CN103442054B - 基于物联网的执法记录系统及其通信数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于物联网的执法记录系统及其通信数据传输方法；系统包括：包括：支持WIFI的执法记录仪，执法记录仪通过无线通信转发设备实现与服务器之间的双向通信，执法记录仪与无线通信转发设备之间采用WIFI通信，所述无线通信转发设备与服务器之间通过3G网络实现双向通信；执法记录仪带有摄像头，所述服务器通过因特网与客户端通信。方法主要包括如下步骤：执法记录仪登录到服务器；执法记录仪通过心跳包与服务器保持常通信；三个数据传输分支：实时数据传输；文件数据传输、时钟同步；所述实时数据包括实时视频数据、故障数据和运行记录数据。本发明能够实现执法记录仪的视频信息传输到后台服务器，解决了执法记录仪数据容易丢失的问题。

Description

基于物联网的执法记录系统及其通信数据传输方法

技术领域

本发明涉及一种基于物联网的执法记录系统及其通信数据传输方法。

背景技术

物联网就是“物物相连的互联网”。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

执法记录仪是公安部制定标准的产品，是具有音视频记录本地存储的电子设备，随着公安业务的需求，远程监看，GPS定位，下达命令等多种需求，成为该行业前瞻市场需要。

公安部要求所有一线执法民警执法时必须携带执法记录仪，这是公安部规范化建设重要标志，现在警察要实现远程观看，GPS信息回传等大部分利用3G单兵图传设备，将执法记录仪的AVOUT视频、音频接入3G模块来传输，GPS信号有的采用GSM模块来传输，有的采用利用3G传输模块的传输模块来传输，这样的做法，就必须有一根AVOUT视频链接线连接，另外，3G图传设备功能过于单一，仅是传输视频，而且功耗挺大，体积偏大，携带身上并不方便，目前国家正在大力推广物联网技术，如果推出物联网执法记录仪符合国家发展需要，促进执法智能化，网络化。

物联网执法记录仪目前借助警察随身携带3G智能产品，如3G网络的警务通、3G无线通信转发设备、3G平板电脑、以及带网络传输等智能产品，与3G移动网络连通，3G移动网络与室内的互联网进行互通，实现了前端执法记录仪后端监看，查询，GPS定位，下命令等各种动作。

物联网执法记录仪具有一个与3G/4G智能产品连通的网络设备，该网络设备，能与3G智能产品进行连通，在3G/4G智能产品或在执法记录仪上装入可以一个控制软件，利用互联网，连通移动网络，后端服务器控制人员通过控制软件，实现视频浏览，远程存储，GPS信息数据回传，监看，各项命令下达信息，及其命令信息验证回传等。

目前执法记录仪在现场执法时基本上是本地存储，不接入移动网络进行实时传输视频或者进行数据传输，命令传递，执法记录仪与服务器服务器的之间的不进行数据传输，而且执法记录仪与服务器之间的数据现场实时传输存在一定的技术困难，并不是本领域技术人员很容易就解决的。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于物联网的执法记录系统及其通信数据传输方法，它具有实现了在执法现场执法记录仪通过无线通信转发设备实现与服务器之间的实时通信，服务器从执法记录仪得到视频数据的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于物联网的执法记录系统，包括：支持WIFI的执法记录仪，所述执法记录仪通过无线通信转发设备实现与服务器之间的双向通信，所述执法记录仪与无线通信转发设备之间双向通信，所述无线通信转发设备与服务器之间双向通信。

所述执法记录仪与无线通信转发设备之间采用WIFI通信。

所述无线通信转发设备与服务器之间通过3G、GPRS、CDMA、CDMA2000、WCDMA、WIFI、WLAN或zigbee网络实现双向通信。

所述执法记录仪带有摄像头，所述服务器通过因特网与客户端通信。

所述无线通信转发设备允许是手机、WIFI路由器、警务通或平板电脑。

基于物联网的执法记录系统的通信数据传输方法，主要包括如下步骤：

步骤(1)：执法记录仪通过无线通信转发设备实现与服务器之间的通信；

步骤(2)：执法记录仪通过心跳数据包与服务器保持常通信；

步骤(3)：服务器通过无线通信转发设备与执法记录仪WIFI模块建立连接，向执法记录仪的主控芯片发起执法记录仪的实时视频/状态信息的请求，主控芯片分析收到的请求后，将实时视频/状态信息通过执法记录仪与服务器之间已经建立的通路，发给服务器从而完成服务器与执法记录仪的一次通信过程。

所述服务器与执法记录仪之间包括三个数据传输分支：实时数据传输；文件数据传输、时钟同步。

所述步骤(3)的实时数据包括实时视频数据、故障数据和运行记录数据。

所述实时视频数据的传输协议采用UDP协议。

所述文件数据传输的传输协议采用FTP协议。

所述步骤(1)的具体步骤为：

执法记录仪与无线通信转发设备通信，无线通信转发设备与服务器通信，执法记录仪在确认网络已经连接后，并按照预先设定的IP通过无线通信转发设备向服务器发送登录数据包；

服务器收到执法记录仪的登录数据包后，根据服务器中所存储的信息判断是否允许执法记录仪登录；

如果登录数据合法，服务器向执法记录仪返回登录成功数据包，连接建立；

如果登录数据非法，服务器向执法记录仪返回登录失败数据包，执法记录仪需要重新尝试登录服务器；

若执法记录仪在规定的时间内没有收到服务器返回的登录成功数据包或者执法记录仪在规定的时间内收到了登录失败数据包，执法记录仪都需要重新尝试登录到服务器；

若执法记录仪在规定的时间内收到了服务器返回的登录成功数据包，就表示登录成功。

所述步骤(2)的具体步骤为：

登录成功后，执法记录仪通过主动给服务器发送心跳数据包来与服务器保持常通信，执法记录仪按照设定的时间周期性地向服务器发送心跳数据包；

服务器收到心跳数据包后把执法记录仪信息记录下来，同时计算收到执法记录仪心跳数据包的计数值，当计数值为超过设定值后向执法记录仪回复心跳数据包；

当服务器在设定时间内没有收到心跳数据包，认为通信链路中断，服务器给出通信中断的信号；

当执法记录仪的心跳数据包内的计数值达到设定值，仍没有收到服务器的心跳数据包，则认为通信链路中断，执法记录仪给出通信中断的信号，并重新登录服务器；

当执法记录仪收到心跳数据包，则表示连接正常。

所述步骤(3)的实时视频数据传输的具体步骤为：

服务器在有需要的时候，向执法记录仪发送获取视频预览参数命令；

执法记录仪收到视频预览参数命令后，按服务器要求，向指定服务器的指定端口传输实时视频解码所需sps/pps媒体头；

服务器在收到该sps/pps媒体头后，向执法记录仪发送开始传输命令；执法记录仪收到该命令后，开始向指定IP、端口号的服务器传输实时视频流数据包；

服务器不需要执法记录仪发送实时视频流数据包的时候，向执法记录仪发送停止实时视频数据传输命令；

执法记录仪收到停止实时视频数据传输命令后停止实时视频数据传输，并发送停止响应到服务器。

当执法记录仪判断通信链路中断的时候，也停止发送实时视频数据包。

当执法记录仪在指定时间内没有收到保活命令，也停止发送实时视频数据包。

如果执法记录仪在指定时间内未收到开始传输命令，则重新发送sps/pps媒体头。

如果执法记录仪发送若干次媒体头后，仍未收到服务器的开启命令，则停止发送该媒体头。

如果执法记录仪收到了关闭命令，则不再上传该媒体头。

在此过程中，如果没有相应格式的视频，则向指定的Ip、端口发送状态应答数据包，否则直接发送实时视频流数据包。

如果无法连接到指定服务器，则不作任何响应。

传输视频数据时会把每帧码流拆分成小包。为了防止出现不完整帧，通过每帧的包数和每帧的包序号来限制，每帧包序号从1开始，当包个数和包序号一致时，代表一个完整帧，用来显示，否则丢弃。比如一帧数据有6个包，则每帧包个数为6，每帧包序号为从1到6个数字。

所述步骤(3)的文件数据传输的具体步骤为：

服务器在有需要的时候，向执法记录仪发送启动文件传输命令，文件传输命令包括上传文件数据和下载文件数据；

执法记录仪收到命令后，返回一个确认数据包，然后根据命令，通过FTP协议上传或下载文件；

当文件上传或下载成功或失败，执法记录仪将向服务器发送一个命令执行结果的数据包。

本发明的有益效果：

1通过无线通信转发设备这个桥梁实现了执法记录仪与服务器之间的双向通信；

2目前执法人员一般都会带手机或者警务通等无线通信转发设备，该设备均有上网功能，执法记录仪借助无线通信转发设备上网可以减少执法记录仪3G或4G模块设计及电路处理，仅带WIFI模块就可以，降低了设计难度，便于产品早日研发出来，投入市场服务社会。

3.执法记录仪无需增加3G或4G模组的成本，就能上网，可减少执法记录仪的成本，符合节约型社会的要求。

4执法记录仪+无线通信转发设备上网，可减少执法记录仪对移动网络上的占用，因为手机、警务通等设备都是执法人员随身携带设备，手机、警务通本身可以上网，执法记录仪如果也上移动网络，成本浪费不说，也会占用移动网络资源。

附图说明

图1为本发明的系统架构示意图；

图2为本发明的整体流程图；

图3为本发明的执法记录仪登录到服务器的流程图；

图4为本发明的执法记录仪通过心跳数据包与服务器保持常通信示意图；

图5为本发明的实时视频传播示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，

实施例1：基于物联网的执法记录系统，包括：支持WIFI的执法记录仪，所述执法记录仪通过移动终端实现与服务器之间的双向通信，所述执法记录仪与移动终端之间采用WIFI通信，所述移动终端与服务器之间通过3G网络实现双向通信；所述执法记录仪带有摄像头，所述服务器通过因特网与客户端通信。所述移动终端允许是手机、WIFI路由器、警务通或平板电脑。

实施例2：基于物联网的执法记录系统，包括：支持WIFI的执法记录仪，所述执法记录仪通过WIFI路由器实现与服务器之间的双向通信，所述执法记录仪与WIFI路由器之间采用WIFI通信，所述WIFI路由器与服务器之间通过3G网络实现双向通信；所述执法记录仪带有摄像头，所述服务器通过因特网与客户端通信。

所述实施例1和2中的执法记录仪是支持3G、4G、WIFI功能的执法记录仪。

所述实施例1和2中的服务器为视频管理服务器。

如图2所示，

如果实施例1中的移动终端是手机，基于物联网的执法记录系统的通信数据传输方法，主要包括如下步骤：

步骤(1)：执法记录仪通过手机实现与服务器之间的通信；

步骤(2)：执法记录仪通过心跳数据包与服务器保持常通信；

步骤(3)：服务器向手机发起获取执法记录仪的实时视频/状态信息的请求；手机收到该请求后，向执法记录仪转发该请求；执法记录仪的WIFI模块收到手机发送的请求后，转发该请求给执法记录仪的主控芯片；执法记录仪的主控芯片解析收到的请求后，将实时视频/状态信息发送给执法记录仪的WIFI模块；执法记录仪的WIFI模块将应答内容发送给手机；手机转发应答内容给服务器，从而完成了服务器和执法记录仪的一次通信过程；所述服务器与执法记录仪之间包括三个数据传输分支：实时数据传输；文件数据传输、时钟同步。

所述步骤(3)的实时数据包括实时视频数据、实时照片、GPS定位信息、故障数据和运行记录数据。

所述执法记录仪与手机之间使用RTSP协议，传输、控制实时视频流；使用TCP协议来实现执法记录仪与手机之间的通信保持和GPS地理位置的获取。

所述执法记录仪通过IP/TCP协议族连接到手机的WIFI热点。

所述实时视频数据的传输协议采用UDP协议。

所述文件数据传输的传输协议采用FTP协议。

如图3所示，如果实施例1中的移动终端是手机，所述步骤(1)的具体步骤为：

执法记录仪与手机通过WIFI通信，手机通过3G网络与服务器通信，执法记录仪在确认网络已经连接后，并按照预先设定的IP通过手机向服务器发送登录数据包；登录数据包内主要包含手机连接到服务器的唯一SessionID标识；所述手机与服务器之间还可以通过GPRS、CDMA、CDMA2000、WCDMA、WIFI、WLAN或zigbee进行通信。

服务器收到执法记录仪的登录数据包后，根据服务器中所存储的信息判断是否允许执法记录仪登录；

如果登录数据合法，服务器向执法记录仪返回登录成功数据包，连接建立；

如果登录数据非法，服务器向执法记录仪返回登录失败数据包，执法记录仪需要重新尝试登录服务器；

若执法记录仪在规定的时间内没有收到服务器返回的登录成功数据包或者执法记录仪在规定的时间内收到了登录失败数据包，执法记录仪都需要重新尝试登录到服务器；

若执法记录仪在规定的时间内收到了服务器返回的登录成功数据包，就表示登录成功。

如图4所示，所述步骤(2)的具体步骤为：

登录成功后，执法记录仪通过主动给服务器发送心跳数据包来与服务器保持常通信，执法记录仪按照设定的时间周期性地向服务器发送心跳数据包；

服务器收到心跳数据包后把执法记录仪信息记录下来，同时计算收到执法记录仪心跳数据包的计数值，当计数值为超过设定值(所述设定值的范围在3-10个之间)后向执法记录仪回复心跳数据包；

当服务器在设定时间(所述设定时间在10-60秒之间)内没有收到心跳数据包，认为通信链路中断，服务器给出通信中断的信号；

当执法记录仪的心跳数据包内的计数值达到设定值(所述设定值在5-10个之间)，仍没有收到服务器的心跳数据包，则认为通信链路中断，执法记录仪给出通信中断的信号，并重新登录服务器；

当执法记录仪收到心跳数据包，则表示连接正常。

在连接保持的情况下，服务器与手机系统通过RTCP/RTP协议，开启控制和传输实时视频流。

在连接保持的情况下，服务器可向手机发送GPS信息采集的命令，手机采集GPS信息，并向服务器发送应答。

如图5所示，所述步骤(3)的实时视频数据传输的具体步骤为：

服务器在有需要的时候，向执法记录仪发送获取视频预览参数命令；

执法记录仪收到视频预览参数命令后，按服务器要求，向指定服务器的指定端口传输实时视频解码所需sps/pps媒体头；

服务器在收到该sps/pps媒体头后，向执法记录仪发送开始传输命令；执法记录仪收到该命令后，开始向指定IP、端口号的服务器传输实时视频流数据包；

服务器不需要执法记录仪发送实时视频流数据包的时候，向执法记录仪发送停止实时视频数据传输命令；

执法记录仪收到停止实时视频数据传输命令后停止实时视频数据传输，并发送停止响应到服务器。

当执法记录仪判断通信链路中断的时候，也停止发送实时视频数据包。

当执法记录仪在指定时间内没有收到保活命令，也停止发送实时视频数据包。

如果执法记录仪在指定时间内未收到开始传输命令，则重新发送sps/pps媒体头。

如果执法记录仪发送若干次媒体头后，仍未收到服务器的开启命令，则停止发送该媒体头。

如果执法记录仪收到了关闭命令，则不再上传该媒体头。

在此过程中，如果没有相应格式的视频，则向指定的Ip、端口发送状态应答数据包，否则直接发送实时视频流数据包。

如果无法连接到指定服务器，则不作任何响应。

传输视频数据时会把每帧码流拆分成小包。为了防止出现不完整帧，通过每帧的包数和每帧的包序号来限制，每帧包序号从1开始，当包个数和包序号一致时，代表一个完整帧，用来显示，否则丢弃。比如一帧数据有6个包，则每帧包个数为6，每帧包序号为从1到6个数字。

所述步骤(3)的文件数据传输的具体步骤为：

服务器在有需要的时候，向执法记录仪发送启动文件传输命令，文件传输命令包括上传文件数据和下载文件数据；

执法记录仪收到命令后，返回一个确认数据包，然后根据命令，通过FTP协议上传或下载文件；

当文件上传或下载成功或失败，执法记录仪将向服务器发送一个命令执行结果的数据包。

以手机为例，(31)服务器观看执法记录仪实时视频过程

(311)数据通路建立以后，手机发送认证信息给服务器，服务器验证该手机的认证信息正确以后，认定与该手机绑定的执法记录仪成功登陆；

(312)服务器通过RTSP协议向手机发起获取实时视频的请求；

(313)手机收到请求后通过WIFI转发给执法记录仪；

(314)执法记录仪处理该请求后，按照RTSP协议将实时视频发送给手机；

(315)手机将实时视频转发给服务器。

(32)服务器获取执法记录仪实时照片过程

(321)数据通路建立以后，手机发送认证信息给服务器，服务器验证该手机的认证信息正确以后，认定与该手机绑定的执法记录仪成功登陆；

(322)服务器通过HTTP协议向手机发起获取实时照片的请求；

(323)手机收到请求后通过WIFI转发给执法记录仪；

(324)执法记录仪处理该请求后，按照HTTP协议将实时照片发送给手机；

(325)手机将实时视频转发给服务器。

(33)服务器获取执法记录仪GPS定位信息

(331)数据通路建立以后，手机发送认证信息给服务器，服务器验证该手机的认证信息正确以后，认定与该手机绑定的执法记录仪成功登陆；

(332)服务器通过HTTP协议向手机发起获取GPS定位信息的请求；

(333)手机收到请求后通过WIFI转发给执法记录仪；

(334)执法记录仪处理该请求后，按照HTTP协议将GPS定位信息发送给手机；

(335)手机将实时视频转发给服务器。

(34)执法记录仪主动上报SOS实时视频

(341)数据通路建立以后，手机发送认证信息给服务器，服务器验证该手机的认证信息正确以后，认定与该手机绑定的执法记录仪成功登陆；

(342)当发生紧急情况时，执法人员通过按SOS键，让执法记录仪通过HTTP协议向手机发送传送实时视频请求；

(343)手机收到请求后转发给服务器；

(344)服务器收到请求后，通过RTSP协议向手机发起获取实时视频的请求；

(345)手机收到请求后通过WiFi转发给执法记录仪；

(346)执法记录仪处理该请求后，按照RTSP协议将实时视频发送给手机；

(347)手机将实时视频转发给服务器。

实施例2中，无线通信转换设备是WIFI路由器与无线通信转换设备是手机的通信方法的唯一区别点就是，WIFI路由器与服务器之间通信采用WIFI。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.基于物联网的执法记录系统的通信数据传输方法，其特征是，主要包括如下步骤：

步骤(1)：执法记录仪通过无线通信转发设备实现与服务器之间的通信；步骤(2)：执法记录仪通过心跳数据包与服务器保持常通信；

步骤(3)：服务器通过无线通信转发设备与执法记录仪WIFI模块建立连接，向执法记录仪的主控芯片发起执法记录仪的实时视频/状态信息的请求，主控芯片分析收到的请求后，将实时视频/状态信息通过执法记录仪与服务器建立的通路，发给服务器从而完成服务器与执法记录仪的一次通信过程。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，

所述服务器与执法记录仪之间包括三个数据传输分支：实时数据传输；文件数据传输、时钟同步；所述实时数据包括实时视频数据、故障数据和运行记录数据。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤(1)的具体步骤为：

执法记录仪与无线通信转发设备通信，无线通信转发设备与服务器通信，执法记录仪在确认网络已经连接后，并按照预先设定的IP通过无线通信转发设备向服务器发送登录数据包；

服务器收到执法记录仪的登录数据包后，根据服务器中所存储的信息判断是否允许执法记录仪登录；

如果登录数据合法，服务器向执法记录仪返回登录成功数据包，连接建立；

如果登录数据非法，服务器向执法记录仪返回登录失败数据包，执法记录仪需要重新尝试登录服务器；

若执法记录仪在规定的时间内没有收到服务器返回的登录成功数据包或者执法记录仪在规定的时间内收到了登录失败数据包，执法记录仪都需要重新尝试登录到服务器；

若执法记录仪在规定的时间内收到了服务器返回的登录成功数据包，就表示登录成功。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤(2)的具体步骤为：

登录成功后，执法记录仪通过主动给服务器发送心跳数据包来与服务器保持常通信，执法记录仪按照设定的时间周期性地向服务器发送心跳数据包；

服务器收到心跳数据包后把执法记录仪信息记录下来，同时计算收到执法记录仪心跳数据包的计数值，当计数值为超过设定值后向执法记录仪回复心跳数据包；

当服务器在设定时间内没有收到心跳数据包，认为通信链路中断，服务器给出通信中断的信号；

当执法记录仪的心跳数据包内的计数值达到设定值，仍没有收到服务器的心跳数据包，则认为通信链路中断，执法记录仪给出通信中断的信号，并重新登录服务器；

当执法记录仪收到心跳数据包，则表示连接正常。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤(3)的实时视频数据传输的具体步骤为：

服务器在有需要的时候，向执法记录仪发送获取视频预览参数命令；

执法记录仪收到视频预览参数命令后，按服务器要求，向指定服务器的指定端口传输实时视频解码所需sps/pps媒体头；

服务器在收到该sps/pps媒体头后，向执法记录仪发送开始传输命令；执法记录仪收到该命令后，开始向指定IP、端口号的服务器传输实时视频流数据包；

服务器不需要执法记录仪发送实时视频流数据包的时候，向执法记录仪发送停止实时视频数据传输命令；

执法记录仪收到停止实时视频数据传输命令后停止实时视频数据传输，并发送停止响应到服务器。

6.如权利要求5所述的方法，其特征是，

当执法记录仪判断通信链路中断的时候，也停止发送实时视频数据包；

当执法记录仪在指定时间内没有收到保活命令，也停止发送实时视频数据包。

7.如权利要求6所述的方法，其特征是，

如果执法记录仪在指定时间内未收到开始传输命令，则重新发送sps/pps媒体头；

如果执法记录仪发送若干次媒体头后，仍未收到服务器的开启命令，则停止发送该媒体头；

如果执法记录仪收到了关闭命令，则不再上传该媒体头；

在此过程中，如果没有相应格式的视频，则向指定的Ip、端口发送状态应答数据包，否则直接发送实时视频流数据包；

如果无法连接到指定服务器，则不作任何响应。

8.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤(3)的文件数据传输的具体步骤为：

服务器在有需要的时候，向执法记录仪发送启动文件传输命令，文件传输命令包括上传文件数据和下载文件数据；

执法记录仪收到命令后，返回一个确认数据包，然后根据命令，通过FTP协议上传或下载文件；

当文件上传或下载成功或失败，执法记录仪将向服务器发送一个命令执行结果的数据包。