车载3G视频监控平台开发(二) 部标视频监控平台架构设计

2015年12月8日 分类: 部标1078视频监控

 

车载视频系统满足移动视频采集及特殊情况下快速建立车载视频监控终端的需求,通过无线接入设备能够直接通过城市视频专网接入系统平台。

整个车载视频系统的结构示意图如下:

车载视频监控平台架构设计

移动视频系统结构示意图

前端系统

车载视频系统的前端系统包括车载摄像机、车载控制主机设备、无线链路及传输设备、车载显示设备、供电设备及车辆改装等。移动视频系统通过传输设备双网接入设备(CPE)实时上联至视频监控系统平台,[S1] 现场指挥车可实现移动视频监控、移动指挥及移动办公;通过防火墙,实现城市视频专网与TD-LTE的网络安全连接。

传输系统:

4G无线传输网络和传输设备等组成。前端采集的视频图像经双网接入设备CPE、光传输汇聚设备、汇聚路由器传输到城市视频专网的指挥中心进行存储。TD-LTE的上行带宽满足720P25帧上行传输需求。通过4G网络上传至后端视频监控系统平台,实现移动视频监控、移动指挥及移动办公等功能,并通过防火墙,实现4G与视频专网的网络安全连接。

后端系统:

在云存储中心或公安机房部署集中存储设备(IP-SAN)、数据转发设备和移动视频管理平台系统;在市公安局机房的数据边界两端配置前置和后置服务器,将卡口数据和图片从视频专网摆渡至公安网。

建设范围包括:前端系统(车载摄像机、车载控制主机设备(含北斗卫星导航系统+全球卫星定位系统双定位功能)、车载显示设备、车辆改造、防雷、控制箱、供电线路以及相关基础工作),传输系统(前端的视频4G传输链路),后端系统(存储设备、网络交换设备、移动视频管理平台系统及其它相关配套设备),并提供运维保修服务。各区(县级市)负责前端系统建设;传输及后端系统由市公安局统一建设。

本项目建设范围主要包括:

ü  前端系统建设:车载摄像机、车载控制主机设备(含前端存储及北斗卫星导航系统+全球卫星定位系统双定位功能)、车载显示设备、车辆改造、防雷、控制箱、供电线路以及相关基础工作。

ü  传输系统建设:前端的视频4G传输链路,实现业务的控制与处理,包括业务建立、疏通以及用户与业务的安全加密。保证移动视频系统传输的流畅性和可靠性。

ü  后端系统主要包括数据转发设备、前置服务设备、后置服务设备、集中存储设备(IP-SAN)及移动视频管理平台系统。

1)基本功能

移动车载平台上的摄像机满足360度全方位连续旋转,在正常行驶时能够拍摄到前车和后车的车牌。

2)视频图像传输和存储功能

车载移动平台能将现场的视频信息通过无线网络回传至指挥中心,指挥中心亦可将视频备份存储到IP-SAN,实现3个月巡逻日志记录。

3)前端车辆捕获和车辆号牌识别功能

车辆捕获:前端主机具备视频捕获功能,自动监测所有通过的机动车,对监测区域内的所有机动车进行抓拍,抓拍张数应可调,照片上能够清晰显示车辆号牌,通过无线网络上传到省治安卡口缉查布控系统,并通过无线网络传输报警信息。

4)信息比对和报警功能

省治安卡口缉查布控系统将识别出的号牌信息结果与本地和中心数据库进行比对,并发出报警。

5)基于北斗和GPS双定位的交通部部标平台功能

设备集成了符合部标808协议的GPS模块,移动视频系统后台软件能够获取并上传车辆北斗卫星导航系统(BDS+全球卫星定位系统(GPS)双定位信息。在指挥中心GIS地图上实时动态地显示终端的位置,保留运行轨迹。指挥中心操作员点击终端图标即可打开该点视频。定位精确度需达到10米左右。

 

车载视频监控终端设备架构

 

1)图像采集设备

在巡逻警车及特种车辆顶安装高清一体化云台摄像机,并在云台上集成照明补光设备。在光线不足的情况下,车载图像采集设备能清晰地采集视频图像。

2)车载控制主机设备

在巡逻警车及特种车辆内安装无线车载控制主机设备(含存储),实现无线通信、数据处理等功能。主机同时支持TD-LTE/WIFI[S2] 等无线通信,充分扩展无线应用,保证可以在多种通信环境内的应用。

3)车载显示设备配置

在巡逻警车及特种车辆内合适位置安装显示设备。显示设备的尺寸应符合现场环境和应用需求。

4)车载操作设备配置

一体化云台摄像机的应配置遥控操作设备,以方便操作。

本项目在TD-LTE无线接入网中,通过配置APN、专用固定IP、分配专有无线资源等策略,为整个移动视频监控系统构建一套覆盖整个广州市的无线LTE视频专网。

接入链路如下所示:

本项目网络传输系统包含前端无线接入和后端专用光纤承载网络两个部分。前端双网接入部分指移动视频系统到4G网关的无线链路;后端专用光纤承载网络部分指4G网关与后端存储系统之间的线路和传输设备。

4G无线链路接入流程

无线模式下的整体网络结构图如下所示:

视频监控信号流

1)前端摄像头采集的视频信号传输到CPE

2CPE将视频信号传输到基站。

3)经过传输网络接入4G网关,并接入云存储中心和视频专网。

本项目在无线接入网中,通过配置APN、专用固定IP、分配专有无线资源等策略,为整个移动视频监控系统构建一套覆盖整个广州市的4G无线视频专网。

2.专有无线信道

4G无线网络根据资源分配给用户方式的不同,将资源分配分为两种方式:

(1)GBR承载:即将资源永久分配给某个用户,在速率上要求能够保证不变;比如用户业务本身要求速率是6Mbps,系统指定7.8Mbps作为GBR业务速率,从而实现30%的带宽预留。

(2)Non-GBR承载:与GBR相反,网络资源不能永久分配给某个用户,即不能保证用户速率不变。比如用户需求业务为1Mbps,将其设置为最低保障速率,同时指定AMBR为最低保障速率的1.3倍,当用户速率超过最低保证速率时,若资源有剩余则系统会给UE分配更多的资源,但上限不超过AMBR所要求的速率。

因此,如要保障高清视频监控的30%带宽预留要求,我们可以采用GBR承载方式以确保足够带宽预留。

3.APN策略

无线网络中,配置专有APN移动终端和服务器平台之间通过GRE隧道、静态IP认证、端到端加密、端口过滤等措施,使治安监控的视频数据与其他业务数据实现隔离。

4.专用光纤承载网络

本项目独立建设视频专用承载网与后端存储中心互联,并新建双备份的核心网防火墙与城市视频专网隔离,从而保证了接入现有城市视频专网的安全性、可靠性。

光纤承载网络使用环形传输网络连接,实现各点之间的双路由接入以及环形保护。

所有连接网络链路均独享VC通道带宽,具有高QOS保障和安全保证,VCAT技术提供静态带宽精细分配,虚级联+LCAS提供带宽动态调整和保护,享有电路级保护和全网管理。

1、 丰富QoS特性:具备高可靠性,端到端的带宽保证和最低的处理时延。在传输过程中的每一个环节的通信质量、延时、带宽等都是可预知的,有保证的。

2、 端到端OAM:具备丰富的OAM管理功能,支持对链路各开销的配置管理,以及告警和性能检测功能。支持误码检查。

3、 保护倒换:具备了电信级倒换能力。支持对各种故障的检测,倒换恢复时间可以达到电信级别。

5.固定IP地址分配策略

普通无线用户的IP地址的分配对应PGW APN地址池。出于安全性考虑,平安城市监控终端对应专用的APN地址池,并且在该地址池下配置专用的IP地址池,每一个监控终端分配该地址池下专有的IP地址。并在视频管理平台中通过SIP协议,将域名与摄像头IP进行动态绑定,实现摄像机的远程控制和远程管理。

6、安全接入设计

4G无线网关与各指挥中心的视频专网之间通过防火墙隔离,实现对移动视频前端的安全接入。 

巡逻警车及特种车辆内电源配置需满足所载设备的用电需求。

供电方式:由于汽车直流电源输出波动范围较大,须将直流转换逆变成交流220v电源供设备使用[S3] ,并采用稳压和保护装置来保证电源稳定和安全。另外,配置电池组作为后备电源。

车载主机支持6~36V宽幅直流电压供电[S4] ,经保险丝连接后可直接给车载主机供电,再经车载主机给车载云台摄像机等设备供电。车载终端主机电路系统安装相适应的插片式保险,保险安装在保险盒里,保险盒的位置尽量接近取电端。

建议直接从仪表盘下直接取电,可有效避免从电瓶直接取电的电池腐蚀电源线的线缆。[S5] 

 

由于车辆空间有限,结合设备的选型和项目的实际情况,建议选用汽车宽幅电源供电方式,直接从汽车电池给车载设备供电[S6] 。取电过程中应注意用电安全,连接头做好绝缘处理。 

后端系统主要包括数据转发设备、前置服务设备、后置服务设备、集中存储设备(IP-SAN)及移动视频管理平台系统。

1)数据转发设备

数据转发设备用于车牌图片信息及过车数据转发。

2)前置、后置服务设备

在机房的数据边界两端各新增1台前置服务设备和1台后置服务器,用于将采集到的数据及图片信息从视频专网同步到网中。

3)集中存储设备

在云存储中心或市局机房配置2IP-SAN分别对前端移动指挥视频监控系统的视频图像、过车的数据及抓拍图片进行后台存储。

4)移动视频管理平台系统

配置2台视频管理承载设备并部署移动视频管理平台软件,为用户提供视频监控存储管理、地理定位等应用功能。需接入指挥中心的GIS部标调度平台。

前端移动视频采用分布式存储,包括了前端存储和后台存储两部分。无线信号正常的情况下,视频监控信号连接后台存储服务器,进行后台存储;当无线信号无法正常连接时,则转换为前端存储。

1)前端存储

车载控制主机设备配置256GB高速SSD硬盘,保证在4G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IP-SAN中。

2Mbps码流计算,存放1天的数据总容量 2Mbps÷8×3600秒 × 24小时 ×(1天)÷102421.1GB。硬盘格式化损失按照格式化后可用空间为硬盘标称空间的90%计算。每套每天需23.5G,则7天所需的存储容量为∑(T)23.5GB×7天≈165GB。因此,设计在每辆移动巡逻车上配备256GB硬盘。

2)后台存储

移动视频监控系统,在云存储中心或市局机房配置2IP-SAN对前端移动指挥视频监控系统进行后台存储,全局按权限调取,数据保存时间为30天。

车辆(特种改装车、越野车和轿车)需要安装车载设备,实现移动视频应用。由于使用情况复杂,道路情况难以预料,这对底盘的越野性能、通过能力、减震能力以及适应恶劣环境的能力有较高的要求。车辆由用户方提供。

1)改装内容

车体在保持原整车性能的前提下,实施合理的配重、防震、防尘、降噪与恒温改造,车体改制符合以下原则:

车体改装符合国家和行业相应标准。

改装后整车各项主要性能指标不低于原车性能指标。

根据汽车底盘(轴距,承载,额定总重)和用户需求对整车进行优化布局设计,确保轴荷分配及左右配重应合理,同时保证具有最大的工作空间,各功能区的设计科学、合理,避免工作时出现相互交叉影响。

改装部分使用年限在10年以上。车体各部做相应的防锈、防腐蚀处理。

车体改造完成后将进行整车性能测试,如行驶试验、淋雨测试等,确保整车性能符合设计要求。

在满足技术要求的前提下,整车改装时最大限度地采用标准件、通用件、标准化模块通用结构。

2)车内布局

整车车内分为驾驶区、操作区和设备区。

将车内地板找平,在地板上设置安装挂钩以备固定其他随车设备用,并保证跟地板平齐。地板表面铺设地板胶。

在车内中后部为操作区,在该区内加装标准19英寸设备机柜,机柜横向布置;机柜主体采用优质汽车专用钢板(厚度为1.5mm)通过数控加工制成,表面做喷塑处理,机柜辅件表面全部采用镀锌处理。

在机柜右侧下方安装有一套配电盘和电源插座。配电盘上安装有空开、电流电压及频率表、指示灯、电源切换开关等。同时配电系统还设有输入电源断电讯响报警装置,当输入电源出现断电时,能及时提醒操作员处理情况。

在机柜后部为设备区,该区内安装手动电源电缆盘,上面绕有30米市电输入电缆。

)改装效果图 

 

参数

功能特性:

ü  最高分辨率可达1280*720,逐行扫描CMOS,捕捉运动图像无锯齿

ü  采用H.264编码输出720P@25fps实时图像

ü  采用ROISVC等视频压缩技术,压缩比高,且处理非常灵活

ü  支持数字宽动态,3D数字降噪功能

ü  含补光灯,适合黑夜无照明环境的监控

ü  支持自动白平衡

ü  支持比例变倍功能,旋转速度可以根据镜头变倍倍数自动调整

ü  支持256个预置点

ü  全天候环境设计,IP66防护等级

技术参数:



型号

参数

DS-1023YT/GZ

 

 

 

高清车载摄像机

摄像机

 

传感器类型

1/3''Progressive Scan CMOS

 

分辨率

1280*720@25fps

 

光学变倍

18

 

光圈&聚焦

自动光圈、自动聚焦

 

最小照度

0.01Lux

 

视频压缩标准

H.264

 

图片压缩方式

JPEG

 

补光

含补光灯,适合黑夜无照明环境的监控

 

云台

 

水平范围

360°连续旋转

 

水平速度

水平预置速度为150°/s

手动控制速度为0.1°~ 100°/s

 

垂直范围

+90°~ -90°

 

垂直速度

上下预置速度为120°/s

手动控制速度为0.1°~90°/s

 

预置点个数

256

 

一般规范

 

尺寸

376mm×330mm×140mm

 

工作电压

DC10.8V-DC18V

 

工作温度

-30~+65

 

工作湿度

10%~95%

 

防护等级

IP66

 

       

摄像机实物图:

 

系统的中央处理单元,支持1080P高清视频输入、存储及传输,同时内置车牌识别、车辆检测功能、比对报警功能,内置GPS/北斗双定位模块、内置4G/WIFI无线网络传输等模块。

车载主机采用全铝机箱,无风扇、抗震、防尘、防水溅。

设备技术参数:


技术指标

规格描述

操作系统

嵌入式Linux操作系统

主处理器

高性能工业级嵌入式微控制器

图像压缩标准

标准H.264

音频编码标准

G711A

视频输入

11080P高清视频输入,3WD1输入

视频输出

1PAL/NTSC,航空头(1.0VP-P75Ω)复合视频信号输出

1VGA输出

图像分辨率

1080P720PWD1D1CIFQCIF

功能

内置智能车牌识别、车辆检测功能、比对报警、3D降噪,智能稳像,智能透雾

电源

DC 6~36V

硬盘接口

支持22.5SATA硬盘接口,标配256G SSD固态硬盘

功率

≤15W

对讲接口

4芯航口接头,外接专用的全双工对讲设备

通信接口

1USB 2.0接口,1USB 3.0接口,1RS4851RS232

网络模块

内置4G模块,可插拔模块设计,方便更换

GPS/北斗双模块

内置GPS/北斗双模块

扩展网口

2RJ45 10M/100M/1000M自适应以太网口

尺寸

205mm(宽)×102.3mm(高)×251mm(深)

重量

≤4.5Kg

工作温度

-10~+60

工作湿度

10%~95%(无凝结)

车载主机外观图术参数:


分辨率

1024*600 RGB

背光模式

LCD

材质

电容触摸屏

屏幕尺寸

7

尺寸

190mm×140mm×30mm

功耗

≤5W

重量

≤0.6Kg

工作电压

12V

工作温度

-10~60

工作湿度

10%~95%

车载显示屏外观图:

 


控制功能

取证主机:录像、事件抓取、事件回放、参数设置、程序升级等;

车载云台:变焦、聚焦、亮度、快门、云台预置位等;

电源锁

控制整套系统的启动与关闭

尺寸

170mm×140mm×35mm

重量

≤0.5Kg

功耗

≤1W

工作电压

12V

工作温度

-10℃~60℃

工作湿度

10%~95%

便携式手控器外观图:

 



ü   附件2移动车辆选型

移动车载动态取证系统,在选择安装车辆时主要需要考虑云台摄像机安装后的视野效果,建议选择的车型如下:


推荐车型

推荐车型

上海大众朗逸

东风尼桑奇骏

上海大众桑塔纳2000

郑州尼桑帅客

上海大众普通桑塔纳

东风锐琪皮卡

上海大众帕萨特

尼桑骊威

大众开迪

无行李架[S7] 

斯柯达明锐

尼桑骊威

五十铃厢式车

尼桑天籁

五十铃皮卡

尼桑轩逸

江铃皮卡

丰田巡洋舰

江铃厢式车

丰田霸道

江铃全顺低顶

丰田普拉多

江铃全顺中顶

丰田皇冠

江铃全顺高顶

丰田RAV4

江铃(长轴)新款

丰田考斯特

福特全顺 余姚特警[S8] 

丰田卡罗拉

江铃商务车

丰田花冠

江铃全顺(新款高顶)

丰田凯美瑞

一汽大众捷达

本田雅阁(2007-2008款)

大众新捷达

本田CRV

大众老款宝来

本田飞度两厢

大众途安

本田飞度三厢

上海大众POLO

东风本田

上海大众CC

本田奥德赛(商务车)

福特全顺(新款)高

东风景逸

郑州日产东风皮卡

 

郑州皮卡

 

郑州日产NV200

 

东风小康K07

 

东风尼桑逍客

 

上述表格中的车辆基本车身长度不超过4.7m[S9] ,车顶水平长度不超过2.8m。在车顶安装云台摄像机后,车顶前后沿对视野遮挡较少,这样云台摄像机在安装后其全方位视角比较好,并且大部分车辆都有后备箱,有足够空间放置车载主机,主机连接的线缆都可安装在不易碰触的位置,整套系统有良好的安装运行环境。

 

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