1、4G无线图传高清系统解决方案4G无线图传高清系统解决方案第一章 概述随着城市经济与城市建设的快速发展，城市人口的急剧膨胀、流动人口的增加等因素给社会治安带来了很大压力。而现代化的城市首先必须具备良好的公共安全性。联合国统计委员会将“公共秩序与安全”作为衡量城市文明进步与发展的主要指标之一。我国创建文明城市活动把良好的社会治安环境列入总体目标之一，并确定了科学的测评指标。因此，在构建社会主义和谐社会，加快推进城市化战略的进程中，如何提高城市的公共安全性，增强人民群众的安全感和稳定感，是我们急需解决的重要课题。高科技在推动经济发展，造福人类的同时，也给犯罪提供了更多的可乘之机和便利条件。这一时期既
2、是发展的黄金期，又是矛盾的凸显期，诱发和滋生犯罪的消极因素大量存在。犯罪手段逐步向高科技、智能化和专业化方向发展，大大增强了犯罪行为在时间上的突发性，空间上的不确定性和手段上的对抗性，给防范和侦破工作带来极大的困难。传统的管理防范模式已经难以适应当前形势，构筑以科技为支撑的安全防范体系和运行机制日益提升到重要日程。因此，及时引入安全防范体系是解决目前矛盾的必要手段。车载执法取证系统整体解决方案对于公安出警车辆，提高取证可靠性、实时性、进行文明执法具有重要作用。通过随车全程影像监控传输系统实时监控现场影像，指挥中心依影像和卫星定位信号及数据及时作部署和调度，随时掌控现场动态。采用执法车专用的车载
3、影像监控系统，对于贯彻“科技强警”，提高执法人员快速反应和重大突发事件的处置能力，高效迅速解决问题，有效减少国家损失和保证人民群众的生命财产安全，具有重要的社会意义和广泛的社会效益。随着法治社会的建设和完善，执法透明度和公正度日益受到广大民众关注，由于公安执法部门的工作有移动性、突发性、紧急性等特点，各现场执法人员经常遇到的难题就是获取证据难、保留证据难、远程指挥难。如公安执法部门对各类流动性和突发性事件（非法集合、聚众赌博、打架斗殴）难以将整个事件过程完整记录并及时传给指挥中心；突发违法事件发生，难以及时调派足够警力赶到现场；在处理事件中警员与群众发生冲突，没有证据显示警员无违规执法现象；交
4、警处理交通违章时无法全程记录违章行为和车辆标志特征，导致违章难以处理；警察的权力被滥用，出现特权车造成社会不良影响等等；如何将技防、人防、物防更好的结合在一起，用有限的警力解决上述类似问题，成为困扰公安执法者的难题。第二章 需求分析2.1 行业需求分析1）车辆集中调度管理公安对执法车辆进行统一录入，全局管理，指挥中心统一调度； 2）减少违规用车和非警务用车目前民警把警车开成特权车，随意违反交通规则，虽然只是少数，但却在社会上造成了不良的影响，损害了人民警察的整体形象。有的单位采取填写派车单、领导审批等方式来杜绝非警务用车，但这种方式效率低、效果差。而安装了车载监控系统，监控中心可以实时了解某辆
5、警车的具体位置、车速、司机姓名、是否在执行警务等各种信息，通过实时监督可以有效减少警员的警车违规和非警务用车，事后录像也能作为分析警员是否合理用车的依据。3）提高警方的响应速度通过电子地图、音视频等信息，监控中心能及时、准确的掌握突发事件地点和特定目标的实时状况，为领导决策提供可靠的科学依据，快速准确地把警力投放至事发地区，提高警方的响应速度；4）移动执法现场取证功能执法车可以在执勤过程中，对违反车辆自动进行车辆捕获和车牌识别，通过车载NVR进行智能分析，将违法车辆数据实时上传至指挥中心，节省了警员的工作时间，提高了执法的工作效率；5）提高执法透明度，防止暴力执法在执法期间的音视频录像，可作为
6、评估警员是否公正文明执法的有效依据，记录警员执法过程，防止暴力执法。可监督民警文明、公正执法，也保护了民警的权益；6）保护警察的权益车载监控系统既可监督民警文明、公正执法，也保护了民警的权益。以前 110民警处置现场时遇到当事人趁民警不注意离开，或当事人出尔反尔，“安上监控系统后，当时的现场保留下来，就是非常有力的证据”。当警员与民众交涉时，系统成为一个没有偏见的目击者。系统可以令警察更具问责性，并减少民众无的放矢随便投诉警察的情况。7）远程监控，对讲，下发命令指挥中心通过无线运营网络进行远程监控和监听了解现场状况，同时通过对讲、广播及下发短信的形式发布指令等；8）警用设备集成应用可整合车内警
7、用电子设备，节约使用空间，简化操作；2.2 实时定位监控调度管理需求对警用车实施GPS车辆及时监控和调度；可以及时的对警用车进行监控，及时得到车辆的位置、状态、速度、时间、方向和运行轨迹，遇到紧急情况，可及时从周边调用警用车辆，可以优化警用车的行驶路线；并对以上监控数据进行记录，需要时可对车辆的历史运行进行回放，包括车辆的位置、状态、速度、方向和运行轨迹等，具有高效的防抢、防盗功能，极大的提高了车辆运行的安全性和调度的便捷性。具体实现以下功能：1） 车辆GPS定位信息管理：监控主机需将GPS卫星定位信息实时上传，方便管理中心对车辆的定位、跟踪；2） 车辆状态采集：监控主机需将车辆行驶过程中的车
8、辆状况实时上传至管理中心，以达到远程监控、远程管理的目的；3） 数据交互功能：除了需满足车载视频网络上传外，还可以实现声音、文字、图片等信息的交互；4） 电子地图需实时显示车辆位置及状态，方便车辆的管理及车辆调度；5） 在警车报警上传到管理中心时，管理中心可迅速定位报警地点，了解现场情况，并根据情况安排周边警力进行支援。2.3 高清视频实时监控需求在执法车执勤过程中，可以实时监控整个执勤过程，对突发事件可进行及时的监控，确保对车辆、人员、各区域场所情况进行全面有效的掌控，所以要求前端图像达到1080P高清实时传输，监控中心根据需要可以随时查看辖区内任意一路或多路视频，实现视频的录制、回放、抓拍
9、等功能，以便能实时了解警用警务车辆的行驶状态和运行环境及现场情况。2.4 录像回放查询需求支持远程图像点播：按照指定车辆、指定通道进行图像的实时点播、巡视；支持点播图像的显示、缩放、抓拍和录像转存；可按照指定车辆、通道、时间、报警信息等要素检索历史图像资料并能完成回放和下载；回放支持正常播放、快速播放、慢速播放、逐帧进退、画面暂停等。2.5 车辆捕获和车牌识别需求采用先进的智能视频检测方式，能够对经过的所有违法车辆进行捕获和车牌识别，并形成结构化数据信息发送到监控中心，提高执法车辆的工作效率和公安系统的处理速度2.6 调度管理平台需求调度管理平台需充分考虑能与其他各子系统厂家的软件实现兼容，并
10、与其他大部分公安行业已部署系统兼容。平台具体要求如下：1) 可设置多级监控中心2) 所有产品必须通过公安部检测；软件部分必须有国家的软件著作权登记证书；3) 完善的流媒体转发，缓解多用户同时访问同一前端的带宽压力4) 可对用户进行功能授权，如视频浏览、录像回放、云台控制、电视墙管理等5) 支持多个电视墙，具有电视墙管理功能。6) 远程配置、操作、云台控制、设备重启、远程程序升级、录像回放等。7) 网络设备管理、信息安全管理、日志管理等功能。8) GIS 地图管理功能：包括GPS信息统计、超速提醒、行车轨迹回放、电子围栏等。9) 业务管理能力：车辆信息编辑、管理、查询，出车统计，员工考勤等，并提
11、供各种业务报表的导入导出。2.7 低码流移动网络适应性需求车载监控系统应充分考虑移动网络特性，从编码、传输、控制等技术角度适应移动网络的传输需求。目前移动网络分为3G网络和4G网络两种。无线网络覆盖范围广，移动传输效果好，但车辆在移动过程中可能造成移动网络不稳定，要求设备能采用先进的编码算法，能够在较低的带宽情况下传输高清视频。第三章 系统设计原则3.1 设计依据城市监控报警联网系统通用技术要求（GA/T792-2008）安全防范工程技术规范（GB50348-2004）安全防范系统验收规则（GA308-2001）安全防范系统通用图形符号（GA/T74-2000）视频安防系统技术要求（GB/T3
12、67-2001）中华人民共和国交通安全法中国智能运输系统体系框架畅通工程评价指标体系(2005年)计算机信息系统安全保护等级划分准则（GB17859）民用闭路监视电视系统工程技术规范（GB50198）道路交通堵塞度及评价方法（GA/T 115）城市道路交通秩序评价方法（GA/T 175）公安交通指挥系统建设技术规范（GA/T445-2003）城市警用地理信息系统分类与代码（GA/T491）城市警用地理信息系统图形符号（GA/T492）城市警用地理信息系统建设规范（GA/T493）公路车辆智能监测记录系统通用技术条件（GA/T497-2009）交通电视监控系统验收规范 (GA/T514-2004
13、)公安交通指挥系统工程设计制图规范（GA/T515-2004）公安交通指挥系统工程建设程序与要求（GA/T651-2006）汽车行驶记录仪GB/T 19056-2003 视频安防监控数字录像设备GB 20815-2006 中华人民共和国机动车号牌GA 36 3.2 设计原则先进性原则：采用成熟、主流的技术构建系统，集中管理，充分兼顾需求和技术的发展，充分考虑与其他系统的连接，建设可扩展的系统平台。可靠性原则：中心集中管理系统采用国际流行技术和架构进行设计，采用诸多故障处理机制、容错机制、备份机制、以及结构化、分布式的结构提高系统的可靠性。高性能原则：该系统要求具有很高的处理性能。中心系统集中管
14、理最大支持10000路以上设备的接入。可扩展性原则：系统采用模块化设计，分布式架构，保证新功能、模块添加的方便。系统采用标准化接口、协议及流媒体技术，在系统设计时充分考虑到将来系统扩充的可行性，系统中预留了为后期进行扩展的大量接口。经济性原则：在满足用户需求，保证系统功能完善、先进、可靠的基础上，通过利用分布式网络监控系统的远程控制管理功能，尽量降低系统的成本和运行、维护费用。易用性原则：系统功能强大、界面友好。软件设计人性化，易于被普通用户掌握、操作和使用。易维护性原则：系统基本上可以处于免维护工作状态，且人工维护可在远程操作。维护简单，易于管理。3.3 设计目标 实现公安车载监控系统的全方
15、位功能整合。通过车外视频监控云台摄像机、拾音器、报警器、GPS等实现公安车辆全方位信息覆盖，实现车载监控系统智能化管理； 着重针对视频监控、定位管理、录像取证、远程调度等方面的应用需求，搭建一个可以满足公安管理安全化、实时化、智能化、效率化要求的公安智能调度管理平台； 实现本地存储、网络传输实时化。在实现安全稳定本地存储的同时，利用3G，4G等无线传输技术实现车辆现场信息的主动、远程上报，方便管理者及时决策； 促进城市公安系统管理水平明显提高。加强公安车载监控管理体系建设，促进资源的优化整合与共享，提高安全防范和管理能力。实现安全防范立体化、监测预警智能化、调度管理合理化、应对决策多元化、应急
16、处理规范化。第四章 公安执法车监控系统整体方案4.1 方案设计车载执法取证系统对于执法人员加强城市管理、进行文明执法具有重要作用。通过随车全程影像监控传输系统实时监控现场影像，指挥中心依影像和卫星定位信号及数据及时作部署和调度，随时掌控现场动态。采用执法车专用的车载影像监控系统，对于贯彻“科技强警”，提高城管执法人员快速反应和重大突发事件的处置能力，高效迅速解决问题，有效减少国家损失和保证人民群众的生命财产安全，具有重要的社会意义和广泛的社会效益。警用车载监控系统是专门针对公安行业设计的一整套端到端系统解决方案，系统由车载监控系统、单兵监控系统、网络传输系统、指挥调度监控中心等系统组成。分别针
17、对公安行业中警用车辆、调度管理业务、单兵取证的需求而设计。各系统可独立工作，也可集成为一体化的解决方案。4.2 方案拓扑图表2公安执法车监控系统结构示意图4.3 系统架构现阶段大部分公安已经部署自己的平台，为了为最大限度利用现有系统资源，为公安部门减少投资，需考虑整合公安监控平台与已部署公安系统的对接。系统层次结构如下图：图表3系统层次结构图4.3.1设备层 设备层包括监控主机及连接在主机设备上的外围设备，如摄像机、拾音器、GPS、报警器、车载显示器、控制键盘等。设备层的功能主要是完成数据的采集、编码，上报监控主机。经过主机系统的处理，完成本地数据的存储和通过网络上传到管理平台。4.3.2平台
18、层平台层主要有一系列的软件服务器及相关的功能模块组成，他是平台功能的能力集合。主要实现车辆的注册、管理，音视频数据的存储、数据转发，GPS、报警、车辆信息等数据的收集及后期处理、GIS功能、调度管理业务的整合等。对上层业务系统层提供SDK 或ADK。业务系统层在SDK 基础上开发各项业务，以图形化界面展现给用户；对下层设备层，定义与设备层接口规范协议，兼容各厂家监控主机的接入。4.3.3业务系统层业务系统层以图形化的界面展现给用户具体的业务，便于用户操作，查看及系统维护。业务层提供的功能有录像实时监视、回放、抓拍，报警信息的处理，通过电子地图对车辆进行定位、跟踪、查看，车辆行车信息处理，车辆业
19、务统计，员工考勤管理系统等。第五章 车载监控系统通过车载NVR连接车顶视频监控高清红外云台摄像机，拾音器，报警器，GPS设备，对讲设备，4G模块等采集车外、车内视频图像，音频信号，车辆实时GPS信息、行驶状况，报警信号等，实现本地硬盘存储并通过无线网络将数据上传到公安监控平台处理。实现对现场及车内进行音视频监控，并协助执法人员完成语音通话及报警等业务功能。5.1 系统架构车载监控系统主要通过在公安执法车上安装摄像机、拾音器、GPS定位系统、报警按扭、无线传输模块等设备，实现对运行中的执法车辆进行视频音频监控，并完成突发事件下的车辆报警处理等。车载监控系统拓扑结构如下图：图表3 车载监控系统结构
20、图车载监控系统可以分为以下单元： 图表4 车内设备单元图5.2 系统设计5.2.1车内设备安装设计车外设备单元图车内设备单元图 根据公安警用车辆的实际情况，在每台车辆上安装1台高清1080P红外云台一体化摄像机， 1个云台键盘，1台液晶显示器，1个拾音器。5.2.1.1监控主机位置安装监控主机一般安装在车辆后备箱中，避免阳光直射，一般采用坐放安装方式。方便走线、安装与拆卸，便于日常维护；箱体采用通风、抗震、抗冲击设计。 5.2.1.2摄像机位置安装车顶安装高清车载一体化云台摄像机，主要负责采集警用车外视频信息，为了保证在发生事故时可对车外任何方向的视频信息进行及时摄录，该一体化云台摄像机可通过
21、警车内云台键盘对其进行360度旋转控制。高清车载一体化云台摄像机（车辆摄像机）：云台通过支架安装在车顶警灯前侧或者后侧，可通过警车内云台键盘对车外情况进行全方位侦测。5.2.1.3拾音器安装拾音器一般安装在车厢中，用于采集车厢各个空间位置声音信息。也可根据需要独立安装在其他位置。拾音器采用全指向低噪音震膜电容咪头，内置低噪声高增益放大器并辅以抗噪设计，适用于各种环境下的声音拾取。5.2.1.4车载显示屏安装车载显示屏安装在司机右侧驾驶台，支持四路视频的同时显示，并能通过按键在一画面与四画面间切换，方便司机详细查看各路摄像机的监控录像。5.2.1.5报警按钮安装报警按钮：安装一部报警按钮，方便警
22、员在发现警情时及时通过该按钮向上级管理部门报警。警员若发现犯罪嫌疑人实施犯罪时按动按钮，发出报警信号，通过4G无线网络把报警信号、GPS定位信息、车辆基本信息（线路、车号、时间）上传到管理中心，管理人员利用警视联动功能对报警信号进行复核，并通过报警网络向公安机关报案，同时向司机发送报警确认信息。车辆报警系统工作流程如下图：图表12 报警处理流程图5.2.1.6语音对讲器安装语音对讲器(手咪)主要用于在有险情及车辆抛锚等状况下警员能通过对讲器与管理人员取得联系，实现远程指挥。通过监控主机的语音对讲模块实现警员与后台管理人员的联络。 语音对讲从管理中心发起，主要用于管理中心发现车辆内异常状况时向警
23、员发送语音指令，指挥警员完成操作。5.2.1.7车辆状态采集监控主机支持8路报警信号输入，其中1路用于连接报警按钮，其余7路通过将车辆相关信号接入报警输入接口可实现车辆当前状态的收集:1. 前车门开关信号接入报警输入口，采集前车门开关信号；2. 后车门开关信号接入报警输入口，采集后车门开关信号；3. 左转向灯信号接入报警输入口，采集左转向灯信号；4. 右转向灯信号接入报警输入口，采集右转向灯信号；5. 刹车信号接入报警输入口，采集车辆刹车信号；6. 倒车信号接入报警输入口，采集车辆倒车信号；7. 开车停车信号接入报警输入口，采集开停车信号。5.2.2监控主机功能模块设计1）音视频信号采集，编码
24、，存储从摄像头采集到的高清音视频信号进入监控主机，监控主机对前端高清信号进行实时智能分析，将车辆捕获和车牌信息，处理后的数据根据需求进行本地硬盘存储和无线网络上传到调度管理平台。根据车载监控的特点和无线网络的实际情况采用双码流编码技术。本地存储一般配置大容量的硬盘，采用高码率码流，提供完整、高清晰的视频数据，方便查证；平台集中存储采用低码率码流，解决网络带宽问题，更多地用于实时监控。2）信息采集，上传通过内置的GPS模块记录车辆当前坐标位置、行驶速度、方向等信息，根据需求上传至管理平台，便以对车辆进行导航定位、跟踪监测。内置GPS 模块信号稳定性高、定位信息准、响应时间快，性能优异。3）报警信
25、号输入输出支持8路报警信号输入，3路报警信号输出，可自定义报警信号的功能并可设置本地报警警示模式和完成远程报警上报。4）无线网络设计无线传输与有线传输的差异：1终端IP地址不固定，有防火墙限制。运营商分配给无线终端的IP地址可能随时更换且进行了防火墙限制，封闭了部分端口；2网络带宽波动大。无线网络受用户数量多少、地域差异及网络优化程度等问题的影响，网络质量、网络带宽不稳定，甚至可能瞬间降低到零；3车载终端实时运动，基站切换频繁，造成了数据无线网传的不可确定性。针对以上特点，为了提升车载视频无线传输的效果，监控主机对视频的编码算法、网络传输协议进行了重点改进。监控主机采用H.264编码算法，压缩
26、率高，编码效率高; 采用双码流设计，帧率可调，适应各种网络带宽条件下的传输; 传输部分采用丢包重传，根据网络抖动调整码流输送速度等。5）丰富的扩展接口针对公安系统扩展设备种类多，业务层面要对接各种现有管理系统，监控主机提供丰富的扩展接口： 8路报警输入、3路报警输出、RS232 接口、RS485接口、USB接口等，可非常方便地扩展行车记录仪等公安常用外接设备。5.2.3监控主机存储设计移动巡逻车配置车载主机，内置存储空间，保证在无线信号不正常时对图像进行缓存，通信恢复正常时，数据续传到后台存储IPSAN中。按2Mbps码流计算，存放1天的数据总容量 2Mbps83600秒 24小时 （1天）1
27、02421.1GB。则7天所需的存储容量为(T)21.1GB7天147.7GB。因此，每辆移动巡逻车上需配备256GB存储空间。杰迈车载主机能支持接入2块硬盘，存储空间完全能满足需要。5.3 系统功能5.3.1车牌识别功能系统采用国内领先的图像识别算法，对通过的所有车辆进行车辆号码识别、号牌颜色识别。（注：车牌识别功能为特殊功能，在普通型主机中将不予支持）1）号牌结构识别系统能识别的号牌结构包括：单排字符结构的号牌，如军队用小型汽车号牌、GA36-2007中的小型汽车号牌、港澳入出境车号牌、教练汽车号牌等；武警用小型汽车号牌；警用汽车号牌；双排字符结构的号牌，如军队用大型汽车号牌、武警用大型汽
28、车号牌、GA36-2007中的大型汽车号牌、挂车号牌、低速汽车号牌等。2）号牌字符识别识别的字符包括:数字：09；字母：AZ；省、自治区、直辖市简称：京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝；军牌用汉字：军、海、空、北、沈、南、兰、广、成、济、京；号牌分类用汉字：警、学、领、试、挂、港、澳、超、使；武警号牌特殊字符：WJ、0034、练。3）号牌颜色识别系统能识别蓝、黄、白、黑四种底色的机动车号牌。系统采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆进行分型。对于民用车来说，蓝颜色车牌表示的是小型车辆，而黄颜色车牌表示的
29、是大型车辆。因此，我们首先利用车牌颜色判断车辆类型，对于无法根据车牌颜色判别车型或者无法判断车牌颜色的情况，利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。4）车辆号牌识别号牌识别信息包含号牌结构、号牌字符、号牌颜色等信息。系统识别的车牌类型部分示例：5.3.2车辆定位跟踪 支持GPS功能，将车辆位置、经纬度、行驶速度、精确时间、方向等实时上报到管理中心。中心可根据GPS信息跟踪指定车辆，在电子地图上显示行车轨迹。在车辆被盗抢报警后，中心能自动跟踪。5.3.3车辆状态采集 采集车辆前后车门开启、左右转向、刹车、倒车、停车、开动等车辆状态，并上传到管理平台处理；5.3.4语音调度 调度平台集成语音对讲装置
30、，在有警情及车辆抛锚等状况下警员能通过对讲装置与管理人员取得联系，实现远程指挥； 监控中心发现车辆内异常状况可向警员发送语音指令，指挥警员完成操作。5.3.5报警功能 越界报警：系统可设置车辆行驶范围，当车辆驶离该范围系统会自动向管理中心报警； 手动报警：在紧急状态下，司机按下报警开关，自动向管理中心发送报警信号。乘客亦可通过车内报警按钮向司机提示报警； 实时超速报警：可根据线路情况设置最高时速，当车速超过限速时向中心报警；5.3.6远程管理 远程自动查询终端信息（终端型号；软件版本号）,可以远程升级软件； 可远程设置GPS数据上传时间间隔； 可远程设置监控主机的各项功能参数。5.4 车载产品
31、技术优势5.4.1 抽拔式硬盘设计监控主机不仅要在平时进行音视频录音录像，更要考虑到日常怎样对存储的大量录像进行管理。由于车载应用的特殊性，录像保存于不同车辆上的监控主机硬盘中，由于直接在车辆上进行数据管理操作（如查看、播放、备份、归档等）十分不便，要想对录像数据进行统一的管理，必须考虑怎样将车上录像转移到管理中心。监控主机需采用的插拔式硬盘设计，硬盘可以锁定在机器上，也可以方便从设备上抽取出，将硬盘拿回管理中心进行数据备份处理。5.4.2 强抗震性设计由于车况、路况的不同，防震技术便成为了对监控主机最基本的要求。其中包括对整机减震、硬盘架减震、硬盘减震等多个环节，来达到对整个监控主机的减震处理。在这些减震环节中，硬盘的减震则是重中之重。这是由于监控主机中最容易损坏的部件便是硬盘，如果硬盘一旦遭到损坏，便无法将车内情况进行存储，因此硬盘的减震问题显得尤为重要。5.4.3 电源安全性专业车载宽电压电源，适应各种车辆电压，适应范围：8V-60V。具有过压保护、欠压保护、短路
