3G无线车载视频监控解决方案--交通行业.doc

3G无线车载视频监控解决方案目录1概述12系统设计12.1无线车载监控系统设计原则12.2无线车载监控系统设计规范22.3系统架构设计22.3.1系统逻辑架构设计32.3.2系统整体架构设计42.4系统设备组成及实现功能52.4.1车载终端车载摄像机视频采集3G车载视频服务器82.4.2网络监管中心用户认证管理流媒体服务器及中心存储备份录像管理GPS定位管理设备无线远程管理系统日志管理122.4.3传输网络122.5系统服务器软件组件及功能描述122.5.1管理服务器组件132.5.2流媒体服务器组件182.6观看客户端202.6.1专业客户端软件202.6.2Web浏览器212.6.3通过智能手机无线观看242.6.4通过解码器上屏幕墙观看241 概述随着3G无线网络技术、数字视频压缩技术的发展，利用3G无线网络上传输视频成为一种非常便利的行业应用。从运营监管的角度上来说，移动视频监控已经发展成为监控领域的重要组成部分，为众多行业用户的综合信息及应用提供了坚实的基础。同时，在国内移动增值业务多元发展的大环境下，监控本身也向着移动化、智能化方向发展。车载监控产品就是移动监控业务的车载应用。南京感动科技公司的车载监控产品依托于流媒体服务平台和3G（TDSCDMA/WCDMA/CDMA2000三种模式均可选择各网络的车载产品）无线网络，通过车载移动采集视频等信息，实现可本地和远程存储、远程视频浏览、远程控制等功能，满足客户远程视频查看、远程应急指挥的需求，向客户提供随时随地的无线视频监控服务。南京感动科技有限公司研究开发针对支持大流量的3G车载视频监控系统，可应用于城市公交、客观运营、政府及大型企事业单位移动车载视频监控应用中。该系统利用公共TDSCDMA/WCDMA/CDMA2000 无线数字移动通信网络，完成视频图像的实时传输，可实现同时将卫星定位数据、地理信息系统、无线移动通信、本地视频监控和网络监管中心有机地融合为一个整体，构建一套应急联动、视频监控、指挥调度等功能于一体的微型可移动无线监控管理指挥系统。2 系统设计2.1 无线车载监控系统设计原则方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则，以满足用户要求、方便用户操作使用为目标，实现功能完善、稳定可靠、实用的监控系统。并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。遵循以下设计原则来构建本系统：先进性与稳定性、经济性与实用性、可靠的安全性、开放性、可扩充性、追求最优化的系统设备配置、提高监管力度与综合管理水平。2.2 无线车载监控系统设计规范 中国电信网络视频监控技术规范2006178号 基于XML的电子文件格式规范 电子文件交换接口的标准规范 音视频流媒体技术 系统所用设备应符合GB16796安全防范报警设备安全要求和试验方法和相关产品标准规定的安全要求。 满足现场环境要求和功能使用要求，同时应符合现行国家标准和行业标准有关技术要求。 各种配套设备的性能及技术要求应协调一致，保证监视图像质量损失在可接受的范围内。 系统任何部分的机械结构应有足够的弧度，能满足使用环境的要求，并能防止由于机械不稳定、移动、突出物和锐边造成对人员的危害。 设计要求进行台站观测环境对比评估试验的摄像机具有高清、夜视、照明功能，且分辨率达到观察雨、雪等天气的要求。 显示设备可以是普通的电视机，专业监视器，也可以是显示器和（或）其他设备如投影机、组合大屏幕等；记录设备可以为普通录像机，长时延录像机，也可以是数字记录设备如数字硬盘录像设备，以及可能配置的多画面分割器、大屏幕控制器等。 摄像机安装要求：防水、防风、防潮、防雷等。摄像头采用车载型组合。 室外安装部分整体抵御9级风（NMC）能力，部分沿海台风易登陆区的室外安装部分应在此基础上加强抗风要求，达到抵御51m/s超强台风的能力。2.3 系统架构设计整个系统设计需要满足有线、无线、车载、便携等各种应用场合和应用方式的监控需要。业务应用要考虑到满足多种业务应用系统对基础数据（人员信息、车辆信息数据、视频信息数据等）的调用，并同时需要满足车载终端和访问用户数量的不断增长以及数据保存量不断增长的问题。2.3.1 系统逻辑架构设计在逻辑架构中按照部署模式共分为三个层次：（如图1所示）1）源媒体层：该层包括视频源、编码器。2）服务层：提供像流媒体、GPS数据等基础服务，视频监控、GIS等相关的业务应用系统。3）客户端：包括CS客户端、WEB客户端、解码器、智能终端等。图1 系统逻辑架构图2.3.2 系统整体架构设计在进行总体架构设计时，需要考虑用户数量的不断增长以及网络带宽的不断增长扩充，为此系统设计将可以扩充建立多个流媒体服务器，多个存储服务器站点，只要在网络的任意一个可以互联互通的网络节点上即可，由管理服务器对流媒体服务器和存储服务器进行设备管理。解决支持大用户量访问和磁盘空间不足，总线读写数据速度有限，存储时间不长的问题。如下图2所示：图2 系统架构图主要建设部分如下：1）在车上进行车载终端改造。将车载视频服务器（带WiFi模块、GPS模块、3G模块）与车载摄像机、拾音器、车载显示及控制设备进行连接。这样车载视频服务器开启后，车载视频服务器将采集的视音频编码数据与GPS数据进行流封装，一路流进行本地存储，另外一路图像流通过3G网络进行上传；本地输出的模拟信号直接将车载摄像机的视频信号在车载显示设备上进行显示，本地操作人员还可以通过控制键盘对车载摄像机进行控制。2）基础服务器架设。在网络监管中心架设流媒体服务器（每台支持1000路并发图象流）、存储服务器、数据库服务器，流媒体服务器用于提供接收、转发图像流服务，存储服务器用于大数据量的音频存储服务，数据库服务器为各项应用提供数据库服务，这些服务器的架设为各种业务和平台的应用提供基础的信息资源。当图像流很多视频数据又要进行长期保存时，可以架设多台流媒体服务器、存储服务器，这些服务器可以不用集中放在网络监控中心，只要放在网络的任何一个节点上就可以。3）应用服务器架设。在网络监控中心架设以业务应用需要为主的综合管理应用服务器、GIS服务器等各种应用服务器。这些服务器为用户提供直接的应用访问、业务处理、信息查询和调用等服务。4）上电子大屏解码器架设。在网络中进行视频解码器架设，通过到流媒体服务器去拉图像流进行解码成模拟信号，并将模拟信号传输给电子大屏。2.4 系统设备组成及实现功能车载监控构架由车载终端、传输网络和网络监管中心组成三层联网式综合监管系统，提供车辆地理信息定位、行驶路线监控、车内车外视频图像实时无线传输、事故快速响应、呼叫指挥等功能，以解决现有车辆的动态管理问题。车载监控采用车辆安装车载视频服务器，外接12个摄像机。视频服务器通过TDSCDMA/WCDMA/CDMA2000 EVDO网络对外传输，监控中心能够对车辆内的图像进行实时监控，并采用了双码流技术，本地录像采用D1/CIF分辨率，网络传输采用CIF/QCIF分辨率，可实现本地编码存储和远程存储。车载监控系统主要组成分为：车载终端（车载视频服务器）、网络监管中心、传输网络等（如图3所示）。图3 车载监控系统示意图2.4.1 车载终端车载终端是车辆监控管理系统的前端设备，一般隐秘地安装在各种车辆内，车载终端设备主要由车载视频服务器、LCD触摸屏、外接摄像机、控制手柄、汽车防盗器、报警器等各种外接设备组成。（如图4所示）车载终端的作用是根据要求实时采集监控点的视频图像，并将模拟视频压缩成WMV格式的数字视频，将压缩后的流媒体文件以无线方式通过3G网络/ 网络发送到视频监控中心服务平台中，供值班人员实时观看或保存在存储设备中。通过监控前端，领导对图像的监控可在网络的任何一个接入点，根据授权登录到中心服务平台完成对其所属设备的控制功能，可以实现远程现场图像实时播放和历史播放控制、可以定格抓拍、海量图像文件的存储和备份、摄像机与云台的远程网络控制等功能。车载视频服务器终端需要的是双码流同时编码，包括本地独立的录像码流和网传码流。该设备是完成视频、音频、告警等信号的采集编码并提供传输的一体化前端设备。根据车辆的实际现状来确定每个车辆上需要的摄像机，同时上传图像路数，同时为每台公安观测车配有液晶监视器和音频设备，供本车人员观看和控制。用户需要提取视频监控的数据，可以采用两种方式：一是通过车载终端USB端口，二是通过3G网络远程调取。图4 车载终端 车载摄像机视频采集视频采集设备主要是完成视频信号的采集功能，一般指摄像机，目前市场上有多种摄像机，从外形上看，一般有枪式摄像机、半球形摄像机、高速球、针孔摄像机，其中半球、枪式摄像机和高速球应用较多，运营商将根据丰富的组网经验，结合项目特点，选用性价比较高的摄像机，并根据实际车载监控场所选配相应摄像机。 3G车载视频服务器南京感动科技车载3G视频服务器（图5所示）采用采用嵌入式实时多任务操作系统和嵌入式 CPU 处理器，系统调度效率高，代码固化在 FLASH 中，系统运行更加稳定可靠。产品具有高亮LCD液晶屏，集成GPS模块、3G模块、视频采集编码模块，不仅可以实现现场图像传输，还具有卫星定位功能，高速无线上网功能，具有友好的人机界面，车载视频服务器采用WMV视频编码和先进的网络丢包容错技术，确保流畅的视频效果。图5 车载3G视频服务器产品技术参数：规 格 参 数视频视频输入1/2路视频输入，2Vpp，75，BNC接口，PAL/NTSC制自适应压缩格式WMV9传输分辨率QCIF：PAL 制176144，NTSC 制176120；CIF： PAL 制352288，NTSC 制320240D1：PAL 制704576，NTSC 制640480传输性能CIF可达12帧/秒，平均延时300毫秒，网络较好的地方可达D1；本地显示性能本地显示输出一路模拟信号，BNC接口帧率设置125 帧/秒可调码率控制自适应码率控制码流类型双码流或多码流。编码参数支持白天/夜间两套编码参数自动切换可设置视频采集预处理算法音频压缩格式支持ADPCM、WMA两种压缩方式音频输入单路音频输入，BNC，2路网络接口标准本地WIFI 54M输出认证加密采用DES128位加密算法，通过扰码保护数据；链接建立过程采用CHAP 协议认证，无明码传输，安全可靠；密钥/扰码更新周期10 分钟，防止破解；无线传输模式1卡CDMA2000/TDSCDMA/WCDMA传输接口标准1个UIM卡座网络协议支持TCP/IP等协议认证加密链接建立过程采用CHAP协议认证，无明码传输，安全可靠；采用DES128位加密算法，通过扰码保护数据；密钥/扰码更新周期10分钟，防止破解；支持VPDN虚拟拨号；I/O报警输入无，支持车载手工报警，指挥中心显示方式RS-485双向单工RS-485，螺丝接线端子云台协议支持Pelco-D、Pelco-P等多种协议，可升级扩展协议电源电源外接供电：12V直流输入功耗80W环境温度055湿度20%80% RHG机箱机壳颜色银灰色内部控制嵌入式模块化设计，风扇散热尺寸26.5（L）*16（W）*6.5（H）cml GPS定位模块设备可接GPS模块，能接受1216个卫星信号，原则上3个卫星即可准确定位。GPS信息实时通过无线通道传输到监控中心的GIS服务系统，同时可以叠加在实时传输的无线界面视频上。GPS数据，配合GIS地图，能准确定位车辆位置、车速等；地图兼容支持Supper Map、MapInfo、Arc Info等格式。GPS历史数据轨迹的保存和回放非常方便、直观。l 内置3G模块 无线车载视频上传的3G无线网络，通过内置不同的3G模块，可以选择不同模式的3G网络。传输系统的设计可根据客户需要采用运营商现有3G网络无线传输方式：运营商拥有丰富的网络带宽资源和成熟的3G网络传输技术，根据用户需求可提供专网服务，建立专门网络的网络通道，不经过因特网传输控制命令和视频信息，保障用户信息安全。 设备网络传输采用现有单卡3G无线数据通道，（也可以根据用户需要，采用多信道捆绑技术，增大带宽，抑制无线网络的不稳定，传输更清晰流畅的数字视频）。随着3G网络的成熟和业务推广，网络条件越来越好，单卡传输非常合适。l 内置WiFi模块 车内无线网络，通过内置WiFi模块，用户在车里可以使用WiFi无线设备（例如笔记本）连接进网络中。l 存储系统设备支持USB接口移动硬盘或U盘；可配备防震机械硬盘，自动循环存储本地视频，实时存储音视频。录像可本地查询播放、网络导出PC播放，或者通过3G网络/ 网络下载回放。2.4.2 网络监管中心网络监管中心是调度指挥系统的核心，是远程可视指挥和监控管理平台，由流媒体服务器、管理应用服务器、数据服务器、GIS服务器等组成监控管理应用平台，对所有现场车辆监控，实现音视频双向交互指挥，监控中心的电子地图上就可以显示车辆所在的直观位置，并可通过无线网络对车辆进行监控参数设置，例如通过配置云台，可以遥控车载前端摄像机。同时可实现监控中心对可控范围的运营车辆进行实时、集中、直观地监控和调度指挥，并能与110、119接处警中心联动以便在发生警情时及时出动警力到达现场，保障应急处理的效率。网络中心管理服务器系统五大主要功能：用户认证管理、流媒体服务器及中心存储备份录像管理、GPS定位管理、设备无线远程管理、系统日志管理功能。整个系统包括无线音频/视频再接入、转发、控制；还包括GPS定位服务系统的实现。 用户认证管理管理服务器负责对所有网络连接进行用户权限认证。如果账号或者密码不对，都不能正常接入系统。用户客户端接入账号的管理和分配由管理员分配，一个中心只有一个管理员，其他用户都需管理员采用授权模式，一一分配，每个用户的权限大小都不尽相同。 流媒体服务器及中心存储备份录像管理流媒体服务器和存储服务器站点数量无限制：一个系统可以依据需要建立多个流媒体服务器，多个存储服务器站点，只要在在网络的任意一个可以互联互通的网络节点上即可，由管理服务器对流媒体服务器和存储服务器进行设备管理。存储磁盘空间无限制：磁盘空间都可以大量扩展，每个存储服务器支持5T以上的磁盘管理。地理位置无限制：依据大用户量的需求，不要求所有图像都集中上传到某一台服务器，可以设定是网络中的任何一台流媒体服务器，在一台设备中存储，服务器不要求安装一个地方一个机房，可以是在网络中的任意一个可以互联互通的网络节点。彻底解决支持大用户量访问和磁盘空间不足，总线读写数据速度有限，存储时间不长的问题。 GPS定位管理定位功能是GPS定位管理系统最基本的功能；即车辆定位，实时跟踪，车辆信息查询，轨迹回放等服务。该功能通过GPS模块可以对装有车辆定位终端的车辆进行准确的定位，被定位的车辆会在监控终端的地图上显示，用户可以在地图上一目了然的知道该车辆当前的具体位置和行车速度等信息。在监控终端的工具栏中，可以查看到所有被定位的车辆和其详细信息。通过设定的查询条件得到该特定车辆的详细信息，如车牌号、驾驶员、所属部门等。用户可以通过轨迹回放功能向服务器查询该车辆在某时间段的移动轨迹。通过该功能可以得知驾驶员的工作情况，车辆的使用情况等信息。 设备无线远程管理对网内无线终端视频服务器设备可以进行远程的访问、设置、升级等功能管理，实现远程便捷的设备维护。 系统日志管理具备完善的日志记录系统，能保存自身工作状态日志和用户操作日志。监视系统的运行状态，进行配置管理、告警管理、权限管理、日志管理等信息的显示。2.4.3 传输网络与采用有线网络的固定监控有所不同，车载监控只能依赖于无线网络，中国目前有3种制式的3G的网络，用户使用那种模式的网络，直接决定了视频服务器产品的类型（即内部3G模块类型）。车载终端通过无线网络进行视频上传和服务器的访问，智能终端也是通过此网络访问浏览视频及相关的应用。2.5 系统服务器软件组件及功能描述视频监控中心管理服务平台是一套高性能、高可靠性的视频监控平台。作为整个视频监控系统的服务控制管理中心，是整个系统的核心。从各监控前端3G无线视频服务器传送过来的视频码流，经过传输网络传输到流媒体服务器，视频监控中心平台进行处理、转发，中心平台用于对整个监控系统实行设备资源管理、用户分配、单位信息管理、视频信息设置等。中心平台是整个监控系统的主控设备。所有监控点的视频流数据在中心平台的控制下，一方面给用户提供流媒体系统信息进行直点播服务，另一方面给视频解码器和客户端提供视频配置信息，供客户端进行拉流解码服务。视频监控中心管理服务平台由管理服务器组件、流媒体服务器组件、存储服务器组件、GPS数据服务器组件，数据库服务器组件等组成；这些组件分立安装，实现了设计的整个系统功能。2.5.1 管理服务器组件管理服务器架设是方便用户根据行业特定需求进行web服务的开发，用户通过网页方式管理整个系统，通过管理服务器可以进行人员管理、权限管理、设备管理、视频及解码配置管理、告警信息管理等一系列功能。同时用户可以通过管理服务器的前台访问视频查审系统，进入视频系统进行图像的查看、回放、录像等操作，从而实现监控的查看和取证等需求。视频管理服务器主要实现功能如下：1用户管理图6 用户列表图7 用户功能权限设置2将监控点管理图8 监控点类型设置图9 监控点信息设置图10 监控点信息列表3将摄像机管理图11 增加摄像机图12 摄像机列表4直播文件名管理图13 直播文件名列表5解码器管理图14 增加解码器设备图15 解码器设备列表6日志管理图16 日志信息2.5.2 流媒体服务器组件Missey Streaming Server是南京感动科技自主研发并拥有完全自主知识产权的流媒体服务器软件。Missey流媒体服务器软件基于流媒体标准，在UNIX系统上开发而成，其最大的特点就是基于标准，图像格式标准采用的是微软的文件格式，流传输协议采用的是http、rtsp、mms 等流传输协议标准。该软件产品方便第三方使用及集成进相应的直播系统，全面支持MMS、HTTP、RTSP等国际标准协议；媒体源文件支持ASF、WMV、WMA等主流的文件格式；并且用户终端可使用绝大多数常用的播放工具进行媒体播放，是真正意义上的全兼容全开放的高扩展性系统。该服务器软件构建的直、点播系统，可满足几十到几万个并发流的服务能力，并且具备高性能、高服务质量、高可靠性和高扩展性的特点。流媒体服务器具备如下主要功能：n 接收媒体流：从输入端口接收媒体流，通常媒体流由编码器传送给流媒体服务器的特定监控端口，媒体流是已封装为ASF文件格式的。n 保存媒体流：对接收的媒体流，可以实时保存到存储设备上。n 流回放功能：对于保存的媒体流，提供回放功能。这个主要是对预先存在的文件，或者是转发过程中保存下来的文件进行发布。当客户端在没来得及观看实时流后，仍然提供给其机会观看当时的视频。n 转发媒体流：对于接收或保存的媒体流，可以转发给其他流媒体服务器，或第三方流媒体接收方。本流媒体服务器支持流转发，可以通过南京交通视频管理平台配置媒体流的转发用来节约多流媒体服务器之间的带宽。流转发配置包括定义转发服务，确定所采用的协议和参数等。n 实时转发媒体流：实时转发用以对实时流进行转发，是流转发的一种具体形式。n 监控媒体流：监控媒体流的实时转发服务。流媒体服务器软件运行在服务器上面，对编码器上传过来的数据进行处理，使媒体流数据能被客户端请求被播放。从而实现监控的目的。n 提供流媒体服务器的管理接口：流媒体服务器提供管理接口，可以管理流媒体服务器的配置参数，可以对流媒体服务器的各个服务进行控制（如启动、停止、查询），n 提供对媒体流的管理接口，通过流管理接口，可以停止和启动某个编码器上传的直播媒体流，可以查询当前的实时