很完整的護衛運鈔無線監控系統解決方案
第一章 系統概述
1.1 系統概述
車載移動網絡監控系統采用先進的數字視音頻監控技術，在車輛上安裝終端，使用大容量硬盤對車輛內外的視音頻信息進行實時記錄保存以備日后查證使用。
本系統結合無線網絡傳輸技術，將車輛現場圖像及所在位置傳送到指揮中心，給領導遠程指揮調度提供第一手資料；在發生突發事件時，指揮中心能根據獲取的現場資料迅速作出反應；是打造 “平安社會”強有力的不可缺少的基礎設施之一，可為保一方平安做出貢獻。
1.2 車載移動網絡監控系統組成
1.2.1 前端信號采集處理系統
系統前端布置車載移動視頻監控終端（車載硬盤錄像機）負責采集視音頻數據、數字化壓縮處理，并進行數據實時保存。
車載移動視頻監控終端集成了數字視音頻編碼模塊、視音頻存儲模塊、無線網絡傳輸模塊、報警信息處理模塊、GPS定位模塊，并提供了多種擴展接口，可實現高清晰視音頻錄像、無線網絡傳輸、報警信息上傳、車輛位置等功能。
1.2.2 數據傳輸系統
系統將視頻圖像、報警信號、車輛行駛信息通過的無線網絡平臺（系統支持EVDO無線網傳方式）實時傳輸至監控中心，為監控中心在突發事件時提供現場視頻的圖像信號。
1.2.3 監控中心數據分析管理系統
監控中心平臺能在電子地圖上隨時掌握全部車輛的所在位置和行駛情況，并可隨時調用任意車輛的監控圖像，以便對車輛進行管理。
監控中心由多臺服務器和管理終端組成，主要服務器有：負載均衡服務器、注冊服務器、流媒體轉發服務器、GIS服務器。
1.3 車載移動網絡監控系統基本功能
一、視頻監控錄像功能
車載移動視頻監控系統具有視頻信號和音頻信號的實時H.264硬件同步采集壓縮、硬盤記錄、實時視音頻預覽、視音頻信號切換、本地錄像文件回放、實時無線網絡傳輸、錄像文件回放等功能。
二、無線網絡報警功能
車載移動網絡監控系統具備遠程報警功能，在發生突發事件的時候，押運人員按下報警按鈕進行報警，設備主動與監控中心連接，并將報警信息和視頻圖像實時傳輸至監控中心。
三、視頻數據無線上傳功能
車載移動網絡監控系統支持視頻數據無線網絡上傳，系統可通過運營商網絡電信EVDO進行不同幀率的視頻流或照片上傳功能。
四、車輛定位功能
系統采用無線網絡傳輸同時，可利用GPS定位系統確定車輛所在位置，同時可在監控中心電子地圖上顯示其所在位置，并可對車輛行駛軌跡進行分析。
五、監控中心實時監控管理功能
監控中心布置實時監控系統，監控中心授權用戶可調用車輛現場圖像數據，同時可接收車輛上傳的報警信號并獲取相應的視頻信號。監控中心對這些信號進行分類處理，并做出快速反應。
第二章 系統設計方案
2.1 總體設計
系統在運鈔車輛上安裝車載移動網絡監控終端和監控前端設備，對車內部情況進行實時監控；監控指揮中心對前端獲取的實時數據進行分析。
2.2 前端設計
一、前端攝像機
本系統在汽車內外安裝彩色高解析攝像機，采集視頻圖像信號。
以紹興安邦護衛使用的全順車為例，車前針孔攝像機安裝在車前檔風玻璃處，車輛前部道路信息；車前部車廂內安裝紅外半球攝像機，用于觀察駕駛員操作信息；系統利用原有的車后倒車攝像機和運鈔車廂部分的紅外攝像機，獲取車輛后方和運鈔車廂信息。
二、數據存儲設計
系統采用專業的車載移動網絡監控記錄設備（車載移動網絡監控系統終端）。對前端的視音頻信號進行模擬數字轉換，并壓縮保存在硬盤中。
數據存儲量計算：
以每天12小時，四路視音頻錄像為例；H.264壓縮方式下，采用變碼流方式，每路最大512K碼流，每天所需存儲空間最大為：（512K×3600×12/8）×4 = 12GB。若使用250GB的硬盤可至少保存20天以上的歷史數據。
三、液晶屏顯示
在車載布置7英寸液晶顯示屏一個，用于顯示本地預覽圖像；也可利用原有前裝液晶屏顯示相關圖像。
2.3 數據采集傳輸系統設計
2.3.1 無線網絡數據傳輸設計
系統采用運營商的EVDO無線網絡平臺，平臺由三部分組成
運鈔車輛電子監控無線網絡平臺拓撲結構圖
一、車載數字硬盤錄像機
車載硬盤錄像機作為系統的終端，啟動后主動與監控中心APN專網上的轉發服務器建立連接，并與轉發服務器保持心跳連接，確保車載硬盤錄像機鏈路通暢。在報警按鈕啟動后，硬盤錄像機向轉發服務器發出報警請求，并主動上傳圖像；監控中心需調用車內數據時，由轉發服務器向硬盤錄像機發出請求，得到請求后立即將視頻上傳至轉發服務器。
二、轉發服務器
轉發服務器作為監控中心和終端（車載硬盤錄像機）交互的平臺，主要進行數據圖像和報警信號的轉發工作，并進行操作員權限的認證和管理。
三、監控中心管理平臺
監控中心管理服務器可接收轉發服務器轉發的終端報警信號，并在屏幕上顯示終端自動上傳的圖像。
系統也可以調用任意一臺車輛的視頻信號，只需在GIS電子地圖平臺上點擊所需瀏覽的車輛圖標，即可顯示車輛行使圖像。
2.3.2高速磁盤備份系統設計
系統采用最先進的eSATA數據接口，對錄像數據進行高速備份。通過外接SATA硬盤盒（數據備份儀）導出數據，可進行“自動備份”和“自定義備份”。“自動備份”功能提供當天或預先設定時間內的全部數據備份，“自動備份”功能無須人員干預，只需將外接車載備份儀直接插入備份接口即可進行數據備份；“自定義備份”功能可針對所需要的時間段進行有選擇性的數據備份。
2.4 指揮中心遠程監控客戶端和服務器設計
2.4.1 客戶端軟件主要功能
一、視頻實時瀏覽
實時瀏覽車輛上傳的視頻圖像，視頻圖像分辨率、碼流、幀率、圖像質量等參數實時可調，視頻上傳延遲小于5秒，支持網絡帶寬自適應功能。
二、遠程抓圖功能
支持前端抓圖按鈕，抓取高清晰照片，可實時調整圖片分辨率、圖像質量。
三、車輛定位管理功能
支持GPS定位信息轉發，并在地圖上顯示車輛軌跡（時間，地點，經度，緯度，速度），歷史軌跡調用回放功能，可動態回放車輛行駛軌跡。
四、遠程報警功能
支持三種報警功能、并在平臺上實時顯示報警信息
（1）、手動按鈕報警
支持報警按鈕報警；
（2）、越界報警、超速報警、阻塞報警
通過GPS信息可對車輛行駛狀態進行判斷，車輛是否超速、是否越界、是否在一地點長時間停留；
（3）、設備出錯報警
支持設備自檢報警上傳，如視頻信號被非法切斷。
五、車輛管理功能
用戶通過相關車輛類型、車隊、車牌、聯系人等信息進行管理。比如車輛名稱、車隊名稱、駕駛員姓名、駕駛員電話、阻塞報警時間、車輛最大速度等功能。并可以獨立的把每輛車的單個通道按需求進行分組。
六、日志記錄功能
各種操作日志記錄，并可通過時間段進行查詢。
七、本地錄像回放功能
前端網傳的錄像可通過播放軟件進行本地播放，支持多路回放功能。
2.4.2 監控中心服務器設計
指揮中心布置注冊服務器、負載均衡服務器、流媒體轉發服務器。
（1）、注冊服務器
注冊服務器提供終端上線注冊功能，并與終端實時保持心跳連接；
（2）、流媒體轉發服務器
轉發服務器提供視音頻數據、信令和GPS定位信息的轉發和負載均衡工作。
（3）、負載均衡服務器用于系統資源合理分配，適用于大規模的車載監控應用。
2.5 系統與GPS定位系統的結合
車載無線視頻監控系統和GPS定位系統直接通過服務器直接的信息數據交換，完成數據共享和相互調用。
車載視頻監控系統提供GPS定位系統車輛視頻實時圖像，定位系統提供車輛駕駛相關信息如經緯度、速度、車輛信息給車載視頻監控系統。
第三章 系統技術優勢
3.1 抗惡劣環境達容量數據存儲技術
3.1.1 軍轉民的專利硬盤減振加固技術
車載移動監控終端應用在顛簸、振動、搖擺等惡劣環境下，要保證設備長期穩定工作，對減振加固技術提出了較高的要求，尤其是對硬盤減振加固技術是該系統重點難題。
3.1.2 寬幅電源輸入和電源保護技術
運鈔車輛大多采用直流12V電源，行駛過程電源穩定在12～16V之間，但是在車輛點火時汽車電源會突然降低到8V左右，下降過程約為40ms，然后恢復至正常電壓范圍內（12～16V）。輸入電源的瞬間降低可能導致車載設備出現故障，如：重新啟動、設備死機等，因此對車載終端提出輸入電源寬幅適應的要求。
我們針對車輛對電源寬幅適應的特殊要求，為車載數字硬盤錄像機定制了寬幅輸入電源，其適應范圍為直流6～36V，可滿足各種類型車輛使用的應用。
該電源經過特殊的設計，具備了斷路、短路、過流、過載保護功能，對設備保證正常運行起了重要作用。電源具備直流12V/5V輸出功能，可以滿足車載硬盤錄像機、數據備份儀、液晶顯示屏、攝像機等相關設備的供電需求。
3.1.3 延時關機技術
根據車輛對車載硬盤錄像機的需求，終端電源應滿足在車輛點火開關關閉后繼續工作一段時間，但是又不應24小時持續工作（不關機），因為這樣持續工作會減少車輛電瓶的使用壽命，若長時間不關機還可能導致車輛電瓶內的電全部耗光，致使車輛無法啟動。
本系統設置了延時關機的功能，可在車輛點火開關關閉后指定時間內（5分鐘到6小時）繼續工作，到達指定時間后關機。
延時關機功能優點是可以延長錄像時間，并可避免車輛斷電對硬盤造成的損壞。
3.2 先進的視音頻編解碼技術
一、先進的H.264視頻壓縮技術
車載移動視頻監控終端采用H.264數字編碼技術，高編碼效率（相同的重建圖像質量，碼率較 MPEG-4節約30%左右），靈活的編碼策略，適應不同應用和不同網絡帶寬。
H.264碼流結構網絡適應性強，增加了差錯恢復能力，使視頻數據適應不同傳輸信道網絡，更好地實現面向IP和無線網絡的應用。網絡遠程瀏覽畫面清晰、逼真。
多模式運動估計大大提高了運動估計的精確程度，同時提高了移動偵測報警的精度。25F/S（全實時）硬盤記錄的同時，可自定義網絡傳輸的視頻參數。
二、支持數字水印技術
水印（WaterMark）技術防止錄像資料被篡改，提高證據材料的可信度。
三、多工技術支持
視音頻數據的紀錄、網傳及菜單操作、報警聯動等功能可同步進行。
四、安全處理機制
先進的數據流管理方式，確保系統長時間穩定運行，并使由掉電等原因導致的異常關機造成的損失最小。
完善的異常處理功能。
完善的日志記錄與快捷的查詢功能：報警日志、操作日志及系統日志。
五、動態調整編碼參數
在不啟停錄像、網傳的情況下，調整的編碼參數即生效。監控系統中，靜止的監控場景，可以采用降低錄像的分辨率、圖像質量、碼率和幀率的方法，使錄像保持在很低的碼率，而在圖像發生變化時可以提高錄像的分辨率、質量、碼率和幀率，實現高質量的錄像，由于上述參數可以動態修改，因此可以保持圖像的連續、無需頻繁的切換文件，即滿足了在關鍵時刻對高圖像質量的要求，又節省了硬盤空間和網絡帶寬。
3.3 SATA硬盤存儲技術和eSATA快速備份技術
3.3.1 SATA硬盤存儲技術
本系統數據存儲采用3.5英寸大容量SATA硬盤，其優點有以下幾個方面：
㈠、高速的磁盤讀寫技術，硬盤容量大；
㈡、先進的接口技術，日后硬盤接口技術發展的方向，即將替代上一代PATA產品；
㈢、工作穩定，功耗、噪音、發熱量、抗振性、平均無故障工作時間等性能優于上一代產品；
㈣、支持熱插拔、數據備份方便；
㈤、性價比高。
SATA硬盤簡介：
SATA是Serial ATA的縮寫，即串行ATA。這是一種完全不同于并行ATA的新型硬盤接口類型，由于采用串行方式傳輸數據而得名。SATA總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區別在于能對傳輸指令（不僅僅是數據）進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。串行接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。
與并行ATA相比，SATA具有比較大的優勢。首先，Serial ATA以連續串行的方式傳送數據，可以在較少的位寬下使用較高的工作頻率來提高數據傳輸的帶寬。前SATA II的數據傳輸率則已經高達300MB/sec。
Serial ATA規范不僅立足于未來，而且還保留了多種向后兼容方式，在使用上不存在兼容性的問題。在硬件方面，Serial ATA標準中允許使用轉換器提供同并行ATA設備的兼容性，，這在某種程度上保護了我們的原有投資，減小了升級成本；在軟件方面，Serial ATA和并行ATA保持了軟件兼容性，這意味著廠商絲毫也不必為使用Serial ATA而重寫任何驅動程序和操作系統代碼。
另外，Serial ATA接線較傳統的并行ATA(Paralle ATA)接線要簡單得多，而且容易收放，對機箱內的氣流及散熱有明顯改善
SATA硬盤數據線和傳統PATA硬盤數據線對比， SATA硬盤數據線為7芯紅色，安裝方便； PATA數據線為40芯扁平電纜，其安裝難度明顯要比SATA數據線大。
圖4－10 SATA數據線與PATA數據線對比示意圖
3.3.2 eSATA硬盤快速備份技術
eSATA（External SATA）是SATA的外接式接口，但是配備更耐用的纜線和連接器。eSATA接口是目前計算機最快、最先進的通用外部數據傳輸接口，eSATA可以達到如同SATA般的傳輸速度3Gb/s，接口速率與臺式硬盤的情況相同。
各種接口的速率比較：
eSATA接口優點：
㈠、傳輸速率高、支持熱插拔功能；
㈡、避免靜電放電造成的損壞，提供電磁干擾保護；
㈢、接口插拔壽命在5000次以上；
㈣、eSATA的制動彈簧和ClickConnect內部連接提供更安全的連接特性。
eSATA接口基于標準的SATA線纜和接口，連接處加裝了金屬彈片來保證物理連接的穩固性。
圖4－11 eSATA數據接口示意圖
3.3.3 優秀的磁盤管理技術
隨著硬盤容量的不斷增大，對硬盤的數據管理功能越來越重要，好的硬盤管理方案可以大大延長硬盤使用壽命、降低硬盤的損壞率，提高監控錄像穩定性。我們將多年硬盤錄像機的研發積累的技術運用在車載監控中，為用戶提供完善的數據管理保護功能。
一、特有的硬盤、文件管理技術
磁盤預分配技術、多分區技術，使得循環記錄時不出現碎片，延長硬盤壽命。
硬盤管理信息區的凍結保護技術，提高文件系統的安全性。
硬盤休眠與低尋道技術，提高硬盤的可靠性與運行效率。
硬盤失效預警技術，保證硬盤可靠、安全工作。
二、支持硬盤S.M.A.R.T功能
S.M.A.R.T英文全稱：Self－Monitoring, Analysis and Reporting Technology，它的中文含義是自監測、分析和報告技術，所有硬盤廠商也都提供對它的支持。
S.M.A.R.T.技術可以監測磁頭、磁盤、馬達、電路等，主機上的監測軟件對被監測對象的運行情況與歷史記錄和預設的安全值進行分析、比較，當出現安全值范圍以外的情況時，能夠自動向用戶發出警告。
3.4 無線網絡傳輸技術
3.4.1 先進的無線網傳技術
一、無線網絡視頻傳輸實現方案
無線網絡視頻傳輸平臺由三部分組成
㈠、車載數字硬盤錄像機
車載硬盤錄像機作為系統的終端，在硬盤錄像機啟動后主動與轉發服務器建立鏈路連接，并與其保持心跳連接，確保車載硬盤錄像機不掉線。
㈡、轉發服務器
在監控中心管理PC要調用車載硬盤錄像機的圖像或司機觸發報警信號的時候，視頻首先上傳至轉發服務器，再由轉發服務器轉發至相應的PC終端上。
㈢、監控中心管理平臺
監控中心管理平臺可接收終端上傳的報警信號，并在屏幕上顯示終端上傳的圖像；也可以在GIS電子地圖系統中對指定車輛進行視頻數據請求，并獲取相關圖像數據。
二、無線網絡視頻傳輸特點
㈠、系統采用無線運營商（中國電信）和WLAN無線局域網相結合的網絡環境設計，網絡覆蓋面積廣，盲點少，可提供不同網絡環境下的視頻瀏覽功能；
㈡、系統配置靈活，支持多種無線網絡平臺；
㈢、網絡穿透能力強，適應多種網絡應用，支持穿透運營商無線網關；
㈣、唯一的設備識別ID,安全性強，保障圖像數據安全、可靠、穩定地傳送至監控中心；
㈤、無線報警功能，系統通過報警按鈕向中心報警，并主動上傳現場視頻圖像。
三、多種無線網絡傳輸方式
系統支持運營商電信EVDO的無線網傳方式。
幾種無線局域網的對比
從上表可見，現有的網絡環境下使用中國電信的EVDO是最適用帶寬的網絡模式。
四、有效的帶寬節約方案
使用運營商的無線信道的資源有限，系統只是在得到報警觸發信號和監控中心有瀏覽圖像需求的時候才進行視頻數據網絡傳輸，這樣可以節約大量網絡帶寬資源；有效地減少數據傳輸流量，降低系統運營成本支出。
3.4.2 無線網傳安全技術
一、無線防火墻穿透技術
本系統采用主動連接模式進行網絡連接，穿透防火墻的阻礙。終端啟動后自動和監控中心的管理服務器進行注冊，管理服務器通過對終端的ID和密碼用戶的認證，并與終端保持心跳連接。用戶要瀏覽視頻圖像的時候，與管理服務器通訊，并向轉發服務器申請調用圖像即可。
二、無線VPDN網絡傳輸
系統支持無線APN網絡，采用無線APN網絡中數據不經過公網，不會發生數據被截取或受到外網攻擊，可確保網絡安全。
三、網絡安全認證
車載視頻數據的安全性非常重要。系統要求完成用戶和終端雙重認證才能瀏覽前端視頻信號，未經授權的終端用戶無法建立與視頻轉發服務器的連接。
3.4.3 流媒體轉發技術
若多人瀏覽同一幅圖像時，無線網絡帶寬無法滿足需求；系統采用流媒體轉發技術，通過流媒體轉發服務器將視頻數據拷貝多份分別轉發給多個認證用戶，轉發服務器也可以將終端的報警或相關信息轉發給認證用戶。
車載監控系統無線網絡的帶寬低于局域網的帶寬，當局域網多個用戶通過無線網去訪問實時的視頻流時，無線網的帶寬低是限制多用戶范圍的一個瓶頸。如圖所示：
無線網絡傳輸拓撲圖
當五個用戶同時訪問時的視頻流如下圖所示：
無轉發服務器無線網傳示意圖
訪問的是同一個視頻流，但各自占用一個無線網的帶寬資源，容易造成廣域網擁擠，影響視頻的接收。在局域網內設置一個流媒體服務器，就可以有效地減輕有線網的帶寬壓力，而且不影響視頻預覽的實際效果。
同樣是五個用戶同時訪問一個視頻時的視頻流如下圖所示：
配置轉發服務器無線網傳示意圖
五個視頻服務請求任務發送給局域網內的流媒體服務器，由流媒體服務器通過無線網獲取視頻流，同時轉發給五個請求的用戶。
一個流媒體服務器可并發響應多個用戶的請求，它支持多級流媒體服務器配置，上級的流媒體需要經過下級的流媒體服務器才可以訪問到前端的視頻，這個結構的建立與維護數據由管理中心服務器來管理。
第四章產品技術參數指標
4.1 DS-8000HM車載硬盤錄像機技術參數指標
DS-8000 HM系列嵌入式車載硬盤錄像機是專為車用監控設計的一款優秀的數字監控產品。它采用了嵌入式處理器和嵌入式操作系統，結合了IT領域各項最新技術，如視音頻壓縮/解壓縮、大容量硬盤記錄、TCP/IP網絡等技術、無線網絡傳輸技術，代碼固化在FLASH中，使得系統運行更穩定。它采用特殊的減振加固技術，可在車輛運行的顛簸、振動的惡劣外部環境下正常使用。
DS-8000 HM嵌入式網絡硬盤錄像機同時具備數字視音頻錄像機（DVR）和數字視音頻服務器（DVS）的特性，既可本地獨立工作，也可連網組成一個強大的安全監控網。
DS-8000HM系列車載DVR技術參數
視頻壓縮標準： | H.264 |
回放分辨率： | PAL：352*288（CIF）分辨率；NTSC： 352*240（CIF）分辨率。 |
視頻輸入： | 1～4路（PAL，NTSC自動識別），BNC（電平：1.0Vp-p，阻抗：75Ω） |
視頻輸出： | 1路（PAL，NTSC可選），BNC（電平：1.0Vp-p，阻抗：75Ω） |
音頻輸入： | 1～4路，BNC（線性電平，阻抗：1kΩ）。 |
音頻輸出： | 1路，BNC（線性電平，阻抗：600Ω）。 |
硬盤接口： | SATA接口,2.5/3.5英寸，最大支持2000GB大容量硬盤，減振加固處理;支持eSATA數據備份。 |
減振加固技術： | 軍轉民專利硬盤減振加固技術。 |
報警輸入： | 4路開關量輸入，支持常開/常閉兩種形式。 |
報警輸出： | 2路開關量（或干節點）輸出。 |
定時關機： | 汽車熄火后定時關機（5分鐘～6小時）。 |
工作溫度： | |
電磁兼容： | 符合GB 13837-2003。 |
GPS定位(可選)： | 高靈敏度GPS定位模塊。 |
4.2 DS-1002HM-S車載備份儀參數指標
DS-1002HM－S車載備份儀是用來高速備份車載硬盤錄像機錄像的專用設備。該設備具備：接口靈活、備份速度快等特點。
用戶攜帶備份儀到車輛上將電源和eSATA接口連接即可備份當天或預定時間范圍內的錄像數據；也可通過遙控器和備份儀配帶的液晶屏進行操作，備份指定時間范圍內的錄像數據。
用戶回到監控中心后可通過USB/1394/SATA等接口和計算機進行連接，瀏覽所需的錄像資料。
① 5英寸彩色液晶顯示屏；
② 硬盤讀寫指示燈（有數據讀寫時閃爍）；
③ POWER 電源指示燈；
④ DC 12V直流電源輸入接口；
⑤ SATA數據備份接口；
⑥ USB接口；
DS-1002HM－S車載備份儀技術參數指標：
備份硬盤： | 支持250GB以上大容量硬盤。 |
接口： | 一個USB2.0、一個SATA。 |
電源輸入： | DC:12V。 |
功耗： | 10W（不含硬盤）。 |
工作溫度： | |
尺寸： | |
重量： | |
液晶屏幕： | 5.5英寸彩色。 |
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