校车车载4G视频智能化监控系统设计方案.docx
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校车车载4G视频智能化监控系统设计方案
校车车载
4G智能分析系统
解
决
方
案
深圳市尖峰时刻电子有限公司
1.引言
1.1.项目背景
学生是美丽的花朵，更是每一个家庭的希望。
校车作为孩子每天上下学都要乘坐的交通工具，其安全问题不容忽视。
目前，广大中小学生的交通安全隐患问题已经从单一的道路交通安全管理问题，逐步发展为牵涉到家庭幸福、社会稳定的一个重大问题。
不可否认，任何事物都存在着两面性：
一方面，校车的出现，为孩子们的上学、放学，家庭与学校之间的行走，提供了极大的便利；但另一方面，从全国来看，与校车有关的交通安全事故却不断增多，这暴露出了校车安全管理工作中存在着诸多不可忽视又亟待解决的问题，给我们交通安全管理工作敲响了警钟。
因此，规范校车的安全管理，迫在眉睫；加强对校车的安全管控，刻不容缓。
校车安全问题一直是社会关注的热点问题，而现在很多校车不同程度地存在着这样那样的安全隐患，有的校车司机责任意识不强，还有的校车严重超载。
另外，学生在乘坐校车的过程中容易发生人为原因的伤害问题，经常导致学校和家长之间的责任纠纷。
近年来，国内发生了很多校车交通事故，如黑龙江双城车祸8学生死亡、湖南衡南松江镇校车坠河事故致14名学生死亡、11·16甘肃正宁县特大校车交通事故造成19名幼儿死亡，44幼儿受伤，在社会上造成了恶劣影响，引起党中央、国务院的高度重视和关注。
家长担忧，学校无奈，交警头疼，学校的校车安全问题该如何解决？
紧紧靠突击检查是不够的，必须通过技术手段对校车的运行安全进行监控，以预防事故的发生，同时在发生纠纷时可以作为划清责任的证据。
改善校车管理落后的现状，把校巴安全车载视频监控技术成功应用于车辆管理显得尤为重要。
1.2.需求分析
在一些校车运载学生上下课途中，总是存在以下几个问题困扰着学校的领导，车载视频监控系统具有以下重要作用：
●平时司机驾驶行为的监控。
对于运载学生上下课过程中，司机的开车恶习，及时发现，及时纠正。
●严格治理“三防”——防违规驾驶、防强行超车、防驾驶不良习惯。
●学生的车上安全监控。
学生在乘坐校巴途中，行车环境是否安全。
●给学生创造一个安全、舒适的乘坐环境。
●跟车指挥生活老师的工作监控。
对于跟车指挥生活老师的工作情况的监管监控，是否符合学校的安全规章制度执行。
●对于突发事故的发生依据。
当突发事件发生，有据可查。
校车车载监控录像系统为解决这些问题提供了帮助，通过在校车上安装摄像机和录像系统，学生上下车以及校车行驶的全部过程都一刻不停地录像来，通过无线监控系统，家长或管理人员还可以通过上网随时随地追踪到校车的实时情况，让家长放心、学校安心。
深圳市尖峰时刻电子有限公司是一家专业生产车载终端设备和解决方案提供商，自主研发的产品广泛应用于全国众多城市公交、长途客运、物流车队、公安城管执法车及危险品车等。
智能车载校车监控系统是我公司根据校车发展趋势，结合城市电子防控工程的要求为校车系统量身定做的车载录像、实时视频监控、车辆定位、信息发布、车辆管理调度等功能于一体的解决方案。
主要应用对象：
各种公立私立幼儿园、中小学校、国际学校、贵族学校等
2.校车视频智能监控解决方案
2.1.系统组成部分
整个智能分析系统分为前端车载监控系统、通讯线路、车联网管理平台
前端车载监控系统又包括车载录像机、监控摄像机、拾音器、报警按钮、GPS等
通讯线路包含前端移动传输（EVDO/WCDMA/TD-SCDMA）和后台指挥中心以太网网络
车联网管理平台基于无线网络对各类车辆进行集中管理、监控及高度的系统。
以高品质、高效率的集中化、分布式网络管理为架构，以视频、音频、数据等多媒体信息的网络传输为基础，为用户执行实时监视、GPS定位、录像存储、车辆调度及报警预警的安全防范工作。
可实现无线远程实时视频监控、GPS地图定位、车辆历史行驶轨迹回放、语音对讲、报警联动、远程录像存储、远程下载录像、远程录像回放、车辆区域管理、车辆远程升级、丰富车辆报表、查看报警信息等等。
系统拓扑图：
2.2.方案功能介绍
平安校车系统功能介绍
●车载视频摄像头将全程监控校车的行驶过程
●车辆实时定位
●报警功能，支持车内多个报警按钮的信号接收
●车辆语音录音及监听
●平台远程回放视频,和轨迹回放
●手机AP实时查看
系统示意图
车载智能终端
2.2.1.产品概述
车载智能终端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。
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。
可实现4路D1满帧录像，可选CIF/HD1/D1三种录像格式，本地记录和无线数据上传汽车行驶信息记录，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，致力于向车联网方向扩展。
2.2.2.产品主要功能
功能类
功能说明
无线通讯
4G实现远程实时监控、录像下载、参数配置、远程升级、远程控制等数据通讯
录像
1.支持1～4路实时音视频本地录像及远程录像；
2.录像模式支持（以PAL制为例）：
4路CIF，每路25帧/秒；4路HD1，每路25帧/秒；4路D1，每路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.支持存储设备录满自动覆盖和报警录像文件保护
存储设备
1.硬盘支持1T容量（硬盘机）
2.SD卡支持64G+32G容量（SD卡机）
回放
3.支持本地4路音视频同步回放
4.支持PC端回放分析工具
5.支持远程搜索回放
6.支持播放、暂停、帧放、慢放、快进、快退等传统播放功能
行车记录
1.可记录车辆速度、GPS数据、温度、油量等行车信息；
2.可通过预留的8个开关量输入口，实现开关量的采集；
3.支持本地记录、查看行车信息
4.支持远程实时上传和历史记录搜索查看
2.2.3.产品规格
项目
设备参数
性能指标
系统
操作语言
中文/英文
操作系统
Linux
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
图象压缩
H.264Mainprofile，压缩资源为100帧/秒
音频
音频输入
4路音频输入
音频输出
1路音频输出
音频编码
G726
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:
1536Kbps~128Kbps，
HD1:
2048Kbps~380Kbps，
D1:
2048Kbps~400Kbps，
8级画质可选，１级画质最高，8级最低
音频码率
8KB/s
数据存储
支持2张容量最大64GBSD卡
报警
报警输入
8个报警输入
报警输出
2个报警输出，输出高电平12V
通信接口
RS485接口
支持2个RS485接口
RS232接口
支持2个RS232接口
CAN
支持1个CAN总线接口
以太网
10M/100M自适应网络接口
扩展接口
语音对讲接口
支持通过扩展接口连接对讲设备
音频功放
支持1路音频功放输出
拓展接口
连接多功能控制面板
速度脉冲接口
外接车辆脉冲数据
无线通信
EVDO
可选内置CDMA2000通信模块
WCDMA
可选内置WCDMA通信模块
TD-SCDMA
可选内置TD-SCDMA通信模块
WIFI
可选内置无线802.11b/g/n通信模块
蓝牙
可选配置
GPS
支持内置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（可选）
BDS
支持内置BDS模块可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns
加速度传感器
内置加速度传感器G-Sensor
配套软件
视频分析软件（VAS）
在PC端回放视频文件，同时对文件中的车辆信息进行分析
车联网监控管理平台（VNMS）
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
2.2.4.产品特点概述
高清画质
ØH.264视频压缩算法
Ø采用海思H3515方案，支持4路全实时D1录像，完美画质精彩再现
数据完整不丢失
ØLINUX专用文件系统架构，录像文件永不丢失
Ø8秒延迟断电数据保护功能,防止瞬间断电造成数据丢失
Ø支持外部存储设备同步备份，保证数据安全性
系统稳定
Ø系统软件双备份设计，系统升级永不死机，更加可靠，方便维护
Ø汽车电子级别专用接口，稳定可靠
Ø汽车电子专用电源保护系统，8-36V宽电源输入，瞬间脉冲电源保护系统设计专利，瞬间低压6V以及瞬间高压60V，设备继续正常工作
专利设计
Ø支持休眠模式,车辆熄火后保持通讯链接，保持不间断GPS/北斗定位，可远程唤醒
Ø远程升级策略专利技术，配合中斗科技远程升级服务系统，完成设备的自动远程升级，远程批量配置更改，远程设备启动等
维护方便
ØSD卡与SIM卡前置，方便安装与维护
扩展性丰富
Ø2个RS232、2个RS485方便对接其他外设，LED屏/刷卡器/车载云台/油位传感器/温湿度传感器/多功能控制面板等
Ø8路I/O输入，2路I/O输出接口方便拓展刹车、倒车、转弯、报警等重要信息，实现汽车黑匣子功能
ØCAN总线接口，方便实现行驶记录仪功能，真正实现行驶记录仪与车载DVR完美融合
Ø可拓展蓝牙接口（可选），方便对接车载无线蓝牙设备
Ø速度脉冲传感器接口，方便车辆速度正确读取
2.3.通讯系统
●支持双码流（独立的录像码流和网传码流）
●适合窄带传输和无线传输
●支持无线网络环境下传输CIF/QCIF格式的视频流。
●单播/组播可选
●TCP/UDP可选
●支持远程网络实时监视及录像文件下载
●支持远程网络查询及回放车载监控终端上的录像文件
●支持双向音视频传输，可通过网络进行双向语音对讲
2.4.车联网监控管理平台
2.4.1.车联网视频监控平台
G-Server是基于无线网络对各类车辆进行集中管理、监控及高度的系统。
G-Server以高品质、高效率的集中化、分布式网络管理为架构，以视频、音频、数据等多媒体信息的网络传输为基础，为用户执行实时监视、GPS定位、录像存储、车辆调度及报警预警的安全防范工作。
G-Server系统可实现无线远程实时视频监控、GPS地图定位、车辆历史行驶轨迹回放、语音对讲、报警联动、远程录像存储、远程下载录像、远程录像回放、车辆区域管理、车辆远程升级、车辆短信下发、丰富车辆报表（速度，油量等）、查看报警信息等等。
2.4.2.平台特点
•本系统可以承载100000台车辆的监控
•完善的车辆信息管理系统
•车辆的快速定位及跟踪，GPS信息，车辆实时状态显示，车辆在线状态及数目统计
•车辆报警信息统计功能
•车辆短信下发功能
•实时音视频监控
•实时车辆前端图片抓拍功能
•双向语音对讲、车辆广播功能
•云台控制功能
•车辆历史轨迹回放功能
•远程录像搜索、下载及回放功能
•报警联动（紧急按钮报警，视频无信号报警，非法开门报警，硬盘错误报警，超速/低速报警，移动侦测报警，停车时间过长报警，温度报警，GPS讯号丢失，IO报警（自定义），报警电子地图锁定/声音/弹出视频窗口/联动录像）
•增加车辆报表说明
•支持IPHONE和ANDROID手机车辆监控
2.4.3.系统架构
G-Server主要包括登录服务器、网关服务器、流媒体服务器、用户管理服务器、WIFI自动下载服务器，WEB服务器及远程监控客户端七个部分。
服务器部分由一个或两个数据库服务器、一个或两个登录服务器、多个网关服务器、多个流媒体服务器、多个用户管理服务器向车载DVR及客户端提供GPS、视频、报警等服务。
数据库服务器：
主要用于存放服务器的配置信息，报警事件等。
这里的数据库使用的是MySQL-5.5.12-win32。
登陆服务器：
接受各种服务器的注册，并协调和管理成功注册的服务器。
为客户端、配置端分配用户管理服务器，为车载DVR设备分配网关服务器；实现用户管理服务器、网关服务器等服务器的负载均衡。
网关服务器：
提供车辆接入服务。
车辆与网关服务器建立通信链路，并通过此链路传送车辆位置及状态信息。
流媒体服务器：
提供媒体数据转发功能。
主要包括音视频、对讲、监听、抓拍、参数配置、搜索及下载进行数据转发。
用户管理服务器：
提供客户端接入服务。
WIFI自动下载服务器：
车进入车站后，发现如果有wifi就自动连接并下载录像文件。
WEB服务器：
主要提供GIS电子地图信息，并为G-Server后台、前台管理系统的登录提供链接服务。
客户端：
提供实时视频预览、GPS定位、电子地图显示、车辆状态监控、图片抓拍、录像搜索、录像下载与回放、车辆轨迹回放、实时报警信息监视、报警信息统计、车辆参数配置等功能。
本版本客户端分为WEB客户端和C/S客户端，用户可使用不同方式登录和管理自己所拥有的车辆。
2.4.3.1.服务器部署
服务器基本要求
操作系统
MicrosoftWindowsServer2003或者更高
CPU
英特尔四核至强，且主频不小于Xeon5410（2.33GHz）
网卡
2个GigabitEthernet
内存
4G（或者更高）
硬盘
1TB
光驱
DVR-ROM
其它
支持VGA显示
支持普通键盘口，推荐使用USB键盘口
需要有电脑、运行、硬盘等状态指示灯
流媒体服务器
性能规格
最大可支持256路入口视频流的分发，入口媒体流带宽最大128Mbps
单路媒体流最大复制输出6路，出口媒体带宽最大512Mbps
千兆网口的速率下，20Mbps输出码流，平均转发时延小于5ms
千兆网口的速率下，100Mbps输出码流，平均转发时延小于40ms
千兆网口的速率下，512Mbps输出码流，平均转发时延小于200ms
视频带宽
按每路CIF格式视频每秒320Kbit数据量，256路视频需要320*256=81,920Kbit带宽
说明：
目前MDVR设备在3G网络环境下，受网络带宽限制，最高上传CIF分辨率视频。
2.4.3.2.服务器部署案例
本示例仅供参考，具体以用户硬件、网络及G-Server、MDVR安装环境为准。
200台车辆
500台车辆
说明：
流媒体服务器，需要跟据用户实际使用的情况，配置多个流媒体服务器信息
50000台车
2.4.4.G-VNMS客户端
G-VNMS客户端可实现无线远程实时视频监控、GPS地图定位、车辆历史行驶轨迹回放、语音对讲、报警联动、远程录像存储、远程下载录像、远程录像回放、车辆区域管理、设备远程升级等等。
G-VNMS客户端功能介绍：
客户端主界面主要分为：
工具栏，设备列表，GPS地图定位，录像视频，车辆监控、报警、系统事件信息显示，云台控制，视频区域六大模块。
主界面各区域介绍：
菜单栏：
位于左上角，有系统、视图、设置菜单
工具栏：
位于顶部，是系统主控制区，分为电子地图、实时预览、轨迹回放、录像查询、其他应用。
地图显示区域：
在地图上查看车辆的位置等信息
设备列表：
车辆的列表信息
轮询列表：
单位时间内切换一组自定义的通道视频
我的地图：
用户在地图上标记的点、面、区域的记录
系统：
显示系统里的车辆和监控录像的总体情况
语音：
在此进行语言对讲和监听
云台：
对云台操作如旋转角度、调焦、光圈、灯光、雨刷等
车辆监控：
显示车辆的信息如经度、纬度、司机、速度、车辆状态
报警信息：
显示报警的内容
系统事件：
记录系统事件，比如登录记录等
G-VNMS手机版客户端：
主要功能介绍：
终端列表：
显示帐号权限内所有或在线的车辆，蓝色为在线，灰色为离线
地图定位：
可以对指定终端进行定位，可查看车牌号、速度等信息
视频浏览：
可以对指定终端进行视频浏览，支持云台操作、本地录像、图片抓拍功能
3.工程安装方案
3.1.车载终端及组件部署方案
要求：
1、主机隐蔽安装，建议安装在驾驶区隐蔽位置
2、4路摄像机安装位置：
A路监控车厢前排司机位及前门，B路监控车辆前方路况，C路监控车辆车厢，D路监控车辆后方及应急逃生门。
第一章
3.2.安全注意
为了避免对人和设备造成伤害，请在安装前仔细阅读本节的安全建议，以下的安全建议并不涉及所有可能出现的危险情况。
3.3.通用安全建议
⏹保持设备清洁、无尘。
⏹不要将设备和安装工具放在行走区域内。
⏹安装和维护时，请不要穿宽松的衣服、首饰（包括戒指和项链），或者其他可能被设备挂住的东西。
3.4.用电安全
⏹请仔细检查在您的工作区域内是否存在潜在的危险，比如电源未接地、电源接地不可靠，地面潮湿等。
⏹在安装前，要先检查汽车电瓶的电压是否正常。
⏹在移动设备前一定要拔掉所有电源线和外部电缆。
⏹需要关闭电源时，不要设想电源已经关掉，一定要仔细检查，确认。
⏹请不要将设备放置在潮湿的地方，也不要让液体进入机器。
3.5.搬运安全
在搬运车载智能终端时请注意以下要求：
⏹搬运或移动设备之前要拔掉所有的外部电缆（包括电源线）。
3.6.检查安装场所
为保证正常工作，并延长其使用寿命，安装场所应该满足下列要求。
⏹设备应安装在干燥通风的环境下，避免潮湿、雨水及车辆清洁冲水位置，保持设备远离热源、灰尘与强磁场。
⏹请尽可能将设备安装在车上震动弱的位置上，提高设备稳定性及延长使用寿命。
⏹安装设备周围20cm内不能堆放杂物，且不能有重物压放，保证散热环境。
3.7.温/湿度要求
为保证正常工作和使用寿命，工作环境需维持一定的温度和湿度。
若安装环境长期湿度过高，易造成绝缘材料绝缘不良甚至漏电，有时也易发生材料机械性能变化、金属部件锈蚀等现象；若相对湿度过低，绝缘垫片会干缩而引起紧固螺丝松动，同时在干燥的气候环境下，易产生静电，危害设备上的电路；温度过高则危害更大，长期的高温将加速绝缘材料的老化过程，使设备的可靠性大大降低，严重影响其寿命。
3.8.防静电要求
设备使用中可能的干扰源，无论是来自应用系统外部，还是来自设备内部，都是以电容耦合、电感耦合、电磁波辐射、公共阻抗（包括接地系统）耦合、导线（包括电源线、信号线和输出线等）等多种传导方式对设备产生影响。
为此应注意：
⏹工作地最好不要与电力设备的接地装置或防雷接地装置合用，并尽可能相距远一些。
⏹远离强功率无线电发射台、雷达发射台、高频大电流设备。
必要时采取电磁屏蔽的方法。
3.9.接地要求
良好的接地系统是设备稳定可靠运行的基础，是设备防雷击、抗干扰、防静电的重要保障。
用户必须为设备提供良好的接地系统。
3.10.布线要求
RS485布线要求：
主机和其他外设通过RS485连接时，需要保证RS485A和RS485B走双绞线的按法进行布线。
如果条件允许的话，RS485A/RS485B/GND三芯线按绞线的走法将有助于通信稳定.
CAN布线要求：
主机和其他外设通过CAN连接时，需要保证CANL和CANH走双绞线的走法进行布线。
如果条件允许的话，CANH/CANL/GND三芯线走绞线的走法将有助于通信稳定.
视频信号布线要求：
视频信号采用同轴线缆传输，减少车内其他信号对视频干扰。
主机的地和摄像头的地必须连接在一起，严禁摄像头就近接地。
3.11.供电要求
设备名称
电压
电源功率
备注
一体机整机功耗
24V
≤20W
摄像头
12V
≤4W
整机部分
工作温度
—10℃～55℃
整机部分
输入电压范围
8V-36V
注意:
在小于12V的供电下，仅保证主机正常工作，无法保证与主机相连的外设是否可以正常工作
3.12.安装计划
比较复杂的设备，在安装之前要对机器的安装位置、供电及走线等要有周密的计划和安排。
3.13.安装工具
工具分类
工具名称
工具
通用工具
丈量划线工具
长卷尺、直尺（1米）、水平仪、记号笔、粉斗、铅笔
打孔工具
冲击钻1个、配套钻头若干、吸尘器1个
紧固工具
一字螺丝刀P4-75mm
十字螺丝刀P1-100mm、P2-150mm、P3-250mm
套筒扳手M5
梅花扳手M6
双梅花扳手10-12公制或双开口扳手10-12公制
钳工工具
尖嘴钳、斜口钳、老虎钳、手电钻、锉刀、手锯、撬杠、橡胶锤
辅助工具
毛刷、镊子、裁纸刀、皮老虎、电烙铁、焊锡丝、叉子、梯子
专用工具
防静电手套、剥线钳、压线钳、水晶头压线钳、打线刀
仪表
万用表、500伏兆欧表（测绝缘电阻用）、地阻测量仪
4.方案分析
4.1.技术方案可行性
车载智能终端设备的技术平台建立在Hi3515+6446处理器、高性能图形处理DSP、嵌入式Linux操作系统之上，具有强大的处理能力和丰富的功能接口，能够充分满足当前及未来一段时间内业务和功能发展的需要。
车载智能终端设备在Linux操作系统下，具备优秀的开放性和扩展性，有充足的软件资源支撑，能够快速响应用户提出的功能和性能要求。
车载智能终端设备选择的主要元器件是国际著名厂商当前的主流产品，很好的兼顾了经济性和先进性，市场来源可靠，不存在供货风险。
北京中斗科技股份有限公司拥有一支强大的研发队伍，具备多年校车领域的产品开发经验和服务经验，保证了对校车业务的深刻理解和研发生产效率。
4.2.业务功能实用性
车载智能终端设备的基本功能、调度业务、视频监控业务、智能分析、管理功能等主要功能设计架构合理，融合了中斗科技在公共交通领域多年积累的经验，完全具备可用性。
车载智能终端设备融合了车载DVR、智能分析和运营调度终端三类产品的主要功能，能够提供调度＋管理＋安全监控＋信息服务的全业务一体化解决方案。
车载智能终端设备基于汽车车载总线，模块化设计，分布式架构，可方便连接各类车载设备及传感器，快速扩展新业务，实现系统柔性接入。
4.3.智能终端可操作性
车载智能终端设备在设计中注重易用性、易维护性，尽量减少接口，提高安装的便捷性，减少破坏性安装，使终端设备便于快速检修维护，大大提高系统可用性。
车载智能终端设备注重远程网络管理，能够全网终端远程升级，远程更新线路配置文件和语音文件，可快速增加新业务，适应系统功能的弹性灵活扩展。
4.4.良好的生产能力及质量监管
深圳尖峰时刻电子有限公司拥有完善的原料检验、材料加工、设备制造、成品检测等电子产品生产控制能力，以及一批先进的检测仪器，具备车载终端、显示屏、辅助模块等产品的研发及大规模生产能力。
公司拥有一批长期合作的可靠供应商合作伙伴，并建立起严格的供应商质量管理体系。
通过执行严
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