消防车辆智能管理系统技术方案设计.docx
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消防车辆智能管理系统技术方案设计
消防车辆智能管理平台
技
术
方
案
济南光路科技有限公司
2018年04月
第1部分系统概述
1.1建设背景
城市消防安全是智慧城市建设的重要组成部分，消防监管力量、灭火救援力量主要分布在城市，近年来，各地政府及有关单位都在逐步加大城市消防安全投入，城市的公共消防设施建设不断得到改善，城市抗御火灾的整体能力得到很大的提高，但随着城市的规模在持续拓展，人口密度快速膨胀，城市消防安全风险的不断上升，城市高层、超高层建筑和大型建筑日益增多，建筑消防安全问题也逐渐突出，对于火灾险情响应速度的要求也越来越高，除了各单位实现自身的消防管理管理外，还需要消防管理部门提高对整个城市的消防可视化安全管理预警的能力，预防和减少火灾事故的发生，保障人民群众生命和财产安全。
随着云计算、物联网以及人工智能等技术的进一步成熟，让智慧消防成为可能，通过物联网技术进行消防设施动态监测、救援现场实时监控等，将救援过程中重点现场的最新情况和数据始终处于掌控之中；通过车载网络高清摄像机配合GIS地图系统，将消防车救援过程和现场的动态在地图上进行实时展示，出现异常或险情时，能即时定位，并调集所有数据支撑应急预案的快速形成，实现指挥中心和现场实时互通。
通过长时间的动态监测、数据积累和平台使用情况记录，并经过历史数据分析和整理为火灾的预防工作提供有力支持。
因此，我们将GIS地图系统与网络监控系统作为消防应急响应的展现基础，通过加强管理和基于物联网和空间信息的信息系统，协助实现远程监控、预案管理、消防重点单位自我管理以及疏散分析模拟的智能消防系统，以现实消防车辆的智能管理，完善消防系统的综合指挥和调度体系。
1.2需求分析
第一准确定位：
消防部门在接到火灾报警之后首先应该准确确定受灾地点，消防部门可以根据GIS电子地图迅速定位火灾地点，并对火灾周围的交通状况有大概的了解。
第二即时迅速：
此刻时间就是生命，如何在最短的时间内到达现场是至关重要的，利用GPS车辆调度系统可以就近调度车辆，并对车辆进行实时调度、监控、管理，确保消防车辆最快最安全的抵达火灾现场。
第三火灾现场：
在对火灾现场进行分析之后，消防人员可以通过GPS系统寻找最近的水源（消防栓等），并把现场情况及时反馈给总部门。
根据受灾程度，消防人员通过GPS车辆调度系统，并利用电子地图测量出消防车辆距离火灾地点的大概距离从而计算出下一批救援队伍抵达的时间，为火灾营救节省了大量的宝贵时间。
第四数据保留：
任务完成以后，消防人员有必要对以往的行车状况进行必要的数据的分析如：
水箱水量、探照灯和摄像机工作状况等，以便为下次火灾做好监控调度准备，GPS车辆调度系统可以在设定的时间范围内，回放其历史记录包括车辆轨迹、处理结果、视频录像等等，为分析提供了依据。
每辆消防车均配备车载主机，用以连接监控、GPS卫星定位、语音对讲设备等，配备指定容量大小的硬盘，存储相应的视频和定位数据，同时可连接显示器显示实时的监控画面。
接报警时，车上配有的GPS卫星定位自主导航仪就能显示出报警的地点、路线、附近的水源地等，接通GSM通话功能和监控中心通话，达到支队、中队、消防车三位一体，形成网络。
同时，还能为消防车提供到达火警地点的最佳行车路线。
消防车对车辆监控调度系统的需求特点：
- 定位准确：
准确指示事发地点
线路规划：
车辆尽快赶赴现场
- 灵活调度：
指令下达及时、迅速
- 掌控现场：
实时监控现场、辅助决策
- 统一管理：
了解车辆分布现状、有利布控、管理。
1.3设计原则
系统的建设将在追求性能优越、经济实用的前提下，应遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。
力图使该系统真正成为符合消防车监控业务实际应用的信息平台。
并综合考虑维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。
从技术措施角度来讲，在系统的设计和实现中，严格遵守以下原则：
●先进性和前瞻性：
本系统所有的组成要素均充分地考虑其先进性，使系统的扩充和维护简单化，并满足不断提升的信息化建设与应用的要求，保证其在相当长的时间内具有技术优势，能够适应未来技术发展的潮流。
●标准性和开放性：
本系统采用的硬件设备及软件产品均支持国内、国际通用的标准网络协议，选用的设备和技术均符合部标、行标的统一要求，符合总体设计要求，确保在统一的标准下，实现上下级信息网络的互联互通。
●开放性：
即在遵循标准性原则的基础上，采用开放的技术、结构、系统组件、用户接口，采用开放的、通信协议和技术标准，保障系统在互联或以后的扩展过程中能够稳定有效的运行，以满足业务应用需求。
●安全性和可靠性：
设备的单点故障不影响系统其他设备的正常运行，设备可带电修复故障而不影响系统的总体工作。
并采取一定的预防措施和建立应急处理系统，以保证整个系统达到365天×24小时工作的要求。
●可维护性和易管理性：
整个系统中的各种设备，应是使用方便、操作简单易学，并便于维护。
针对复杂和庞大的信息化系统，要求有强有力的管理手段，以便合理的管理设备资源，监视设备状态及控制设备的运行。
在设计和实现系统时，考虑整个系统的便于维护性，以使系统在万一发生故障时能提供有效手段及时进行恢复，尽量减少损失。
●可扩充性：
系统的结构具有可扩展性，即设备在系统结构、系统容量与处理能力、物理联接、产品支持等方面具有扩充与升级换代的可能，采用的产品遵循通用的工业标准，以便不同类型的设备能方便灵活地接入，并满足系统规模扩充的要求。
●兼容性：
根据系统开放的协议，可方便地开发系统新的应用功能要求，实现新的上层应用和不同系统之间的互联、互通、互控。
系统设备满足扩充及更换部分设备时的通用性和可替换性，以及和不同厂商设备的兼容性，对系统的管理，根据需要按可分可合的要求进行组合，即在保证单独系统可独立运行的前提下，充分考虑多系统的综合管理，最终实现系统的高度集成化。
1.4设计标准
消防车视频监控系统的建设依据国家相关法律规章、国家和行业相关标准、相关研究成果等资料进行规划设计，具体如下：
《城市货运配送汽车选型技术要求》（GB/T29912-2013）
《危险货物运输包装通用技术条件》（GB12463-2009）
《邮政业安全生产设备配置规范》（YZ0139-2015）
《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）
《安全防范系统验收规则》（GA308-2001）
《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-2000）
《视频安防系统技术要求》（GB/T367-2001）
《中华人民共和国交通安全法》
《中国智能运输系统体系框架》
《计算机信息系统安全保护等级划分准则》（GB17859）
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198）
《公安交通指挥系统建设技术规范》（GA/T445-2010）
《城市警用地理信息系统分类与代码》（GA/T491）
《城市警用地理信息系统图形符号》（GA/T492）
《城市警用地理信息系统建设规范》（GA/T493）
《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T497-2009）
《交通电视监控系统验收规范》（GA/T514-2004）
《汽车行驶记录仪》GB/T19056-2003
《视频安防监控数字录像设备》GB20815-2006
第2部分项目建设的必要性和意义
2.1项目建设的必要性分析
2.1.1消防管理面临的主要问题
目前普遍存在社会民众和管理人员消防安全意识淡薄，有设施、缺管理；自身的消防安全管理水平低下；社会单位建筑消防设施完好率、运营率低；社会公众缺乏消防安全知识，自防自救能力较差等问题，主要带来的问题有以下几个方面：
1.消防联网监管难
公安消防单位对消防的监管缺乏有效的技术手段支撑和社会化手段配合，无法及时发现、消除、整改重大火灾隐患。
日常消防监督管理中突出存在警力不足和技术手段不足的问题。
2.消防用电系统管理难
城市中各类建筑有关电气火灾监控系统存在的问题，已成为城市建筑电气火灾发生率居高不下的主要原因，同时也成为影响火灾形势稳定并亟待解决的现实问题，所以各类建筑设置电气火灾监控系统对电气安全进行全面、有效监测是避免火灾发生，贯彻消防工作“预防为主、防消结合”的第一步。
3.消防控制室管理难
按照消防条例的要求，每个消防控制室需要24小时不间断值班。
目前因条件所限很难配备到位，消防控制室无人值守，不能起到应有的功能，一旦发生火灾响应不及时就会造成无法估量的损失；若全部人员配齐，城市每年合计支出巨大。
4.消防报警巡查难
目前城市重点监管单位巡查主要采用对讲机、电子巡更棒和巡逻车等，缺乏先进有效的技术手段实现快速、准确的信息上报和对巡查人员的定位、管理，所以在移动巡查规范化、突发事件实时监控、预警应急、人员的高效调度管理等方面仍存在较大挑战。
2.1.2项目建设的必要性
1.推动消防社会化
让社会单位参与到消防安全保障中来，成为消防安全保障的主体，降低消防执法人员的工作压力，也大大提升消防预警能力。
2.提升警务满意度
消防执法由被动监管向主动约束转变。
3.增强应急处置力
火灾火情的实时监控，控制火灾于萌芽时期，同时为灭火救援和事故调查提供数据支持。
2.2项目建设的意义
建设消防安全综合监控管理系统平台，对本地市消防管理的节约成本建设和精细化管理都有积极的意义，也符合国家和综合形势的要求。
1.有利于减少单位的运营成本
据统计，进入二十一世纪以来，市民人数逐年增加，与之相配套的大量公共设施需要建设，消防控制室也在不断增加，消防设施的智能化程度更是在快速的发展。
以往通过增加人员方式已不利于单位的消防管理和运营理念，所以，需要通过建设智能化的消防管理平台来节省人力物力，节约成本，提高救援效率，最大程度的保障人民和财产安全。
2.对消防精细化管理提高一个台阶
由于消防相关人员少，很难实现公安部提出的精细化管理模式。
在应急处理时，尤其需要对消防的精细化信息，来进行辅助决策处理。
建设消防车智能管理平台，可以方便地掌握本地市消防设施的分布情况，实时了解消防车辆及人员的工作状态，有助于对消防巡查检查过程和结果的有效监控和考核，变消防工作的粗放式管理为精细式管理，充分提高消防安全的预防能力。
第3部分系统整体方案设计
3.1总体设计理念
本方案立足消防部门“预防为主，防消结合”的总体方针，以“广泛的透彻感知、全面的物联共享、可视的报警服务”为建设理念，实现消防的社会化，从而最大程度地降低火灾发生的概率，同时也减小消防部门的救援压力。
消防车辆智能管理平台系统，利用计算机视觉、模式识别、GPS定位、地理信息系统、4G网络等技术，实现对消防车辆救援过程的有监控管理效管理。
该系统由车辆本地监控与管理、消防安全指挥中心过程状态监控和4G数据传输部分组成，通过4G网络与消防指挥中心管理系统实时通信。
基于GPS/北斗的车载定位系统能够实时定位消防车位置信息；在车上架设摄像头，可监控行车过程中车辆的行驶状态、水箱水量和司机的驾驶状态，防止出现安全事件；通过4G网络将压缩后的监控视频和分析结果传输至指挥中心备份保存，辅助实现车辆安全大数据管理决策。
3.2设备选型
3.2.1前端监控设备
全天候环境设计红外车载云台摄像机，白光灯照明，360度无限位旋转、仰视180度无盲点，夜视距离100米、最快速度120°/s,超强抗震特性，双层遮阳设计，带雨刷功能、128个预置位，内置中英文菜单，坐标显示功能1/3SONYCCD720P，30倍光学变焦，低照度0.001LUX
3.2.2车载视频监控主机
车载终端是一款采用嵌入式Linux操作系统的车载视频监控专用产品，具备视频编解码、4G网络传输、卫星定位、数据安全存储等功能，并提供灵活的通道选择及编码方案，尤其适合货运车的视频监控需求。
设备性能完善且稳定，体积小巧、功耗低，便于安装及维护。
车载终端
1）产品说明:
型号/规格
GL-VM1000
视频
视频输入路数
4路
图像制式
PAL/NTSC
编码
H.264
VGA分辨率
1024×768，1280×1024
视频输出
1路CVBS,1路VGA，1路HDMI
音频
输入
4路
输出
1路
压缩方式
G.711A
系统
嵌入式
Linux
存储
内部SATA接口
1个
网络
以太网
1个RJ-45接口，10M/100M自适应
协议支持
TCP/IP，DHCP，PPPoE，UDP
全网通
TD-SCDMA、TD-LET
智能手机
手机操作系统
Android/iOS
刷卡机接口
与刷卡机接口
RS-485
报警输入
外接报警按钮
支持2路报警输入
外观
尺寸（W×H×D）
155（W）X45（H）X155（D）
重量（不含硬盘）
＜1.0kg
3.3系统架构设计
图1.货运车载监控系统构架示意图
1.消防车监控系统架构由三部分组成：
前端车载监控系统、4G传输网络和消防车辆智能管理平台系统。
2.前端车载监控系统是系统的信息节点，车内安装视频监控主机、摄像机、GPS/北斗定位模块等信息的采集设备，采集后的信息经过车载视频监控主机处理之后，由车载视频监控主机自带的4G通信模块发送给监控中心消防车辆智能管理平台。
3.传输网络包含4G移动通信传输链路和固网专线传输链路两部分，通信基站接收到来自前端消防车的4G数据信息之后，经网关接入专线网络，将数据传输至监控中心消防车辆智能管理平台。
4.消防车辆智能管理平台是本系统核心所在，是执行车辆调度、日常监控、车辆监管的场所。
消防车辆智能管理平台，包括数据库服务模块、管理服务模块、接入服务模块、报警服务模块、流媒体服务模块、存储管理服务模块、Web服务模块、APP服务器模块等等，它们共同形成数据运算处理中心，完成各种数据信息的交互，集管理、交换、处理、存储和转发于一体，是消防车辆智能管理平台系统能稳定、可靠、安全运行的先决条件。
3.4系统功能
消防车辆智能管理平台系统中的核心设备为车载视频监控主机，它是整个车辆智能管理系统中，如日常巡检、管理调度、数据分析等各种活动中的主要设备，是整个系统唯一的信息获取、处理、数据转发、协调指挥的核心设备，为智能管理系统提供了最有力的功能支撑。
系统具有如下基本功能：
3.4.1车载视频监控
可实时获得车辆内外实时视频监控图像，管理中心可以通过电脑客户端、手机APP，对驾驶员、前视场景等车辆关键区域进行实时监控，在驾驶室配有平板电脑，用以查看监控画面，同时在车内安装有带显示器的摇杆键盘，用以控制T型云台摄像机的角度和位置。
a、红外T型模拟高清摄像机：
可实现360度无限位旋转、仰视180度无盲点，夜视距离100米、最快速度120°/s,超强抗震特性，双层遮阳设计，带雨刷功能、128个预置位，30倍光学变焦。
b、倒车影像摄像机
AHD清晰度（TVL）等同于网络高清720P摄像机，超宽角度后视效果。
c、车载探照灯
1.将车载探照灯与摄像头补光结合
2.探照灯可以实现手动开停
3.照射距离不低于100米
照射方位与车载摄像头拍摄方位一致
视频录像及各项数据可在本地进行存储，同时可通过运营商4G网络回传至平台管理中心。
图像采用H.264编码格式，压缩比高，图像清晰。
图像上可实时显示当前车速，时间，和经纬度等信息。
3.4.2车辆定位监控
GPS/北斗实时定位，通过车载视频监控主机自带的GPS/北斗模块，及时获得车辆的位置、状态、速度、时间、方向和运行轨迹，从而可以优化消防车的行驶路线；并对以上监控数据进行记录，需要时可对车辆的历史轨迹进行回放，包括车辆的位置、状态、速度、方向和行驶里程等。
同时，可以对消防车辆进行“限速设置、线路规划、电子围栏”设置等，超过设定值即项客户端发送报警信息，因此，消防车辆智能管理中心可实时查看所有消防车辆的当前位置及状态，极大的提高了车辆运行的安全性和调度的便捷性。
3.4.3环境监测
1.实时监测车辆所在地的环境指标数据
2.监测数据支持后台和客户端实时显示
3.4.4智能消防功能
①一键报警/接警
手机APP和车载电脑都能实现一键后台报警/接警
②水源管理
1.手动水源维护（需要有保证数据准确的技术方案）
2.已维护水源在客户端和手机APP实时显示
3.智能消防设备的在线显示（能够识别智能消防栓等）
3.5消防车安全可视化平台软件设计
3.5.1平台软件架构设计
消防车安全可视化管理平台基于“高内聚、松耦合”的原则和顶层模块化的思想而设计，包含视频应用、GIS地图、视频网管、视频配置五大应用模块，平台各个模块具备良好可移植性、伸缩性，适应未来应用动态升级的需要。
第一层为表现层，是面向于用户实际操作的客户端，是通过对基础功能和增值业务的归纳、抽象，生成的各种应用模块，支持不同的业务应用。
可以为运行监控、指挥调度、纠纷处理等提供完整的业务处理流程和高效的办公手段。
第二层为应用层，呈现给用户专业化、个性化的具体服务和辅助工具，是业务智能化的最终体现。
第三层为平台服务层，是软件平台系统的核心，采用高性能的应用服务器中间件、各种智能引擎和系统管理工具，为应用层提供基础服务、增值服务、管理策略和方法工具。
同时按照所提供的服务来管理、组织、调度设备和信息资源。
第四层为接入层，实现了视频、扫码等信息的归纳抽象，并接入到平台进行统一管理、组织和调度，使用户无需关心所使用的设备和信息资源的具体位置和形态，更好的为业务服务。
图2.消防车安全可视化管理平台逻辑架构图
3.5.2平台服务模块设计
1）中心管理服务
中心管理服务提供统一的用户在线认证、组织管理、用户管理、资源数据查询、权限管理、服务管理、单点登录、全局搜索、日志管理等服务，技术上基于JavaEE体系，遵循WebService标准。
2）视频管理服务
视频管理服务技术上基于J2EE体系，遵循WebService标准，可分为接口服务和WEB客户端两部分。
接口服务为桌面客户端、WEB客户端等应用层提供数据访问服务；组织并衔接各业务服务组件，为桌面客户端、WEB客户端、手机APP客户端等应用层提供视频监控、存储管理、报警管理、电视墙管理等业务接口支撑。
3）视频传输管理服务
视频传输管理服务主要负责分发和转发实时视频流。
兼容性上，视频传输管理服务以插件方式管理支持第三方设备（如海康、大华、宇视、中维等）。
同时，兼容标准RTSP协议，提供RTP、PS、国标封装或者原始封装的码流，支持第三方RTSP客户端访问。
性能上，支持高性能视频传输，采用异步IO技术，64位操作系统千兆网络下支持400路2M码流进/出实时视频数据转发，万兆网络下支持2000路2M码流转发；同时支持干线管理、负载均衡。
4）视频存储管理服务
视频存储管理子系统负责视频的存储、检索、回放和下载；可支持十万路存储规模，具备良好的伸缩性；支持多种异构存储模式（包括DVR、NVR、CVR、Laker等）并对外提供统一管理接口，具备良好的兼容性；支持计划录像、联动录像、手动录像等多种录像触发方式，具备各场景的实用性。
5）事件分发服务
设备、各子系统、外围级联平台产生的事件以及用户手动事件，都通过事件分发服务进行分发和联动处理。
单台服务器下事件分发服务支持1000条/秒的事件分发，集群模式实现了消息分发的负载均衡，具有良好的伸缩性。
6）电视墙管理服务
电视墙管理服务管理多种解码设备，包括各种型号的嵌入式解码器、视频综合平台和解码服务器，支持解码设备和显控设备的管理以及控制，实时视频上墙，录像回放上墙，电视墙状态查看等使用场景。
7）视频设备接入网关
视频设备接入网关统一管理视频编码设备，统一平台视频编码设备接入方式，屏蔽接入差异，分为信令网关和媒体网关两部分。
信令网关主要负责设备控制信令的适配和传递。
媒体网关主要实现媒体流的标准化及转发。
8）视频联网网关
视频联网网关主要用于视频监控平台间的互联互通、非标平台改造、第三方平台的接入，屏蔽第三方平台差异，目前已支持DB33/T629-2011、GB/T28181-2011及其修改补充文件，并以插件化的方式提供第三方平台接入的扩展。
9）外设接入网关
外设接入网关支持门禁设备、报警主机、动环设备、对讲/广播设备，LED设备等多种设备的接入,屏蔽同类设备接入协议的差异。
外设接入网关以插件化的方式提供设备接入的扩展。
10）移动接入网关
移动接入服务主要用于平台中移动应用的接入，负责移动应用与平台间信令交互和流数据交换。
11）内容管理服务
内容管理服务提供了视频、图片、文档等各类文件的存储及备份，用于实现告警录像、图片及业务文档的集中存储和统一管理。
12）视频网管服务
视频网管服务统一监控系统管理的软件模块和硬件产品，及时上报故障，支撑维护人员的运维工作。
视频网管服务支持通过SDK直连、设备接入网关代理或者SNMP协议三种采集方式，实现了设备状态、基本信息、录像状态、告警事件的上报。
视频网管服务基于J2EE体系及WebService标准，采集端分为调度服务、采集服务，采集服务根据需要可以单台部署或者集群部署。
采集服务使用插件式管理，方便第三方设备接入。
通过SNMP协议方式采集，仅需配置MIB库的采集指标，无需修改采集服务器。
13）电子地图服务
电子地图服务包含瓦片地图服务、静态地图服务、查询服务、编辑服务、聚合热点服务、路径分析服务等，兼容了当前流行的谷歌地图、高德地图、ArcGis、山海经纬、天地图等瓦片地图数据，对外提供统一接口。
14）校时服务
为防止平台内各类服务和设备的系统时间可能存在不一致的情况和由此会带来各类问题发生，平台提供校时服务，支持NTP和中心服务校时两类时间源，通过定时自动校时和手动校时两种校时方式，统一平台内各类服务和设备的系统时间。
3.5.3平台功能设计
实时监控调度
使用IE浏览器（IE10或以上版本）登录平台地址，通过账号和密码认证后即可登录成功。
系统主界面三种显示模式：
地图模式、视频模式、线路简图模式。
Ø地图模式：
实时显示账号权限分为内所有车辆位置及在线状态，单击车辆图标可显示车辆当前位置及行驶速度以及最高速度；右键点击车辆图标可选择查看视频或进行超速设置、运行路线规划等。
Ø视频模式：
最多16画面车辆视频同时显示。
右键画面可选择开启语音对讲功能。
右键设备列表中的车辆可向该车辆“发送消息”，前端车辆会通过语音播报的形式播送所发送的信息。
通过平台可分配不同的账号和权限，各个车队账号可查看自己所辖的车辆的运行情况，总公司可查看本公司全部车辆的运行情况。
Ø简图模式：
根据车辆运行的线路，将各站点名称通过简易图形的方式显示，并显示当前车辆所在站点名称。
（一）录像存储
Ø4G无线车载终端设备支持四路监控图像本地存储，可设置存储时间段，采用固态硬盘，支持硬盘减震功能，适应车载的工作环境。
Ø4G无线车载设备具备1路CVBS、1路VGA、1路HDMI视频输出接口。
车载设备加装车载显示器可监控本地图像。
Ø通过后台监控客户端可根据时间段查询任一车辆的存储录像，并进行在线回放或下载保存。
（二）录像回放取证
当遇到车辆抛锚、交通事故、司机不法行为等事件时，可以通过录像回放进行调查取证，协助事件处理。
相关的录像可以进行下载或锁定。
图3.录像回放
电视墙控制
采用12块46寸高亮LCD液晶拼接屏组成，电视墙可以显
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