智能頭盔實時監控系統設計與實現

源碼 https://gitee.com/intostars/csdn-demo/tree/master/src/views/smartHelmet

預覽

一、功能概述

智能頭盔實時監控系統是基于Vue 3和TypeScript開發的一套用于遠程監控和控制智能頭盔設備的前端應用模塊。該系統通過WebSocket與后端服務器建立實時通信，實現管理員身份驗證、設備狀態獲取、視頻流實時播放以及遠程操作控制等核心功能。

主要功能特性

• 實時WebSocket連接與自動重連機制
• 管理員身份驗證與權限管理
• 活躍設備狀態監控與信息展示
• 基于WebRTC的視頻流實時播放
• 遠程設備控制（開啟/關閉畫面、截屏、全屏）
• 響應式UI設計，支持各種設備屏幕

二、系統架構與技術棧

系統架構

系統采用前后端分離架構，前端通過WebSocket與后端服務器建立長連接，實現實時數據傳輸和指令下發：

1. 前端應用層：Vue 3 + TypeScript構建的SPA應用
2. 通信層：基于WebSocket的實時通信機制
3. 媒體傳輸層：基于WebRTC的視頻流傳輸
4. 后端服務層：提供業務邏輯和設備管理服務
5. 設備層：智能頭盔硬件設備

技術棧

• 前端框架：Vue 3 Composition API
• 編程語言：TypeScript
• UI組件庫：Element Plus
• 實時通信：WebSocket
• 視頻傳輸：WebRTC (ZLMRTCClient)
• 構建工具：Vite
• 樣式預處理：SCSS

三、核心功能模塊詳解

1. WebSocket通信模塊

WebSocket通信模塊是整個系統的基礎，負責與服務器建立長連接，實現數據的實時傳輸。該模塊具有以下特點：

• 自動重連機制：采用指數退避算法，在連接斷開時自動嘗試重連
• 消息隊列管理：在斷開連接時暫存消息，連接恢復后自動發送
• 事件訂閱發布系統：支持自定義事件監聽，便于組件間通信
• 狀態管理：實時監控連接狀態并提供回調通知

// WebSocket管理器核心實現
class WebSocketManager {private ws: WebSocket | null = nullprivate status: WSStatus = 'disconnected'private reconnectTimer: number | null = nullprivate reconnectAttempts = 0private config: WSConfigprivate messageQueue: object[] = []private eventListeners: Map<string, ((data: any) => void)[]> = new Map()// 指數退避重連策略private attemptReconnect(): void {if (this.reconnectAttempts >= this.config.maxReconnectAttempts) {return}const delay = Math.pow(2, this.reconnectAttempts) * (this.config.reconnectDelayBase ?? 1000)this.reconnectAttempts++this.reconnectTimer = window.setTimeout(() => {this.connect()}, delay)}// 其他核心方法...
}

2. 視頻監控模塊

視頻監控模塊負責通過WebRTC技術實現智能頭盔攝像頭畫面的實時播放，支持高清視頻流傳輸和控制：

• 動態視頻初始化：根據設備ID和流地址動態創建視頻播放器實例
• 參數配置優化：支持分辨率調整、音頻控制、只接收模式等配置
• 事件監聽與處理：實時監聽視頻播放狀態變化
• 資源釋放管理：在不需要視頻時及時關閉連接，釋放資源

// 開啟視頻監控功能實現
const handleClick = (val: ButtonConfig['value']) => {switch (val) {case 'ma_open_rtsp':ws.value?.send({act: val,device_id: active_devices.value[0].user_info.device_id,})// 監聽實時監控事件ws.value?.on(val, (message: any) => {player.value = new (window as any).ZLMRTCClient.Endpoint({element: videoElement.value,debug: true,zlmsdpUrl: message.webrtc_url,simulcast: true,useCamera: true,audioEnable: true,videoEnable: true,recvOnly: true,resolution: {w: 1280,h: 720,},})})break// 其他控制邏輯...}
}

3. 設備控制模塊

設備控制模塊提供了對智能頭盔設備的遠程操作功能，包括開啟/關閉畫面、截屏等核心操作：

• 指令標準化：統一的指令格式和參數規范
• 異步操作處理：處理設備響應與狀態更新
• 操作反饋機制：提供操作成功/失敗的狀態反饋
• 權限驗證：確保管理員身份才能執行操作

4. 數據展示模塊

數據展示模塊負責將從服務器獲取的管理員信息和設備狀態數據以用戶友好的方式展示：

• 實時數據更新：WebSocket消息驅動的數據實時刷新
• 格式化展示：將JSON數據格式化后呈現給用戶
• 連接狀態指示：直觀顯示WebSocket連接狀態

四、頁面布局與UI設計

系統采用簡潔明了的布局設計，主要分為三個區域：

1. 控制按鈕區：頂部的功能操作按鈕，包括開啟/關閉畫面、截屏、全屏等功能
2. 連接狀態指示器：實時顯示WebSocket連接狀態（未連接/連接中/已連接）
3. 內容展示區：分為左右兩部分，左側顯示設備和管理員信息，右側顯示實時視頻畫面

<template><div class="btn-box"><!-- 控制按鈕組 --><el-buttonv-for="item in btnList":key="item.value"type="primary"@click="handleClick(item.value)">{{ item.label }}</el-button><!-- 連接狀態指示器 --><el-button:type="wsStatus === 'connected' ? 'success' : wsStatus === 'connecting' ? 'warning' : 'danger'"disabled>{{ { disconnected: '未連接', connecting: '連接中...', connected: '已連接' }[wsStatus] }}</el-button></div><div class="content-box"><!-- 信息展示區 --><div class="info-box"><pre>{{ content }}</pre></div><!-- 視頻播放區 --><div class="video-box"><videoautoplaycontrolsref="videoElement"style="width: 100%; height: 100%"/></div></div>
</template>

五、系統工作流程

1. 初始化與連接流程

1. 組件掛載時初始化WebSocket連接
2. 連接成功后發送管理員登錄信息
3. 登錄成功后獲取活躍設備列表
4. 實時監聽設備狀態更新

// 組件掛載時初始化WebSocket
onMounted(() => {initWebSocket()
})// 初始化WebSocket連接
const initWebSocket = () => {ws.value = createWebSocket({url: WS_URL,onConnect: () => {wsStatus.value = 'connected'// 管理員登錄ws.value.send(loginUserDate)},// 其他回調...})// 開始連接ws.value.connect()
}

2. 消息處理流程

系統對接收到的WebSocket消息采用命令模式進行處理，根據消息類型執行不同的業務邏輯：

// 處理接收到的WebSocket消息
const handleWebSocketMessage = (message: any) => {// 根據消息類型處理不同的業務邏輯switch (message.cmd) {case 'ma_login':admin_info.value = message.admin_info// 連接成功后獲取實時、狀態等心跳包ws.value.send({act: 'ma_get_active_devices',})breakcase 'ma_get_active_devices':active_devices.value = message.datacontent.value = message.databreak}
}

六、應用場景與未來展望

應用場景

智能頭盔實時監控系統適用于多種行業和場景：

• 工業巡檢：遠程監控工人操作，提供實時指導和安全監控
• 應急救援：第一視角了解現場情況，制定更精準的救援方案
• 教育培訓：通過實時畫面進行遠程教學和技能培訓
• 安防監控：重點區域的移動監控和突發事件響應

未來展望

1. 多設備管理：支持同時監控和管理多個智能頭盔設備
2. AI智能分析：集成計算機視覺技術，實現智能識別和預警
3. 離線功能：增加離線緩存和操作記錄功能
4. 跨平臺支持：開發移動端應用，支持在手機和平板上進行監控
5. 增強現實：結合AR技術，提供更豐富的交互體驗

七、總結

智能頭盔實時監控系統是一套功能完善的前端應用模塊，通過Vue 3、TypeScript和WebSocket等現代Web技術，實現了與智能頭盔設備的實時通信和控制。該系統具有良好的架構設計、穩定的通信機制和友好的用戶界面，適用于多種遠程監控和操作場景。通過進一步優化和擴展，可以滿足更多復雜業務需求，為各行業的智能化轉型提供有力支持。