CN106303441B - 一种在地下隧道基于蓝牙高可靠传输音视频的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在地下隧道基于蓝牙高可靠传输音视频的系统和方法，其中方法主要包括以下步骤：智能手机或平板电脑采集音视频原始码流；采用AAC格式对音频压缩存储为二进制码流；对视频采用FFmpeg库结合隧道内网络带宽情况，进行强压缩，并存储为MP4格式；将压缩后的音视频二进制码流通过蓝牙传输给接入点终端；接入点终端将音视频二进制码流传输给平台服务器；平台服务器将音视频二进制码流发送给目的客户端。
Description
技术领域
本发明涉及蓝牙传输视频技术领域，具体涉及一种在地下隧道基于蓝牙高可靠传输音视频的系统和方法。
背景技术
目前，我国正处在城镇化快速发展时期，地下基础设施建设滞后。推进城市地下综合管廊建设，统筹各类市政管线规划、建设和管理，解决反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等问题。用好地下空间资源，提高城市综合承载能力，满足民生之需，还能带动有效投资、增加公共产品供给，提升新型城镇化发展质量，打造经济发展新动力。
然而，由于地下隧道内通常没有手机信号，工作人员进入隧道后，即与外界失去联系，隧道内发生险情时，工作人员无法向外界发出紧急求救信号，严重影响了人身安全。
有些厂商提出了光纤+WiFi的方式来解决地下综合管廊里没有信号的问题，但该方式存在功耗高的问题，一般需要隧道内具备强电条件，而强电会带来安全隐患，况且很多隧道内不具备强电条件，所以光纤+WiFi的方式不具备推广性。
另外，传统智能手机向接入点设备发送一帧数据后，等待接入点终端回复，如果接入点终端回复接收成功，则智能手机发送下一帧数据，如果接入点终端回复接收失败，则智能手机重发该帧数据，连续重发三次失败后，则提示用户发送失败，该方法存在着交互次数频繁的缺点。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种在地下隧道内基于蓝牙高可靠传输音视频的系统和方法，具有运行功耗低，安全性高，方便巡检工作的优点，也在一定程度上保证了人身安全。
为了实现上述目的，本发明采用如下方案：
一种在地下隧道基于蓝牙高可靠传输音视频的系统，包括智能手机或平板电脑、多个接入点终端、平台服务器和客户端，所述智能手机或平板电脑采集音视频原始码流并压缩存储，通过蓝牙传输给接入点终端；多个接入点终端每隔一定距离安装在地下隧道内，所述距离满足智能手机或平板电脑采用蓝牙传输的距离要求；每个接入点终端设置有蓝牙模块和存储模块，用于接收和存储来自智能手机或平板电脑传输的音视频码流，各个接入点终端与平台服务器采用有线连接，用于将音视频码流上传至平台服务器；平台服务器与客户端采用无线连接，用于将音视频码流转发给目的客户端。
一种在地下隧道基于蓝牙高可靠传输音视频的方法，包括以下步骤：
(1)智能手机或平板电脑采集音视频原始码流；
(2)智能手机或平板电脑采用AAC格式对音频压缩存储为二进制码流；对视频采用FFmpeg 库结合隧道内网络带宽情况，进行强压缩，并存储为MP4格式文件；
(3)智能手机或平板电脑将压缩后的音视频二进制码流通过蓝牙传输给接入点终端；
(4)接入点终端将音视频二进制码流传输给平台服务器；
(5)平台服务器将音视频二进制码流发送给目的客户端。
音频的压缩编码参数为：比特率为64k，采样率为8000，音频通道为双通道。
视频压缩参数为：宽度为480像素，高度为480像素，帧率为15，比特率为200*1000，视频录制时长最长为10秒钟。
智能手机或平板电脑通过蓝牙传输视频的每一帧数据包括：数据头部、数据长度、数据功能码、数据内容和校验。
所述校验采用CRC校验方式用于准确传输视频码流，所述CRC校验方式为：智能手机或平板电脑对所传数据做CRC校验，接入点终端接收数据后，同样对数据进行CRC校验，对二者CRC校验结果进行对比，如不一致，则认为传输失败。
所述智能手机或平板电脑采用8包数据为一帧，向接入点终端发送一帧数据，等待接入点终端回复，如果接入点终端回复接收成功，则智能手机或平板电脑发送下一帧数据，如果接入点终端回复接收失败，则智能手机或平板电脑重发该帧数据。
接入点终端将音视频的二进制码流透传给平台服务器。
平台服务器和客户端一直保持连接，当有新的音视频传输给平台服务器时，平台服务器即时推送给目的客户端
本发明的有益效果：
(1)运行功耗低，安全性高。蓝牙相比WiFi具有功耗低特点，尤其是蓝牙4.0功耗更低，使用标准纽扣电池可运行一年乃至数年；
(2)利用蓝牙传输视频，工作人员在隧道环境下作业时，仅通过语音有时无法形象的描述现场情况，需通过视频来查看隧道下的实际环境情况；
(3)对摄像头采集的原始视频码流进行强压缩，压缩后的视频即可以很方便的在蓝牙及低功耗网络下传输；
(4)视频传输效率高、准确性高，且传输较可靠，视频在传输的过程不会出现中间丢包而导致无法播放的现象；
(5)接入点终端向平台服务器以透传方式传输数据，可以保证信息准确传达，而不受管道商的控制；
(6)解决工作人员隧道内无法和外界沟通的难题,实现了智能手机或平板电脑通过蓝牙传输音视频进行通信，不仅方便了巡检工作，也在一定程度上保证了人身安全.
附图说明
图1为本发明通信数据流程图；
图2为本发明接入点终端与平台服务器之间传输示意图。
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。
一种在地下隧道基于蓝牙高可靠传输音视频的系统，包括智能手机或平板电脑、多个接入点终端、平台服务器和客户端，所述智能手机或平板电脑采集音视频原始码流并压缩存储，通过蓝牙传输给接入点终端；多个接入点终端每隔一定距离安装在地下隧道内，所述距离满足智能手机或平板电脑采用蓝牙传输的距离要求；每个接入点终端设置有蓝牙模块和存储模块，用于接收和存储来自智能手机或平板电脑传输的音视频码流，各个接入点终端与平台服务器采用有线连接，用于将音视频码流上传至平台服务器；平台服务器与客户端采用无线连接，用于将音视频码流转发给目的客户端。
一种在地下隧道基于蓝牙高可靠传输音视频的方法，包括以下步骤(如图1所示)：
(1)智能手机或平板电脑采集音视频原始码流；
(2)智能手机或平板电脑采用AAC格式对音频压缩存储为二进制码流；对视频采用FFmpeg 库结合隧道内网络带宽情况，进行强压缩，并存储为MP4格式文件；
(3)智能手机或平板电脑将压缩后的音视频二进制码流通过蓝牙传输给接入点终端；
(4)接入点终端将音视频二进制码流传输给平台服务器；
(5)平台服务器将音视频二进制码流发送给目的客户端。
音频采用AAC格式压缩存储。音频编码的参数如下：比特率为64k，采样率为8000，音频通道为双通道。这样既保证了工作人员和外界通信时通话质量的高清晰度，又不会给隧道内的低功耗带宽带来太大压力。
视频采用MP4格式压缩存储。目前，市面上主流手机摄像头的像素为800万至1300万，录制视频10秒钟将会产生十几兆字节的录像，显然在隧道内的低功耗网络情况下，传输高清视频图像将会占用极大的网络带宽，导致其他应用无法进行正常通信。所以，我们采用FFmpeg 库结合隧道内网络带宽情况，对摄像头采集的原始视频码流进行强压缩，视频压缩参数为：视频宽度为480像素，视频高度为480像素，视频编码格式为MPEG4，视频帧率为15，视频比特率为200*1000；并且，视频录制时长最长为10秒钟，这样每段视频大小在600k字节左右，压缩后的视频即可以很方便的在蓝牙及低功耗网络下传输。
由于现有的蓝牙模块不具有视频传输功能，我们设计了一种蓝牙视频传输方式用于智能手机或平板电脑和接入点终端间的蓝牙通信。
蓝牙传输视频的每一帧数据包括：数据头部、数据长度、数据功能码、数据内容和校验。这种数据格式非常简洁，并且采用二进制字节流传输，未采用XML格式等冗余大字段类型，所以传输数据效率非常高。
所述校验采用CRC校验方式用于准确传输视频码流，所述CRC校验方式为：智能手机或平板电脑对所传数据做CRC校验，接入点终端接收数据后，同样对数据进行CRC校验，对二者CRC校验结果进行对比，如不一致，则认为传输失败。
CRC即循环冗余校验码：是数据通信领域中的一种查错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。循环冗余检查(CRC)是一种数据传输检错功能，对数据进行多项式计算，并将得到的结果附在帧的后面，接收设备也执行类似的算法，以保证数据传输的正确性和完整性。
传统智能手机与接入点终端的通信存在着交互次数频繁的缺点，因为蓝牙传输数据失败率很低，所以我们采用每传输8包数据为一帧，即智能手机或平板电脑采用8包数据为一帧，向接入点终端发送一帧数据，等待接入点终端回复，如果接入点终端回复接收成功，则智能手机或平板电脑发送下一帧数据，如果接入点终端回复接收失败，则智能手机或平板电脑重发该帧数据。这样既提高了高速传输速率，也保证了传输数据的准确可靠性。
接入点终端将音视频的二进制码流透传给平台服务器。
平台服务器将音视频的二进制码流转发给目标客户端，客户端缓存音视频二进制码流，并播放，指运行应用软件的服务器，所有的隧道内的智能手机或平板电脑、平台客户端都需要连接平台服务器，一般部署于监控中心机房，主要用户各客户端之间的通信交换平台服务器像一个交通枢纽，所有的数据请求及传输均需要通过平台服务器。
智能手机还可替换为平板电脑。
客户端包括但不限于台式电脑、笔记本电脑、手机以及平板电脑，客户端和平台服务器保持长连接通信，当有新的消息时，平台服务器将即时推送给客户端，客户端接收到音视频二进制码流后，保存在手机本地存储。
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 (1)
1.一种在地下隧道基于蓝牙高可靠传输音视频的系统，其特征在于，包括智能手机或平板电脑、多个接入点终端、平台服务器和客户端，所述智能手机或平板电脑采集音视频原始码流并压缩存储，通过蓝牙传输给接入点终端；多个接入点终端每隔一定距离安装在地下隧道内，所述距离满足智能手机或平板电脑采用蓝牙传输的距离要求；每个接入点终端设置有蓝牙模块和存储模块，用于接收和存储来自智能手机或平板电脑传输的音视频码流，各个接入点终端与平台服务器采用有线连接，用于将音视频码流上传至平台服务器；平台服务器与客户端采用无线连接，所述平台服务器和客户端一直保持连接，用于将音视频码流转发给目的客户端；
智能手机或平板电脑通过蓝牙传输视频的每一帧数据包括：数据头部、数据长度、数据功能码、数据内容和校验；
所述校验采用CRC校验方式用于准确传输视频码流，所述CRC校验方式为：智能手机或平板电脑对所传数据做CRC校验，接入点终端接收数据后，同样对数据进行CRC校验，对二者CRC校验结果进行对比，如不一致，则认为传输失败；
所述智能手机或平板电脑采用8包数据为一帧，向接入点终端发送一帧数据，等待接入点终端回复，如果接入点终端回复接收成功，则智能手机或平板电脑发送下一帧数据，如果接入点终端回复接收失败，则智能手机或平板电脑重发该帧数据；
具体工作方法为：
(1)智能手机或平板电脑采集音视频原始码流；
(2)智能手机或平板电脑采用AAC格式对音频压缩存储为二进制码流；对视频采用FFmpeg库结合隧道内网络带宽情况，进行强压缩，并存储为MP4格式文件；
(3)智能手机或平板电脑将压缩后的音视频二进制码流通过蓝牙传输给接入点终端；
(4)接入点终端将音视频二进制码流传输给平台服务器；
(5)平台服务器将音视频二进制码流发送给目的客户端，所述平台服务器和客户端一直保持连接，当有新的音视频传输给平台服务器时，平台服务器即时推送给目的客户端；
接入点终端将音视频的二进制码流透传给平台服务器。
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