基于车联网智能公交系统车载无线视频监控方案建议书

基于车联网的智能公交系统解决方案建议书沈阳优文科技有限公司20120428一、需求分析11引言随着城市规模的扩大，公共交通网络在得到快速发展的同时也变得日趋复杂，建设高效、安全的公共交通网络成为公交系统面对的难题。智能公交系统作为城市公共交通中重要的管理手段，为公共交通体系的发展带来了无形的动能和效益。如何在实际形势要求下，实现快速处置紧急状态，满足公交系统场站位置分散、线路交叉、数量众多、接入复杂的特点；如何使监控系统既适用复杂的网络环境，又适应体系庞大复杂的公交体系，是智能公交系统建设所要解决的核心问题。沈阳优文推出的智能公交系统，通过车载感知设备采集运行公交车辆动态数据（音视频、GPS数据、车辆运营数据），利用电信运营商3G、WIFI无线网络，上传至公交智能中心平台，中心平台将数据分发至监控、调度、运营各功能模块，各功能模块通过应用功能，为管理者提供基于车辆联网的监控、调度、运营管理工具，使传统的公交管理模式变得智能化，安全、实用性更强、效率更高。12系统建设目标智能公交管理系统建设，以满足管理、决策的角度出发，从安全、管理、运营三个角度进行建设。系统由三个功能模块构成“公交移动视频监控模块“、”公交车辆调度模块“、”公交车辆运营管理模块“，专注于解决公交安全监控、调度运营管理方面的问题。121公交移动视频监控模块以视频为安全监控工具实现运营车辆的安全监控。智能公交视频监控与传统方式对比传统方式视频监控模块车内配置安全员远程实时对车厢内进行全景视频监控会议口头、文字报告全程录像、报警录像提供完整记录人工电话上报火警、警情温度采集器实现自动报警，并与中心平台实现报警联动。人工电话上报治安事件手动按钮结合GPS坐标及车速检测实现突发事件自动报警、联动。票款安全、司机驾驶规范采用说服教育为主通过实时视频浏览、录像回看，形成规范服务手段。总结通过视频监控，实现事故信息管理；事故报告；安全监察；违章管理；车辆安全档案；驾驶员工作档案。122公交车辆调度模块通过车载终端内置GPS模块，将公交车辆位置坐标、车速等数据，上传至管理平台，提供科学调度数据依据。智能公交调度与传统方式对比传统方式智能公交调度模块发站、回站时间站务员记录GPS数据自动记录甩站、赖站人工采集记录GPS自动定位、结合司机LCD操作终端手动记录、上报，进行比对。车速管理采用人工上路测速GPS自动测速并记录应急调度、突发事件无法快速处置车内LCD操作终端，实现双向信息交互，进行事件报警上报、调度指令信息下发。车辆行驶线路、范围管理手段缺失GIS地图实时绘制车辆行驶线路、运行区域越界自动报警。总结通过GPS对车辆运行数据的采集，实现调度策略配置；发车管理；行车示意图；线路间资源调配；司机与调度员信息交互，调度日记记录。123公交车辆运营管理模块智能公交运营管理模块实现对公交行业运营方面的事前计划、事后统计及分析，实现多方位、多角度全面的运营业务管理。智能公交运营管理与传统方式对比传统方式智能公交运营模块排班、统计、考核、路单等需投入大量人力智能排班、排班台账等实现电子化，提高准确性和科学性。路单手写路单电子路单统计人工、耗时不准确系统自动记录计算比对准点行车统计、超速明细报表、路单查询等。车辆管理采用手工填写报表系统可实现车辆信息、驾驶员信息、保养信息、停车场信息电子化填写设定、查询。手工填写客运日报客运日报电子表格自动输出总结通过运营调度模块，实现运行管理；计划管理；实绩管理；统计分析；辅助决策的数据自动统计和分析、记录。13智能交通系统建设原则原则1先进性本系统设计遵循系统工程的设计准则，通过科学合理地设计，系统整体满足车辆视频监控和管理的需要，在保证车载视频监控的同时，可扩展3G移动通信技术、GPS卫星定位技术、GIS地理信息技术、开放式平台架构技术等一系列成熟、可继承、可扩展、具备广阔发展前景的先进技术，使系统能在未来数年内不落后，通过软件升级即可实现更多新功能，保护用户的投资。原则2实用性依照用户要求，坚持实用性为主的原则，避免使用不成熟、过分超前的技术和产品，在满足用户提出的详细技术要求的基础上，尽力充分考虑周全，给出科学合理的优化建议。原则3可靠性系统可靠性是系统长期稳定运行的基石，从系统设计理念到系统架构的设计，再到产品选型，都将持续秉承系统可靠性原则。并充分结合其它车载监控系统的工程经验，吸取精华部分，为系统高可靠性的总体设计提供实践依据，落实到单体设备时，都将选用高达数万小时平均无故障时间的产品。原则4经济性将用户已有系统与视频监控管理系统相结合，保护用户投资，避免相同系统重复建设。原则5安全性系统数据安全性是不容忽视的关键环节。在构建系统平台时，将借鉴运营商多年来的设计思想，全面实现系统防入侵、数据防泄漏。原则6开放性本系统设计将采用标准化设计，严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准，确保系统之间的透明性和互通互联，并充分考虑与其它系统的连接。在设计和设备选型时，将科学预测未来扩容需求，进行余量设计。原则7易管理性、易维护性本系统将采用全中文、图形化软件实现整个监控系统管理与维护。自动检测系统中任何一台设备的运行状态，并示出详细参数，以辅助管理人员及时准确地判断和解决问题。采用稳定易用的硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用，又节省了日常频繁地维护费用。二、智能公交系统综述21系统组网架构系统组网架构22公交智能管理系统组成及原理中心平台完成各功能模块上传数据信息处理，如视频存储、视频分析、分发、数据存储、车辆GPS坐标管理、报表存储，及内部系统各接口和外部系统的接口。视频监控功能模块通过前端设备对车辆内图像、音频信息的采集，经无线网络传输到中心平台，完成公交车辆车内音视频实时监控、存储。车辆调度功能模块完成公交车辆的坐标定位、上传至中心平台，经对坐标信息的计算，通过电子地图完成车辆定位、跟踪，并生成车辆调度参数，供调度工具使用。运营管理功能模块通过公交车辆的车载公交智能终端手工上传运营状态、信息，结合车辆GPS参数，完成公交车辆的运营数据统计、计算、及报表输出。三、智能公交系统中心平台31中心平台功能中心管理平台是整个系统的核心，主要完成系统管理、设备工作状态监视、命令请求响应、视频调度、用户管理、权限管理、日志管理等功能。通过中心管理平台，可有效的汇接各种功能模块功能及数据资源。中心平台主要由中心管理服务单元、数据库单元、接入服务单元、中心存储单元、分发单元等几部分组成。各模块相对独立，任一模块升级更新都不会导致其他模块瘫痪或崩溃，且每个模块的服务进程都采用双进程保护。各模块服务器均采用高性能处理能力服务器，同时采用冗余双机备份方式确保平台系统稳定性。中心平台实现统一的用户管理、权限管理、设备管理、网络管理、安全管理、报警联动和统一的数据库管理，中心平台可与周边系统进行整合，并支持平台升级扩容。中心平台功能表功能分类功能列表业务功能将分散、独立的图像采集点进行联网，实现跨区域的统一管理和资源共享。把最直观的现场视频、语音实时提供给相关的管理决策者，辅助决策。在用户现有监控（模拟、数字监控）的基础上进行改造和组网，实现远程监控和管理。为用户提供一个多层级、综合应用的视频、语音、数据管理平台。根据用户的需求增加相应的功能应用模块和进行二次开发。图像功能实时图像远程浏览历史视频选择播放支持116分屏和全屏播放图像参数实时可调图像叠加文字注释和编号设置等灵活的云镜控制授权图像随意切换数据备份导出及格式转换提供专用或WEB浏览界面声音功能监控端远程监听现场声音，并和视频保持实时同步。监控端与监控现场实现点对点语音实时交互式对讲。监控中心与多个视频服务器可同时进行语音对话。报警联动功能车辆内置手动报警按键，实现车辆至监控中心手动报警联动。智能分析报警对超速、越界、赖站等非正常运营状态报警。报警参数设置，自动执行录像、抓拍、监控前端设备运行状态等。通过对各级监控中心增置报警灯、画面弹出、LED屏滚动字幕，进行联动报警提示。管理功能所有设备均需向平台注册。前端设备的网络参数、编号名称、报警接口等参数等设置和修改可通过现场或远程设置。对帐号的密码和控制权限可灵活修改调整。负责检测设备的心跳信息，判断设备是否工作正常。时间同步功能。将各系统设备和平台系统时间自动同步。、建立整个系统的摄像机、图像文件、现场报警信息等的详细索引表，供控制中心操作人员和授权的远程用户查询调用。记录系统所有设备和操作人员进入、退出系统的时间和操作情况等日志。拓展功能电子地图与GIS电子地图进行整合，实现目标的地理坐标与视频监控、调度系统整合。数据分析。根据视频摄像头、车载终端、GPS等采集数据进行分析，提供运营数据应用。32中心平台组成及工作原理321中心平台架构沈阳优文智能交通系统中心平台各主要功能模块的技术架构划分为四个层次设备接入层车载公交智能终端、车载摄像机、GPS装置媒体服务层分发服务单元、NVR存储服务器、转码服务器、核心交换机业务管理层中心管理模块、接入服务器、网管系统、认证中心、接口服务单元业务应用层显示服务单元、无线监控终端、固网监控终端、管理客户端功能模块层次结构322中心平台工作原理安装在公交车辆前端摄像机及GPS模块，把车厢内图像和卫星定位的地理坐标采集完毕后，将视频信号和GPS坐标经车载公交智能终端实现数字信号的转变，通过无线网络传输到中心平台。中心平台通过解码、转发、鉴权、存储等单元，对视频、GPS、音频等数据进行整合，分别通过视频解码矩阵服务器分配后，送入电视墙；或通过调度模块将GPS信号标注在GIS电子地图上，从而实现各功能模块视频监控、车辆调度、运营管理等功能，为各公交分公司、公交总公司指挥中心及其它相关部门，提供可调看车厢内图像和控制前端设备（语音设备、司机LCD终端）的功能操作。公交分公司、公交总公司系统可通过光纤电路接入，共享前端监控点资源，实现分公司配合总公司指挥中心统一指挥调度。323中心平台组成单元及模块名称说明接入服务器接入服务器是一个中心通信枢纽，连接了所有终端设备和网络设备，主要起到注册和管理作用。所有的终端设备，以及转发和存储等网络设备都必须在接入服务器注册，成为在线设备。在线设备之间通常在接入服务器的协助下进行通讯。数据库服务器数据库服务器主要用于系统平台的核心运行数据和业务数据的读写与保存。转发服务器对于多个用户请求同一路视频，可以通过转发服务将一路视频分发出多路，解决大量用户浏览同一路视频时视频服务器的性能和网络带宽限制。可以根据具体需要，分发可能部署在客户监控中心，也可以部署在客户监控点。录像服务器录像服务器用来存储录像文件,中心存储需要通过网络来传输录像文件,支持文件下载回放方式短信服务器可将设备的报警信息通过短信服务器分发给各个手机用户。也可以通过短信服务器实现对无线车载设备的唤醒上线。四、智能公交系统视频监控模块41视频监控系统工作原理视频监控工作原理通过车内视频监控设备（含音频采集设备），将车内视频、音频实时传送到公交监控中心和相关部门，各部门均可观看车内的实时图像。视频监控目的有效监管司机不良驾驶习惯；平时利用典型录像有效的对司机进行安全教育；出现司乘纠纷或事故可以公平公正还原车厢内情况；对车辆的前门乘客上下投币情况进行录像监控；实时监控车内安全动态，有效防范盗窃、滋事等各种安全事件。对车辆上下门及车厢内情况进行实时监控。42视频监控功能列表功能分类功能列表实时视频流传输支持14路音视频实时上传；支持实时、定时、报警事件（如碰撞报警）视频传输通过WEB界面管理设置设备远程更新程序字幕叠加（地点、时间等）支持报警联动支持多种触发方式（策略规则及手动报警）支持PTZ各种协议分辨率具备QCIF、CIF和D1，存储SD卡，传输CIF最高可达20帧/秒，帧率125帧/秒可设10可选配WIFI模块视频录像支持14路实时录像；录像模式支持（以PAL制为例）4路CIF，每路25帧/秒；2路D1，25帧/秒，2路CIF，每路25帧/秒；支持PAL制式、NTSC制式；录像OSD叠加，比如时间、通道名称、车牌号码、GPS、车速支持手动录像、定时录像、报警事件录像（预录）、支持SD卡自动覆盖，报警录像保护。录音、数据存储支持2路录音；回放音视频同步。录像、录音数据存储在内置SD卡中回放、本地预览支持单路录像回放；本机支持播放、暂停、帧放、慢放、快进、快退等传统播放功能。支持强大的PC端回放分析；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、本机支持录像的同时进行现场预览；支持单画面、4画面。43车厢视频监控功能实现431方案一单路摄像头监控录像1、安装方案采用广角115角度摄像头观看驾驶室情况，记录驾驶员驾驶车辆操作过程及乘客上下投币情况；2、工作方式车点火工作的时候，摄像头进行监控并录像，汽车熄火后，录像机可以继续延时录像5分钟，关机停止工作。车内摄像头安装示意图图标注释A驾驶位B款箱C前上车门摄像头安装位摄像头覆盖范围432方案二双路摄像头监控录像1、安装方案采用广角115角度摄像头观看驾驶室情况，78角度或90角度摄像头观看车内情况，定时开关进行录像,记录驾驶员驾驶车辆操作过程及乘客上下车情况,同时可以兼顾看车外近距离的行车路面状况；2、工作方式车点火工作的时候，摄像头进行监控并录像，汽车熄火后，录像机可以继续延时录像5分钟，关机停止工作。CBACBA12车内摄像头安装示意图图标注释A驾驶位B款箱C前上车门摄像头安装位摄像头覆盖范围433方案二四路摄像头监控录像1、安装方案A、一路摄像头观看车辆前视方向，记录车辆行驶速度、制动、路面、交通信号、行人等情况，以便车辆在追尾或者刮擦、撞人等情况下，分清责任。B、一路摄像头观看驾驶室情况，记录驾驶员驾驶车辆操作过程及前门乘客上下车情况及投币箱情况C、两路摄像头观看车厢内乘客动态的情况（可选用）2、工作方式车点火工作的时候，摄像头进行监控并录像，汽车熄火后，录像机可以继续延时录像5分钟，关机停止工作。车内摄像头安装示意图图标注释A驾驶位B款箱C前上车门摄像头安装位摄像头覆盖范围CBA421344摄像头监控实测如上图所示的四路视频录像，其中1路照车厢乘客，观察整个车厢情况，有效的保障乘客的安全乘车；2路主要照投币箱与上客门，监控乘客上车情况，上客门发生盗窃事件的概率在公交上是较高的，因此此摄像头是震慑盗窃者的强有力工具，并且此摄像头也时刻关注着投币箱，为防止公交票款流失起着不可磨灭的作用；3路照车辆前方路况，当车辆与前方车辆发生交通事故时，可作为日后判断事故原因、责任等的有效证据；4路主要照下客后门，监控乘客下车情况，下客门发生盗窃事件的概率也是较高的，因此此摄像头是震慑盗窃者的强有力工具。各路视频录像监控紧密配合，为公交车的安全驾驶、乘客的安全乘车、驾驶员的规范操作、公交公司的高效管理等起着重要作用，是实现平安公交、科技公交、智能公交系统中重要组成部分。五、优文智能公交系统车辆调度模块51车辆调度工作原理车辆调度功能模块原理图调度功能模块采用GPS技术对移动目标进行实时定位，利用无线移动通信网络进行实时数据传输，以电子地图和空间信息为支撑数据，实现公交车辆定位跟踪、指挥调度和信息查询管理、监控报警。车载智能公交终端内置的GPS模块，可为中心平台提供每台移动车辆的最新定位坐标数据、运行状况和报警信息等，并自动记录这些信息以便事后查询分析。中心平台通过数据解码后，结合GIS电子地图，实时地显示公交车辆的地理位置和运行状态，为车辆调度提供科学的数据依据。52车辆调度系统功能1、公交车辆GPS定位根据需求实现24小时服务，按后台中心设定的规则（电门启动/关闭、定时/定距等组合条件）自动向后台中心发送位置信息（包括日期时间、经纬度、速度、车辆编号、GPS信号状态、相关车辆状态信息等）。2、相关行驶状态变化自动汇报功能超速自动报警，要求可设置为不同路段、不同的速度阀值、不同的超速持续时长组合设置；进/出指定区域自动汇报功能，可设置的区域数量不少于128个，区域形状为多边形；偏离指定路线自动汇报功能，可设置的指定路线不少于2条，可分别设置偏离指定路线中心线的距离范围、偏离持续时长；3、其他调度功能列表功能分类功能列表智能调度进、出站上报；车况上报；多线路切换；语音通话、监听；文字信息调度；TTS语音播报；广告定时播报（LED同步显示）；里程统计；实时时钟；运营操作；加油操作；司机管理；事故报告；音量调节；特殊调度；异常运营监控对公交车辆运营调度中出现的异常情况给予弹出信息框或标志警告显示。主要考察项目为“首末班车准点率”、“车辆大间隔”、“配车缺车”、“偏离线路”、“车辆故障”等。控制指令下发包括自动或手动下发违规提示信息。53车辆调度功能实现1）车载GPS/GPRS控制器每30秒钟传送1次定位信号到调度中心。2）根据线路地理信息，实现公交车自动报站。3）可通过报警按钮，向调度中心及公安部门报告突发治安案件。4）驾驶员可通过短信息、语音、通话、按键与调度中心通讯实现信息交互，可向调度中心发出各种信息，如塞车、车辆故障、交通事故等。531车辆GPS电子地图定位在电子地图上实时显示车辆的位置、车辆行驶方向等运营状态信息。能够直观的看到公司所辖每条线路运营车辆的配车数、车辆的具体位置等信息。电子地图功能车辆GPS地图定位、查找对车辆进行定位查找，当选定跟踪车辆后，对选定车辆进行实时跟踪，在电子地图中心显示被跟踪车辆。历史回放车辆行驶轨迹、行驶状态的历史信息回放。异常监控对公交车辆运营调度中出现的异常情况给予弹出信息框或标志警告显示。主要考察项目为“首末班车准点率”、“车辆大间隔”、“配车缺车”、“偏离线路”、“车辆故障”等。532车辆特殊调度功能可实现车辆在特殊时段内的特殊调度，如区间调度、放空调度等营运调度模式，支持维修调度、加油调度、故障调度等非营运调度模式。533线路示意图通过电子模拟线路示意图，以简化的直线或折线的形式表示公交线路，能够直观的看到公司所辖每条线路运营车辆的配车数、车辆的具体位置等信息。534实时调度实现车内终端（司机LCD操作屏）上传的运营信息申请，中心调度进行审批。535视频调阅实现车辆内摄像头实时抓拍功能，地图定位车辆后，可查看实时车况内视频或照片。六、智能公交系统运营管理模块61工作原理智能公交运营管理系统能够实现对公交行业运营方面的事前计划、事后统计及分析，并能够与监控调度系统、IC卡票款收入系统、物资管理系统、车辆系统等多系统进行结合，实现多方位、多角度全面的运营业务管理。62运营管理功能实现621运营管理功能系统根据车辆到、发情况，形成路签营运管理报表。系统可区分车辆营运和非营运，进行记录，可形成报表统计营运里程，根据油耗、维修情况统计运营成本。系统可根据营运里程形成车辆保养维修计划。运营数据622公交车辆智能排班根据分公交公司日常管理模式，实现公交车辆、线路的智能排班。包含日常车辆自动排班功能、手动修改功能和实时查询功能等。623车辆日常行驶数据查询系统对车辆状态信息、车辆调度信息、车辆班次完成信息、车辆加油信息等综合信息查询。实时显示车辆到离站信息、违规信息、报警信息等，如超速报警信息，支持报警、违规、调度指令等历史数据查询功能支持按计划自动发送发车指令和支持手动发送发车指令。自动采集车次（班次）数据，在无人值守的情况下，可以自动采集车次（班次）。支持车次（班次）计算和车次（班次）确认624基本路单查询625非营运里程查询626准点行车统计查询527超速明细报表628按指定条件汇总出相应的趟次，班次和运营里程数据。529实现按时间条件查询历史路单、准点行车记录和综合汇总报表等。6210驾驶员考勤统计、查询等。6211车辆管理信息查询通过该系统可实现车辆信息、驾驶员信息、保养信息、停车场信息查询。6212专属路线查询可实现公交车辆位置信息、行驶信息、地物位置信息等查询功能。63其他运管理功能事故基本信息管理事故报告安全监察违章管理车辆安全档案驾驶员工作档案乘客服务功能可通过安装在公交站台的LED屏幕发布线路车辆到达信息及发布广告、新闻等。七、系统硬件71设备组成一览上述设备根据实际项目需求进行配置，可满足不同系统建设目标下的功能实现。72车载公交智能终端终端结合了无线通信、GPS定位、语音处理和图像处理等多种技术，可通过CDMA1X、EDGE、EVDO、TDSCDMA、WCDMA或者WLAN网络实时传输音视频信号到监控中心、PC客户端、手机客户端，实现管理者即使不在现场，也可监视现场的实时图像信息将实时监控，采用高性能低功耗的32位处理器，从而各类数据得到及时和快速的处理，并且按工业级标准设计，采用工业级元器件生产，能够适应公交车恶劣环境下的监控使用。设备功能特色功能1支持行驶记录仪功能。2支持GPS、GIS功能。3支持485透传功能。4支持紧急按钮功能。5支持无线码流动态调整功能。6支持延时开关机功能。7支持短信唤醒功能。8支持短信OSD显示功能。9支持语音对讲、语音监听功能。10支持双模工作方式。压缩处理功能1支持PAL/NTSC制式视频信号输入。2采用H264视频压缩技术。3采用G711/G726音频压缩标准。4音视频信号压缩后生成复合的H264码流，保持码流回放时音视频同步。5独特多码流设计，无线、有线、存储灵活选择码流。6支持分辨率、帧率、码流等编码参数调节。7支持视频参数动态设置。8支持多区域移动侦测。9支持OSD叠加。本地处理功能1录像支持多种录像模式，包括全部录像、计划录像、传感器录像、移动侦测报警录像等；支持SATA硬盘，硬盘上文件可选择自动循环覆盖，或录满自动停止录像，录像资料可保存数月。2控制支持云台、镜头控制；支持预置点、预置点巡航设置及调用。报警功能1支持开关信号量报警输入，开关量报警输出。2支持信号丢失、视频遮挡、断线等异常事件的报警处理。3支持移动侦测报警，联动录像或/及联动输出。4支持硬盘故障报警、硬盘满报警等故障报警。网络功能1支持TCP/IP协议。2支持EDGE、CDMA1X、WCDMA、EVDO、TD、WLAN无线传输。3支持网络实时预览，实时浏览任何一路或多路的音视频信号。4支持通过网络设置参数。5支持通过网络查看设备状态。6支持网络报警联动（报警信号上传）。7支持网络远程控制云台、镜头。8支持通过网络实时记录压缩码流。9可通过网络下载车载硬盘录像机上的录像文件，也可通过网络远程回放车载硬盘录像机上的录像文件。10支持单向语音监听/单向语音广播/双向语音对讲。11支持WEBSERVER功能，可在局域网内通过浏览器访问、管理设备。12支持通过网络查询车载硬盘录像机的日志信息。73智能交通管理仪设备功能1）