公交图像监控系统解决方案

1. 引言

近年来，图像监控以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于许多重要场合，成为安全监控的主要手段。随着计算机通信技术和网络技术的快速发展，无线网络技术已成为计算机网络中一个至关重要的组成部分，它的应用领域也在飞速的扩大。由于远程图像监控系统实现了对远程目标的监视、遥控等功能，从而为无人值守场合提供了新手段。CDMA技术的出现使成本合理、相对较低技术门槛无线数据传输技术在监控系统中实现现场到远程监控中心的实时数据传输成为可能。

2. CDMA EVDO

EVDO其全称为：CDMA2000 1xEV-DO，是国际3G标准之一, 并已具备商用化条件。

EV-DO是一种针对分组数据业务进行优化的、高频谱利用率的CDMA无线通信技术，可在1.25MHz带宽内提供峰值速率达2.4Mbps的高速数据传输服务。

CDMA evdo 数据传输的优点在于:

（1）速度快：RA版理论值是下载3.1M速率，上传1.8M速率，plc远程控制网关在实际应用中一般能达到800Kbps左右，而且在网络延时是TD_SCDMA，WCDMA，CDMA-EVDOA三种网络制式中最小的。

（2）稳定性高：CDMA系统切换时的基站覆盖采用“单独覆盖—双覆盖—单独覆盖"。

（3）组网方便：不需要布线，设点，组网不受限制。

（4）保密性高：CDMA技术源于美事通信领域；每次通信时共有4.4万亿种可能的排列，要想或简直不可想象。

3.VPDN技术

VPN的基本原理是利用隧道技术，把VPN报文封装在隧道中，利用VPN骨干网建立专用数据传输通道，实现报文的透明传输。VPDN，基于拨号的VPN，VPDN隧道协议包括为PPTP、L2F和L2TP三种，目前使用泛的是L2TP 。

L2TP协议是由IETF起草，微软、Ascend、Cisco、3COM等公司参予制定的二层隧道协议，plc远程控制网关它结合了PPTP和L2F两种二层隧道协议的优点，为众多公司所接受，已经成为IETF有关2层通道协议的工业标准。使用L2TP，可以方便的构建VPDN（Virtual Private Dial Network）。

L2TP协议特点

1. 灵活的身份验证机制以及高度的安全性，L2TP本身并不保证连接的安全性，但它可利用PPP提供的认证（如CHAP、PAP），因此具有PPP的所有安全特性。可根据特定的网络安全要求，在L2TP之上采用通道加密技术、端对端数据加密或应用层数据加密等方案来提高安全性。
2. 多协议传输：L2TP传输PPP数据包，可以在PPP数据包内封装多种协议。
3. 支持RADIUS服务器的认证：LAC端支持将用户名和密码发往RADIUS服务器进行认证，由RADIUS服务器负责接收用户的认证请求，完成认证。
4. 支持内部地址分配：LNS可放置于企业网的防火墙之后，对远端用户地址进行动态分配和管理，并支持私有地址应用。
5. 网络计费的灵活性
6. 可靠性

PLC远程控制网关系统构成

公交车辆是城市交通的大动脉，连结着千家万户，关系着几乎每一个人。plc远程控制网关车辆运营是否正常？在有故障或意外发生后调度中心如何快速拟制方案进行调度？如何能让每位乘客及早知道每班车的到达时刻并动态知道其变化？是城市公交提高运营效率和服务质量及水平所必须考虑的问题。结合用户的需求以及产品实际的应用经验，深圳市智联物联科技有限公司制作了基于CDMAEVDO网络的视频传输方案，便于用户快速搭建视频监控平台。

第二部分 项目分析

本系统由带系统软件的主站，R20 EVDO Router 传输终端，视频服务器DVR，摄像头，控制设备等设备组成。

2.1系统组成

2.1.1 控制设备：能把每次进站的考勤数据和每一趟车的车的运行状态汇总到中心管理站进行分析处理。

2.1.2 德传R20(3g路由器)：传输终端采用德传的R20，为用户提供安全，高速，稳定可靠，各种协议路由转发的无线路由网络。

2.1.３　监控中心：监控中心负责给个传输终端提供VPN接入服务，同时对音频，视频，状态数据进行分开处理，从而实现视频监控，状态监视、车辆定位和信息服务等系统功能。

2.2 系统总架构

该系统把公交车或列车上视频摄像头的图像传给视频服务器DVR处理，DVR的视频压缩编码模块对其压缩编码，然后通过德传的3G无线通讯终端R20发射到运营商的evdo网络，最终到达总部，实现视频数据的交互、发送/接收、加解密、加解码，链路的控制维护等功能。在本系统中，我们可以得到现场返回来的动态图像及车载终端其他数据信息，所有的数据都是通过ＶＰＮ隧道传输过来的，安全性得到了有力的保证，同时ＤＶＲ支持多种传输方式比如：实时传输，定时传输，触发传输。

2.3系统功能

1.根据计费系统可以统计出各个时段，各个车次，各个路段的车载量，从而方便行车几乎和配车排班业务的开展。行车计划与配车排班业务完成公交车辆复杂生产计划的制定和日常配车排班的管理，在行车计划的制定过程中，进行了算法和实现进行了优化，使该功能适应于广泛的公车用户。

2.监控调度指挥业务完成现场的车辆运行状况的监控，并根据现场的复杂多变的情况实时的调整车辆运行指标，提高运行计划的完成率，避免因事后调度而导致的生产效率低下。

3.决策分析业务就是对这些原始数据进行分类、抽象、整理、统计等发掘工作以报表的形式向公司的决策层从多角度，多方位提供公司的营运状态分析数据。

4.数据交换系统：数据交换系统是在ACE的基础上，结合公交监控实时性数据要求较高的特点，在满足数据接入、数据解析、数据路由的功能基础上，建立了具有良好扩展性的通讯协议平台，对大大减少系统升级带来的工作量。

5.报警功能：当公交车上在运行过程中，遇到了特殊的或者意外的情况，可以通过3G的方式把报警信息和视频传送回总部。总部对报警信息和视频进行分析，及时有效地采集各种措施。

6.诊断功能：通过对车的各种运行状态和参数指标的处理分析，再配合管理工程师的诊断，可以及时对车载系统的故障进行诊断，确保车辆安全运行。

7.视频监控：实时的或者定时的视频信息可以方便公车管理员对列车行驶状态（人员数，公车服务情况，公车治安等）进行直观的监控并提供各种有效的，有力的各种依据。

第三部分 项目架构实施

3.1 采集终端部分

图像采集终端部分由摄像头、视频图象处理器DVR、各种车载控制设备。摄像头负责采集视频语音数据，然后交由DVR进行压缩编码处理，车载控制设备负责采集各种车辆运行数据。

3.2 数据传输终端

DVR采集到图像数据信息后，要通过Internet把数据发送到监控中心。而系统中完成DVR与Internet网通讯工作的就是德传的R20 CDMA-EVDO Router和电信的EVDO网络。R20 CDMA-EVDO Router 是目前国内采用 ARM9处理作为系统平台的工业无线路由器，限度地提高系统的吞吐量，使视频监控图象更加流畅。该传输设备具有多重看门狗，和在线保持机制，能够确保设备稳定，长久地运行，从而有效保证数据传输的可靠性。同时考虑到安全性的问题，设备支持VPN隧道，固定IP拨号，双向认证的功能，充分保证系统的安全性和稳定性。 设备采用WEB配置和CLI配置的方式，用户只需一些简单的参数设置便可投入系统稳定运行。R20提供一个以太网口和一个串口，以太网口用来传输视频语音数据，串口用来传输车载控制设备的信息。

3.3 数据中心软件平台构建

监控中心架设有一台ＶＰＮ服务器，它负责各传输终端（R20设备）提供ＶＰＮ接入服务；同时监控中心对各种数据进行分开处理，图像数据可以采用ＤＶＲ提供商给的视频监控软件，也可以根据他们的ＳＤＫ进行开发；状态信息根据德传提供的动态链接库来开发各种数据监控软件。该公车视频监控系统监控的任务主要分三方面：视频监控，状态监视、车辆定位和信息服务

1.视频监控： 实时或定时地传输车载内的视频数据

2.状态监控：上下客数：记录每个站点上下乘客数量。行驶资料：记录发动机信号，行驶速度、开关车门、剎车信息等。

3.车辆定位：

实时位置：通过车载设备中GPS模块，实时取得车辆当前位置信息。

线路状态：监控车辆在线路上的行驶状况，实时提示驾驶员按线路和时间表行驶。

4.信息服务：自动播放各种信息，例如：换乘信息，天气，路况，广告信息等。

3.4 ＶＰＮ通道的实现

如下为VPN隧道实现的网络结构图，德传的WCDMA无线路由器作为VPN客户端，主动连接到VPN服务器。VPN服务器对其进行认证，认证通过后，分配各种隧道地址给各个路由器。这样现场的各个路由器和监控中心的VPN服务器就组成了一个私有的安全的局域网，局域网内各台设备就都可以互相通讯。

依上图为例，终端为192.168.1.10和192.168.1.11的视频服务器，通过无线路由器和监控中心建立的VPN通道后，分别获得的隧道IP 200.200.200.6和200.200.200.5，而中心的隧道地址是200.200.200.1，所以三个隧道IP之间是可以直接互相访问的。如果我们在路由器上通过端口映射及服务器其它方面的设置也可达到直接访问终端IP 192.168.1.10和192.168.1.11观看实时画面。

第四部分 总结

随着生产管理水平的不断提高和3G无线网络技术和数字视频压缩技术的发展，在3G无线网络上传输视频，音频及数据成为一种趋势，车载无线视频监控系统具有其他无线监控系统的功能和特点，能够保证车辆移动过程的数据和音视频的正常通信，符合移动通信的的严格要求，是全数字化、智能化、网络化、系统化无线监控系统的典型代表。无线传输系统的解决方案已广泛用于公交车辆、长途运输车辆、货运车辆、特种车辆、、消防现场指挥和勘探，以及水利防汛、道路抢险、督察等紧急应急指挥系统。

深圳市智联物联科技有限公司是一家致力于提供工业级无线网络通讯产品和解决方案的物联网企业，智联物联科技集产品研发、生产、销售、技术服务及定制化开发于一体。公司成立以来，为各行各业提供基于移动通信M2M系列产品和解决方案；工业级3G/4G无线路由器，4g工业路由器，4G dtu，车载wifi，PLC远程控制网关，工业路由器，工业级路由器，工业级无线路由器，工业级4g无线路由器，3g路由器，4g路由器，工业4G网关，工业无线路由器，打印服务器，串口服务器

遍及智能电力、智能交通、智能消防、智能家居、智慧水利、智慧医疗、快递柜、充电桩、自助终端、公共安全、安防通信、工业监测、环境保护、环境监测、路灯照明、花卉栽培、车载Wifi等多个领域。

智联物联拥有一支专业的工业网络通讯产品研发团队，由具有丰富的电子产品开发经验的电子工程师、软件工程师和丰富的系统应用经验的网络工程师组成，以工业产品的开发流程和标准，采用的技术，不断创新，追求，开发出一系列稳定、可靠的工业通讯产品，获得了多项发明和。

企业文化：智联物联以专业的团队、优质的产品、完善的服务得到客户的信任和认可。

智联物联价值观：专业合作、诚信立业、创新兴业、客户满意。

一、工业级设计

1.采用高性能工业级32位处理器

采用无线解决方案高通芯片，处理速度快，功耗小，发热量低，兼容性强，更加稳定，能满足一年365天7*24小时长时间稳定运行不掉线。

2.采用高性能工业级通信模块

采用华为等高质量的通信模块，接收能力强，信号稳定，传输更快。

操作系统

采用OpenWRT一个高度模块化、高度自动化的嵌入式Linux系统，让设备更加稳定，拥有128Mb超大Flash、1G超大内存，可以支持个性化定制开发的需求。

优质的PCB线路板，采用工业级元器件

公司产品线路板采用高品质材质，高标准生产，4层板工艺，产品元器件采用性能稳定的工业级元器件，全部机器自动化实现贴片生产，保证了产品的稳定可靠。

电源采用宽电压设计

支持DC5V-36V，内置电源反相保护和过压过流保护，承受瞬间电压电流过高的冲击。

以太网采用千兆网口，内置电磁防护

以太网接口内置1.5KV电磁隔离保护，千兆网口，传输速度更快。

抗力强

外壳采用加厚金属外壳，屏蔽电磁干扰，设备防护等级IP34，适合在环境恶劣的工业环境下使用。

二、功能强大

1.多模多卡，负载均衡

扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。

支持网络制式

支持国内三大运营商2G、3G、4G网络制式，或者支持欧洲，或者支持东南亚，或者支持非洲，或者支持拉美等国家的2G、3G、4G网络制式。

支持有线无线备份

WAN口和LAN口可弹性切换，支持WAN口有线和无线备份，有线优先、无线备份。

串口传输

支持同时串口232/485串口传输。

支持APN/VPDN专网卡，支持多种VPN

支持APN/VPDN专网卡使用，同时支持PPTP、L2TP、Ipsec、OpenVPN、GRE等多种VPN。

强大的 WIFI功能

具备WIFI功能，可隐藏SSID，同时支持3路WiFi，最多可支持15个信道，可同时接入50个设备，WIFI支持802.11b/g/n,支持WIFI AP、AP Client，中继器，中继桥接和WDS等多种工作模式，支持802.11ac，即5.8g（可选）。

支持IP穿透功能

可实现主机IP为路由器获取的IP地址，相当于主机直接插卡拨号上网获取基站IP。

支持VLAN虚拟局域网划分

通过VLAN的划分，增强局域网的安全性，VLAN技术，能将不同地点、不同网络、不同用户组合在一起，形成一个虚拟的网络环境。

支持QOS，带宽限速

支持不同网口带宽限速，IP限速，总带宽限速。

支持DHCP，DDNS，防火墙，NAT，以及DMZ主机等功能

支持ICMP，TCP，UDP，Telnet，FTP，HTTP，HTTPS等网络协议

支持定时重启、手机短信控制上下线

可选支持portal广告，短信认证，微信认证，GPS/北斗定位功能（可选）

支持M2M云平台管理，和WEB监控

设备数据监控、流量限制功能、资源推送、统计报表、远程设备管理（远程重启，WiFi开关），远程参数修改，流量限制，gps定位追踪轨迹。

三、稳定可靠

1.支持硬件WDT看门狗，提供防掉线机制，确保数据终端永远在线。

2.支持ICMP检测，流量检测，及时发现网络异常自动重启设备，保证系统长期使用稳定可靠。

3.工业级设计，金属外壳，抗干扰、防辐射，湿度95%无凝结，耐高温耐低温，零下30度至高温75度也可以正常工作。

4.产品通过，欧洲CE认证等多种认证

操作简单，方便易用

1.上网简单，推杆式用户卡接口，插入手机卡/物联网卡/专网卡，上电后即可联网使用网口和WIFI。

2.支持软硬件恢复出厂设置，可软件清除参数，可硬件RST一键恢复出厂设置。

3.产品快速使用说明书，WEB菜单式页面，可以快速设置使用设备。

4.诊断工具：日志下载查看，远程日志记录，ping检测，路由追踪，方便检测设备信息。