié) 語 基于嵌入式的溫室大棚遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為 視頻監(jiān)控終端 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端和A n d r o i d手機端 三大部分 視頻監(jiān)控終端通過H i 3 5 1 9 A V 1 0 0處理 器實現(xiàn)各類設(shè)備數(shù)據(jù)的控制與處理 紅外攝像頭采 集大棚內(nèi)的視頻信息 視頻經(jīng)壓縮處理后 通過5 G 無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端和A n d r o i d手機 下轉(zhuǎn)第5 5頁 61楊凌職業(yè)技術(shù)學院學報 第2 3卷 技術(shù)學院 浙江同濟科技職業(yè)學院等學生管理人員 相繼投稿發(fā)文 在學生管理領(lǐng)域引起較好反響 4 創(chuàng)新與討論 4 1 創(chuàng)新之處 在高職層次名班主任工作室探索階段 本研究 從理論研究和實踐探索方面開展了工作 1 理論研究方面 分析了高職名班主任工作室 的班主任職業(yè)發(fā)展邏輯 學校人才培養(yǎng)邏輯和專業(yè) 師資團隊邏輯 提出了 兩助力四結(jié)合 的建設(shè)模式 以水利工程專業(yè)為例研制了 高職名班主任工作室 建設(shè)標準 為高職層次名班主任工作室建設(shè)提供了 理論借鑒 2 實踐探索方面 圍繞立德樹人根本任務(wù) 制定 了名班主任工作室研討 交流工作制度 通過微信公 眾號等網(wǎng)絡(luò)交流平臺促進班主任工作能力提升 班主 任通過心得交流提升了帶班能力 學生通過風采展示 提升了榮譽感 最終拉近了和班主任的距離 4 2 討論分析 在當前職業(yè)教育大發(fā)展的階段 高職名班主任 工作室在提升學生管理效率 提升人才培養(yǎng)質(zhì)量等 方面是十分必要的 本研究以楊凌職業(yè)技術(shù)學院水 利工程名班主任工作室為例 開展了理論研究和實 踐探索 構(gòu)成了專業(yè)人才培養(yǎng)體系的重要組成部分 取得了有框架 有體系的階段性成果 近3年 隨著 班主任工作能力的提升 水利工程專業(yè)學生素質(zhì)不 斷提高 學生在各類大賽 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動等方面取得 了較好的成績 畢業(yè)生的口碑反哺了招生就業(yè)工 作 連續(xù)3年學生報考率突破1 5 0 學生就業(yè)率穩(wěn) 定在9 6 以上 名班主任工作室在高職層次的發(fā)展畢竟尚在起 步階段 研究工作還有許多空白 如工作室工作評價 體系尚不成熟 校際間名班主任工作室交流平臺 如 名班主任工作室建設(shè)聯(lián)盟等組織 尚未搭建等 相關(guān) 內(nèi)容待今后繼續(xù)研究 參考文獻 1 傅桂花 推進學校班主任工作室建設(shè)的策略和實踐探 索 J 思想理論教育 2 0 1 3 2 2 4 6 5 0 2 唐云增 探索名班主任發(fā)展的科學邏輯 J 河南教育 2 0 1 3 4 2 4 2 5 3 李雙 基于提質(zhì)培優(yōu)的高職院校名班主任工作室運行 模式研究 J 濟南職業(yè)學院學報 2 0 2 2 0 1 2 3 2 7 4 麥穎文 名班主任工作室文化建設(shè)策略研究 J 教育 管理 2 0 2 2 1 1 2 5 1 2 6 5 陽海華 名班主任工作室助力青年教師專業(yè)成長 J 河南教育 職成教 2 0 2 0 0 1 2 3 2 6 6 張燕 孫華君 依托名班主任工作室提升班主任的專 業(yè)素養(yǎng) J 河北教育 綜合版 2 0 2 1 6 3 8 3 9 7 計國紅 項娟 以名班主任工作室為載體 探尋班主任 有效研修的策略 以 合肥市項娟名班主任工作室 的工作開展為例 J 安徽教育科研 2 0 2 1 4 4 5 8 任敏 肖娟 中等職業(yè)技術(shù)學校名班主任工作室模式 下的班主任培養(yǎng)路徑探究 J 佳木斯職業(yè)學院學報 2 0 2 1 3 7 0 1 1 3 0 1 3 1 9 任平 張亭亭 關(guān)于中職名班主任工作室功能的再思 考 J 韶關(guān)學院學報 2 0 2 0 4 1 0 8 9 6 9 9 1 0 李兵 高職院校名班主任工作室研究與探索 J 職 業(yè)技術(shù)教育 2 0 2 2 4 3 0 5 3 6 3 9 上接第1 6頁 端 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端將接收的視頻信息進行儲存 A n d r o i d手機客戶端實時查看視頻信息 系統(tǒng)經(jīng)測 試驗證 滿足溫室大棚遠程監(jiān)控要求 參考文獻 1 劉引濤 基于Q T平臺的紅外傳感器監(jiān)測農(nóng)業(yè)大棚的設(shè)計 與實現(xiàn) J 甘肅科學學報 2 0 1 9 3 1 0 1 1 1 9 1 2 3 2 孫啟昌 基于A R M與5 G通信網(wǎng)絡(luò)汽車監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 與實現(xiàn) J 自動化與儀器儀表 2 0 2 1 1 0 9 3 9 6 1 0 0 3 皮志松 韓磊 基于海思平臺的音視頻采集和編碼的 實現(xiàn) J 電視技術(shù) 2 0 2 0 4 4 0 9 2 1 2 3 4 范秀鵬 基于嵌入式的全景雙攝監(jiān)控系統(tǒng)研究 D 天 津 天津科技大學 2 0 2 0 5 龔琴 基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)中 的應(yīng)用 J 電腦與信息技術(shù) 2 0 2 2 3 0 0 1 5 3 5 6 6 趙尚飛 陳立萬 符譯丹 等 溫室大棚花卉智能監(jiān)控系 統(tǒng)設(shè)計 J 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 2 0 2 1 4 1 2 8 5 0 5 3 55第2期 韓紅亮 等 提質(zhì)培優(yōu) 背景下高職名班主任工作室 價值 策略與探索