关于网络结合技术应用于交通工具中的研究与设计.docx

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关于网络结合技术应用于交通工具中的研究与设计

关于网络结合技术应用于交通工具的研究与设计

本人郑重声明：

所呈交的毕业报告（学位论文），是本人在导师的指导下，独立进行调查和研究工作所取得的成果。

毕业报告（学位论文）中除正文对于直接引用的文字、数据或事实资料已经加以注释外，本毕业报告（学位论文）不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含他人为获得**大学或其他教育机构等的学位证书而使用过的材料。

对本毕业报告（学位论文）做出重要贡献的单位、团体、企业和个人，均己在文中以明确方式表明。

因本毕业报告（学位论文）引起的知识产权纠纷概由本人负责，并承担由此引起的法律责任。

内容提要························1

关键词·························1

Abstract························1

Keywords························1

1．城市道路交通视频监控系统需求分析··········2

1.1实现功能与目标··················2

2.道路及交通智能监控调度指挥系统设计概述········3

2.1设计依据·····················3

2.2设计原理·····················4

2.3核心技术·····················6

3.道路及交通智能监控系统组成、功能与技术特点······9

3.1系统结构示意图··················10

3.2前端音视频采集点·················10

3.3交通分局监控中心·················11

3.4系统功能·····················12

4.平台模块化管理·····················14

4.1实时监控·····················14

4.2图像分辨率····················15

4.3录像查询·····················15

4.4报警联动·····················16

4.5电子地图·····················18

4.6并行报警处理···················18

4.7用户处理·····················19

4.8设备管理·····················21

4.9计划管理·····················21

4.10系统维护·····················22

5.系统特点························24

6.参考文献························25

7.致谢··························26

内容摘要：

城市道路交通视频监控系统是了解全市交通状况和治安状况的窗口，是公安交通指挥系统不可缺少的子系统。

视频监控系统是智能交通系统的一个重要组成部分，建立视频图像监控系统目的是及时准确地掌握所监视路口、路段周围的车辆、行人的流量、交通治安情况等，为指挥人员提供迅速直观的信息从而对交通事故和交通堵塞做出准确判断并及时响应，对监控范围内的突发性治安事件录像取证，为内外事警卫工作服务，起到综合治理效果。

本方案旨在利用现有的数据传输线路，建设基于IP网络传输的道路交通视频监控系统，以科技的手段减低交通管理部门工作强度，保证城市道路的安全通畅，减少交通违规行为的发生。

关键词：

城市道路，交通视频，监控，智能

Abstract:

Videomonitoringsystemurbanroadtrafficisunderstandingthecitytrafficandsecuritysituation,isthewindowofpublicsecuritytrafficsystemindispensablesubsystem.Videomonitoringsysteminintelligenttransportationsystemisanimportantpartofvideoimagemonitoringsystem,establishthepurposeistimelyandaccuratelygraspintersection,sectionsonthevehicles,pedestriansaroundtheflow,transportationsecuritysituation,etc,toproviderapidintuitivecommandintrafficaccidentsinformationtomakeanaccurateandtrafficjamsjudgmentsandtimelyresponsetomonitor,withinthescopeofpublicevents,suddenvideoevidenceforinternalandexternalthingsworkservice,havetheguardcomprehensiveeffect.

Theschemeaimstousetheexistingdatatransmissionlines,constructionofbasedonIPnetworktransmissionvideomonitoringsystem,trafficwithscienceandtechnologymeanstoreducetransportationmanagementdepartmentworkingintensityandensurethesafetyofurbanroadtrafficflow,reducetheoccurrenceofviolation.

Keywords:

Theurbanroadtrafficvideo,monitor,andintelligence

一、城市道路交通视频监控系统需求分析

城市道路交通监控的主要作用有：

（1）交通监视和疏导：

通过系统将监视区域内的现场图像传回指挥中心，使管理人员直接掌握车辆排队、堵塞、信号灯等交通状况，及时调整信号配时或通过其他手段来疏导交通，改变交通流的分布，以达到缓解交通堵塞的目的。

（2）交通警卫：

管理人员随时掌握交通警卫录像，大型集会活动的交通状况，及时调动警力，以保证交通警卫录像畅通。

（3）通过突发事件的录像，提高处置突发事件的能力。

（4）通过对违章行为的录像，发挥监控系统在经济效益和社会效益方面的积极作用。

（5）通过对以前的模拟监控系统进行网络化改造，使之能够方便地进行全网管理。

1.1实现功能与目标

•采用数字视频监控，直观及时的了解交通运行状况，及时调度指挥城市交通运行。

对于突发事件做及时处理

•在城市的主要交通要道、十字路口、主要街道等设立监控点，对交通情况进行24小时直播。

•监控点采用不同的网络传输（有线和无线）。

•所有前端摄像机要求有夜视功能，性能稳定。

•在重要路段设立车牌抓拍系统，对于违章的车辆，系统将立即抓拍车牌号，保存下来，上传到交通调度指挥中心进行违章处理。

•通过图像监控系统，结合远程监控管理员和现场值勤交警操作经验的优势，力求避免误出警、误处理、误操作；通过图像监控报警联动功能，起到对突发事件及时预警和及时处理的作用；

•通过图像监控录像回放功能，做到准确处理、证据执法、避免纠纷，提高科技化管理能力。

•配合其他系统（如其他城市交通监控系统等）的工作，集中管理，分散处理。

二、道路及交通智能监控调度指挥系统设计概述

2.1设计依据

根据道路及交通智能监控调度指挥系统的实际要求、建设标准及安防技防的需要，结合现场实际情况综合运用电子信息技术、计算机网络技术、网络视频监控技术等，遵照国家相关技术规程的前提，并符合先进、可靠、合理、适用等原则进行系统设计。

确保紧密围绕客户需求，充分体现建设者的意图，保护投资者的利益，发挥效益的最大化，同时也充分考虑今后使用者的维护、使用、保养及系统扩展的方便性等。

在道路及交通智能监控调度指挥系统项目设计中，我们设计原理基于“大型IP数字网络综合监控系统”技术，其技术原理如下：

随着IP宽带技术的发展，综合联网技术的提高，网络综合监控的需要越来越多，规模也越来越大，功能要求也越来越复杂。

面对这种情况很多系统都是采用重复投资的方式，重建各个系统专网，重复增加投资成本，并手动在各个系统之间操作。

2.2设计原理

视频监控系统是城市安全防范系统的重要组成部分,是一种防范能力较强的综合系统。

数字网络综合监控系统的关键设备是视频服务器和平台化监控系统软件。

视频服务器采用嵌入式实时多任务操作系统。

摄像机送来的视频信号在网络视频服务器数字化后由高效压缩芯片压缩，通过内部总线送到网络接口发送到网络上，网络上用户可以直接在PC机上通过CSVision监控客户端软件观看视频服务器传送过来的摄像机所拍摄的图像，还可以控制摄像机镜头和云台的动作或对系统进行配置操作。

由于视频服务器可以直接连入局域网，达到即插即用，省掉多种复杂的电缆，安装方便（仅需设置一个IP地址），用户也无需安装任何硬件设备，仅通过PC机用浏览器即可观看。

视频服务器监控系统妥善处理了数字与模拟系统的结合，其优点主要包括：

•布控区域广阔；

•视频服务器直接连入网络，没有线缆长度和信号衰减的限制，同时网络是没有距离概念的，彻底抛弃了地域的概念，扩展布控区域；

•系统具有几乎无限的无缝扩展能力；

•所有设备都以IP地址进行标识，增加设备只是意味着IP地址的扩充；

•可组成非常复杂的监控网络。

采用基于视频服务器为核心的监控系统，在组网方式上与传统的模拟监控和基于PC平台的监控方式有极大的不同，由于视频服务器输出已完成模拟到数字的转换并压缩，采用统一的协议在网络上传输，支持跨网关、跨路由器的远程视频传输。

视频服务器实际上基于嵌入式电脑技术，采用嵌入式实时多任务操作系统（RTOS），又由于视频压缩和网络功能集中到一个体积很小的设备内，直接连入局域网或广域网，即插即看，系统的实时性、稳定性、可靠性大大提高，也无需专人管理，非常适合于无人值守的环境。

前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化是视频监控系统公认的发展方向。

第四代以计算机技术及图像视频压缩、图像传输技术为核心的新型视频监控系统，解决了模拟系统的诸多弊端，是以信息技术为核心的电子技术发展的必然。

2.3核心技术

监控视频信号以流媒体的方式在网络中传输时，其所具有的特点势将增加网络发送负载，很可能带来网络延时、带宽的急剧消耗和网络拥挤等问题。

因此，对网络进行合理规划，有效控制并分配对带宽的占用，选择最适合的视频编解码方式和流媒体传输协议是避免发生影响其他系统正常运转，防止网络崩溃的有效技术手段。

图像压缩处理技术

目前比较流行的图像压缩标准有：

MJPEG、H.261、H.263、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。

MPEG-4标准是国际标准化组织ISO/IEC下辖的运动图像专家组（MovingPictureExpertsGroup,简称MPEG）于1999年制定的专门用于多媒体信息内容访问的、适宜于各种带宽下传输的图像压缩标准，不仅是目前最新的国际标准，也是目前最适合图像监控系统的图像压缩标准。

MPEG-4技术目前已被国际各大知名厂商采纳为国际互联网（Internet）和第三代移动通讯系统（3G）进行图像传输的标准。

MPEG-4标准的编码是基于对象的，这样就便于操作和控制对象，而以前传统的图像压缩技术是基于帧的。

在传输带宽有限制的情况下，传统图像压缩技术的图像质量是帧平均的，而MPEG-4标准可以对用户感兴趣的对象分配较大的带宽，而对用户不感兴趣的对象分配较小的带宽，从而大幅度地提高了在同等带宽下图像的主观质量。

MPEG-4标准还吸收了传统图像压缩技术的许多优点，在带宽可以得到保证的情况下，其图像质量可以达到MPEG-2（即DVD）的标准。

同时，其图像传输延迟很小，一般低于0.5秒，非常适合图像监控系统的要求。

流媒体管理技术

对于一个基于TCP/IP网络的图像传输系统，如果仅仅满足于图像能在网络上传输，那是远远不够的。

由于视频源众多，情况各异，图像监控所需的视频传输数据往往会彼此或和其他系统争用带宽。

若只有一、二个视频源，情况尚可忍受；若视频源超过一定数目，需要调看图像的用户又多的话，局面就会混乱不堪。

其后果就是图像质量下降、延迟、停滞，甚至造成系统瘫痪。

无疑这是用户所不能接受的。

先进稳定的C/S结构

系统主干框架采用C/S结构，结构严密，系统稳定，且高度保密，非常适合专业部门使用。

税务部门对纳税人的问讯是严肃且需要保密的，必须使用专门系统，C/S结构的系统是必须的。

在C/S结构下，系统有严格的用户身份认证机制，对用户的合法性及权限有严密的控制。

系统内，客户端与服务器之间有专有的通讯协议，可防止窃听和复制，从而达到系统的整体安全和保密效果。

另外从总体系统安全性上考虑，由于B/S结构是建立在浏览器基础上的，功能上就受到浏览器本身功能的限制，如浏览器不支持直接写屏，很多时候会造成系统显示的不必要延时等。

而且目前网络上的绝大多数病毒是针对浏览器的，所以导致整个监控系统易受到攻击，给日常工作带来不必要的麻烦。

因此，建议采用专业的C/S结构。

多级用户管理机制

系统用户设立多级管理模式，从视频管理服务器完成所属用户和站点的建立、权限管理工作，并向管理中心主视频管理服务器数据库备份。

主视频管理服务器完成所有用户和所有站点的建立、权限管理工作，管理中心用户具有最高级别的管理权限。

各个用户依据不同权限、不同管理范围、不同优先权进行对询问记录的查看和控制。

数据传输技术

TCP/IP网络协议是目前最流行也是最稳定的网络协议。

Vnet税务系统稽查系统在TCP/IP网络协议之上开发了专用通讯层，针对图像数据的混合传输做了优化处理，适合多点视频和数据的并发传输，降低了系统资源的占用率。

该通讯层支持多种TCP/IP协议的传输，包括TCP、UDP、RTP和组播等。

组播是一种允许一个或多个发送者（组播源）发送单一的数据包到多个接收者（一次的，同时的）的网络技术。

组播源把数据包发送到特定组播组，而只有属于该组播组的地址才能接收到数据包。

组播可以大大的节省网络带宽，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条链路上只传送单一的数据包。

它提高了数据传送效率，减少了主干网出现拥塞的可能性。

组播组中的主机可以是在同一个物理网络，也可以来自不同的物理网络。

三、道路及交通智能监控系统组成、功能与技术特点

本解决方案系统组成结构简单而功能强大，具备良好的可扩展性。

各功能部分采用模块化结构，非常易于扩容、组网方便、配置灵活，并具有良好的用户接口。

道路及交通智能监控调度指挥系统运用高新技术建立具有控制能力的现代化的智能交通系统来解决日益严重的交通道路问题。

应用CSVison道路及交通智能监控调度指挥系统结合高性能的网络视频服务器真正实现了网络化、智能化的交通指挥调度工作。

3.1系统结构示意图

3.2前端音视频采集点

根据该市网络环境的限制和各监控点比较分散的原因，对于前端监控的传输采取租用运营商网络接入方式，构成一个网络通路。

具体实现方式是前端的模拟摄像机通过视频线接入到网络视频服务器编码器，网络视频服务器编码器把图像进行压缩编码后经由前端各种网络把图像上传到监控中心。

主要设备清单：

1）摄像机：

负责视音频信号的采集。

2）网络视频服务器：

负责对视音频信号的编码压缩、传输。

3）网络：

负责把图像信息与声音信息通过网络进行上传。

3.3交通分局监控中心

作为分控中心的交通分局，可以对其下的视音频信息进行实时浏览、信息存储、远程控制等管理。

而且最主要是的将视音频信号转发到公安局监控中心。

在每个交通分局监控中心设定管理服务器，可以采用普通的PC机，安装CSVision远程网络视频监控综合管理系统。

系统通过网络对其下所有的视音频信号上传到市交通局监控中心。

用户通过授权客户端可以随时查询监控图像，并可以选择进行观看，也可以查询、观看历史图像记录。

主要设备清单：

PC机：

安装CSVision远程网络视频监控综合管理系统。

PC机：

做为监控终端，进行实时监控、实时控制。

存储设备：

存储视音频信息。

3.4系统功能

•监视功能：

根据监控点的实际情况，提供全天候及全方位的画面监视功能。

通过实时观测手段进行图像查看，采用全天候、多方位、固定、移动等方式对监看目标进行实时、直观、清晰的监视，全天24小时均可在监控中心、监控室观察到前端现场的实时监看画面。

监视界面分为16、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、单画面显示，可通过轮询选择对所有的镜头进行分时段的浏览。

•图像远程调节：

系统通过矩阵的控制功能来操作前端活动云台的运动方向，摄像机的焦距及景深来达到最佳的监控效果。

•音视频存储功能：

可以通过录像计划对音视频信息进行记录，可采用硬盘、磁盘阵列多种存储介质，有本地和远程两种存储方式。

•日志信息查询：

通过查询此日志了解与分析系统运行情况。

•图像传输功能：

利用网络视频服务器压缩编码后，将模拟音、视信号转换成数字信号通过以太网络把数据传送到远程用户，实现网络内计算机的远程观看。

•录像播放器：

根据对画质或对时间的不同需求选择VCD、SVCD、DVD选择存储，依据录像时间、地点、企业信息、等各种关键字进行综合查询、检索，查询后可以实时显示录像资料，对于其中的图像可以单帧存储以便于做进一步的分析处理。

•图像联网功能：

系统通过城市综合治安系统也可以进行图像的联网传输，各级目录管理中心内安装各分级Vnet远程网络视频监控系统，在实时观看的同时还可调用远程目录管理中心的录像资料。

相关部门领导也可通过指挥中心的内部网络随时随地监看或调用各级目录管理中心的图像，使本系统更好地为公安实战服务。

•配置管理：

系统配置包括：

设备参数、摄像机管理、录像计划、报警计划、用户权限等，方便系统进行维护与管理。

•权限管理：

为了保证系统保密性、安全性，系统权限细化到每个功能。

用户根据所被赋予的权限执行相应的功能。

•联动报警：

本系统与公安局的110指辉中心接警，当有警情发生时，系统会通过客户端信息、图像显示、开关量报警、短消息、彩信、E-mail来通知用户。

联动报警延迟不超过0.01秒。

•B/S架构功能：

系统提供后台控件安装，通过IE可直接浏览到图像文件。

四、平台模块化处理

4.1实时监控

1、在个人监控终端上可以进行1到16分割的多画面显示,每个画面都可以任意切换系统内的图像，并可将图像的多画面布局组合、轮巡切换方式以及摄像机预制位等监控模式以文件的方式进行保存，方便多次调用；

2、可以依据地域、重点区、管理权限等原则将实时图像进行分组，通过巡视组或手动的方式随时进行实时图像的调阅。

3、具备图像自动轮巡功能，可以用事先设定的触发序列和时间间隔对监控图像进行轮流显示，参与轮巡的图像和先后顺序可以任意选择；可以指定某些设备在某一时间内执行某种特定的动作。

巡视组的建立包括图像、布局、电子地图等多种元素，极大地方便系统管理人员的图像管理及分类。

4.2图像的分辨率可为CIF（288*352）D1（504*576），有效保障图像的可识别性，同时结合硬件的deinterlace技术及码流技术，保证高品质、有效用的图像传输与最终在监控中心的呈现。

4.3录像查询

1、基于本地录像和网络录像的特点，可分为本地录像回放及网络录像回放两种录像检索方式。

2、通过时间、地点、摄像机编号、事件（移动侦测、报警录像）名称等可以进行检索，为系统提供完善的使用操作程序。

3、同时可以自由地对视频文件进行拼接，对于重点的图像的保存可以使用AVI和CSV的存储格式，同时也可以及时打印和保存BMP的图像文件。

4、由于系统录像的容量非常大，这同时给检索工作带来很大的困扰，这时你就可以采用同步时间条回放及快照检索的功能使办案人员能够快速锁定事发点，极大地节省了检索的时间，为相关人员争取保贵的时间。

4.4报警联动

1、对于一个社会治安监控来讲，来实时监控各个地域的安全是重点，但是如何的有效的防止事件的发生、做到事件发生时能够及时响应其实更为重要。

2、系统应具有视频信号丢失、幅度过低、过高的报警功能。

如摄像机故障、有人企图破坏或拆卸摄像机、传输线被剪断等情况出现时将产生报警。

3、报警信息可调用系统和用户自定义的宏指令，并启动相应的处置流程。

可以根据需要设定联动的事件（包括通过网络消息或数据库引发的事件），并可定义执行联动功能的设备类型、名称和动作；可以让指定的设备响应事件，进行相应的动作或执行某种操作。

4、可以通过模块接口实现声光报警、短信报警、电话报警等；可以对同一个重复报警进行自动过滤；可以通过手动临时屏蔽不需要的报警。

5、能够集成本项目光端机的网管系统，将其纳入到报警平台中统一管理。

6、报警管理主机上能够显示全网所有监控点的报警状态，包括开关量报警、视频信号丢失报警、移动侦测报警、外部传感器报警、设备运行状态报警等多种报警信息。

7、平台对报警信息进行详细记录，包括报警源，报警级别,报警类型，开始时间，结束时间、处理人员、处理结果等信息。

管理员可以使用模糊查询等方式回查报警信息，搜索条件包括报警源、报警等级、报警类型、开始时间，结束时间等。

报警等级包括全部、普通、重要、警告、错误报警等；报警类型包括全部、手动按钮、前端报警盒、视频丢失、移动侦测、遮挡报警等。

4.5电子地图

1、电子地图以BMP格式进行存储，能叠加显示道路、建筑物、摄像机等信息，影像图中的地物位置应能与彩色矢量电子地图相吻合，两者应采用相同的坐标系。

2、电子地图以多级的组织形式存在。

3、电子地图中的各类要素必须根据空间地理信息数据的规范按点、线、面的方式进行分类整理，包含道路名、小区名、建筑物名、主要单位名称等名称属性信息。

4、电子地图包括派出所、巡逻区域、执勤点、重点区域的位置等信息。

对应GIS/GPS定位系统，该图的有关图标应跟随定位信息进行动态显示，并准确反映定位目标的实际位置。

5、摄像机位置图层包含摄像机和报警点的位置；不同类型的摄像机使用不同的图标表示，图标的大小不跟随地图的放大或缩小而改变；可在图层窗口上动态显示图像画面，通过点击该图标进行视频切换；并可自由组合多个相关摄像机进行分组，可以启动该组的多个摄像机同时向不同的监视器进行切换。

在电子地图上，摄像机的文字说明标注应动态显示而一直可见，不受当前视野影响。

4.6并行报警处理

多台电脑并行处理报警信息，其中一台处理过的警情，其他电脑也显示处理完毕，避免重复操作。

4.7用户管理

•完善的用户管理机制

•分级授权，三级管理

•不同用户权限登录

1、平台提供多级用户管理架构，每级用户具有不同的管理权限，根据所赋予的权限可以进行相应的系统访问和监控操作，以防止非