从零实现GB28181服务端与设备端：踩坑与突破 [复制链接]

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## 一、前言说明
在GB/T 28181项目的开发过程中，前前后后确实耗费了不少精力。最初的动力来自于服务端组件的实现。对照国标文档反复研读，逐条实现所需的协议交互流程，整个过程下来，深刻体会到GB28181协议的复杂性远超ONVIF。

为什么说它更难？因为它本质上是一个“协议杂交体”：

- 信令层基于 **SIP 协议**，用于设备注册、心跳、目录查询等；
- 消息内容使用 **XML 封装**，结构繁琐，解析需格外小心；
- 云台控制沿用了模拟时代的 **16进制指令编码**，像是“时光倒流”；
- 音视频传输则依赖独立的 **RTP 流**；
- 而播放控制又用的是 **RTSP 协议中的 PLAY、TEARDOWN 等命令**。

可以说，GB/T 28181 把多种不同时代、不同领域的技术拼接在一起，形成了一套庞大而复杂的体系。没有几个月的深入钻研，很难真正掌握，发量减少也是情理之中了。一旦服务端实现稳定，反过来再去理解设备端的交互逻辑就变得清晰许多。设备端的本质其实并不复杂：底层基于 **UDP 和 TCP 通信**，根据国标文档解析收到的 SIP/RTSP 消息，按规范回复即可。只要严格按照标准实现，交互流程基本不会出错——如果出现问题，大概率是对方平台或设备厂商的实现不合规。

## 二、效果图

## 三、相关地址
1. 国内站点：[https://gitee.com/feiyangqingyun](https://gitee.com/feiyangqingyun)
2. 国际站点：[https://github.com/feiyangqingyun](https://github.com/feiyangqingyun)
3. 个人作品：[https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652](https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652)
4. 文件地址：[https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g](https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g) 提取码：01jf 文件名：bin_video_gb28181/bin_video_simulate。

## 四、功能特点
1. 支持设备注册、注销、心跳、校时、注册认证、注销认证等。
2. 设备上线后可以手动获取设备状态、设备信息、配置信息、预置位信息等。
3. 设备上线后自动获取设备通道信息，包括中文通道名称。识别到通道上线离线变化，会重新获取该设备的所有通道信息。
4. 支持视频点播，可以分别点播主码流和子码流，内置rtp解包线程，解包后发给视频播放组件解码播放。
5. 每个设备每个通道支持点播多个视频，通过ssrc区分，支持共用端口和不同端口收流。
6. 支持对某个设备下面所有通道、某个通道、某个通道对应的某个流分别关闭。
7. 支持录像文件查询和回放，回放控制支持暂停播放、继续播放、倍速播放、切换播放进度。
8. 支持录像文件下载，支持倍速比如8倍速下载，可同时多线程批量下载。
9. 回放和下载同时支持IPC和NVR，比如摄像头自带的SD存储卡录像文件回放，NVR上的硬盘录像文件回放。
10. 支持云台控制，向上、向下、向左、向右、左上、右上、左下、右下方位移动，镜头放大缩小，光圈放大缩小，镜头聚焦放焦。
11. 支持预置位信息的查询、调用、添加、修改、删除等操作。
12. 自动目录订阅功能，通道上线下线都有对应的信号通知。
13. 内置定时读取通道信息机制，以保证通道信息是最新的，比如有些NVR是不断更新的通道信息。
14. 内置订阅警情和位置移动功能，订阅后各种警情事件比如运动目标检测报警、入侵检测报警、徘徊检测报警等自动上报。
15. 支持语音对讲功能，可以直接在视频窗体的悬浮条上单击语音对讲按钮，再次单击关闭对讲，对讲期间悬浮条常驻显示。
16. 支持设备布防撤防，布防后警情信息会主动上报。
17. 国标服务同时支持udp和tcp方式，可选只监听一种或者两种都监听，tcp方式自动处理粘包问题。
18. 国标拉流同时支持udp、tcp被动、tcp主动三种方式，每个通道都可以自由选择何种拉流方式。
19. 内置拉流端口池，每次拉流从中取出一个，关闭流自动回收端口号，重复利用。
20. 收流端口自动纠错，自动跳过被占用的端口，不会出现端口占用导致收流失败的情况。
21. 支持三种取流方式自动检测离线重连，检测到离线后，自动重启点播拉流整个流程。
22. 录像文件回放，上一个完成后自动切换到下一个继续回放，直到所有回放完成。支持高达8倍速回放。
23. 视频播放自适应硬解码，极低资源占用，实时性极好，带悬浮条显示视频流信息，可以直接在悬浮条单击按钮保存录像文件到本地。
24. 支持几千路国标消息交互并发，实时视频流支持64路同时显示，可以拓展更多路数。
25. 支持阿里云等云服务器，可以分别设置内网监听地址和外网访问地址，一般云服务器上是监听地址用内网，对外访问用外网地址。
26. 支持视频分发，也就是推流，视频通道打开后可以自动推流到流媒体服务器，其他需要的地方拉流即可，支持rtsp、rtmp、hls、webrtc等方式拉流。
27. 支持注册重定向，方便做负载均衡和区域化部署，这样可以支持几十万个设备连接都没问题。
28. 支持图像抓拍，可以设置抓拍最多10张图片，可设置抓拍间隔，抓拍到的图片会通过信号通知。
29. 实时预览和录像回放都支持推流，推流支持叠加文字和图片水印以及各种ffmpeg支持的滤镜效果，支持多个水印同时叠加。
30. 同时支持gb28181-2011、gb28181-2016、gb28181-2022以及后续可能的所有协议版本。
31. SIP解析和交互采用纯Qt底层代码实现，udp/tcp通信交互，祖传原创代码解析，不依赖任何第三方。
32. 代码量少，gb28181交互部分共几千行代码，注释详细，接口友好，使用极其简单，提供非常详细的使用示例。
33. 支持海康、大华、宇视、华为、天地伟业等所有国标设备，包括一些没有ssrc的设备。
34. 支持所有Qt版本和编译器以及操作系统，包括但不限于win、linux、mac、android、嵌入式linux、树莓派香橙派、国产os等。

## 五、相关代码
```cpp
#include "frmgb28181app.h"
#include "ui_frmgb28181app.h"
#include "qthelper.h"
#include "videoutil.h"
#include "urlutil.h"
#include "gb28181deviceserver.h"
#include "gb28181devicepush.h"

frmGB28181App::frmGB28181App(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::frmGB28181App)
{
    ui->setupUi(this);
    this->initForm();
    this->initConfig();
}

frmGB28181App::~frmGB28181App()
{
    server->stop();
    delete ui;
}

void frmGB28181App::initForm()
{
    //设置开启解码/需要解码后在这里显示
    GB28181DevicePush::disableDecode = false;

    //实例化设备服务类并关联信号槽
    server = new GB28181DeviceServer(this);
    connect(server, SIGNAL(statusChanged(QString, int)), this, SLOT(statusChanged(QString, int)));
    connect(server, SIGNAL(pushImage(QString, QImage)), this, SLOT(pushImage(QString, QImage)));
    server->start();

    QStringList ips;
    ips << QtHelper::getLocalIPs();
    ui->cboxDeviceIp->addItems(ips);

    //不存在则取第一个
    int index = ui->cboxDeviceIp->findText(AppConfig::GB28181DeviceIp);
    if (index < 0) {
        AppConfig::GB28181DeviceIp = ips.first();
    }
}

void frmGB28181App::initConfig()
{
    VideoUtil::loadMediaUrl(ui->cboxMediaUrl, AppConfig::GB28181MediaUrl, UrlUtil::Simple);
    connect(ui->cboxMediaUrl->lineEdit(), SIGNAL(textChanged(QString)), this, SLOT(saveConfig()));

    ui->cboxSipProtocol->setCurrentIndex(ui->cboxSipProtocol->findText(AppConfig::GB28181SipProtocol));
    connect(ui->cboxSipProtocol, SIGNAL(currentIndexChanged(int)), this, SLOT(saveConfig()));

    ui->txtServerId->setText(AppConfig::GB28181ServerId);
    connect(ui->txtServerId, SIGNAL(textChanged(QString)), this, SLOT(saveConfig()));

    ui->txtServerRealm->setText(AppConfig::GB28181ServerRealm);
    connect(ui->txtServerRealm, SIGNAL(textChanged(QString)), this, SLOT(saveConfig()));

    ui->txtServerIp->setText(AppConfig::GB28181ServerIp);
    connect(ui->txtServerIp, SIGNAL(textChanged(QString)), this, SLOT(saveConfig()));

    ui->txtServerPort->setText(QString::number(AppConfig::GB28181ServerPort));
    connect(ui->txtServerPort, SIGNAL(textChanged(QString)), this, SLOT(saveConfig()));

    ui->txtServerPwd->setPwdButtonEnable(true);
    ui->txtServerPwd->setText(AppConfig::GB28181ServerPwd);
    connect(ui->txtServerPwd, SIGNAL(textChanged(QString)), this, SLOT(saveConfig()));

    ui->cboxDeviceIp->lineEdit()->setText(AppConfig::GB28181DeviceIp);
    connect(ui->cboxDeviceIp->lineEdit(), SIGNAL(textChanged(QString)), this, SLOT(saveConfig()));

    ui->txtDevicePort->setText(QString::number(AppConfig::GB28181DevicePort));
    connect(ui->txtDevicePort, SIGNAL(textChanged(QString)), this, SLOT(saveConfig()));

    ui->txtDeviceId->setText(AppConfig::GB28181DeviceId);
    connect(ui->txtDeviceId, SIGNAL(textChanged(QString)), this, SLOT(saveConfig()));

    ui->txtChannelId->setText(AppConfig::GB28181ChannelId);
    connect(ui->txtChannelId, SIGNAL(textChanged(QString)), this, SLOT(saveConfig()));

    ui->txtRegistInterval->setText(QString::number(AppConfig::GB28181RegistInterval));
    connect(ui->txtRegistInterval, SIGNAL(textChanged(QString)), this, SLOT(saveConfig()));

    ui->txtHeartInterval->setText(QString::number(AppConfig::GB28181HeartInterval));
    connect(ui->txtHeartInterval, SIGNAL(textChanged(QString)), this, SLOT(saveConfig()));

    ui->txtHeartTimeout->setText(QString::number(AppConfig::GB28181HeartTimeout));
    connect(ui->txtHeartTimeout, SIGNAL(textChanged(QString)), this, SLOT(saveConfig()));
}

void frmGB28181App::saveConfig()
{
    AppConfig::GB28181MediaUrl = ui->cboxMediaUrl->lineEdit()->text().trimmed();
    AppConfig::GB28181SipProtocol = ui->cboxSipProtocol->currentText();

    AppConfig::GB28181ServerId = ui->txtServerId->text().trimmed();
    AppConfig::GB28181ServerRealm = ui->txtServerRealm->text().trimmed();
    AppConfig::GB28181ServerIp = ui->txtServerIp->text().trimmed();
    AppConfig::GB28181ServerPort = ui->txtServerPort->text().toInt();
    AppConfig::GB28181ServerPwd = ui->txtServerPwd->text().trimmed();

    AppConfig::GB28181DeviceIp = ui->cboxDeviceIp->lineEdit()->text().trimmed();
    AppConfig::GB28181DevicePort = ui->txtDevicePort->text().toInt();
    AppConfig::GB28181DeviceId = ui->txtDeviceId->text().trimmed();
    AppConfig::GB28181ChannelId = ui->txtChannelId->text().trimmed();

    AppConfig::GB28181RegistInterval = ui->txtRegistInterval->text().toInt();
    AppConfig::GB28181HeartInterval = ui->txtHeartInterval->text().toInt();
    AppConfig::GB28181HeartTimeout = ui->txtHeartTimeout->text().toInt();
    AppConfig::writeConfig();
}

void frmGB28181App::statusChanged(const QString &id, int status)
{
    QString text = (status == 1 ? "已注册" : "已注销");
    ui->labImage->setText(text);
}

void frmGB28181App::pushImage(const QString &, const QImage &image)
{
    if (ui->btnStart->text() == "停止服务") {
        ui->labImage->setImage(image, true);
    } else {
        ui->labImage->clear();
    }
}

void frmGB28181App::on_btnStart_clicked()
{
    if (ui->btnStart->text() == "启动服务") {
        server->setPara(AppConfig::GB28181ServerId, AppConfig::GB28181ServerRealm, AppConfig::GB28181ServerIp, AppConfig::GB28181ServerPort, AppConfig::GB28181ServerPwd, AppConfig::GB28181RegistInterval, AppConfig::GB28181HeartInterval, AppConfig::GB28181HeartTimeout);
        bool ok = server->append(AppConfig::GB28181SipProtocol, AppConfig::GB28181DeviceIp, AppConfig::GB28181DevicePort, AppConfig::GB28181DeviceId, AppConfig::GB28181ChannelId, AppConfig::GB28181MediaUrl);
        if (ok) {
            ui->frame->setEnabled(false);
            ui->btnStart->setText("停止服务");
        }
    } else {
        server->clear();
        ui->labImage->clear();
        ui->frame->setEnabled(true);
        ui->btnStart->setText("启动服务");
    }
}

void frmGB28181App::on_btnUpdate_clicked()
{
    server->update();
    server->catalog();
}
```

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