基于3G的無線視頻監控傳輸系統的設計與應用

摘要：為了進一步加強在途運輸車輛的安全監督管理，結合3G網絡模式的推廣，提出了基于3G的無線視頻監控傳輸系統的設計與實現方案，給出了該系統的總體框架、工作流程，以及車載終端和監控中心的具體設計。試驗結果表明，系統實時性及穩定性佳，可在很大程度上降低企業成本，該設計具有可行性。

關鍵詞：無線視頻監控；3G通信網絡；車載終端；監控中心

中圖分類號：TP303 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8228(2011)09-19-02

0 引言

近年來，隨著Intemet的普及和全球信息化的發展，信息化建設全面鋪開，信息技術給汽車運輸領域帶來了深刻的變革。目前國內很多汽車運輸公司、物流公司、出租車公司、汽車租賃公司等已經推行基于GPS的運輸車輛實時定位，確保及時準確地掌握車輛在途信息。如今城市安防意識普遍增強，無線車載視頻監控已成為平安城市建設中不可或缺的一部分。早期的車載GPS系統通信主要采用GSM短信方式來實，GSM短信通信方案是把采集到的GPS位置和速度信息，以短信的方式發送給監控中心相應的短信服務系統或者指定手機號碼。通用無線分組業務(General Packet Radio Service，GPRS)是在現有GSM網絡上發展出來的一種新的分組交換數據應用業務，后期采用GPRS作為GPS車載系統的數據通信方案，比GPS短信通信方案優勢明顯。

無線視頻監控系統實時性要求更高，通信量和通信頻率的增加，使得采用GSM／GPRS作為GPS車載系統數據通信方案已不能達到將該應用推廣的目的。隨著3G的正式到來，移動通信數據網絡為承載視頻監控數據的傳輸提供了更好的條件和保障。基于3G的無線視頻監控傳輸系統的設計與應用，是將衛星導航系統(GPS)與地理信息系統(GIS)相結合，同時輔助天氣情況，地面交通情況，通過3G網絡與監控調度中心通信，智能地選擇最佳行駛路徑，實時傳遞車內實況錄像。這一運輸行業的服務流程更新設計不僅可以實時地監控各類運輸信息，而且能使整個運輸管理平臺最大地發揮整體效益，對配送全過程進行同步視頻跟蹤控制，對路線路況信息完整采集保存，從而實現實時調度和事故車輛的緊急援助，進一步提高了運輸企業的市場競爭力。

1 系統功能及架構

1.1系統功能

基于3G的無線監控傳輸系統與很多安防監控產品相比，由于其移動性的特點和服務對象不同，在功能上存在著很大的差異，具體而言，該系統包括以下功能：

(1)車輛實時無線視頻監控。基于不同時間、不同空間的智能車載遠程跟蹤監控，有效地進行實時監控。將圖像回傳至監控調度中心，實時監控車輛位置、車內外實況和行駛路線，防止司機繞路、私自載貨和偷油等。

(2)車載行駛路徑智能選擇。根據交通管理系統、氣象信息系統的接口提供的數據，掌握在途運輸車輛所在區域交通流量狀況和沿途天氣情況，智能地選擇最佳行駛路徑，可以降低油耗、控制行駛路線和時間、加強安全管理。

(3)預報警處理。監控和保障車輛、司機和貨物的安全狀況，異常及意外情況報警處理。

(4)車輛錄像軌跡回放。對任意車輛支持軌跡播放、暫停、幀放、慢放、快進、快退等傳統播放功能。

(5)車輛信息查詢。支持錄像文件檢索，分為按時間檢索、按報警檢索、按司機姓名檢索等。

1.2系統架構

基于3G的無線監控運輸系統，由車載設備、3G無線通信網絡和監控調度中心三大部分組成。其中，車載設備端主要由攝像頭、無線監控錄像機、GPS模塊、通信模塊、LCD顯示屏和主控制器構成；監控調度中心則由GPS模塊、GIS模塊、通信模塊和中央處理機構成。應用系統架構框圖如圖l所示。

基于上述架構的運輸監控系統的基本工作流程如下。

(1)當物流運輸車輛在路線上運行時

監控攝像頭對車輛內場景或路況進行錄像；車載通信模塊會與監控調度中心保持實時交互，它通過GSP模塊定位，計算出自身所處的地理位置的坐標；車載設備通過3G無線通信網絡把車輛信息發送給調度中心。調度信息中心將接收到的位置坐標以及其他數據進行處理后，可以在中心的監控視頻上顯示車載內外實況錄像，也可與GIS系統的電子地圖進行匹配，在電子地圖上直觀顯示車輛的準確位置，并且可以通過與交通管理系統、氣象信息系統的接口，根據運輸車輛所在區域交通流量狀況和沿途天氣情況對運輸車輛的行駛路徑進行優化。調度監控中心通過CMS向車輛發送指令，實現智能調度。車載設備也可以根據自身行駛途中的突發狀態與調度中心交互，發出預警。

(2)當運輸車輛回到總站時

通過u盤拷貝或更換硬盤的方式下載指定時段錄像；通過回放分析軟件實現對下載錄像的分析。

通過運輸監控系統，調度中心的管理人員可以實時掌握運輸車輛的動態信息，如位置、速度、行駛狀態等，并且可以通過視屏監控即時主觀的呈現運輸車輛畫面，使安防效果更到位。

2 系統設計方案

(1)GPS智能管理監控調度中心

組成：由CDMA2000 EVDO通信網關、通信管理服務器、數據庫、管理終端、大屏幕顯示系統等組成整個監控系統的核心部分。

功能模塊：提供了CDMA 2000 EVDO網關接口，處理所有GPS警情數據，并將相關數據信息(位置、報警、記錄等)進行存儲、分發到通訊網絡控制中心和公交調度中心。

(2)車載設備

組成：需要定位、跟蹤的車輛必須安裝車載單元(本系統稱車載終端)。車載終端組成包括主機(由GPS接收機、CDMA2000 EVDO收發模塊、車載硬盤錄像機、車載顯示器和語音報站器構成)。車載監控的產品組合方案如圖2所示。

功能模塊：車載終端是公交車輛監控調度的重要部件，GPS接收機完成GPS衛星信號的分析計算，通過CDMA 2000EVDO通信模塊發送給公交調度中心。顯示設備可收發消息、實現調度功能、發出提示信息，攝像頭可拍攝視頻并由車載硬盤錄像機將視頻信號編碼記錄并上報到中心，GPS模塊連接自動報站器可實現自動報站功能。

(3)服務平臺

組成：由GPS調度服務器、存儲數據庫、視頻注冊服務器、視頻存儲服務器和磁盤陣列組成，架設在通信網絡控制中心，可通過Intemet及專線訪問中，L，Web服務，實現對車輛的網上管理。

功能模塊：網上平臺基于B／S結構，其最大優點是客戶端不需要下載配置地圖，地圖可直接由服務器發布到客戶端。Web服務平臺提供了地圖服務、請求響應、GPS警情數據處理、車輛資料管理等功能。

3 試驗結果

該系統目前已經進入推廣試驗階段，在武義汽車運輸總公司試用了一年的運行結果顯示，系統實時性及穩定性佳。公司目前已有兩輛車安裝了監控系統，表l是其中一個車輛近一年有關投入系統后與投入系統前的數據對比。

很明顯，從上述數據比對中可以得出安裝3G無線監控錄像可以有效防止司機繞路跳票，省下一筆不必要的支出，全面應用可以很大程度上降低公司支出。更重要的是，直觀的畫面呈現可以為交通事故糾紛的案件處理提供重要的依據，還能對司乘人員起到警示作用。

4 結束語

建立基于3G的無線視頻監控運輸系統，使運輸企業能實時準確地掌握車輛的運行狀況，通過直觀呈現的車輛畫面，對車輛進行監督調度管理，為駕駛員提供交通和服務信息，從而保障車輛安全、按時到達目的地。試驗結果表明，該系統的使用節約了成本，使運輸車輛的管理簡單有效，因此，我們認為該系統具有廣闊的推廣應用前景。