环卫系统智能管理监控系统解决方案.docx
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环卫系统智能管理监控系统解决方案
环卫系统智能管理监控系统解决方案
2011年07月10日
第1章移动通信技术优势
漫游能力:
良好的漫游能力。
目前国内已经开通公共移动通信网络,其中联
通采用WCDMA电信采用CDMA20Q0移动采用TD-SCDMA根据我公司实际测试的效果,WCDM的传输效率最高,CDMA200次之,TD-SCDM的下载速率已经达到2M我公司产品均支持以上三种制式。
安全性:
移动公网采用多种加密技术,保证通话和数据的安全,不管是话音还是数据都具备很强的保密性,通过多层的协议控制,数据在网络中可以非常安全的传输。
技术成熟度:
移动公网于1996年提出标准,2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。
移动公网网络部署已具备相当的实践经验、完备的成套建网理论。
商业模式:
商业运作模式成熟,移动公网网络得到众多设备商、终端制造商、内容提供商支持。
各制式数据传输数率的对比
TD-SCDMA
WCDMA
CDMA2000
速
率
下行
2.8Mbps
14.4Mbps
3.1Mbps
上行
384kbps
5.76Mbps
1.8Mbps
第2章方案设计
2.1方案设计需求
随着各大城市经济的发展和城市规模的日益扩大,环境卫生问题越来越受到
人们的关注,在增强生产能力,提高生产效率的同时,车辆调度效率问题、安全管理和安全运行问题也凸现出来。
为提高监控管理水平,更加科学、有效地对车
辆和人员进行实时监控和管理,提高作业效率和质量,就需要有一套完善的远程监控、指挥和调度管理系统。
避免作业过程中驾乘人员出现违规驾驶、超速驾驶、擅自改变线路、改变作业车速及随便停放等违规行为。
以GSM/GPRS/CDMA移动网络为支撑的移动远程监控系统在实际中已有
应用,但因其带宽的问题,信息传送受到了很大限制。
而近年发展迅速的3G无
线网络(WCDMA、TD、EVDO),使数据传输带宽大大提高,为高速数据的传输提供了便利的条件。
环卫系统GPS智能管理监控系统的建立,会发挥出强劲的技术优势和灵活反应能力,通过3G无线技术将现场图像及时传回指挥中心,便于远程应急指挥调度。
2.2设计原则与依据
1.设计原则
根据监测与应急的具体情况,在设计中应遵循下列原则:
先进性原则
采用先进的设计思想,选用先进的系统设备,使系统在今后一定时期内保持技术上的先进性。
开放性原则
系统设计及系统设备选型遵从国际标准及工业标准,使系统具有高度的开放性和所提供设备在技术上的兼容性。
可伸展性原则
系统设计在充分考虑当前情况的同时,必须考虑到今后较长时期内业务发展的需要,留有充分升级和扩充的可能性。
充分利用现有通讯资源,为以后系统扩充提供充分余地。
另一方面,还必须为系统规模的扩展留有充分余地。
安全性原则
系统的设计必须贯彻安全性原则,以防止来自系统内部和外部的各种破坏。
贯彻安全性原则体现在以下方面:
1.采用数据加密技术;
2.提供信道的加密;
3.用户可以通过软件设置实现更高的安全性;
4.系统网络内部对资源访问的授权、认证、控制以及审计等安全措施:
防止系统网络内部的用户对网络资源的非法访问和破坏。
可靠性原则
系统的设计必须贯彻可靠性原则,使网络系统具有很高的可用性。
可靠性原则体现在以下方面:
1.选用技术先进、成熟高可靠性的系统设备;
2.系统增益储备高;
3.链路的可维护性好;
4.可管理性原则
2.设计依据
GB1589-89《汽车外廓尺寸界限》
GB/T7285-1997《机动车运行安全技术条件》
GJB1210-91《接地、搭接和屏蔽的实施》
JB/ZQ3011《工程机械焊接通用技术条件》
GB4785-1998《汽车及挂车外部照明和信号装置的安装规定》JB/Z111
《汽车油漆涂层》
JB2864《汽车用电镀层和化学处理层》
JB/T35001《汽车电气设备基本技术条件》
GA/T75-94《安全防范工程程序与要求》
GJB1034-90《卫星通信系统通用规范》
GTB856《软件工程国家标准》
GJB79A-94《厢式车通用规范》
《计算机信息系统安全专用产品检测和销售许可证管理办法》《建筑智能化系统工程设计和系统集成专项资质管理暂行办法》《无线电委员会无线电使用管理办法》
GB/T2887-2000电子计算机场地通用规范
GB/50198-1994民用闭路监视电视系统工程技术规范
GA/T75-1994安全防范工程程序与要求
GA308-2001安全防范系统验收规则
GA/T367-2001视频安防监控系统技术要求
DB/T334-2001安全防范系统
系统应具有良好的可管理性,使得系统管理人员能方便及时地掌握诸如网络拓扑结构、网络故障等信息,能简便地对网络进行配置和调整,确保网络工作在良好状态。
♦车辆系统:
车厢的环境布置简洁、舒适
动力系统有力可靠
整车配置和配重合理
不改变汽车底盘技术参数不切割车体
♦通信及现场监控系统:
自动化传输和控制体系
系统的可靠性高
国际先进水平的尖端技术系统操作简便,易于管理
2.3系统核心功能设计
1.系统无线视音频传输的流畅性和实时性
采用先进的多线路路由联合传输、信号自适应切换技术、自动重链和自动认证、编码器的编码算法与无线信道的自适应匹配、自适应传输控制算法等技术,保证系统无线视音频传输的流畅性和实时性。
由于受外部环境影响,移动通信系统无线信道的传输带宽具有突变性,会造成临时链接中断、信号衰落引起的位错误等问题,这直接导致视音频传输质量的急剧恶化。
因此,如何在移动信道带宽较低且抖动大的情况下保持视音频传输效果的稳定是十分重要的。
这需要优良的与无线信道特性相匹配的视音频压缩技术提供可靠保障。
本系统设备以H.264算法为基础,充分借鉴了MPE系列和H.26X系列的压缩算法的主要思想,利用多模式匹配、记忆分析、B帧和P帧数量的自适应调整等多种方式的组合来充分提高运动估计的精度、使之与实际数值的匹配度提高,保证了编码算法的高压缩比性能。
同时,在码流形成过程时可以采用灵活的快速算法来降低系统算法的运算量,进而降低系统功耗。
本系统设备采用图像分级处理、被
动错误隐藏、帧丢失错误隐藏、周期性关键帧更新并配合前向纠错编码的方法来处理移动公网网络中的突发性带宽变化导致的数据包丢失,显著提升丢包率较高
网络中的视频主客观质量,以达到在较低码率下视频传输质量的有效提升。
2.数据传输的安全性
本系统采用可靠的端到端数据加密技术、数据的分路传输加密、编码器码流的数据加密,支持专用无线VPNS道。
对系统传输的视频、音频、数据等信息流应采用数据加密算法进行可靠的端到端数据加密,有效保障传输数据的安全性;中心服务器与管理控制中心、远程客户端之间可采用权限管理机制,进行分级权限管理;在公共网络与专用网络、局域网络之间进行数据交换时,可采用专用无线VPb通道技术进一步增强基于公共移动通信网络传输信息流的安全性。
本系统采用多制式联合传输技术,由于数据分割成多路并各自独立通过不同的无线数据链路进行传输,且各数据块也都是经过高位数据加密的,所以信息安全可以得到进一步的提高。
常规加密部分:
对视音频数据部分,使用私钥加密算法DES特点是速度快,加密强度高,适合对大量的数据进行加密;对用户信息部分,适用公钥加密算法RSA特点是加密强度高,适合不同用户使用。
特别加密部分:
对于警察或是军用
的系统,我们提供开放接口和各类可调节参考,采用专用加密模块和订制加密方式实施高位高复杂度加密技术,保证在一定有效运算时间内无法破解。
无线通信系统的加密可以采用各类常规方法,如下图所示。
也可以采用多种
加密方法混合使用。
在不同的数据量,不同的数据保密程序以及不同的实时性要求情况下,采用最为适宜的加密算法。
算法
类型
说明
Blowfish
对称加密
块加密;布鲁斯施奈尔(BruceSchneier)提出
DES
对称加密
块加密;20世纪70年代提出
ECC
非对称加密
IDEA
对称加密
块加密(被认为是现有最好的算法)
LUC
非对称加密
MD2
摘要(散列)
目前已经放弃;RSA公司提出
MD4
摘要(散列)
目前已不安全;128位散列值;RSA公司提出
MD5
摘要(散列)
能提供较好的的保密;128位散列值;RSA公司提出
RC2
对称加密
块加密;RSA公司提出
RC4
对称加密
流加密
RC5
对称加密
块加密
RC6
对称加密
块加密
RSA
非对称加密
块加密;RSA公司提出
SHA1
摘要(散列
SHA勺替代算法;160位散列值
Skipjack
对称加密
块加密
TripleDES
对称加密
使用三个密钥的加密、解密、加密序列
常用加密方法
在满足用户加密要求的同时,也兼顾了加密要求级别较高的用户需求。
3.视音频的同步
针对视音频同步传输问题,拟采用多线程同步传输、配比权重的传输连续性控制、音频优先、时间戳同步、空闲时隙内插等机制,以保障无线视音频系统端到端的视音频同步传输和流畅播放。
时间戳同步是保证视音频同步传输的关键,在设备采集到音视频后,会在同
时采集到的音视频数据上加时间戳,通过无线传输到客户端后,在播放时,经过我司的创新算法,会把时间戳相同的音视频数据在同一时间播放出来。
最终达到
视音频同步的效果。
4.管理软件特点
管理服务器软件负责整个系统的连接和运行,并外挂存储服务器(可选组件),用于集中存储视频数据文件。
同时,可选用动态域名解析服务器配套使用,方便终端设置的配置和管理。
管理服务器软件是系统的核心,负责连接前端视频服务器与客户监控端,并进行视频数据和控制命令转发,同时连接和管理存储服务器中的视频数据,以及管理系统中的各种设备和资源,包括视频流管理、录像
管理和用户管理等。
管理服务器软件分两套功能主体来实现:
中心服务器、转发服务器,中心服务器负责控制指令的转发和管理,转发服务器负责视频数据的转发和管理及存储,其为更大规模的监控系统实现提供了有效保证。
管理服务器软件的基本使用功能有:
1)用户多种方式接入,如手机、PCPDA等;
2)支持独立应用系统和融合平台应用系统同时使用;
3)可单独使用,可支持多个服务器级联组成大系统,扩展系统规模;
4)支持分布存储管理,多点存储功能,实现数据高度共享;
5)支持分级用户管理,设定各级用户,使用不同权限访问不同资源,实现分级管理;
6)支持完善的日志功能,便于查询和整理;
7)支持完善的web浏览器对服务器数据的管理,可以方便管理系统设备和各种资源;
8)支持动态显示连接客户端和终端设备的设备ID、IP地址、上/下行码率、
丢包率等基本信息。
如下图所示,对于一个中心服务器,可以与多个转发服务器相互连接,进而实现监控系统软件的级联扩容,扩大监控系统规模。
服务器架构
2.4系统方案设计
本套系统是基于GPS定位、远程无线视频传输以及信息汇总为主的一套智能管理监控系统,针对环保系统的巡查车、洒水车、机扫车等不同车型进行不同的安装方式。
实现对车辆行驶情况的实时监控,以及对车辆一段时间段内的运行情况,已经工作情况。
对车辆的突发事件能够在第一时间进行处理。
同时通过历史轨迹回放、数据统计等对工作人员的日常工作进行统计和监管。
整个系统采用目前最先进的3G无线移动图像传输监控系统,所有数据进行数字化采集与存储,系统两大部分组成:
3G无线GPS视频监控终端、GPS系统管理平台。
网络视频监控管理平台是基于宽带网络和无线网络的最新一代视频监控技术产品,为用户提供图像、声音、数据的采集、传输、存储、处理的全新视频监控管理平台。
该系统平台将分散、独立的图像采集点进行联网,实现跨区域的统一监控、统一存储、统一管理、资源共享,实现远程网络可视化的安全管理、经营管理、生产管理。
系统拓扑结构示意图:
无线视音频传输系统是根据大量市场需求开发了先进的无线传输控制技术与视音频处理技术,利用公共移动通信网络,完成视音频的传输,同时与卫星定位系统、本地视音频监控与计算机网络有机地融合为一个整体,构建一套应急联动、视频监控、指挥调度、远程对讲等功能于一体的新一代现场响应实况直播系统。
本项目监测指挥车系统的整体组网方案,如图所示。
系统整体组网架构
1.监测指挥车辆的改装
车辆构造按照以下要求进行改装:
1)所有设备及机架采取防震措施:
监测指挥车车内、车顶所有设备的安装均采取固定、防震措施;
2)对原车厢空间按功能合理分区;
3)设计、安装通信设备机架;
4)设计、安装供电系统;
监测指挥车车顶安装一台车载摄像机、两个吸盘天线,车内设计有车载设备机柜、单兵设备机柜、无线传真机、备用电池箱,位于车前窗位置处备有遮阳板监视器,可供驾驶人员同时监视车顶摄像机所采集的视频图像,以调节最佳视角
指挥车车顶设计
2.基于公共移动通信VPN系统
系统使用基于公共移动通信VPN系统通信方式,在专用无线VPN通道需能够支持多种无线制式(TD-SCDMA/EVDO/WCDMA/GSM/
CDMA/GPRS等)。
系统通过公共移动通信网络和Internet网络,建立了一个安全IP通道,将监测指挥车终端子系统与响应中心的计算机网络连接在一起,构建了一个互联互通、可运行所有基于IP的业务的网络环境。
系统安全性方面,除了以上安全措施之外,系统还对所传输的视频、音频、数据等信息流采用了数据加密算法进行了可靠的端到端数据加密,有效保障了传
输数据的安全性;中心服务器与响应中心、远程客户端之间采用了权限管理机制,进行分级权限管理;在公共网络与专用网络、局域网络之间进行数据交换时,采取了安全域隔离措施进行数据隔离。
3.车载无线视音频子系统
车载无线视音频传输子系统的基础业务是在车辆高速行驶、车辆停止等情况下,实现通过无线通信信号传输现场视频、音频、数据至后台,以供实时可视化指挥所需。
考虑到后续的增值应用,子系统架构设计具有很大的灵活性与可扩展性。
响应实况直播车车顶安装一台车载式摄像机、两个吸盘天线,车内设计有车载设备机柜、单兵设备机柜、无线传真机、备用电池箱,位于车前窗位置处备有遮阳板监视器,可供驾驶人员同时本地监视车顶摄像机所采集的视频图像,并可
本地控制以调节最佳视角。
所配备的车载式摄像机为室外遥控云台高解晰、低照度摄像机,具备自动变焦功能,具有全天候防护罩,可实现全天候、全方位的现场视频采集功能,其夜视距离超过200米。
车载式摄像机采集模拟视频信号、采音器采集音频信号,通过传输线缆将模拟视音频信号和云台控制信号传输至车载智能终端设备,经过压缩编码后经吸盘天线无线传输至响应中心的后台服务器系统,远程客户端连接后台服务器系统,即可实现对化学事故现场的实时视频查看与声音收听,进而远程协助并指导现场工作人员对事故的应急处理。
GPS数据信息同步发送至监控中心,客户端同步显
示地理位置信息。
车载式无线传输终端设备、车载式摄像机、无线传真机与遮阳板监视器均可采用车载电池供电,同时车内放有大容量备用电池,以实现突发断电情况下对车内所有设备的供电。
同时,该子系统的设计具有灵活性,在信号良好情况下车辆所到之处均可实现视音频的传输;子系统具有可扩展性,后续可根据工作需要增加多台车载无线视音频终端设备和单兵无线视音频终端设备。
车载设备安装于车内的机柜内部,吸盘天线与车辆为一体,车辆可避雷,无雷击风险。
4.单兵无线视音频子系统
单兵无线视音频传输子系统的基础业务是利用单个工作人员携带终端设备,设备可置于身体任意方便携带的部位,比如可挎于工作人员腰部、背部、肩部,亦可拿在手中,从而进行人员所到之处的视音频的统一数据压缩处理,通过无线
方式接入互联网络,连接在互联网络上的各级授权用户都可通过PC手机、显
示大屏等多种方式实时观看一线视频场景。
在车辆不便进入事故现场中心区域时,可采用单个工作人员携带单兵设备进入事故中心区,将事故中心区域现场情况实时传输至外部。
该子系统配备的摄像头可根据用户需要选用DV摄像机或微型便携摄像头,可实现全天候、全方位的现场视频采集功能,该摄像机的可视有效距离超过20米。
无线数据业务子系统
指挥车内的整个车载设备构成了一个车载LAN计算机网络,指挥车与后台控制中心之间构成一个标准的车地通信网络,车载系统可与后台控制中心实现可靠、稳定的无线移动数据传输。
其中在本系统中,无线数据业务子系统包括无线传真等业务功能,实现现场指挥车内与后台中心的数据通信业务功能。
5.GPS卫星定位子系统
GPS卫星定位子系统提供监测指挥车辆所在位置的地理信息,并提供与GIS
电子地图相对应的扩展功能接口,可与GIS电子地图功能融合使用,从而支持对所在业务管理区域建立电子地图,跟踪车辆位置。
系统利用全球导航GPS系统,可以通过接收卫星信号来适时确定地面位置。
通过IP网络,将GPS确定的地面位置传递到系统平台,并在平台上标注出当前
位置。
系统与GIS电子地图平台融合使用可达到以下效果:
1可提供精确的电子地图,并能在线路延伸或更改时及时更新。
2•通过网络平台,实现GPS定位信息转发,以电子地图为背景显示车辆状
态(经度、纬度、方向),从而响应中心得知车辆动态;
6.多媒体网络平台子系统
多媒体网络平台子系统是在响应中心通过租用公共信道构建一套与响应指挥车辆相呼应的一整套多媒体计算机网络平台,通过计算机网络、利用系统配备
的服务器、客户端软件实现与现场车辆的视音频互联。
并在响应中心构建一个显示中心,包括响应中心的显示大屏、客户PC端、
移动通信终端等,用于在后台的实时监看与指挥。
本系统可提供整体有线、无线系统及IDC机房系统等一年的通信及宽带费用。
2.5系统主要设备清单
如下表:
序号
产品名称
产品型号
产品描述
单位
数量
1
单兵信息终端
FV5000
便携式无线视音频传输设备,配备两块锂电池及配包
套
1
2
手持摄像机
SONYHDRX150
可视范围20-30米
台
1
3
微型监控摄像机
可视范围5-10米
台
1
4
单耳耳麦
缤特力h141n
个
1
5
车载信息终端
FV7000
包括车载信息终端(带GPS及本地存储功能)
套
1
6
带厶台夜市摄像机
MG-TC26-LF
可进行云台操作,夜间可视范
围400米
台
1
7
车载控制器
MG-K108
带有液晶屏幕,可用于本地浏览
台
1
8
车载耳麦
缤特力h141n
个
1
9
车载音响
阿尔派
套
1
10
无线传真机
光电通2218
可固定于车内进行文件传递
台
1
11
IDC服务器电脑
HPProLiant
DL360G6
用作服务器
套
1
12
手机
宏基F900
3G手机,用于客户端观看视频
(开手机版监控软件)
部
10
13
PC机
Dell?
780DT
用于客户端观看视频
台
10
14
大屏幕液晶电视
50寸
海尔
适合6.4M*4.9M的房间
个
1
15
3G上网卡
用于设备、手机及电脑,包年
张
18
16
VPN传输设备
TLS-101
用于连接指挥车与指挥中心网络.(固定设备)
台
1
17
VPN传输设备
TLM-206
用于连接指挥车与指挥中心网络•(车载设备)
台
1
18
客户端/服务器软
件
—
第3章系统设计说明
3.1前端设备设计说明
终端设备的基本功能相同为:
视音频数据经终端设备压缩后通过无线通道传至服务器端,同时无线视音频终端响应服务器端的控制指令,调整本机各类相关
参数。
无线视音频终端设备具体功能:
1)实时视频远程回传、语音对讲和双向数据交互;
2)可根据网络带宽自适应调整视频帧率;
3)内置硬件狗,设备异常后会自动恢复,网络中断后可自动连接,保证系统运行稳定可靠;
4)远程控制无线视音频终端设备的本地录像功能;
3.2车载信息终端
3.2.1简述
功能上满足同时支持多种移动公网制式联合传输,能实现同步传输音频和视频。
硬件用两个移动公网工业模块来传输,以保证音视频传输的连续性和图像质量。
具有云台控制、GPS和本地存储等功能。
终端内部含车载逆变器电源,具有过压、欠压和过流情况下保护车载设备的作用以及断电续流的作用。
3.2.2车载信息终端接口规格
接口规格
功能
接口说明
一路视频输入接口一路音频输入接口一路音频输出接口一路485控制接口一路网络接口一路调试接口一路电源输入接口
323车载信息终端技术参数
分类
项目
性能指标
视频参数
视频输入
一路视频输入,1Vpp75,NTSC/PAL制式自适应;
压缩标准
H.264/(ABR/CBR/VBR
分辨率
支持D1/HD/CIF三种格式
图像帧率
1-25帧连接可调,常规工作状态不低于20帧/S。
图码率
30kpbs-8Mbps连接可调
音频参数
音频输入
一路音频输入
音频输出
一路音频输出
压缩标准
iLBC支持超低带宽压缩
压缩码率
8kbps-44kbps
网络参数
接口标准
以太网10/100Base-TX
Web配置
可通过IE浏览器修改编码器配置
带宽利用
使用流控、数据包发送间隔、FEC纠错,均可配置
网络协议
支持TCP/IP、ARPHTTPRDPRTPPPPOE等
系统时延
1-2秒
无线传输
3G传输制式
双卡:
1卡EVDO+1卡WCDMA
支持三种制式(EVDO/WCDMA/TD中的任意两种制式联合传输或单独传输及自适应流量控制。
地理位置
信息
内置GPS
GPS信息与视音频信息冋步传输、冋步存储、冋步显示,GPS精度小于10米。
云台协议
485串口控
制
标配Pelco-D、Pelco-P协议,可升级扩展协议
工作状态
功耗
终端设备功耗小于10W
工作温度
-20C〜+65C
工作湿度
20%^85%RHG
工作保护
具有电源防浪涌,稳压功能,可承受2-3秒瞬间断电的连续稳定工作
设备规格
设备尺寸
小于200mm*150mm*50mm
324车载信息终端外形图
车载设备实物图
325车载信息终端应用说明
车辆在巡逻时,相关的视音频通信设备即可开始工作,将现场的视频与音频实时传送到后台响应中心。
后台指挥人员可根据现场车上发回的相关视频、音频和数据,指导现场工作。
3.3单兵信息终端
3.3.1简述
功能上满足同时支持多种移动公网制式联合传输,能实现同步传输音频和视频。
硬件用两个移动公网工业模块来传输,以保证音视频传输的连续性和图像质量。
具有GPS和本地存储等功能。
外形尺寸具有体积小、结构紧凑、轻盈便携
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