GB28181智能安全帽方案探究及技术实现

什么是智能安全帽？​

智能安全帽是一种集成先进科技的安全帽，可基于GB28181规范，适用于铁路巡检、电力、石油化工等高风险行业的作业人员，以及消防、救援等紧急情况下的安全防护。

智能安全帽通常具有以下功能：

1. 实时定位：内置GPS定位模块，可以实时定位作业人员的位置，并及时上报到指挥中心，防止迷路或失踪。
2. 无线通信：内置无线通信模块，可以与指挥中心进行通信，方便作业人员与指挥中心的联系和协调。
3. 碰撞检测：内置碰撞检测模块，可以实时检测作业人员的头部撞击情况，及时发出警报或求救信号。
4. 温度检测：内置温度检测模块，可以实时检测作业环境的温度，防止高温中暑等安全问题。
5. 照明功能：内置LED灯，可以为作业人员提供照明，方便夜间或低光照环境下的作业。
6. 信息显示：在安全帽上设置液晶屏幕或LED显示屏，可以显示作业人员的位置、通信状态、温度等信息。

技术实现

早期的智能安全帽，会基于嵌入式linux，随着这块技术发展，考虑到易用性等各方面因素，目前主流的智能安全帽，大多技术Android平台实现，本文以Android平台为例，介绍下，智能安全帽需要支持的核心功能。

先说技术架构：

功能设计：

• [视频格式]H.264/H.265(Android H.265硬编码)；
• [音频格式]G.711 A律、AAC；
• [音量调节]Android平台采集端支持实时音量调节；
• [H.264硬编码]支持H.264特定机型硬编码；
• [H.265硬编码]支持H.265特定机型硬编码；
• [软硬编码参数配置]支持gop间隔、帧率、bit-rate设置；
• [软编码参数配置]支持软编码profile、软编码速度、可变码率设置；
• 支持纯视频、音视频PS打包传输；
• 支持RTP OVER UDP和RTP OVER TCP被动模式（TCP媒体流传输客户端）；
• 支持信令通道网络传输协议TCP/UDP设置；
• 支持注册、注销，支持注册刷新及注册有效期设置；
• 支持设备目录查询应答；
• 支持心跳机制，支持心跳间隔、心跳检测次数设置；
• 支持移动设备位置(MobilePosition)订阅和通知；
• 支持语音广播；
• 支持语音对讲；
• 支持云台控制和预置位查询；
• [实时水印]支持动态文字水印、png水印；
• [镜像]Android平台支持前置摄像头实时镜像功能；
• [实时静音]支持实时静音/取消静音；
• [实时快照]支持实时快照；
• [降噪]支持环境音、手机干扰等引起的噪音降噪处理、自动增益、VAD检测；
• [外部编码前视频数据对接]支持YUV数据对接；
• [外部编码前音频数据对接]支持PCM对接；
• [外部编码后视频数据对接]支持外部H.264数据对接；
• [外部编码后音频数据对接]外部AAC数据对接；
• [扩展录像功能]支持和录像模块组合使用，录像相关功能。

以大牛直播SDK的Android平台GB28181设备接入模块为例，如果需要对接到GB28181智能安全帽，需要关注信令和媒体数据两块部分，这里说说大概的设计思路：

GBSIPAgentListener主要系GB28181注册、心跳、DevicePosition等，如注册成功、注册超时、注册网络传输层错误、心跳异常、设备位置请求处理：

public interface GBSIPAgentListener
{
    /*注册成功
    * @param dateString: 服务器日期，用来校准设备端时间，用户自行决定是否校准设备时间
    */
    void ntsRegisterOK(String dateString);

    /*
    *注册超时
    */
    void ntsRegisterTimeout();

    /*
    *注册网络传输层异常
    */
    void ntsRegisterTransportError(String errorInfo);

    /*
    *心跳达到异常次数
    */
    void ntsOnHeartBeatException(int exceptionCount, String lastExceptionInfo);

    /*
     * 设备位置请求, 这个主要用在移动设备位置订阅上
     * @param interval 请求间隔, 单位是毫秒
     */
    void ntsOnDevicePositionRequest(String deviceId, int interval);
}

GBSIPAgentPlayListener主要系GB28181的Invite、Ack、Bye等处理：

public interface GBSIPAgentPlayListener {

    /*
     *收到s=Play的实时视音频点播
     */
    void ntsOnInvitePlay(String deviceId, SessionDescription sessionDescription);

    /*
     *发送play invite response 异常
     */
    void ntsOnPlayInviteResponseException(String deviceId, int statusCode, String errorInfo);

    /*
     * 收到CANCEL play INVITE请求
     */
    void ntsOnCancelPlay(String deviceId);

    /*
     * 收到Ack
     */
    void ntsOnAckPlay(String deviceId);

    /*
     * 收到Bye
     */
    void ntsOnByePlay(String deviceId);

    /*
     * 不是在收到BYE Message情况下， 终止Play
     */
    void ntsOnTerminatePlay(String deviceId);

    /*
     * Play会话对应的对话终止, 一般不会出发这个回调,目前只有在响应了200K, 但在64*T1时间后还没收到ACK,才可能会出发
    收到这个, 请做相关清理处理
    */
    void ntsOnPlayDialogTerminated(String deviceId);
}

GBSIPAgentAudioBroadcastListener主要系GB28181语音广播处理相关，如有语音广播相关需求，可参照demo实例实现：

public interface GBSIPAgentAudioBroadcastListener {

    /*
     *收到语音广播通知
     */
    void ntsOnNotifyBroadcastCommand(String fromUserName, String fromUserNameAtDomain, String sn, String sourceID, String targetID);

    /*
     *需要准备接受语音广播的SDP内容
     */
    void ntsOnAudioBroadcast(String commandFromUserName, String commandFromUserNameAtDomain, String sourceID, String targetID);

    /*
     *音频广播, 发送Invite请求异常
     */
    void ntsOnInviteAudioBroadcastException(String sourceID, String targetID, String errorInfo);

    /*
     *音频广播, 等待Invite响应超时
     */
    void ntsOnInviteAudioBroadcastTimeout(String sourceID, String targetID);

    /*
     *音频广播, 收到Invite消息最终响应
     */
    void ntsOnInviteAudioBroadcastResponse(String sourceID, String targetID, int statusCode, SessionDescription sessionDescription);

    /*
     * 音频广播, 收到BYE Message
     */
    void ntsOnByeAudioBroadcast(String sourceID, String targetID);


    /*
     * 不是在收到BYE Message情况下， 终止音频广播
     */
    void ntsOnTerminateAudioBroadcast(String sourceID, String targetID);
}

GBSIPAgentDeviceControlListener主要系GB28181设备控制相关，比如远程启动、云台控制：

public interface GBSIPAgentDeviceControlListener {

    /*
     * 收到远程启动控制命令
     */
    void ntsOnDeviceControlTeleBootCommand(String deviceId, String teleBootValue);

    /*
    * 云台控制
     */
    void ntsOnDeviceControlPTZCmd(String deviceId, String typeValue);
}

GBSIPAgentQueryCommandListener主要系GB28181查询命令，如预置位查询：

public interface GBSIPAgentQueryCommandListener {

    /*
     * 设备预置位查询
     */
    void ntsOnDevicePresetQueryCommand(String fromUserName, String fromUserNameAtDomain, String sn, String deviceId);
}

GBSIPAgentTalkListener主要系GB28181语音对讲相关处理：

public interface GBSIPAgentTalkListener {
    /*
     *收到s=Talk 语音对讲
     */
    void ntsOnInviteTalk(String deviceId, SessionDescription sessionDescription);

    /*
     *发送talk invite response 异常
     */
    void ntsOnTalkInviteResponseException(String deviceId, int statusCode, String errorInfo);

    /*
     * 收到CANCEL Talk INVITE请求
     */
    void ntsOnCancelTalk(String deviceId);

    /*
     * 收到Ack
     */
    void ntsOnAckTalk(String deviceId);

    /*
     * 收到Bye
     */
    void ntsOnByeTalk(String deviceId);

    /*
     * 不是在收到BYE Message情况下， 终止Talk
     */
    void ntsOnTerminateTalk(String deviceId);

    /*
     * Talk会话对应的对话终止, 一般不会出发这个回调,目前只有在响应了200K, 但在64*T1时间后还没收到ACK,才可能会出发
    收到这个, 请做相关清理处理
    */
    void ntsOnTalkDialogTerminated(String deviceId);
}

总结

除信令交互外，媒体数据编码、传输，这里就不再赘述。GB28181智能安全帽是一种集成多种先进科技的安全帽，可以为作业人员提供实时定位、无线通信、碰撞检测、温度检测、照明功能和信息显示等多种安全保障，提高作业安全性和工作效率。