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1、校车视频监控系统技术方案深圳市同为数码科技有限公司2014年3月2日1. 项目背景目前国内校车事故频发，造成的学生伤亡事件在社会上带来相当恶劣的影响，而目前对国内校车的监管几乎处于空白状态，如何有效地对分散在各学校的校车进行安全管理，规范校车的使用和操作，减少校车事故成为有关部门迫切需要解决的一个问题。而最近政府一系列的指导政策虽然对解决该问题提供的必要的条件，但如何实施，如何形成一套可操作的方案就需要专业的安防监控技术手段。本方案以同为车载DVR设备为基础，结合视频编解码技术、3G网络传输技术、GPS定位技术和车载黑匣子技术形成一整套对校车的全方位监控方案，可将一个地区所有学校的校车统一纳入
2、相关管理部门的监控中心，同时提供分布式的管理方式，各个学校能对本校的车辆进行管理。2. 系统总体设计2.1. 对校车监控的主要功能点如下：2.1.1. 超员超载监控：最近几起的校车事故带来的大量学生伤亡几乎都与超员超载有关，通过安装在校车内部的摄像头，可实时查看每辆车辆内部的人员数量状况，有效截止超员超载情况的发生；2.1.2. 校车司机的驾驶行为监控：通过车载DVR具备的车载黑匣子功能，能监控车速、左/右转向、刹车、倒车、安全带开/闭、车灯开/关等行车状态，结合同步的视频和GPS数据能全面的了解司机行车是否规范，是否存在危险驾驶行为。该功能能在很大程度上规范司机的驾驶行为，减少由于司机驾驶行
3、为导致的交通事故；2.1.3. 道路其他车辆对校车驾驶影响的监控：国家公安部门已经出具通知，校车具有与公务车同等级别的路权。以保障校车在道路上的优先通行权。而之前很多校车安全事故是由于道路其他车辆的危险驾驶行为引起的。本方案通过安装在校车侧面和后面的摄像头，可监控道路其他车辆的违法驾驶行为。通过最初的处罚措施可逐渐在大众中形成校车优先通行的概念。2.2. 车辆监控系统概要说明车辆电子监控系统由三部分组成：前端信号采集处理系统、数据传输系统、指挥中心管理平台。该解决方案重点描述车载硬盘录像机及配套设计。以下对三个系统的功能进行详细描述：2.3. 前端设备的关键功能及性能要求：2.3.1. 数据存
4、储a) 在车辆上安装车载移动视频监控终端，对车内视音频数据进行实时采集、压缩，考虑到车辆频繁震动，建议采用SD卡或者SSD固态硬盘，由于不含机械部件，更加适合稳定运行。如果考虑普通磁介质硬盘，必须有对硬盘良好的隔振设计。b) 每台车载硬盘录像机接入4路视频信号，每路视频信号采用CIF分辨率，25fps帧率，512Kbps的码流。每辆车每天按16小时运行，这样每天需要的存储空间为：4路512K3600秒16小时/8/1024/1024/0.9(格式化损失)=15.6GB。每台硬盘录像机最大支持SD卡容量为16G，故一张16G的SD卡，大约一天时间就要覆盖一次。考虑到SD卡的理论读写寿命为1000
5、0次（实际可能在1000次左右），由于视频数据的频繁写操作，加上SD没有芯片负责设备读写均衡，按照每天某一区域重复写10次来算，这样SD卡的读写寿命应该在100天左右。故如果采用SD卡存储方式，必须每三个月（一个季度）更换一次SD卡，保证SD卡正常工作和视频数据的完整性，需要建立完善的管理制度来配合实施。c) 推荐使用SSD固态硬盘进行存储，其理论MTBF平均无故障时间为200万小时，远比SD卡的使用寿命要长，再者SSD支持的容量比SD卡要大，128G的SSD可以存储10天的录像数据。d) 普通磁介质硬盘由于包含机械结构，与生俱来的这个特性导致其不适合在振动环境下工作，良好的隔振设计虽然能在一
6、定程度上避免硬盘损坏。但车载环境下的复杂振动和冲击以及高温环境无法避免地会导致硬盘的高故障率这一点在业界实际运行的车载设备中已经证明。e) 用户需根据自身对录像保留时长和对数据可靠性的要求选择合适的存储介质。不管采用那种存储硬盘，其容量都有限，建议平时采用周期录像方式，定期备份或定期抽样备份数据。2.3.2. 数据备份a) 管理中心管理人员可通过U盘或者USB移动硬盘等USB设备，备份车载DVR内的录像资料。可远程调看和实时浏览汽车行驶中的视频图像数据、车辆行驶状况、车辆所在位置、车辆行驶状况和车站情况等信息并在中心平台进行集中存储；b) 硬盘放置在可拔插的防震硬盘盒内部，可直接将硬盘盒拉出，
7、并在硬盘盒上设计一个标准的USB接口，可直接将硬盘盒接入PC，在PC上直接读取和播放硬盘内部的音视频数据；c) 支持远程读取硬盘内部数据功能；d) 设备支持WiFi功能和断点续传功能，方案设计上可在固定场站架设WiFi热点，支持车辆进站后自动下载硬盘内部数据到中心存储服务器。2.3.3. 扩展接口a) 具有扩展端口，可提供9路行车状态信号输入，能检测车辆左转、右转、刹车、倒车等行车状态以及车速信息；b) 具备检测车辆3轴加速度信息的功能，记录车辆异常行车状态的振动数据；c) 支持4路报警输入和2路报警输出，以及1路音频输入输出接口；d) 支持双向语音功能以及前置视频输出接口；e) 内置高灵敏度
8、GPS模块提供SMA天线接口、RS485接口等，充分考虑将视频实时监控系统和车辆信息化发展的需要，实现监控、管理、调度一体化建设，建设实时信息数据采集系统、基础信息数据库和应用监控管理平台，实现管理部门之间的信息资源共享，避免重复投资、重复建设。f) 具有RS-485接口，以接入其他外设（报站器、LED显示屏等）2.3.4. 通讯接口a) 内置无线传输模块，可以选择EVDO/TD-SCDMA/WCDMA/EDGE网络实现视频图像的无线传输；b) 1个RJ45 10M/100M自适应以太网口，可通过计算机查看实时监控信息和历史记录信息，支持多方式数据备份。2.3.5. 设备控制方式a) 对设备的
9、操作通过红外遥控器及设备前面板控制按键；具备密码保护功能，防止未授权人员对设备信息的读取。b) 考虑到设备可能安装在乘客难以触及的位置以及安装位置离显示屏较远的地方，设备需具备红外遥控延长接口，能将红外遥控线引到操作人员方便使用的地方；2.3.6. 具备延时关机、定时开关机功能a) 设备必须提供点火线开机方式；同时可设置5分钟2小时断电延时关机不建议超过2小时以上的延时关机，可能会导致车辆电瓶电量耗光。b) 考虑到特殊情况下需要的定时开关机功能，设备需具备可配置的定时开关机功能；2.3.7. 安全保护措施a) 有安全保护措施对视频监控设备及数据做有效保护，比如增加外部防护设备对设备进行防尘、防
10、水、防爆保护，降低人为干扰、人为损坏的可能。b) 另一方面，设备本身的安全性能必须保证。设备的电源系统必须具备过压、过流、短路保护功能，另外设备所使用的材料必须为阻燃性质；3. 系统详细设计3.1. 系统前端设计3.1.1. 前端摄像机系统前端在车头挡风玻璃、前门、车厢以布置一个480TVL高清晰彩转黑半球摄像机。其中车头挡风玻璃安装的摄像机不需要红外功能。安装效果图如下：车头摄像机：安装在车头，摄像范围是车辆行驶正前方，记录车辆行驶路径前方动态；前门摄像机：安装在驾驶位的左后方，主要监控前门上客情况、票箱及司机的相关情况；车厢摄像机：安装在车厢走廊的前端，主要监控车内全部乘客的情况； 前端摄
11、像机技术要求： 水平分辨率480线； 红外距离20米； 最低照度达0.1Lux/F1.2 背光补偿功能； 自动白平衡功能； 高色彩还原度； 自动电子快门； 高信噪比； 自动电子增益；3.1.2. 监视器系统在驾驶室布置一台7英寸或8英寸彩色LCD显示屏，用于驾驶员观察车内情况。驾驶员提供遥控器切换显示车内情况，可选择单路画面，也可浏览四分割画面；管理员可通过遥控器实现基本功能外的相关功能如：资料查询、系统升级、数据资料下载等功能。显示屏由车载硬盘录像机供电。3.1.3. 车载硬盘录像机移动车载监控核心设备是嵌入式车载数字硬盘录像机。采用嵌入式处理器和嵌入式操作系统，结合IT领域各项最新技术，如
12、视音频压缩/解压缩、大容量硬盘记录、TCP/IP网络等技术、无线网络传输技术，代码固化在FLASH中，使得系统运行更稳定。它采用特殊的减振加固技术，可在车辆运行的颠簸、振动的恶劣外部环境下正常使用。车载嵌入式网络硬盘录像机同时具备数字视音频录像机（DVR）和数字视音频服务器（DVS）的特性，既可本地独立工作，也可连网组成一个强大的安全监控网。3.1.3.1. 视音频数据编码功能前端采集到的模拟视音频信号接入数字硬盘录像机进行数字化压缩处理。首先将模拟视音频进行数字编码，再进行压缩处理，处理后的数据根据需求进行存储。编码采用MPEG-4或者H.264格式。 3.1.3.2. 录像功能车载移动网络
13、监控系统具有视频信号和音频信号的实时硬件同步采集压缩、记录硬盘、实时视音频预览、视音频信号切换、本地录像文件回放、实时无线网络传输、远程文件回放和下载等功能。3.1.3.3. 本地显示系统可在本地利用CRT或者LCD显示屏显示车内监控图像，并通过显示屏对系统进行操作。3.1.3.4. 无线网络视频传输功能产品配备无线网络传输模块，采用基于运营商（中国联通WCDMA、中国电信EVDO或中国移动TD-SCDMA/EDGE）的网络传输视音频信号，适合不同网络环境下视频数据的远程传输。同时设备支持WIFI功能，可利用专有的WLAN进行大量数据的下载和上传。3.1.3.5. GPS定位模块车载数字硬盘录
14、像机集成GPS功能模块接口，GPS功能可将接收到的全球卫星定位系统GPS（Global Position System）的定位信息通过无线网络传输系统定时发送至车辆调度管理中心，车辆调度管理人员在监控中心可获取车辆的行驶轨迹、速度和方向等信息，并做出调度决策。3.1.3.6. 远程报警功能系统支持远程报警功能，在报警按钮按下或者系统异常时，设备向监控中心上报报警信息，并把报警图片实时上传到监控中心，并根据相应的报警机制进行处理。3.1.3.7. 存储设备建议产品采用无机械部件的SD卡或者SSD硬盘，使硬盘录像机在车上颠簸时也可以长时间稳定运行。使用普通的磁介质硬盘必须具备良好的硬盘隔振设计。3
15、.1.3.8. 延时关机功能延时关机是指在断开点火控制信号后，设备延时到用户事先设定的时间（5分钟2小时）进入安全关机模式，自动关机。3.1.3.9. 宽幅输入电源适应功能车辆大多采用直流24V电源，行驶过程电源稳定在2428V之间，但是在车辆点火时汽车电源会突然降低到16V左右，下降过程约为40ms，然后恢复至正常电压范围内（2428V）。输入电源的瞬间降低可能导致车载设备出现故障，如：重新启动、设备死机等，因此对车载终端提出输入电源宽幅适应的要求。针对车辆对电源宽幅适应的特殊要求，车载数字硬盘录像机采用宽幅输入电源，其适应范围为直流836V，满足各种类型车辆的应用。电源经过特殊的设计，具备
16、断路、短路、过流、过载保护功能，对设备保证正常运行起了重要作用。电源具备直流12V/5V输出功能，可以满足车载硬盘录像机、数据备份仪、液晶显示屏、摄像机等相关设备的供电需求。3.1.3.10. 设备状态上传功能监控中心可实时了解设备运行情况，并做出处理。 设备循检功能，管理服务器定期对终端进行循检，了解设备运行状况，循检内容包括设备是否在线、软硬件有无出错信息，车辆运行情况等； 在遇到视频信号遮挡、视频信号丢失、硬盘出错、非法访问等异常情况的时候，设备即时向监控中心和车上CRT监视器传输出错信息，提请管理人员进行维护。 由于3G无线网络带宽的限制，长时间传输视频图像不太现实，为了解决该问题，设
17、备有针对性的支持图片定时上传、报警时触发上传图片功能。3.1.3.11. 抗恶劣环境车载数字硬盘录像机能满足车载环境对设备抗振、防爆、防尘、防水（溅水）、防潮、抗高温的特殊要求，进行长时间工作。3.2. 数据传输设计系统采用运营商的3G/EDGE无线网络平台，平台由三部分组成：图. 客运车辆电子监控无线网络平台拓扑结构图3.2.1. 车载终端主机车载终端主机，启动后主动与监控中心VPDN专网上的转发服务器建立连接，并与转发服务器保持心跳连接，确保车载终端主机链路通畅。在报警按钮启动后，终端主机向转发服务器发出报警请求，并主动上传图像；监控中心需调用车内数据时，由转发服务器向车载终端发出请求，得
18、到请求后立即将视频上传至转发服务器。同时实时上传GPS定位信息。3.2.2. 转发服务器转发服务器作为监控中心和车载终端交互的平台，主要进行数据图像、报警信号、GPS定位信息等数据的转发工作，并进行操作员权限的认证和管理。3.2.3. 监控中心管理平台监控中心管理服务器可接收转发服务器转发的终端报警信号，并在屏幕上显示终端自动上传的图像。系统也可以调用任意一台车辆的视频信号，只需在GIS电子地图平台上点击所需浏览的车辆图标，即可显示车辆行使图像。图. 监控中心和车载终端数据交换示意图图. 监控中心和车载终端数据交换示意图3.3. 指挥中心远程监控客户端和服务器设计3.3.1. 客户端软件主要功
19、能远程监控客户端通过访问中心服务器，对其所辖区域内的任何一辆在线车载设备，可以进行视（音）频浏览、车辆定位、历史行车轨迹查询、报警信息查看、图片抓拍、远程录像存储、下载前端设备录像、设备在线升级等多项操作，是功能完善的车载监控软件。3.3.1.1. 现场监控现场监控主要实现对行驶中的车辆的视频、音频、GPS信号、传感器报警等进行监控，并且可以和车辆通过网络进行实时对讲，现场监控主界面如下：现场监控主界面主要由，车辆列表、工具栏、地图、现场视频、仪表盘、报警列表组成，下面对个模块的功能进行简要介绍：3.3.1.1.1. 车辆列表模块可以实现对车辆进行分级管理，最多可以支持四级，支持车辆信息模糊查
20、找，支持车辆在线情况统计3.3.1.1.2. 地图模块在地图上实时显示车辆的位置，及行车轨迹，可以支持在一个地图中同时显示多辆车，可以支持多地图同时显示：3.3.1.1.3. 视频模块主要实现对现场视频的监控，视频和地图模块可以交换，视频布局可以实现4、9、16、32画面切换可以实现多标签卡浏览，多标签卡可以输出到其它显示器：3.3.1.1.4. 仪表盘模块可以实时显示车辆信息，经纬度信息、行驶速度、方向、温度，加速度信息等3.3.1.1.5. 报警信息模块实现显示车辆上传送过来的报警信息，并且可以联动声音、录像双击后可以放大3.3.1.2. 录像回放3.3.1.2.1. 本地回放回放本地PC
21、的录像，同时可以在地图上显示车辆位置及行车轨迹，车的速度、加速度等信息通过仪表盘进行显示3.3.1.2.2. 远程回放回放设备上的录像，同时可以在地图上显示车辆位置及行车轨迹，车的速度、加速度等信息通过仪表盘进行显示：3.3.1.3. 系统配置配置主要由车辆管理模块、本地参数配置模块、远程设备配置模块、日志查询模块、用户管理模块组成：3.3.2. 平台设计方案概述同为公司的ECMS企业版分布式联网监控管理平台软件包括认证服务器、配置管理中心、转发服务器、存储服务器、报警服务器、电视墙服务器、监控客户端，Web服务器 ，IE客户端等功能模块。系统由层递管理框架构成，在软件上表现为层级树，树上的每
22、个节点表示一台PC，系统中每个节点都可称为“中心”，该中心起承上启下作用，从整体上看每个中心接收上一级中心发送的信息控制流，交由本中心的安全决策模块进行处理，然后通过信息采集模块将上级所需的信息反馈回去，或将上级的信息控制流由本中心安全控制模块发送到下级的子中心进行处理，直至完成上级的指令为止，从而将整个系统联成一个自上而下有机的整体，管理层数无限制，可容纳无限数量的节点。从每个单独节点来看，本节点的每一种设备都被看成一个对象，这些对象按照本节点定义好的策略进行工作。基本拓扑图如下：附件：同为数码TD-5100系列车载DVR规格型号TD-5104CTD-5104D电源电压范围输入电压：+8V
23、+36V, 输出电压：12V功耗35 W安全措施隔离设计、过流、过压、短路保护、防反接保护控制方式定时开关机：可配置任意时间；延时关机：0120分钟可调；汽车点火信号开关机、红外遥控开关机；结构重量 6 Kg 尺寸标准1DIN尺寸：178mm 50mm 210mm材料铝合金底壳（表面氧化处理）特性可选的防水结构模块、可选独立安装支架、可拔插硬盘模块、硬盘防震设计、防呆接口设计；工作环境温度+5 +60（工作温度范围可定制，针对低温环境，设备内置可选配的加热膜）湿度5 95震动2Grms测试标准：GJB 367A-2001/GB9813-5.8冲击1200Grms压缩标准Standard H.2
24、64 Baseline画面输入复合视频：1.0Vp-p，75，航空头4输出复合视频：1.0Vp-p，75，航空头1，前置视频输出RCA1；分辨率现场720*576（PAL），720*480（NTSC）录像352*288（PAL），352*240（NTSC）704*576（PAL），704*480（NTSC）帧率现场100fps（PAL），120fps（NTSC）录像100fps（PAL），120fps（NTSC）回放100fps（PAL），120fps（NTSC）音频输入模拟音频信号：航空头4输出模拟音频信号：航空头1，前置音频输出接口；双向对讲支持报警输入4路（5V）输出2路（干节点输出）行
25、车I/O输入8路车辆状态传感检测（12V / 24V），1路行车速度检测；支持倒车时视频输出切换为车后全画面图像显示；录像模式默认开机录像，支持手动触发、报警输入触发，超速告警触发等录像功能；通讯接口RS-2321，RS-4851，USB2.02存储接口内置1个2.5”SATA接口硬盘（可拔插）；外置SD1，USB2.02；网络界面Ethernet1，GPRS / EDGE / 3G（WCDMA / EVDO / TD-SCDMA）1，WIFI1操作界面前面板按键、红外遥控器、客户端远程操作；GPS内置GPS模块（选配模块）3轴加速度传感器内置（选配模块），支持硬盘电子减震功能；温度传感器内置
26、（选配模块），支持高低温报警，同时停止硬盘工作，切换为SD卡存储功能；网络手机功能支持Symbian、Windows Mobile、Blackberry、Android、iPhone、iPad等手机客户端功能；帧率自适应，可调分辨率；WIFI支持；150Mbps；3G支持；选配WCDMA/EVDO/TD-SCDMA/EDGE/GPRS模块；DDNS支持DDNS邮件功能支持邮件发送图片和消息客户端浏览模式支持客户端和IE浏览；支持10个以上客户端连接，支持两个以上客户端主码流连接（网络带宽足够）；单机版（免费）客户端支持同时36路视频接入，2000台车辆管理能力；分布式CMS支持20000台车辆
27、管理能力；接入方式支持3G PPPoE移动网络接入和WI-FI无线局域网接入，同时支持网络间自动切换。远程升级支持；远程参数配置支持；车辆信息管理完备的车辆分布信息管理，支持4级区域配置（城市、辖区、车队、线路），支持车辆信息模糊查询功能；车辆动态注册功能，实时显示车辆在线状态，完善的车辆运行数据统计功能；车辆信息管理：车牌号、路线、所属公司，驾车人员信息等；行车信息管理：左右转向，前后门，速度，倒车，制动，振动状态等行车信息管理；GIS：支持Google地图及主流格式（Mapinfo）地图；实时监测车辆位置/行车速度/路线；完善的轨迹回放功能等；SDK完整的SDK开发包，提供第三方平台接入的技术支持；手机支持Symbian/windows Mobile/Android/Iphone手机远程监看,支持手机四画面预览;支持手机设备列表保存;其他支持Ipad/IPad2,支持Ipad客户端远程预览,远程控制,远程录像,远程回放;支持Mac电脑,支持Safari浏览器
