JavaCV 树莓派打造监控系统平台

使用树莓派搭建视频监控平台去年就简单的实现了，只不过功能比较简陋，最近抽时间重构了原来的平台。

环境搭建

环境部分，参考旧版的安装及配置：

框架选型

之前的平台是采用JFinal和JavaCV开发的，这次重构，调整为Springboot + JavaCV实现，主要用到的框架有：

spring-webmvc
spring-websocket
spring-jdbc
oshi
javacv
vue
iview
flv.js

功能完善

这次重构完善了很多功能，引入了服务器监控、采用VUE+IVIEW对页面重新开发，另外还支持了在线回访录制视频，目前已实现的功能有：

摄像头监控画面实时预览
自动录制
分段录制
磁盘保护
树莓派运行参数监控
录制管理（支持录制回放）
登录鉴权

除了上面功能外，此次重构还大大降低了延迟，以及增加多种拉流类型，在无buffer拉流的情况下，FLV、RTMP流延迟在1秒以内（600ms左右），拉流端支持FLV、RTMP、HLS。

界面预览

由于浏览器已经不再支持Flash，所以本次监控画面实时预览采用FLV，播放器采用flv.js，实时预览延迟1秒内。

监控录制由原来的FLV，调整为mp4，支持H5原生播放器观看监控回放，这里由于我在画面上加了时间戳滤镜，导致录制效果不是很好，后期需要排查优化一下。

功能实现

画面采集，FFmpeg推流

在旧版的实现中，采用的是JavaCV采集画面，并实现推流，在实际使用情况中，这种效果并不理想，延迟太高。所以在新版重构时，选择raspivid + ffmpeg来替代JavaCV实现。

画面采集采用raspivid：

raspivid -n -t 0 -w 1920 -h 1080 -fps 25 -b 600000 -o -

推流采用FFmpeg：

ffmpeg -i - -vcodec copy -an -f flv rtmp://192.168.1.5:1935/hls/stream0

拉流，录制

拉流还是采用JavaCV，这里分为两部分，拉流及流加工录制，如果不需要对流进行处理的话，直接录制流即可。

拉流：

grabber = new FFmpegFrameGrabber(streamUri);

Frame f = grabber.grab();

if (f != null && f.image != null) {

  if (f != null && f.image != null) {

    Iterator <StreamListener> it = listeners.iterator();

    while (it.hasNext()) {

      StreamListener sl = it.next();

      final Frame ff = f.clone();

      sl.onVideo(ff);

    }

  }

}

录制：

public void onVideo(Frame frame) {

  // 分段录制

  if (timeLimit > 0 && System.currentTimeMillis() - startTime > timeLimit) {

    try {

      RecordINF inf = stop();

      if (timeoutCB != null) {

        timeoutCB.accept(inf);

      }

      startTime = System.currentTimeMillis();

      timestamp = 0;

      videoFile = new File(videoDir, startTime + ".mp4");

      start();

    } catch (Exception e) {

      LOG.error(e.getMessage(), e);

    }

  }

  try {

    if (timestamp == 0) {

      timestamp = System.currentTimeMillis();

    }

    videoTS = 1000 * (System.currentTimeMillis() - timestamp);

    if (videoTS > recorder.getTimestamp()) {

      recorder.setTimestamp(videoTS);

    }

    recorder.record(frame);

  } catch (org.bytedeco.javacv.FrameRecorder.Exception e) {

    LOG.error(e.getMessage(), e);

  }

}

磁盘保护

监控平台会不断录制视频，所有如果不对磁盘容量进行监控的话，可能会出现录制视频塞爆磁盘的情况，这里只针对录制文件存放的挂载盘进行监控。

@Scheduled(fixedRate = 30_000)

public void execute() {

  long byteG = settingService.setting().getStorageLimit() * G;

  List<OSFileStore> dsList = si.getOperatingSystem().getFileSystem().getFileStores();

  dsList.forEach(osf -> {

    if (appCfg.getMonitorMountDir().equals(osf.getMount()) && osf.getFreeSpace() < byteG) {

      clean();

    }

  });

}

树莓派运行参数监控

平台启动后定时采集运行参数信息，采用websocket的形式，定时推送到web端展示。

@Scheduled(fixedRate = 5000)

public void send() throws InterruptedException {

  OperatingSystem os = si.getOperatingSystem();

  CentralProcessor cpu = si.getHardware().getProcessor();

  info.setOs(os.getManufacturer() + " " + os.getFamily() + " " + os.getVersionInfo().getVersion());

  String ipV4Gateway = os.getNetworkParams().getIpv4DefaultGateway();

  ipV4Gateway = ipV4Gateway.substring(0, ipV4Gateway.lastIndexOf("."));

  info.setIp("");

  List < NetworkIF > nList = si.getHardware().getNetworkIFs();

  for (NetworkIF f : nList) {

    if (Arrays.toString(f.getIPv4addr()).replace("[", "").replace("]", "").startsWith(ipV4Gateway)) {

      info.setIp(Arrays.toString(f.getIPv4addr()).replace("[", "").replace("]", ""));

      break;

    }

  }

  long[] pts = cpu.getSystemCpuLoadTicks();

  TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

  long[] cts = cpu.getSystemCpuLoadTicks();

  long t = 0;

  for (int i = 0; i < pts.length; i++) {

    t += cts[i];

  }

  info.setCpr(

    new DecimalFormat("#.##%").format(1.0 - (cts[CentralProcessor.TickType.IDLE.getIndex()] * 1.0 / t)));

  info.setCpt(String.valueOf(si.getHardware().getSensors().getCpuTemperature()));

  LocalDateTime btime = LocalDateTime.ofInstant(Instant.ofEpochSecond(os.getSystemBootTime()),

    ZoneId.systemDefault());

  info.setBtime(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(btime));

  info.setUtime(FormatUtil.formatElapsedSecs(os.getSystemUptime()));

  List < OSFileStore > dsList = si.getOperatingSystem().getFileSystem().getFileStores();

  info.getFs().clear();

  dsList.forEach(ds -> info.addFs(ds.getName() + "(" + ds.getMount() + ")" + "：" //

    + FormatUtil.formatBytes(ds.getFreeSpace()) + "/"

    + FormatUtil.formatBytes(ds.getTotalSpace())));

  template.convertAndSend(AppWSConst.TOPIC_MONITOR, JSON.toJSONString(info));

}

实时监控画面预览

由于浏览器已经不再支持Flash，所以画面预览采用FLV流。

livePlay(url) {

  if (!!!url) return

  if (this.player) {

    this.player.destroy()

  }

  this.living = true

  this.buildPlayer({

    live: true, autoplay: true,

    video: {

      url: url,

      type: 'flv'

    },

    pluginOptions: {

      flv: {

        config: {

          enableStashBuffer: false

        }

      }

    }

  })

}

录制回放

录制的视频是mp4格式，采用flv.js直接播放即可。

videoPlay(url) {

  if (!!!url) return

  if (this.living || !this.player) {

    this.buildPlayer({

      autoplay: true, hotkey: true,

      video: {

        url: url,

        type: 'mp4'

      }

    })

  } else {

    this.player.switchVideo({ url: url, type: 'mp4' })

  }

  this.living = false

}

应用部署

在部署方面，所有服务均部署在树莓派3B+中，并设置开机自启，这样只要树莓派通电，所有功能就启动并运行。

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巴特西