中国联通 3G视频监控方案.doc

中国联通WCDMA(3G) 车载无线实时视频监控系统方案书2010年9月目 录第一章 项目意义与目标3一、项目意义3二、总体目标3第二章 无线视频技术简介4一、视频监控技术的发展4二、无线视频监控的应用领域4第三章 系统总体设计5一、设计依据5二、设计原则5三、设计架构6第四章 系统功能9一、远程图像传输9二、多画面监视9三、多画面轮巡10四、控制优先权机制10五、录像与回放10六、 报警提示11七、 定位信息11八、车载终端功能综述12九、平台构架及功能12第五章 系统主机配置14一产品概述14二产品的主要功能17三环境适应性19指标19第六章 系统施工规范19第一章 项目意义与目标一、项目意义经济的发展，社会的进步，人民生活水平的提高，为出租车行业发展创造了有利条件。城市出租车数量近年来增长迅速，但是行业管理的相对落后带来了种种弊病：效率低，费用高，实时性差，调度分散，资源浪费，行业发展受阻。出租车被劫、司机被害是出租行业每天都面临的威胁。出租车视频监控管理系统，对各种针对出租车的违法犯罪活动是一个有效的预防和强大的震慑。在设防状态下，车内状态及乘客图像将被拍摄下来，实时通过无线方式传送到监控中心，并引发图像和声音报警，启动110报警机制；同时，图像和语音将自动保存在前端设备里，为事后取证提供有利依据。为了适应城市交通的不断发展和社会治安的改善，出租车的现代化管理已提上议事日程，建立一个统一、高效、通畅、覆盖范围广、带有普遍性的出租车监控调度系统就显得非常有必要。因此建立一套能够对其进行实时监控调度、统一管理的系统显得尤为必要。随着中国联通3G（WCDMA）业务的开通，无线监控已经逐步从早期的基于控制命令和图片等小数据量的应用，向可以基于实时的海量数据的实时监控应用发展。而目前最为引人注目的无疑是联网的实时视频监控。二、总体目标通过无线实时监控系统，结合本地硬盘存储，可以实现远程控制、本地取证，在司乘人员规范，驾驶安全等方面带来了极大的正面影响。通过本系统，我们可以实现：（1）驾驶员稽查，防止驾驶员违规操作，如在开车时打手机、吃早餐等，及时发现违规驾驶行为并予以制止，规范驾驶员操作，减少稽查人员的工作量，提高工作效率。 （2）通过车内摄像头有力震慑犯罪，减少侵害出租车案件发生。依据系统提供的数据及图像，为全市公安机关刑事侦查工作提供有价值线索，有效遏制侵害出租车业主、司机的不法行为。（3）运管部门通过摄像报警监控系统可以对出租车司机做到实时督查以确保交通道路运输安全生产。另外，乘客在乘车时遇到遗失物品等情况，也能通过视频取证提供有利线索。第二章 无线视频技术简介一、视频监控技术的发展1. 第一代主要采用前端摄像机加监视器的方式，用来观察乘客的上下车，司机实时观看，但是在客运总部的监控中心以及主管领导不能对前端车辆做现场的跟踪。2. 第二代主要采用硬盘录像机加卡方式，将硬盘录像机和无线路由器整合在一起，但是视频传输收到视频压缩算法的影响，在带宽有限的情况下图像的流畅性和清晰度大大降低，虽然实现了后端实时观看，但是实现的效果非常的差。3. 第三代采用无线视频服务器的方式，用3G无线模块将前端视频压缩后采集到后端，由于采用了国际上先进的压缩算法，视频的图像清晰度和流畅性大大增强，同时前端和后台进行存储，保证了系统的稳定性以及对突发事件检阅的安全性。二、无线视频监控的应用领域无线实时监控系统广泛运用于社会的各个领域，主要表现为：车载客运公交车、长途客车、出租车、长途货运、火车、路面巡警、运钞车；移动舟船客船、游艇、水面作业船只，水面巡逻；环境监控水面、湖泊、堤坝、森林、岛屿等等布线困难的地方；单兵作战、应急指挥武警、消防等；第三章 系统总体设计一、设计依据我们主要依据如下的规范和标准设计本解决方案： 安全防范工程的程序与要求（GA/T75） 安全防范系统通用图形符号（GA1T77） 民用闭路电视监控系统工程技术规范（GB50198） 民用建筑电气设计规范（JGJ/T16） 智能建筑设计标准（DBJ08-47） 安全防范工程费用概算编制方法（GA/T70） 防盗报警中心控制台（GB/T16572） 防盗报警控制器通用技术条件（GB/T16572） 入侵探测企通用技术GB10408.1 数字通信接口标准（G.703） 国际图像音视频编码标准（ISO 11172） 报警图像信号传输装置（GB/T16677） 安全防范系统验收规则GA308-2001二、设计原则 贯彻公安部关于“预防为主”、“人防与科技防相结合”的安全管理方针； 整个视频监控系统设计先进，配置合理，符合标准化、规范化、现代化的要求。 系统设计和设备选型，充分考虑系统可靠性、实用性、先进性和经济性； 分布式监控，集中式管理，智能化设置、人性化操作； 系统中局部故障不影响系统全局的正常工作，系统稳定，易维护； 系统具备很强的扩展能力，为以后的系统更新、升级、扩展，预留了很大的空间； 多种网络接入方式，适合各种网络环境，应用领域广泛。三、设计架构3.1、视频监控系统结构图3.2、系统设计说明 系统分为前端车载监控系统、监控中心平台和监控客户端三个部分组成。本系统设计是基于WCDMA无线传输的视频监控系统，将车载视频服务器和摄像机安装在出租车上，利用WCDMA传输视频信号和GPS定位信息，无需铺设网线，极大地降低建设成本，同时可以轻松实现随时随地的远程视频监控，摆脱了前代监控前端发生事故后台无法了解现场的局限，是硬盘录像机无法比拟的，同时视频资料可以随时进行录像，方便检索查阅。系统的设计充分考虑了系统扩展性，系统扩展时只需添加视频服务器和摄像机等前端设备，即可不影响系统正常运行的情况，实现系统扩展。相比传统视频监控具有不可替代的优势。整个系统分为前端车载监控系统、通讯线路、监控平台，前端车载监控系统又包括车载SD卡录像机、监控摄像机、监听头、报警按钮、GPS等，通讯线路包含前端移动传输（WCDMA）和后台指挥中心以太网网络，监控平台包含监控软件及GIS、流媒体、数据库、应用服务器等一系列服务群，可以根据需要在出租车管理中心、市公安局、派出所等单位建设多极监控平台，级别的逻辑关系根据需求可灵活配置，系统具有良好的扩展性。1、 前端车载监控系统前端车载监控系统由车载无线视频监控终端（内置WCDMAGPS模块）、摄像机、监听头、报警按钮、对讲耳机等组成。其中车载无线视频监控终端作为核心设备，负责将摄像机采集的各监控点视频图像并经过压缩编码后通过WCDMA上传到监控中心，实现视频的远程观看。具体设计为：（1）前端子系统采用4路车载无线视频监控终端 ，该设备专为车载设计，前端存储，无线传输，GPS定位一体化。供电由汽车自身提供，适应8V-36V。（2）摄像机的电源由车载无线视频监控终端提供，直接采用24伏转12伏的稳压器给摄像机供电既可完成。（3）车载无线视频监控终端和摄像机之间通过屏蔽4芯航空插头电缆线连接，共安装1-2个摄像机，分别监视车内状况和路面状况。（4）车载无线视频监控终端可以外接报警设备，驾驶员可以根据突发事件发生直接按按钮来告知监控中心。（5）车载无线视频监控终端通过联通的WCDMA(3G)无线UM卡正常工作。（6）车载无线视频监控终端自动拨号无线上网，自动获取IP地址。拨号成功之后，通过3G无线通道，把通过H.264压缩算法编码后的图像信息流，主动发送到3G网关程序中。2、 监控中心中心车辆管理服务器软件：中心车辆管理服务器软件实现统一身份认证和权限控制、组织与角色管理维护、设备集中配置与维护管理和日志管理等功能。主要针对该子系统直接管辖的用户的权限管理，其中由于不同级别的用户具备不同的权限，可以方便的实现多级管理，即每一级用户只能观看该辖区的设备。管理服务器可以放在一级监控中心，二级、三级中心建立备份系统，应对网络中断的突发情况通讯服务器软件通讯服务器主要负责车队数据的接受和信令控制。流媒体转发服务器软件流媒体转发服务器软件是专门针对大视频数据流量环境下的音视频传输而开发的网络视频管理软件。目的在于缓解网络带宽紧张的区域，对该区域内车载终端的视频访问全部通过流媒体转发服务器软件来进行转发，使得该车载终端的视频服务只占一个通道。流媒体转发服务器软件的多级设置可提高响应访问的效率，可以合理规划流媒体管理软件模块的设置，以求更少的时间代价换取更高的带宽利用率。监控调度管理中心由通讯服务器，连接到内部以太网。还配有中心管理服务器和流媒体服务器。另配合适数量PC，外加出口路由交换设备组成。3监控客户端（1）监控主机安装客户端软件，实现对各监控点的视频浏览（2）内置GPS接收机和SD卡录像系统，用户在监控中心浏览视频的同时可以跟踪车辆的运动轨迹，全面了解车辆营运情况。以下是以后完成的功能界面。第四章 系统功能一、远程图像传输系统采用3G无线传输，使用一张WCDMA卡传输视频。监控中心安装视频监控服务器，局域网中的授权用户可客户端软件监控远程现场。不同的监控用户可根据自己的监控需求灵活切换到任意一个监控现场，可多人同时观看一个现场，也可以不同用户选择任意现场监控。二、多画面监视系统具有在同一客户终端上同时监视同一辆车上多路视频图像的功能，为全方位了解车内情况奠定基础；同时也具有在同一客户终端上同时监视多个车辆上的视频图像，为实时调度和管理打下良好的基础。三、多画面轮巡监控用户可将监控现场在特定的时间间隔内按顺序轮流切换，也可在一个图像框内轮巡显示全部的摄像机画面。画面切换间隔时间可灵活设置，画面间隔时间可调节。四、控制优先权机制管理机制完善，可以给不同级别的用户分别分配相应的控制权限。五、录像与回放用户可以按时间、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，可以用软件内置的播放器进行播放。图像播放速度可手动调节。（1）计划录像系统管理员可设定多个时间段对多个监控前端的图像进行录制，图像数据保存在图像监控系统服务器的硬盘上。定时方式可选择单次录像和每天定时录像，各个时段可以单独设置，录像速度可以调节。在前端，车载录像采用CIF存储格式，同时4路音视频同步录像，可以有效预防因文件系统破坏导致录像丢失的问题。（2）手动录像监控终端用户可根据需要随时选择系统各个监控前端进行录像控制，图像数据保存在客户端本地的硬盘上。在前端，SD卡可以实时记录车辆的运行状态，用户随时可以通过无线网络远程查询、下载车上的录像资料。（3）录像回放用户可以按时间、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，可以用软件内置的播放器进行播放。图像播放速度可手动调节。前端采用SD卡录像的清晰度高，通常用于事后查证，在需要下载大量资料时，用户也可以到车上把SD卡取回监控中心导出录像。并且可以使用专用的回放分析软件回放分析硬盘，在同步查看四个通道图像的同时，可以获取到录像帧头信息中的GPS经纬度及速度信息，该功能对于事故分析有着非常大的帮助。回放分析界面如下：（4）录像管理存储空间：录像空间管理采用自动循环覆盖的方式。六、 报警提示驾驶员附近有一个紧急报警按钮，在遇到意外情况(如车祸、抢劫)时，驾驶员可触发此按钮向监控中心求助。监控中心平台软件将自动打开该车辆信息通道，该车的实时图像自动传回中心，并且主动弹出到监控界面上，图像弹出的同时中心平台软件界面还有文字提示和声音提示，实时监控该车辆遇险情况，经核实后，进入警情处理程序。同时，监控中心自动将实时监控情况录像，达到第一时间获得录像资料。七、 定位信息 车载设备接收GPS卫星信号，获得车辆实时位置（经度、纬度），向用户监管中心发送位置、速度、方向和状态数据，并可根据原有车辆的GPS终端提供的通讯协议，将需要的信息叠加在视频图像上。通过GOOGLE地图显示车辆行驶路线、轨迹回放、超速报警等功能。八、车载终端功能综述l 音视频本地存储l 实时视频上传l 实时音频上传l GPS定位信息上传l 中心指令下发l 双向语音对讲l 丰富的报警扩展功能l 断油断电功能，需要执行此功能时通过中心平台对车辆发送指令，对控制油路电路的继电器进行吸合切断电路或者油路l 丰富的扩展通讯接口（RS232、RS485、CAN BUS总线）：可通过通讯接口外接刷卡器、LED屏、GPS终端等，使用专用的CAN总线模块外接CAN总线，将详细的车辆信息上报中心。九、平台构架及功能1、平台采用C/S方式架构，使用主流数据库，平台依托组件实现视频监控和录像回放。平台软件的设计具有实用性、兼容性、扩容性、可靠性等基本的网络管理要求。2、平台具有报警自动连接功能，无线网络中断后再复通功能，接入平台下的所有设备能够自动连接到监控系统并正常工作。 3、具有与公安110系统对接并实现报警联动功能，报警处置通过监控中心客户端确警后，通过监控报警联网服务器向110指挥中心分发。110指挥中心的报警信息，也能通过监控报警联网服务器分发到监控中心的监控终端。 4、客户端软件具有良好的操作界面，并具有图像窗口、GIS窗口、告警窗口、录像回放窗口、设备管理窗口等辅助界面。 5、通过平台完成设备、用户注册管理；报警信息、控制信令转发；设备、用户配置管理；报警接入处理、联动。6、远程实时监控，电子地图实时跟踪并监控，图像回放、车辆历史数据回放。视频监控系统数据流图第五章 系统主机配置一产品概述MINI3是专为车载视频监控和远程监控开发的一款高性价比，功能可扩展性好的设备。它采用高速处理器和嵌入式操作系统，结合IT领域中最先进的H.264视频压缩/解压缩技术、网络技术、GPS定位技术。MINI3可实现CIF、HD1和D1格式的录像，汽车行驶信息记录和无线数据上传，以SD卡作为存储介质。MINI3配合中心软件可实现报警联动的中央监控、远程管理及回放分析。MINI3产品外观简洁、具有超强抗振，安装灵活方便，功能强大，可靠性高等特点。产品的图片如图1所示。图1 MINI3产品图片 MINI3的性能参数见表1。表1 MINI3 产品规格列表项目设备参数性能指标系统操作语言中文/英文操作界面图形化菜单操作界面（OSD菜单）密码安全用户密码、管理员密码两级管理视频视频输入4路复合视频输入视频输出单路复合视频输出视频显示单画面、四画面显示视频标准PAL制式、NTSC制式图像压缩H.264 Main profile，压缩资源为100帧CIF/秒音频音频输入4路音频输入音频输出单路音频输出录音方式声音与视频同步录制图像处理及存储图像格式CIF/HD1/D1可选视频流标准ISO14496-10视频码率CIF: 150Kbps 0.8Mbps，8级画质可选，级画质最高，6级最低HD1: 300Kbps 1.0Mbps，8级画质可选，级画质最高，6级最低D1: 600Kbps 1.5Mbps，8级画质可选，级画质最高，6级最低音频码率8KB/s数据存储支持1个SD卡 报警报警输入8个报警输入，2V以下为低电平报警，5V30V为高电平报警报警输出2个报警输出通信接口RS485接口通过外置串口扩展模块支持3个RS485接口RS232接口通过外置串口扩展模块支持1个RS232接口网络接口RJ45，10M/100M自适应网络接口WIFI网络接口支持802.11b/g 报站接口报站器接口通过外置功放扩展模块支持连接报站器功放输出通过外置功放扩展模块支持2路功放输出无线通信CDMA可选内置CDMA通信模块EDGE可选内置EDGE通信模块GPRS可选内置GPRS通信模块3G模组可选内置适合的3G模块GPS支持内置/外置GPS模块，地理坐标、速度等可写入编码码流，同时可以无线上传配套软件PC端回放分析在PC端回放视频文件，同时对文件中的车辆信息进行分析CMS通过无线网络实现视频预览、GPS上传、报警上传及中心命令下发、参数配置等功能软件升级本机支持通过网口、USB接口升级其它电源输入DC：+8V +36V电源输出+12V2A；+5V2A 工作温度-20-60功耗10W （不带外设）MINI3的基本工作参数如表2。表2 MINI3基本工作参数列表项目工作参数说 明电源输入836V输入电压为8V36V，电压长期低于8V，或长期高于36V，设备自动关机，进入保护模式。输出电压12V输出电压12V（+/-0.2V），最大电流2A。5V输出电压5V（+/-0.2V），最大电流2A。输出均带过流保护，当输出电流长期大于设定最大电流的1.2倍时，自动切断输出，等负载恢复正常后自动恢复输出。车钥匙信号6V车钥匙关闭。7.5V车钥匙打开。视频输入阻抗75每路视频输入阻抗均75。视频输出1Vp-p输出一个1Vp-p的CVBS模拟信号。I/O接口02V为低电平报警。5V以上为高电平报警。RS232串口通过外置串口扩展模块支持RS232接口RS485串口通过外置串口扩展模块支持RS485接口GPS接口外置GPS接口由于设备参数有别，不推荐用户自购GPS模块GPS天线座内置GPS的天线接口GPRS 天线接口用于连接GPRS天线。以太网口标准RJ45接口，带指示灯。SD卡接口1 兼容市面常见品牌。2此SD卡只用于存储报站文件，不支持录像。USB接口1支持USB2.0，兼容各种商用U盘。2支持带电拔插，但是当设备文件传输过程中，拔掉U盘会破化U盘内的数据。工作温度-20-60指的是通风良好条件下的环境温度。二产品的主要功能 MINI3有两大主要的功能：视频监控和智能交通。它的主要功能列表见表1。表3 MINI3主要功能列表功能大类功能小类功 能车辆视频监控录像1. 支持14路实时录像；2. 录像模式支持（以PAL制为例）：4路CIF，每路25帧/秒；2路HD1，每路25帧/秒；4路HD1，每路12帧/秒；1路D1，25帧/秒；3. 支持PAL制式、NTSC制式；4. 录像OSD叠加，比如时间、通道名称、车牌号码、GPS、车速5. 支持手动录像、定时录像、报警事件录像（预录）、6. 支持硬盘自动覆盖，报警录像保护。录音1. 支持4路录音；2. 回放音视频同步。数据存储录像、录音数据存储在内置硬盘中。回放1 支持单路录像回放； 2 本机支持播放、暂停、帧放、慢放、快进、快退等传统播放功能。3 支持强大的PC端回放分析；4 支持录像文件检索，分为按时间检索、按报警检索、按司机姓名检索、现场预览1 本机支持录像的同时进行现场预览；2 支持单画面、4画面。智能交通报站1 可手动报站；2 借助GPS可实现自动报站； 3 报站可智能学习采点，采点后的站点文件可给同线路其他车辆使用；4 同台设备可存储并切换多个线路。5 支持车外报站、服务用语。报站器用于手动设置报站内容或者选择恰当线路进行自动报站智能调度1 通过GPRS/CDMA/EDGE/3G网络可把车辆运行信息发送给调度中心；2 通过3G网络可以传输流畅的视频流，可以在线实时观看到车辆的情况。3 调度中心可向设备下发各种命令、信息；4 车辆报警信息自动上报；5 遵循指定的通讯协议。行车记录（黑匣子）1 可记录车辆速度、GPS数据等；2 可通过预留的8个开关量输入口，实现开关量的采集；WIFI无线通信智能调度在WIFI热点的范围内可以实现和远程无线网络相同的智能调度功能。无线下载 通过WIFI网络可以实现视频的实时观看；历史录像文件的下载和相关文件的上传。其它功能设备自检1. 设备可对自身状态进行检查，有问题时进行故障提示；2. 设备前面板有状态指示灯。设备升级可通过U盘或管理软件对设备进行软件版本升级。开关机控制硬盘散热1 支持定时开关机；2 支持基于车钥匙控制的开机和延时关机功能；3 当硬盘温度大于40时，散热式设计铝型材外壳能有效的将热量传递到外界。注：本设备具有很多不同的型号，分别对应不同的功能。其中视频监控是设备最基本的功能，智能交通和WIFI无线通信是备选功能，客户可根据实际需要选用不同的型号。如有需要，请咨询本公司销售部门。三环境适应性指标MINI3可适应复杂的车载环境。具体指标如表4：表4 MINI3环境性能指标列表项目指标示例说明高温存储限65高温工作限60通风条件下低温存储限40低温工作限-20工作海拔300 3048 米 (10，000 ft)运输海拔300 12，192 米 (40，000 ft)相对湿度8%90%最大温度梯度20/小时振动限（非通电状态）不大于5mm p-p (5 22Hz)49m/s2 (5.0G) (22 500Hz)带包装，运输，搬运振动限（正常工作）不大于1.0mm p-p (5 - 22Hz) 9.8 m/s2(1.0G)(22 500Hz)设备安装紧固良好。车辆的主要频率域里的振动能量一般在0.5Grms以内。冲击限不大于2000G(19，600m/s2) (持续时间1 ms， 半正弦波)带包装，运输，搬运跌落，等价于1.5米高度，跌落于水泥地面上第六章 系统施工规范主机设备主要应用于车载，由于工作环境的特殊性，我们选取在易通风散热处，不宜靠近发动机，同时考虑到干扰源，也不宜靠近电瓶，目前成熟的施工位置为货架、驾驶员座位后或者下方，有货架则优先货架，同时考虑到防水防尘，采用保护箱与外界环境进行隔离。摄像机摄像机选取高清晰、低照度、固定式红外半球机，分辨率在420TVL以上。能在车内照明灯光线的环境下拍摄出高质量的图像。SONY 1/3”高解析度彩色CCD感应器，彩色/黑白影像自动切换，支持4芯航空头视频输出，采用航空头接线的取电方式，稳定可靠。20米红外半球，最小照度0.1Lux F1.2，PAL:752（水平）582（垂直），镜头2.8mm，3.6mm，6m