1. 引言
近年來，圖像監(jiān)控以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而被廣泛應用于許多重要場合，成為安全監(jiān)控的主要手段。隨著計算機通信技術和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，無線網(wǎng)絡技術已成為計算機網(wǎng)絡中一個至關重要的組成部分，它的應用領域也在飛速的擴大。由于遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對遠程目標的監(jiān)視、遙控等功能，從而為無人值守場合提供了新手段。CDMA技術的出現(xiàn)使成本合理、相對較低技術門檻無線數(shù)據(jù)傳輸技術在監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn)現(xiàn)場到遠程監(jiān)控中心的實時數(shù)據(jù)傳輸成為可能。
2. CDMA EVDO
EVDO其全稱為：CDMA2000 1xEV-DO，是國際3G標準之一, 并已具備商用化條件。
EV-DO是一種針對分組數(shù)據(jù)業(yè)務進行優(yōu)化的、高頻譜利用率的CDMA無線通信技術，可在1.25MHz帶寬內(nèi)提供峰值速率達2.4Mbps的高速數(shù)據(jù)傳輸服務。
CDMA evdo 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點在于:
（1）速度快：RA版理論值是下載3.1M速率，上傳1.8M速率，在實際應用中一般能達到800Kbps左右，而且在網(wǎng)絡延時是TD_SCDMA，WCDMA，CDMA-EVDOA三種網(wǎng)絡制式中最小的。
（2）穩(wěn)定性高：CDMA系統(tǒng)切換時的基站覆蓋采用“單獨覆蓋—雙覆蓋—單獨覆蓋”。
（3）組網(wǎng)方便：不需要布線，設點，組網(wǎng)不受限制。
（4）保密性高：CDMA技術源于美國軍事通信領域；每次通信時共有4.4萬億種可能的排列，要想破解密碼或竊聽簡直不可想象。
3.VPDN技術
VPN的基本原理是利用隧道技術，把VPN報文封裝在隧道中，利用VPN骨干網(wǎng)建立專用數(shù)據(jù)傳輸通道，實現(xiàn)報文的透明傳輸。VPDN，基于撥號的VPN，VPDN隧道協(xié)議包括為PPTP、L2F和L2TP三種，目前使用最廣泛的是L2TP 。
L2TP協(xié)議是由IETF起草，微軟、Ascend、Cisco、3COM等公司參予制定的二層隧道協(xié)議，它結合了PPTP和L2F兩種二層隧道協(xié)議的優(yōu)點，為眾多公司所接受，已經(jīng)成為IETF有關2層通道協(xié)議的工業(yè)標準。使用L2TP，可以方便的構建VPDN（Virtual Private Dial Network）。
L2TP協(xié)議特點
1. 靈活的身份驗證機制以及高度的安全性，L2TP本身并不保證連接的安全性，但它可利用PPP提供的認證（如CHAP、PAP），因此具有PPP的所有安全特性?？筛鶕?jù)特定的網(wǎng)絡安全要求，在L2TP之上采用通道加密技術、端對端數(shù)據(jù)加密或應用層數(shù)據(jù)加密等方案來提高安全性。
2. 多協(xié)議傳輸：L2TP傳輸PPP數(shù)據(jù)包，可以在PPP數(shù)據(jù)包內(nèi)封裝多種協(xié)議。
3. 支持RADIUS服務器的認證：LAC端支持將用戶名和密碼發(fā)往RADIUS服務器進行認證，由RADIUS服務器負責接收用戶的認證請求，完成認證。
4. 支持內(nèi)部地址分配：LNS可放置于企業(yè)網(wǎng)的防火墻之后，對遠端用戶地址進行動態(tài)分配和管理，并支持私有地址應用。
5. 網(wǎng)絡計費的靈活性
6. 可靠性
3.系統(tǒng)簡介
公交車輛是城市交通的大動脈，連結著千家萬戶，關系著幾乎每一個人。車輛運營是否正常？在有故障或意外發(fā)生后調(diào)度中心如何快速擬制方案進行調(diào)度？如何能讓每位乘客及早知道每班車的到達時刻并動態(tài)知道其變化？是城市公交提高運營效率和服務質(zhì)量及水平所必須考慮的問題。結合用戶的需求以及產(chǎn)品實際的應用經(jīng)驗，廈門四信科技通信科技有限公司制作了基于CDMAEVDO網(wǎng)絡的視頻傳輸方案，便于用戶快速搭建視頻監(jiān)控平臺。
第二部分 項目分析
本系統(tǒng)由帶系統(tǒng)軟件的主站，F(xiàn)3623 EVDO Router 傳輸終端，視頻服務器DVR，攝像頭，控制設備等設備組成。
2.1系統(tǒng)組成
2.1.1 控制設備：能把每次進站的考勤數(shù)據(jù)和每一趟車的車的運行狀態(tài)匯總到中心管理站進行分析處理。
2.1.2 四信F3623(3g路由器)：傳輸終端采用廈門四信的F3623，為用戶提供安全，高速，穩(wěn)定可靠，各種協(xié)議路由轉(zhuǎn)發(fā)的無線路由網(wǎng)絡。
2.1.３ 監(jiān)控中心：監(jiān)控中心負責給個傳輸終端提供VPN接入服務，同時對音頻，視頻，狀態(tài)數(shù)據(jù)進行分開處理，從而實現(xiàn)視頻監(jiān)控，狀態(tài)監(jiān)視、車輛定位和信息服務等系統(tǒng)功能。
2.2 系統(tǒng)總架構
該系統(tǒng)把公交車或列車上視頻攝像頭的圖像傳給視頻服務器DVR處理，DVR的視頻壓縮編碼模塊對其壓縮編碼，然后通過四信通信的3G的無線通訊終端F3623發(fā)射到運營商的evdo網(wǎng)絡，最終到達總部，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的交互、發(fā)送/接收、加解密、加解碼，鏈路的控制維護等功能。在本系統(tǒng)中，我們可以得到現(xiàn)場返回來的動態(tài)圖像及車載終端其他數(shù)據(jù)信息，所有的數(shù)據(jù)都是通過ＶＰＮ隧道傳輸過來的，安全性得到了有力的保證，同時ＤＶＲ支持多種傳輸方式比如：實時傳輸，定時傳輸，觸發(fā)傳輸。
2.3系統(tǒng)功能
1.根據(jù)計費系統(tǒng)可以統(tǒng)計出各個時段，各個車次，各個路段的車載量，從而方便指定行車幾乎和配車排班業(yè)務的開展。行車計劃與配車排班業(yè)務完成公交車輛復雜生產(chǎn)計劃的制定和日常配車排班的管理，在行車計劃的制定過程中，進行了算法和實現(xiàn)進行了優(yōu)化，使該功能適應于廣泛的公車用戶。
2.監(jiān)控調(diào)度指揮業(yè)務完成現(xiàn)場的車輛運行狀況的監(jiān)控，并根據(jù)現(xiàn)場的復雜多變的情況實時的調(diào)整車輛運行指標，提高運行計劃的完成率，避免因事后調(diào)度而導致的生產(chǎn)效率低下。
3.決策分析業(yè)務就是對這些原始數(shù)據(jù)進行分類、抽象、整理、統(tǒng)計等發(fā)掘工作以報表的形式向公司的決策領導層從多角度，多方位提供公司的營運狀態(tài)分析數(shù)據(jù)。
4.數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)：數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)是在ACE的基礎上，結合公交監(jiān)控實時性數(shù)據(jù)要求較高的特點，在滿足數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)路由的功能基礎上，建立了具有良好擴展性的通訊協(xié)議平臺，對大大減少系統(tǒng)升級帶來的工作量。
5.報警功能：當公交車上在運行過程中，遇到了特殊的或者意外的情況，可以通過3G的方式把報警信息和視頻傳送回總部?？偛繉缶畔⒑鸵曨l進行分析，及時有效地采集各種措施。
6.診斷功能：通過對車的各種運行狀態(tài)和參數(shù)指標的處理分析，再配合管理工程師的診斷，可以及時對車載系統(tǒng)的故障進行診斷，確保車輛安全運行。
7.視頻監(jiān)控：實時的或者定時的視頻信息可以方便公車管理員對列車行駛狀態(tài)（人員數(shù)，公車服務情況，公車治安等）進行直觀的監(jiān)控并提供各種有效的，有力的各種依據(jù)。
第三部分 項目架構實施
3.1 采集終端部分
圖像采集終端部分由攝像頭、視頻圖象處理器DVR、各種車載控制設備。攝像頭負責采集視頻語音數(shù)據(jù)，然后交由DVR進行壓縮編碼處理，車載控制設備負責采集各種車輛運行數(shù)據(jù)。
3.2 數(shù)據(jù)傳輸終端
DVR采集到圖像數(shù)據(jù)信息后，要通過Internet把數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。而系統(tǒng)中完成DVR與Internet網(wǎng)通訊工作的就是四信的F3623 CDMA-EVDO Router和電信的EVDO網(wǎng)絡。F3623 CDMA-EVDO Router 是目前國內(nèi)唯一采用 ARM9處理作為系統(tǒng)平臺的工業(yè)無線路由器，最大限度地提高系統(tǒng)的吞吐量，使視頻監(jiān)控圖象更加流暢。該傳輸設備具有多重看門狗，和在線保持機制，能夠確保設備穩(wěn)定，長久地運行，從而有效保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。同時考慮到安全性的問題，設備支持VPN隧道，固定IP撥號，雙向認證的功能，充分保證系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。 設備采用WEB配置和CLI配置的方式，用戶只需一些簡單的參數(shù)設置便可投入系統(tǒng)穩(wěn)定運行。F3623提供一個以太網(wǎng)口和一個串口，以太網(wǎng)口用來傳輸視頻語音數(shù)據(jù)，串口用來傳輸車載控制設備的信息。
3.3 數(shù)據(jù)中心軟件平臺構建
監(jiān)控中心架設有一臺ＶＰＮ服務器，它負責各傳輸終端（Ｆ３６２３設備）提供ＶＰＮ接入服務；同時監(jiān)控中心對各種數(shù)據(jù)進行分開處理，圖像數(shù)據(jù)可以采用ＤＶＲ提供商給的視頻監(jiān)控軟件，也可以根據(jù)他們的ＳＤＫ進行開發(fā)；狀態(tài)信息根據(jù)四信提供的動態(tài)鏈接庫來開發(fā)各種數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件。該公車視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的任務主要分三方面：視頻監(jiān)控，狀態(tài)監(jiān)視、車輛定位和信息服務
1.視頻監(jiān)控： 實時或定時地傳輸車載內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)
2.狀態(tài)監(jiān)控：上下客數(shù)：記錄每個站點上下乘客數(shù)量。行駛資料：記錄發(fā)動機信號，行駛速度、開關車門、剎車信息等。
3.車輛定位：
實時位置：通過車載設備中GPS模塊，實時取得車輛當前位置信息。
線路狀態(tài)：監(jiān)控車輛在線路上的行駛狀況，實時提示駕駛員按線路和時間表行駛。
4.信息服務：自動播放各種信息，例如：換乘信息，天氣，路況，廣告信息等。
3.4 ＶＰＮ通道的實現(xiàn)
如下為VPN隧道實現(xiàn)的網(wǎng)絡結構圖，四信的WCDMA無線路由器作為VPN客戶端，主動連接到VPN服務器。VPN服務器對其進行認證，認證通過后，分配各種隧道地址給各個路由器。這樣現(xiàn)場的各個路由器和監(jiān)控中心的VPN服務器就組成了一個私有的安全的局域網(wǎng)，局域網(wǎng)內(nèi)各臺設備就都可以互相通訊。
依上圖為例，終端為192.168.1.10和192.168.1.11的視頻服務器，通過無線路由器和監(jiān)控中心建立的VPN通道后，分別獲得的隧道IP 200.200.200.6和200.200.200.5，而中心的隧道地址是200.200.200.1，所以三個隧道IP之間是可以直接互相訪問的。如果我們在路由器上通過端口映射及服務器其它方面的設置也可達到直接訪問終端IP 192.168.1.10和192.168.1.11觀看實時畫面。
第四部分 總結
隨著生產(chǎn)管理水平的不斷提高和3G無線網(wǎng)絡技術和數(shù)字視頻壓縮技術的發(fā)展，在3G無線網(wǎng)絡上傳輸視頻，音頻及數(shù)據(jù)成為一種趨勢，車載無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有其他無線監(jiān)控系統(tǒng)無法比擬的功能和特點，能夠保證車輛移動過程的數(shù)據(jù)和音視頻的正常通信，完全符合移動通信的的嚴格要求，是全數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化、系統(tǒng)化無線監(jiān)控系統(tǒng)的典型代表。廈門四信的無線傳輸系統(tǒng)的解決方案已廣泛用于公交車輛、長途運輸車輛、貨運車輛、特種車輛、公安、消防武警現(xiàn)場指揮和勘探，以及水利防汛、道路搶險、城管督察等緊急應急指揮系統(tǒng)。
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