專利名稱：3g車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的迅速上升，交通問題日益嚴(yán)峻。交通安全防范問題，一直是建設(shè)和管理部門面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而目前我國營運車輛管理基本上沒有一套有效的監(jiān)管手段，僅有一些營運車輛上安裝了 GPS系統(tǒng)，其實這僅僅能知道營運車輛的位置信息， 而根本無法有效監(jiān)管車輛運營情況。個別車輛安裝了本地監(jiān)控系統(tǒng)——車載DVR，而這些僅 僅能提供一個事后取證的作用，特別是在發(fā)生事故的情況下，業(yè)主往往也不會給予配合。即 使使傳統(tǒng)的車載DVR實現(xiàn)3G傳輸?shù)墓δ?，也無法主動報警、指揮中心無法進(jìn)行全面視頻查看，同時給網(wǎng)絡(luò)傳輸造成很大壓力。因此超員、超載、疲勞駕駛、隨意停車問題依然嚴(yán)重。有人說公共安全防護(hù)要像計算機(jī)病毒防火墻一樣，要做到提前預(yù)知，出現(xiàn)問題可以及時治理。因此面對中國公共交通的現(xiàn)狀，如何通過新技術(shù)的應(yīng)用，建立一套便捷、高效的監(jiān)管方法，最大限度的保證客運車輛的實時監(jiān)控和管理，做到能夠自動預(yù)知一些相關(guān)的 危險情況，做到實時的對運營車輛進(jìn)行自動監(jiān)控和管理，成為擺在我們面前的一個課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種能夠全面采集車輛信息并對采集到的圖像進(jìn)行實時的智能分析，能夠解決傳統(tǒng)車載監(jiān)控?zé)o法主動報警、指揮中心無法進(jìn)行全面 視頻、網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力大等問題的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)。本發(fā)明為達(dá)到上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案是提供一種3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，所述3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)包括主控單元和與主控單元連接的智 能視頻分析單元、報警單元和3G模塊，所述主控單元負(fù)責(zé)對各個功能模塊的管理控制，保 證各個模塊協(xié)同運作；所述3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的軟件體系包括車載設(shè)備的嵌入式 軟件體系結(jié)構(gòu)和后臺管理系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)，所述車載設(shè)備的嵌入式軟件體系結(jié)構(gòu)自下 而上分為硬件及底層驅(qū)動抽象層、傳輸協(xié)議層、應(yīng)用協(xié)議層、核心算法層和應(yīng)用軟件層5個 層次。所述報警單元的觸發(fā)信號采用有線或無線兩種方式輸入。根據(jù)本發(fā)明所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)一優(yōu)選技術(shù)方案所述3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)一步包括W1F1模塊、GPS模塊和RFID模塊。根據(jù)本發(fā)明所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)一優(yōu)選技術(shù)方案所述硬件及底層驅(qū)動抽象層包括了實際的硬件和各種外圍設(shè)備、接口的底層驅(qū)動。根據(jù)本發(fā)明所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)一優(yōu)選技術(shù)方案所述傳輸協(xié)議層由網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、串口PTZ控制協(xié)議、WIFI協(xié)議組成。根據(jù)本發(fā)明所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)一優(yōu)選技術(shù)方案所述應(yīng)用協(xié)議層由平臺服務(wù)通信和WEB服務(wù)通信組成。根據(jù)本發(fā)明所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)一優(yōu)選技術(shù)方案所述核心算法層由人數(shù)統(tǒng)計和人群密度估計模塊、行為識別模塊、煙火檢測模塊、音頻編解碼模塊和視頻編 解碼模塊組成。根據(jù)本發(fā)明所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)一優(yōu)選技術(shù)方案所述應(yīng)用軟件層 由事件管理模塊、系統(tǒng)管理模塊、音視頻數(shù)據(jù)流管理模塊、通信數(shù)據(jù)解析打包模塊組成。本發(fā)明有益的技術(shù)效果是本發(fā)明3G車載監(jiān)控管理系統(tǒng)融合了最先進(jìn)的智能視 頻監(jiān)控技術(shù)和第三代移動通信技術(shù)，不但解決了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控效率低、無法事前預(yù)警、無法 全天候不間斷監(jiān)控等問題，而且也大大減輕了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膲毫ΓＷC了 3G網(wǎng)絡(luò)的容量。同 時，系統(tǒng)還融合了 GPS、WSN、WIFI、RFID等技術(shù)，不斷地采集車輛和人員信息，對車輛及人員 實現(xiàn)全方位的管理。


圖1是本發(fā)明3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的車載設(shè)備嵌入式軟件體系結(jié)構(gòu)層次圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做詳細(xì)說明。1、硬件和軟件體系本實施例的硬件體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)包括主控單元和與主控單 元連接的智能視頻分析單元、報警單元、3G模塊、WlFl模塊、GPS模塊和RFID模塊；主控單 元采用獨立雙核芯片TI的TMS320DM6446，該芯片具有DSP和ARM9雙內(nèi)核，可同時實現(xiàn)系 統(tǒng)的主控和視頻數(shù)據(jù)編碼；智能視頻分析單元由獨立的DSP(Tl的TMS320DM6437)完成，保 證視頻數(shù)據(jù)分析的即時性和穩(wěn)定性；WIFI模塊采用Atheros的2317芯片組；GPS模塊采用 SiRF第三代芯片，定位精度最高可達(dá)到0. 2m ；3G模塊均采用工業(yè)級模塊，保證系統(tǒng)在各種 實際環(huán)境中的穩(wěn)定傳輸；報警單元的觸發(fā)信號采用有線或無線兩種方式輸入，保證連接的 靈活性。該系統(tǒng)在硬件設(shè)計上采用的都是業(yè)內(nèi)最好的IC，充分保證系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能 力和穩(wěn)定性。本實施例的軟件體系包括車載設(shè)備的嵌入式軟件體系結(jié)構(gòu)和后臺管理系統(tǒng)的軟 件體系結(jié)構(gòu)。本實施例的車載設(shè)備嵌入式軟件體系結(jié)構(gòu)的層次如圖2所示。五個層次的具 體組成為(1)硬件及底層驅(qū)動抽象層硬件是由TI的雙核處理器以及它們的外圍器件(音視頻采集、串口、網(wǎng)絡(luò)接口、 開關(guān)量、存儲器)構(gòu)成的嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)，實現(xiàn)音視頻輸入輸出、各個功能模塊的連接管 理、RS232/485、開關(guān)量的連接、RJ45網(wǎng)絡(luò)接口以及各種數(shù)據(jù)的存儲，運行于純粹硬件之上的 是各種外圍設(shè)備及接口的底層驅(qū)動，以底層驅(qū)動的方式與上層軟件進(jìn)行溝通，底層驅(qū)動封 裝了實際的硬件，抽象為一個軟件驅(qū)動層。(2)傳輸協(xié)議層由網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(TCP/IP、RTP/RTCP、HTTP、DHCP、PPPOE 等)、串 口通信協(xié)議、PTZ 控制 協(xié)議、WIFI協(xié)議等組成。 (3)應(yīng)用協(xié)議層
由平臺服務(wù)通信和TOB服務(wù)通信組成。(4)核心算法層由人數(shù)統(tǒng)計和人群密度估計模塊、行為識別模塊、煙火檢測模塊、音頻編解碼模塊 和視頻編解碼模塊組成。實現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計，人群密度估計，運動目標(biāo)檢測、跟蹤、分類，視頻煙 霧、火焰檢測以及音視頻編碼。(5)應(yīng)用軟件層由事件管理模塊、系統(tǒng)管理模塊、音視頻數(shù)據(jù)流管理模塊、通信數(shù)據(jù)解析打包模塊組成。以上的層次劃分與硬件結(jié)構(gòu)無關(guān)，只是按照功能層次對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抽象。進(jìn)一步如圖1、圖2所示，車載設(shè)備前端接音視頻輸入，前端攝像機(jī)采集到的模擬 信號首先經(jīng)過Video Decoder轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，視頻分析模塊和視頻編碼模塊共享這一信 號，分別負(fù)責(zé)對視頻信號的智能分析和壓縮編碼，視頻智能分析模塊和主控單元之間通過 SPI連接，傳遞控制信息和分析結(jié)果。主控單元還負(fù)責(zé)對各個功能模塊的管理控制，保證各 個模塊協(xié)同運作。2、本實施例的功能及其工作原理(1)無線數(shù)據(jù)傳輸3G車載監(jiān)控管理系統(tǒng)采用3G網(wǎng)絡(luò)作為傳輸網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)視頻信息、地理位置信息、 傳感器信息、報警信息等數(shù)據(jù)的實時傳輸。系統(tǒng)同時兼容WCDMA網(wǎng)絡(luò)、TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)和EVDO 網(wǎng)絡(luò)，為三種網(wǎng)絡(luò)模塊預(yù)留接口，只需通過更新軟件即可實現(xiàn)對三種模塊的支持。同時，車載終端還集成了 WIFI傳輸模塊，當(dāng)車回車場時，可利用車場內(nèi)預(yù)先建設(shè) 好的WIFI網(wǎng)絡(luò)，將設(shè)備上存儲的信息無線傳輸?shù)胶笈_管理中心，期間并不需要人工操作， 大大簡化了操作流程。根據(jù)需要，車載終端還可以從后臺管理中心下載更新影音文件，實現(xiàn) 車載多媒體和車載廣告的不斷自動更新。(2) 7*24小時不間斷的智能監(jiān)控系統(tǒng)的視頻編碼單元采用TI達(dá)芬奇系列雙核芯片TMS320DM6446實現(xiàn)4路CIF或 1路Dl視頻編碼，視頻編碼采用當(dāng)前最為先進(jìn)的H. 264編碼方式，H. 264在圖像壓縮率、圖 像清晰度、容錯能力、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力等各方面的優(yōu)異性能，保證了視頻數(shù)據(jù)在3G網(wǎng)絡(luò)中的 穩(wěn)定、流暢的傳輸。系統(tǒng)的視頻分析單元采用TI的TMS320DM6437，可實現(xiàn)車輛超載分析和司機(jī)疲勞 駕駛分析。視頻分析采用智能視頻(IV)技術(shù)，對視頻畫面中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，過 濾掉用戶不關(guān)心的信息，僅僅為監(jiān)控者提供有用的關(guān)鍵信息。該系統(tǒng)同時也可以用于定點監(jiān)控領(lǐng)域，可提供入侵檢測、遺留物檢測、物品搬移檢 測、逆行檢測、路徑檢測、非法停車檢測、值班崗位檢測、人數(shù)統(tǒng)計、煙火檢測以及PTZ半自 動跟蹤目標(biāo)等智能的視頻分析功能。(3) GPS信息采集車載設(shè)備的GPS模塊采用Sirf三代芯片SiRF starlll，其技術(shù)參數(shù)如下所示通道數(shù)20Channel；定位精度< 15米，最高可達(dá)0. 2米；衛(wèi)星信號接收靈敏度_159dBm ；
最大速度514·4m/s (IOOOKnot)；首次定位時間:Hot start-Autonomous < Is, Warm start-Autonomous < 35s, Cold start-Autonomous < 35s支持AGPS通過GPS模塊，可以采集車輛的經(jīng)緯度、速度、方向、高度等信息。用戶可遠(yuǎn)程對設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，設(shè)備將按照設(shè)置進(jìn)行超速報警、越區(qū)報警、偏航報警等，并自動將報警信息回傳到后臺監(jiān)控中心。(4) WSN 和 RFID 數(shù)據(jù)采集車載設(shè)備預(yù)留無線傳感器(WSN)接口和RFID接口。根據(jù)需要，可以在車輛上安裝傳感器，如液壓傳感器、煙霧傳感器、危險品探測傳感器等，可實現(xiàn)車輛的油量監(jiān)控、煙霧檢測和危險品檢測等功能，并自動將報警信息和視頻圖像回傳到監(jiān)控中心，保證車輛的安全行駛。設(shè)備預(yù)留RFID接口，可以采集人員信息，實現(xiàn)車輛上人員的智能化管理。(5)系統(tǒng)的可靠性、實時性以及備份機(jī)制系統(tǒng)具有較好的可靠性。首先，車載設(shè)備的電路設(shè)計方面，主要元器件及保護(hù)元器件均采用Tl、Sirf、Infineon, Μ0Τ0、TDK、IR等業(yè)界領(lǐng)先元器件供應(yīng)商，設(shè)備的連接件等輔助器件也均采用國際知名廠家的產(chǎn)品，如SIM卡座采用日本京瓷的高級進(jìn)口車用卡座，接插件及電氣線纜采用3M、Samtec等國際著名品牌產(chǎn)品。其次，從PCB貼片、到設(shè)備組裝，再到設(shè)備檢測，整個設(shè)備的生產(chǎn)管理流程都嚴(yán)格按照IS09001質(zhì)量管理體系的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)上保證設(shè)備的一致性、可靠性。同時，整個系統(tǒng)的嵌入式軟件、后臺管理軟件都經(jīng)過長時間的嚴(yán)格測試，不斷查找BUG，使得整個系統(tǒng)能夠協(xié)同穩(wěn)定的運行。系統(tǒng)具有較好的實時性。由于系統(tǒng)在編碼方面采用了 H. 264編碼方式，其在圖像壓縮率、圖像清晰度、容錯能力、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力等各方面的優(yōu)異性能，保證了視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。同時，視頻分析單元采用了單獨的芯片(Tl的TMS320DM6437)，具有極高的運算能力，保證了視頻智能分析的實時性。外部傳感器報警采用外部中斷機(jī)制，有報警信號觸發(fā)時，馬上進(jìn)入中斷處理報警信息。因此，該系統(tǒng)無論是視頻傳輸、智能視頻分析還是報警信息處理都具有較強(qiáng)的實時性。在備份機(jī)制方面，系統(tǒng)采用了本地備份以及遠(yuǎn)程備份機(jī)制。車載設(shè)備支持SATA硬盤和SD卡備份兩種本地備份機(jī)制，車載設(shè)備傳輸?shù)挠杏眯畔⒁部蓪崟r備份在后臺監(jiān)控中心。另外，系統(tǒng)可以根據(jù)時間點、已經(jīng)告警類型等進(jìn)行相應(yīng)的信息查詢。在網(wǎng)絡(luò)斷網(wǎng)時，數(shù)據(jù)自動對有用信息進(jìn)行本地備份，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后又可自動回傳到后臺數(shù)據(jù)中心進(jìn)行遠(yuǎn)程備份。3、本發(fā)明主要創(chuàng)新點(1)車載設(shè)備采用視頻分析單元對視頻圖像進(jìn)行智能分析。只有當(dāng)發(fā)生預(yù)設(shè)的報警事件時，才會將視頻圖像實時的傳輸?shù)胶笈_監(jiān)控中心，這樣就解決了以下幾個問題解決了傳統(tǒng)車載監(jiān)控?zé)o法主動報警的問題。車載設(shè)備采用了智能分析技術(shù)，智能分析模塊可以實時的對視頻圖像進(jìn)行分析，當(dāng)發(fā)生預(yù)設(shè)的報警事件時，車載設(shè)備就可以主動報警，將報警信息和視頻畫面同時傳輸?shù)胶笈_監(jiān)控中心。解決了指揮中心無法進(jìn)行全面視頻查看的問題。車載設(shè)備可以根據(jù)監(jiān)控中心的設(shè)置進(jìn)行主動報警，這樣不僅完全把監(jiān)控中心的人員解放出來，不需要全天侯的去查看視頻圖像，而且還保證了預(yù)警的即時性、全面性。解決了網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力的問題。即使是采用3G網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻信號，其傳輸帶寬也是有限的，當(dāng)使用的用戶增加時，每個用戶所得到的網(wǎng)絡(luò)帶寬就會減少，因此3G網(wǎng)絡(luò)也無法不間斷的實時傳輸所有車載設(shè)備的視頻圖像。而我們的智能車載系統(tǒng)只在告警時才會傳輸視頻信號，所以大大減輕了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膲毫Α?2)實現(xiàn)對車輛信息的全面采集車載設(shè)備集成了 GPS、WSN、RFID技術(shù)，不但可以實時的接收和傳輸車輛的GIS信息，同時還可以采集車輛自身的溫濕度、壓力、油量等信息，RFID模塊又可以采集司機(jī)和乘客等人員信息，為實現(xiàn)對車輛的綜合管理提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于所述3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)包括主控單元和與主控單元連接的智能視頻分析單元、報警單元和3G模塊，所述主控單元負(fù)責(zé)對各個功能模塊的管理控制，保證各個模塊協(xié)同運作；所述3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的軟件體系包括車載設(shè)備的嵌入式軟件體系結(jié)構(gòu)和后臺管理系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)，所述車載設(shè)備的嵌入式軟件體系結(jié)構(gòu)自下而上分為硬件及底層驅(qū)動抽象層、傳輸協(xié)議層、應(yīng)用協(xié)議層、核心算法層和應(yīng)用軟件層5個層次。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于所述報警單元的觸 發(fā)信號采用有線或無線兩種方式輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于所述3G車載智能 監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)一步包括W1F1模塊、GPS模塊和RFID模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于所述硬件及底層驅(qū) 動抽象層包括了實際的硬件和各種外圍設(shè)備、接口的底層驅(qū)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于所述傳輸協(xié)議層由 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、串口 PTZ控制協(xié)議、WIFI協(xié)議組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于所述應(yīng)用協(xié)議層由 平臺服務(wù)通信和WEB服務(wù)通信組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于所述核心算法層由 人數(shù)統(tǒng)計和人群密度估計模塊、行為識別模塊、煙火檢測模塊、音頻編解碼模塊和視頻編解 碼模塊組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于所述應(yīng)用軟件層由 事件管理模塊、系統(tǒng)管理模塊、音視頻數(shù)據(jù)流管理模塊、通信數(shù)據(jù)解析打包模塊組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于所述3G車載智能 監(jiān)控管理系統(tǒng)在組合形式上包括主控單元、智能視頻分析單元、報警單元和3G模塊各自形 成的獨立單元形態(tài)及相互間合并組成的任何組合形態(tài)的新的功能體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，所述3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)包括主控單元和與主控單元連接的智能視頻分析單元、報警單元和3G模塊；所述3G車載智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的軟件體系包括車載設(shè)備的嵌入式軟件體系結(jié)構(gòu)和后臺管理系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)，所述車載設(shè)備的嵌入式軟件體系結(jié)構(gòu)自下而上分為硬件及底層驅(qū)動抽象層、傳輸協(xié)議層、應(yīng)用協(xié)議層、核心算法層和應(yīng)用軟件層5個層次。本發(fā)明不但解決了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控效率低、無法事前預(yù)警、無法全天候不間斷監(jiān)控等問題，而且也大大減輕了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膲毫ΓＷC了3G網(wǎng)絡(luò)的容量，可實現(xiàn)對營運車輛的全面監(jiān)管。
文檔編號H04L29/08GK101800772SQ20101010540
公開日2010年8月11日 申請日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者張澤旗 申請人:大連海創(chuàng)高科信息技術(shù)有限公司