车载监控系统软件平台设计

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1、车载无线视频监控系统软件平台设计1.系统简介22.系统架构33.软件平台功能43.1.报警功能43.1.1.报警种类43.1.2.报警联动43.2.图表和曲线功能53.3.地图和车辆轨迹功能54.软件架构54.1.服务器构成64.1.1.主要服务器模块64.1.2.服务器架构64.1.3.MTDS模块74.2.多服务器设计85.软件功能演示95.1.客户端主界面95.2.地图操作95.3.轨迹回放105.4.报警布防115.5.轨迹和视频联动回放115.6.录像分析116.总结121. 系统简介随着中国经济的迅猛发展，人民生活水平持续提高，有车一族日趋庞大，城市中车辆的保有量也逐年上升，这给城

2、市交通带来极大的压力，城市交通的拥堵现象成了家常便饭。在这种背景下，各个大中城市纷纷推出了自己的城市智能交通系统规划，希望通过合理规划和先进的交通控制手段缓解城市交通中的老大难问题。在绝大多数的城市智能交通系统规划中，均提出了公交优先的原则，这充分表明了公交对缓解城市交通拥堵的重要作用，很多城市的公交公司也相应提出了公交智能系统规划，公交智能系统可以改善公交乘客的乘车信息服务，改善公交公司运营调度与企业管理，同时也进一步缓解城市的交通压力。作为公交智能系统的一个重要组成部分，车辆、站台和车场的视频监控系统在其中发挥了越来越重要的作用，它可以为公交行业提供最直观和方便的运行信息，帮助公交行业优化

3、线路，有效调度车辆，提高服务质量。 另一方面，公交车辆包括站台都是客流密集的地方，对公共安全要求非常严，由于种种原因，公交车上的偷盗，性骚扰等行为还比较突出，同时由于近期出现多起针对公交车辆的恶性案件，因而如何提高公车的安全性，如何有效遏制公车违法案件的发生，是公安和公交部门一直关注的焦点，一个行之有效的办法就是通过视频监控系统发现违法分子，制止违法事件，同时也对违法分子起到威慑作用。基于以上考虑，在公交行业实施视频监控系统已成为迫切之需，该系统的实施对进一步提高公交行业的服务质量，改善城市交通，提高公车安全性，打击公车犯罪具有显著的促进作用。本文将对公交行业的车载视频监控系统做一论述，特别是

4、对其中的软件平台部分做重点论述，应用软件平台是系统的核心部分，特别是在近期3G网络全面普及之际，通过无线方式进行视频实时传输已经成为车载系统的必备功能，本文将就车载无线视频监控软件平台的建设做一探讨，以期抛砖引玉，促进车载无线视频监控系统在交通行业的应用和推广。2. 系统架构根据上面的系统总体结构图，系统分为四个部分1. 车载监控部分车载监控终端部分由摄像头、车载DVR、控制设备和无线路由器组成，摄像头负责采集视频数据并由车载DVR进行编码处理，把编码后的数据通过无线路由器传送到远程指挥调度中心。2. 传输部分 在运动车辆上，主要采用无线方式进行视频传送，车载DVR采集并压缩视频信号后，通过网

5、络把压缩后的视频数据发送到指挥调度中心。推荐采用3G网络。3. 监控中心在监控中心安装相应的服务器系统和平台软件，实现对车辆设备的统一管理，并分发数据流和视频流供工作人员进行监控。实际应用系统中将包含多个服务器模块，主要有管理服务器、录像服务器、流媒体转发服务器以及若干应用服务器。本部分的具体描述可参见下章的软件平台说明，这也正是本文论述的重点。4. 应用软件工作人员通过客户端软件对本系统进行操作和管理，根据用户权限获取相应的视频和其他相关信息，同时也可通过本系统下达指令对司机进行极具现场感的远程指挥，在紧急情况下可通过本系统对乘客进行指挥和引导。5. 系统互联 为进一步通过本平台和其他系统进

6、行互联，平台软件预留多个接口，实现和公安、媒体、物流等行业的信息共享和联动。同时也具备向公众用户进行信息发布的功能。公交公司其他业务系统也可接入本系统，实现各个系统的统一操作和有效联动，达到1+12的应用效果。3. 软件平台功能作为一类特别的视频监控系统 ，除了具备普通监控系统的音视频监控，设备管理，用户管理等功能外，车载视频监控系统除完成基本监控功能外，还应具备以下特有功能1 支持GIS 和GPS 功能，实现地图化的管理和应用2 车辆特有的报警功能 3 司机和车辆管理功能4 和公交调度以及指挥系统的联动应用5 记录和上传车辆的各种运行信息，起到黑匣子功能3.1. 报警功能3.1.1. 报警种

7、类1) GPS无信号报警：在获取不到有效的GPS信号时向指挥中心发出报警。2) 电子栅栏（区域报警）：对车辆的活动区域在GIS地图上可事先定义，一旦车辆行驶到区域之外，系统将自动报警并联动该车的实时视频。3) 超速报警：车辆超过限定的速度。车速限制的设置可以针对某个线路上的所有车辆自动进行，同时该设置也可作为图层信息，针对不同的道路进行不同的速度限制。4) 超时报警：如果司机长时间处于开车状态，考虑对其进行告警，强制其休息，时间可以由管理部门设定。5) 阻塞报警：车辆在不熄火状态下，在较长时间内处于停止状态，此时表明车辆可能处于阻塞状态。6) 车辆异常报警，主要是对车况的分析，通过获取行驶记录

8、仪数据进行一场判断。7) 手动报警：在车辆内部设置有报警按钮。紧急情况乘客可按下按钮进行报警，指挥调度中心的平台软件上即可出现报警信息。3.1.2. 报警联动1) 报警和地图联动：当有报警发生时，报警信息即被远传到指挥调度中心，在指挥调度中心的GIS地图上，该车辆对应的图标会不停的闪烁。监控人员用鼠标点击该车辆的图标，车辆信息和司机信息会自动显示出来。与该车辆对应的视频信号会通过无线信道传输到指挥调度中心，监控人员可以对该车辆进行远程监控和报警确认，结合GPS和电子地图，警方可以立即了解到该车辆的位置，据此迅速出警。2) 过短信和语音的方式通知相关的责任人和部门。3.2. 图表和曲线功能1)

9、通过图表方式表现速度，温度等曲线。2) 对车辆信息包括当时的视频和图片和轨迹信息统计整理并输出，形成业务报表。3.3. 地图和车辆轨迹功能 杭州科利特信息技术有限公司提供的软件平台支持ARCGIS，MAPINFO ,GOOGLE MAP 等多种地理信息系统，主要功能如下：1) 对地图进行放大、缩小、漫游、分层等处理，可在图上标注和定位；可对相关地理信息进行查询，如道路、居民地、路口、重要目标等，可计算任意两点或多点间距离和区域面积等。根据车辆行驶轨迹获知运行距离。2) 系统获取GPS的经纬度坐标等信息后，动态显示在GIS地图上，指挥调度中心可通过GPS终端对行动目的地进行指引。可在地图上显示行

10、车线路和车辆信息，同时对车辆的动态监控轨迹进行存储和回放，实现自动指引和导航。3) 和视频监视系统结合，实现可视化GIS，在GIS地图上点击相应的车辆，可出现该车辆内外部的实时视频。4) 根据获得的车辆速度，对过快或过慢的车辆自动报警并提醒工作人员进行重点监控。5) 实现地图打印以及截图等，让用户保留有用的车辆轨迹。6) 在联动摄像机的时候可以考虑联动周围100米或者提供用户自画区域来选择摄像机。7) 实时跟踪某一车辆，使其永远居中，并高亮显示或者闪烁。8) 对某辆车设置保护区域，超出保护区域时报警，保护区域不局限于矩形，可按照线路和街道设计。4. 软件架构作为一个综合信息化系统，需要一个完善

11、的软件平台对整个系统的设备和用户进行控制和管理。 软件平台是本系统的核心，该软件平台分为服务器组和客户端两部分，服务器组软件安装在指挥调度中心，客户端软件可安装在操作人员和指挥调度中心的计算机上，也可直接通过IE浏览的方式进行图像监控和各种操作，实现B/S方式的监控和操作。4.1. 服务器构成平台架构主要体现在服务器部分，该架构具有功能全面、稳定可靠、部署灵活、扩充方便等特点，服务器除管理设备和用户外，在系统运行的过程中对整个系统进行媒体转发和实时监管，该服务器包含多个服务器模块，各个服务器模块通过网络互相通讯实现协同工作，各服务器模块可安装在同一台计算机上，也可独立安装在不同的计算机上，通过

12、网络实现协同。4.1.1. 主要服务器模块1) GDMS（通用设备管理服务器）：对车载设备的无线接入，也可接入其他DVR和DVS设备。2) MTDS（多媒体流转发和分发服务器）：对音视频流的转发和分发，可根据网络状况进行多级互联和分布式部署。3) UMS （用户管理服务器）：实现对前端用户的管理，包含注册、登陆和状态信息。4) NSS（网络存储服务器）：存储前端设备的实时音视频流并提供回放功能5) GIS 服务器 （地理信息系统服务器）：提供电子地图服务，供用户进行地图查询和操作。6) DBMS（数据库管理服务器）: 实现对实时上报信息、用户信息和车辆信息的数据库管理7) CMS （中心管理服

13、务器）: 实现对其它服务器的维护和管理。4.1.2. 服务器架构以下是服务器模块连接图，其中 DB 表示数据库，PU为外部设备单元即公交车辆上的车载DVR，CU为客户端，Operator 是 管理员。每个服务器可部署在独立的计算机上，如用户数和同时在线车辆数量较少（1000台左右）时，可考虑在同一台计算机上安装多个服务器；当用户数和同时在线车辆数量增多时，可配备多个计算机以满足实时监控的要求，此时须重点保证MTDS、NSS 和GDMS的性能，必要时可在多台独立计算机上部署MTDS、NSS 和GDMS。4.1.3. MTDS模块在以上各个服务器模块中，MTDS实现对音视频流和其他数据的转发，分发

14、和流控制。多个MTDS模块可按照网络结构进行级联和支持，该服务器模块是整个系统的核心。MTDS 获取车载设备的视频数据并将其转发或者分发到客户端，因而其承担了网络吞吐的绝大部分工作，在此过程中，必须对其的码流控制做较完善的设计，主要考虑以下几点：1. MTDS向用户终端转发数据时，必须采用主动发送机制，因此，需要兼顾到用户终端接入网络的方式。有线网络和无线网络的性能千差万别，有线网络高达百兆，乃至千兆，而无线网络，可能低达几百乃至几十K左右，同时存在高误码率。因此，在转发实时监控数据时，必须根据用户终端的网络情况，向其完整转发数据或者部分转发数据（此时需要合理丢弃某些视频数据）。因此MTDS需

15、要启动3个发送线程，分别用于处理用户终端的网络方式为高速，中速，低速的情况，特别对于低速的网络，需要进行适当的流控处理。2. 用户终端在检索和回放录像时，前端视频编码器往往缺乏流控机制，仅以尽力方式（Best Effort）通过MTDS向用户终端转发录像数据，而忽略了录像保存时原先的视频编码速率，这样往往导致流方式回放无法实现，因而用户终端在回放录像时，必须要以恒定速率（如每秒25帧，800Kbps等）进行录像回放，但是由于存在两者接入方式的不同，势必会造成编码设备端数据发送和用户终端数据接收的不均衡，因此MTDS需要对录像数据进行流控，杭州科利特信息技术有限公司开发的车载系统采用流控桶的机制

16、实现码率均衡，在各个不同码流情况下通过调节缓冲实现输出均衡。4.2. 多服务器设计用户可根据需要在一个系统内部署多级服务器形成服务器群，各个服务器间可协同工作。以下是多服务器的示意图， 备份根服务器根服务器子服务器B子服务器A示意图将服务器按照颜色分成两个级别：根服务器和子服务器。根服务器实现对整个系统的管理，同时负责对跨子服务器访问的授权，例如子服务器A的用户想监控子服务器B的视频，请求命令需要经过根服务器的认证。根服务器包含系统的全部信息，如果某个子服务器的信息进行调整，系统将自动将信息备份到根服务器，而一旦某个子服务器的信息丢失，也可迅速从根服务器中获得相关信息，这样的互相备份大大提高了

17、系统的可靠性和可用性。考虑到根服务器的重要性，建议配置针对根服务器的备份服务器。 平常情况下，本级服务器用户一般只监控管理本级服务器管辖的设备，跨服务器的访问比较少，这样将系统负荷合理分配到各个分布式部署的服务器，降低了每一个服务器的负荷，便于大规模系统的实施。在和上级服务器由于网络等原因断开时，本级服务器可独立工作，确保所管辖的设备正常运行。而在单个服务器系统中，一旦服务器出现故障，整个系统就将出现崩溃。5. 软件功能演示5.1. 客户端主界面主界面区主要分为三个区域:1. 树状列表区域（左上） 本区域按照树状结构依次显示内容为车辆一级所属区域、车辆二级所属区域以及车辆编号。2. 地图区域（

18、右上）本区域用于GIS地图操作，并在地图上显示当前车辆的轨迹。 3. 实时视频窗口区域（左下）本区域主要显示车辆上的实时视频，该区域的各个窗口均可用于播放视频，地图区域和实时视频窗口区域可互换。5.2. 地图操作提供完善的矢量电子地图，除基本的地图操作外，还具备查询、测量、编辑、公交站点添加等高级功能， 5.3. 轨迹回放通过GPS和GIS系统，实现对车辆运行路线的监控和管理，提供矢量电子地图供用户进行定位和查询，系统可根据地图信息告知车辆附近标志性建筑物,便于用户确定车辆位置。5.4. 报警布防对盗警、火警、超速、疲劳驾驶，越区域等行为自动报警，防范事故于未然，支持紧急情况下的手动报警。5.

19、5. 轨迹和视频联动回放对报警和异常迅速响应，具备完善的视频连动功能，提供车辆运行信息、轨迹信息和视频信息帮助工作人员进行分析和处理，以下是轨迹和视频同时回放的示意图。5.6. 录像分析 通过录像分析工具重现案发时刻的情况，可根据报警事件进行查询以迅速定位可疑录像。可按照时间进行查询，将同一台车的几个通道同时进行播放，便于工作人员对比分析，支持快进、慢放、倒放、逐帧播放。本录像分析工具支持视频和轨迹的同步回放。6. 总结 本文对车载无线视频监控系统做了论述，特别是对软件平台的设计做了重点说明，当前车载视频监控已经成为热点，可供选择的产品越来越多，随着3G网络的普及，其中的软件平台已成为必备系统，最后对软件平台的发展趋势做一展望作为本文的总结1 软件平台将更多的结合现有交通行业的业务系统，做到视频监控和管理功能并重。2 利用视频智能分析技术，对车辆上的各种异常行为包括司机的不规范行为进行自自动识别和告警，这一部分有相当的技术难度，目前尚未有完整的解决方案。3 进一步改进流控技术使之适合各种不同的网络。12