3G 車載遠程視頻監控系統方案

張賢德，李建權

廣州市高科通信技術股份有限公司

1 引言

隨著國民經濟的迅猛增長，作為國民經濟運轉和城市運行所必須的重要工業產品、危險品（石油、天然氣及其他危險品等）越來越廣泛地被使用，而相關的運輸是危險品流通過程中的重要環節，其流動性大、不易管理，一旦發生事故具有較大的危險性。

近年來，隨著車載監控應用系統的普及，各大中型危險品運輸企業紛紛選用“3G車載網絡視頻監控系統＋GPS車輛行駛記錄儀”來加強對運輸車輛的全程監控，可以解決從任務派車到安全運輸監控，再到車輛及駕駛員的安全監督管理等一系列安全管理，可以有效地監控運輸過程，盡可能地降低運輸的安全隱患，提高了企業的運營效率，一舉解決了原來危險品安全運輸中的諸多問題。

3G車載網絡視頻監控系統綜合了車載數字視頻處理、車輛行駛記錄系統、3G移動通信網絡系統和GIS/GPS全球衛星定位技術，它能夠跨地域對機動性強、數量眾多的移動目標實現有效監控、緊急救援和提供各種信息服務。3G車載網絡視頻監控系統由車載監控錄像系統、無線數據傳輸系統 (包括3G音視頻傳輸和GPS全球衛星定位)、中心控制管理系統3部分構成，只要是有衛星信號覆蓋的地方，就可以對所有車載目標進行有效的跟蹤、監控管理。

廣州市高科通信技術股份有限公司（以下簡稱廣州高科）開發出的3G+GPS車載監控系統，具有上述優點，適用于公交車、出租車、旅游大巴、物流運輸等各種車輛。

2 系統功能

廣州高科車載監控系統是由車載終端、傳輸網絡和監控中心組成的3層聯網式綜合監管系統，提供車輛防盜、反劫、行駛路線監控、車內車外視頻圖像實時無線傳輸、事故快速響應、呼叫指揮等功能，可解決現有車輛的動態管理問題。車載監控在車輛上安裝車載視頻服務器，外接攝像機。通過3G/Wi-Fi網絡，監控中心能夠對車輛內的圖像進行實時監控和傳送，并采用了雙碼流技術，本地錄像采用D1分辨率，網絡傳輸采用CIF/QVGA/QCIF分辨率，實現本地編碼存儲和遠程存儲。

系統的主要功能有以下幾點。

（1）實時監控車輛運輸過程

3G+GPS車載網絡視頻服務器可實現多信息的實時監控，車載行駛記錄終端可實時監控或隨時抽檢車輛的行駛狀態和實時位置等信息，系統自動對信息進行處理和存貯，能夠實時了解車輛的行駛狀態和運行環境，及時發現環境或人為問題，包括隨意停車、無關搭乘等。

（2）運輸過程信息查詢

可隨時查詢危險品、劇毒化學品生產及運輸企業的信息，涉及劇毒化學品管理的法律法規的發布及劇毒化學品名錄。可查詢托運單位名稱、運輸單位名稱及運輸路線，運輸相關車輛和運輸相關人員信息，運輸劇毒化學品的名稱、數量及相關公路運輸通行證的有效期等。

（3）緊急事件的應急聯動

包括事故現場的交通管制、事故現場周邊人員疏散、事故的緊急救援等相關信息可以實時發送到監控指揮中心，便于對事故及時處理。

（4）運輸結束后的信息處理

車輛到達運輸目的地后，可通過有線/無線網絡下載查詢車輛行駛記錄儀與錄像文件資料。存貯的圖像和數據信息能被打印、回放，以便于檢查車輛運行軌跡和系統操作日志。

（5）運輸全程定位監控

通過3G無線網絡和GPS衛星定位系統，可以將定位信號輸送到車輛監控調度中心。監控調度中心通過上傳的信息和服務中心實現車輛的定位導航、服務救援軌跡記錄等功能。

（6）報警功能的實現

3G+GPS車載網絡視頻服務器具有報警輸入接口，可以連接任何種常規的報警設備。當有報警發生時，報警信息即被遠傳到監控中心，在監控中心的GIS地圖上該車輛對應的圖標會不停閃爍，監控人員用鼠標點擊該車輛對應的圖標，該車輛的信息（如車牌號、行車路線等）和司機信息（如姓名、年齡、駕齡等）會自動顯示出來，與該車輛對應的視頻信號會通過3G無線網絡傳輸到監控中心，監控人員立即可以對該輛車進行遠程監控。結合GPS和GIS電子地圖，警方可以立即了解到該車輛的位置，據此迅速出警。

3 系統架構組成

系統由3大部分組成：車載監控錄像系統、數據傳輸系統、中心平臺。系統結構如圖1所示。

（1）前端監控視頻信號采集子系統

車載監控系統安裝在車輛上，主要功能為車輛運行監控、錄像及無線數據傳輸。本方案在車輛上安裝2～4個遠紅外彩色攝像機，分別安裝在駕駛室及車尾即使在沒有任何光照的夜晚，也能保證看清現場情況。

由于車輛處于移動狀態，且溫度、濕度變化很大，灰塵很多，工作環境惡劣，因此對數字錄像機的要求更高。本方案采用的車載網絡視頻服務器采用嵌入式RTOS操作系統，具有系統穩定、擴展功能強大等特點。具備機箱專業防震結構設計，多重保護硬盤；車速、行車路線、行車狀態等與實時圖像同步記錄功能；超速報警功能，可以記錄車速、轉向、剎車停車時間等相關行車信息。錄像資料采用H.264壓縮方式存儲，具有圖像清晰、占用空間小、網絡傳輸帶寬占用小等諸多特點。

圖1 系統結構

另外汽車用電設備比較多，電壓變化幅度比較大，電磁干擾也比較強，這款車載網絡視頻服務器具有寬輸入電壓范圍的電源。其輸入電壓在DC 7～100 V的范圍，輸出電壓可保持不變，通過這個電源給監視器和攝像頭供電，可使主機圖像在汽車待機狀態和行駛中都能保持清楚穩定，這樣既可提高監視器和攝像頭使用壽命，又可得到始終穩定的圖像。圖2所示為前端視頻采集子系統。

圖2 前端視頻采集子系統

（2）監控視頻信號數據傳輸子系統

除了本車監控和錄像外，配合使用3G模塊，本系統還能將車上的音視頻相關行車信息通過3G模塊實時傳輸到監控中心，實現車輛的遠程音視頻監控，如圖3所示。

（3）中心平臺監控子系統

中央監控管理系統主要包括車輛監控管理服務器。其主要功能有以下幾點。

·接收存儲：服務器接收并存儲車輛上3G網絡視頻服務器傳輸過來的音視頻圖像和和車輛到達后行駛記錄儀上的相關信息。

·司機和車輛管理：服務器通過下載錄像機上的資料可以存儲和管理車輛駕駛員的信息資料，包括司機姓名、年齡、駕駛記錄、車牌號碼、車型、所屬單位等。這樣在對車輛進行實時監控時，可以隨時調閱該車駕駛員的個人信息和駕駛記錄。管理人員可以很方便地添加、修改、刪除、查詢這些資料。

另外管理人員可以通過多種途徑，如通過無線網橋、普通網絡等將車載嵌入式主機上錄制的音視頻數據備份到計算機上，通過其集中備份和管理數臺車載數字錄像機的監控資料。對本系統來說，中心服務器提供的聯網功能可以將分布在各地的服務器集中管理起來；對于備份到服務器上的錄像資料來說，可以通過指定時間、車牌號碼等條件來查詢，甚至刻成DVD光盤隨身攜帶。

系統還能通過使用GIS/GPS模塊來實現電子地圖的精確定位，并逐步實現全國電子地圖的無縫覆蓋，提供跨省運輸的實時監控；中心控制室在顯示運輸車輛音視頻圖像的同時，還能將車輛所在位置GPS定位信息在GIS電子地圖上顯示出來，當車輛發生緊急事件時，便于相關部門迅速趕赴現場處理。

4 系統特點

（1）資源集中管理

圖3 數據傳輸子系統

視頻、云臺、報警、GPS定位、串口等資源集中管理，統一配置，管理方便、科學；不用針對多個設備進行多次、單獨、重復操作，節約系統管理的人力、物力、財力。

（2）多級用戶權限管理

用戶名密碼機制保障了系統使用的安全性。管理員提供了用戶賬號的開戶、修改、刪除、密碼修改等維護操作；對于每個用戶，管理員可以分配他的操作權限（包括瀏覽/控制/管理）。

（3）隨時隨地、全實時視頻監控

通過網絡，用戶可以在遠端隨時隨地查看現場情況，及時了解、指導工作，對單位形象宣傳也有很好的促進作用。

（4）強大的網絡錄像管理功能

系統不僅能夠自動錄像、自動清除以往錄像，還能夠提供錄像異地查詢、下載等功能。系統的錄像啟動方式有以下幾種。

·客戶端本地錄像：客戶在使用監視器軟件時可以隨時啟動/關閉“本地錄像”功能，錄像文件保存在當前的電腦中。

·客戶端網絡錄像：客戶在使用監視器軟件（Resource User）時可以啟動“網絡錄像”功能進行錄像，錄像文件保存在預先設定、指定的網絡路徑的電腦中。

·按時間計劃錄像：管理員可以配置“錄像計劃”進行有目的的錄像。“錄像計劃”指設定錄像類型、錄像啟動時間、錄像停止時間、每個錄像文件的持續時間段以及錄像保存周期等。

·聯動觸發錄像：管理員可以配置聯動錄像，當系統發生某些預期的事件后 （如畫面移動檢測、紅外報警輸入發生、某個客戶登錄等），將觸發錄像啟動。

（5）智能管理功能

智能管理主要體現在聯動功能上。系統定義了26種事件，定義了15種可執行的操作。管理員可以任意綁定“事件”和“操作”之間的關系，建立“聯動”。只要有任何一種事件發生，系統都會按照預設定的聯動完成相應的“操作”，不需要人為干預，提高了系統的智能化，節約了管理成本。比如“畫面移動”事件可以聯動“錄像開始”、“打開聲光設備”、“發送文字提示信息”等操作。

（6）系統結構靈活，系統具備良好的擴展性

采用標準的組網方式，支持IP單播、多播功能，可以組成點對點的監控系統，又可以組成一個中心對各站點的系統；在網絡上可以設置多個分控圖像工作站，滿足多個用戶的需要，可以組成多級監控系統。嵌入式的產品設計，每個視頻服務器都是一個獨立工作的站點，增加/減少一個站點，非常方便，系統具備良好的擴展性。

（7）支持手機觀看

用戶通過在智能手機上安裝手機客戶端軟件，可以實時遠程監控車輛運行情況，方便隨時隨地瀏覽圖像。

（8）健碩的車載硬盤錄像系統

廣州高科通信車載網絡錄像機電源設計：因為汽車電源主要來自汽車電瓶，汽車在起動和行駛過程中，電瓶輸出的電壓是非常不穩定的，特別是在點火時電壓會被發動機拉得很低，在猛踩油門時電壓可能會升得很高，偶爾出現的瞬時電壓可能都會超過48 V，因此要求車載硬盤錄像機產品的電源設計能適應這種環境。廣州高科的車載硬盤錄像機產品工作電壓范圍為8～48 V，抗沖擊電壓范圍為7～100 V，這樣才能保證設備在低壓時正常工作，在出現瞬時高壓時也能很好地保護設備不被損壞。

廣州高科通信車載網絡硬盤錄像機防震設計：高科通信采用美國進口材料制作的震動吸收片，能有效衰減、吸收從15～1 500 Hz頻率范圍的振動能量，有效率達98.5%。而且該材料5年不老化，確保抗震有效性。

廣州高科通信車載網絡硬盤錄像機文件系統設計：車載硬盤錄像機可以說是一個新興的產品，可能出現突然斷電引起文件不完整、更換硬盤時不認盤、碎文件不能正常播放等問題。廣州高科憑借多年的嵌入式DVR開發經驗，開發了專用錄像文件系統，可應對車輛所出現的各種異常情況，從底層上保證了系統的穩定、可靠性。

5 結束語

在經濟高速發展的今天，隨著民眾生活水平的不斷提高，安全的重要性已經成為生活中不可或缺的一部分。隨著我國公路運輸事業的蓬勃發展，車輛在運行過程中的安全性和高效管理已經也越來越被重視。在網絡技術快速發展的今天，隨著3G無線網絡的出現，基于3G的無線車載視頻監控系統為車輛打造了一個安全、遠程、即時、科學的管理體系，打破了傳統車載攝像不能網絡傳輸的弊端，在車輛上安裝運用3G無線車載監控系統對車輛安全運營具有十分重要的作用。