驾考教练车辆计时培训整体解决方案.docx
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驾考教练车辆计时培训整体解决方案
机动车驾驶员计时培训管理系统
解决方案
第一章系统简介
1.1需求概述
目前我国经济处于高速发展时期，汽车作为一个代步工具逐渐进入普通家庭，我国每年的汽车新增量及城市汽车保有量逐年增高，这就要求掌握汽车驾驶技术成为现代人必备的一项基本技能。
另一方面，目前国内交通意外事故频发，我国交通事故死亡率目前“排名”世界第一。
据相关资料统计,自2002年起，因为交通事故，我国每年平均死亡9万人，伤48万人，以2008年公安部统计，08年国内共发生道路交通事故265204起，直接财产损失10.1亿元，死亡73484人，伤304919人。
为了从源头上控制交通事故的发生，需要驾驶员有过硬的驾驶技术及交通安全意识，为此公安部交管局近期版本了《加强机动车驾驶人管理指导意见》，该《意见》对驾校考试进行了规范管理，其中第四条要求“对汽车类驾驶人考试各科目全部实行视频、音频监控，并在各科考试成绩单上打印3张随机抓拍的考试照片，考试录像留存一年以上。
”，该《意见》于2012年5月1日开始实施。
计时培训管理系统的应用主要是为解决驾校考试车辆培训过程、考试场地及考生的考试过程中监控问题，督促驾校应用指纹、视频等监控手段，实现驾校学员身份的唯一性确认，落实培训学时、培训里程。
主管部门可通过监控画面，对考试过程中的考生及考试场地进行实时监控，使考试更加透明、公正及公平；从而为驾校培养高素质的驾驶员发挥重要作用，从源头杜绝交通事故的频发。
1.2需求简析
在前端（驾校教练车车辆上）安装计时培训仪、视频录像机、摄像机、拾音器等设备，计时培训仪可对学员身份、学员驾驶培训时间等进行实时记录，视频设备可对发生在车上学员、教练人员的各种行为及各种车辆行驶信息等相关数据进行完整的采集和保存，并可通过3G无线网络将现场信息上传到中心平台。
在后端（监控管理中心）建设中心服务器，可接受前端所有车辆传递的全部数据，显示学员相关信息、车辆视音频信息、车辆当前所在位置、车辆行驶里程、车辆历史行驶轨迹，并可同前端进行语音对讲、向前端发送调令信息等。
1.3系统基本组成
1.3.1前端信号采集处理系统
系统前端布置计时培训仪、车载移动视频监控终端（车载视频录像机）、车载摄像机、拾音器等负责采集视音频数据、数字化压缩处理，并进行数据实时保存。
计时培训仪具有以指纹方式验证教练员和学员身份的功能，在学员训练过程中可以实时记录学员的训练时间等相关信息，相关信息保存到学员的IC卡中。
车载移动视频监控终端作为本系统的核心设备，采用杭州海康威视数字技术股份有限公司的车载视频录像机作为终端控制管理设备，产品集成了数字视音频编码模块、视音频存储模块、无线网络传输模块、GPS定位模块，并提供了多种扩展接口，可实现高清晰视音频录像、无线网络传输、语音对讲、车辆位置等功能。
1.3.2数据传输系统
系统将学员信息、视频图像、报警信号、车辆行驶信息通过的无线网络平台（系统支WCDMA、EVDO、TD-SCDMA等多种无线网络的传输）实时传输至监控中心，为监控中心在突发事件时提供现场视频的图像信号。
1.3.3监控管理中心系统
监控中心平台能在电子地图上随时掌握全部车辆的所在位置和行驶情况，可随时调用任意车辆的监控图像，并可同前端任意车辆进行语音对讲、操作指令下发等。
第二章系统基本功能
一、视频监控录像功能
车载移动视频监控系统具有视频信号和音频信号的实时H.264硬件同步采集压缩、硬盘记录、实时视音频预览、视音频信号切换、本地录像文件回放、实时无线网络传输、录像文件回放等功能。
二、语音对讲功能
车载移动网络监控系统具备语音对讲功能，监控中心人员可通过语音对讲的形式同前端驾考人员进行沟通、下发操作指令等。
三、视频数据3G无线上传功能
车载移动网络监控系统支持视频数据无线网络上传，系统可通过运营商网络进行视频流或照片上传功能。
四、车辆定位、轨迹回放功能
系统采用无线网络传输同时，可利用GPS定位系统确定车辆所在位置，同时可在监控中心电子地图上显示其所在位置，并可对车辆历史行驶轨迹进行分析。
五、学员身份识别、培训计时、里程信息统计功能
前端计时培训仪器，可以对学员身份进行识别、对学员培训时间进行记录统计、对学员驾驶里程进行统计。
六、监控中心实时监控管理功能
监控中心布置实时监控系统，监控中心授权用户可调用车辆现场视音频、图像数据，同时可接收车辆上传的报警信号并获取相应的视频信号。
监控中心对这些信号进行分类处理，并做出快速反应。
第三章系统设计方案
3.1总体设计
系统在车辆上安装计时培训仪、车载移动网络监控终端和监控前端设备，对学员信息、车内部情况进行实时监控；监控指挥中心对前端获取的实时数据进行分析。
3.2前端设计
3.2.1前端摄像机
系统前端在驾考教练车车内的前后方各布置一个高清晰彩转黑红外半球摄像机。
车前的摄像机主要从观察车辆在考试过程中，正前方及周边的路况信息；车内摄像机从前向后照射，可兼顾车内至少95%的画面。
前端摄像机采用2.8mm广角彩转黑红外夜视高清晰CCD摄像机，摄像机分辨率在480线以上，照度黑白0.01lux，彩色0.1lux；摄像机通过车载视频录像机取电。
3.2.2前端拾音器
系统前端布置用于声音采集的设备拾音器，用于车内声音的进行实时采集，记录学员与教练的对话。
3.2.3液晶显示屏（可选）
系统可以在驾驶室布置一台7英寸彩色液晶显示屏，用于驾驶员观察车内情况。
显示屏采用逐行扫描方式，分辨率为800×480。
驾驶员提供遥控器切换显示车内情况，可选择单路画面，也可浏览四分割画面；管理员可通过遥控器实现基本功能外的相关功能如：
资料查询、系统升级、数据资料下载等功能。
液晶显示屏由车载视频录像机供电。
3.2.4GPS定位模块
车载数字视频录像机可将接收到的全球卫星定位系统GPS（GlobalPositionSystem）的定位信息通过无线网络传输系统定时发送至调度管理中心，车辆调度管理人员在监控中心可获取车辆的行驶轨迹、速度和方向等信息，并做出调度决策。
并且车载视频监控主机，可通过串口接入车辆统计传感器，通过对串口信心的解析，可将车辆实施的速度、行驶里程以OSD的行驶显示在视频画面上。
3.2.5数字视音频编码
前端采集到的模拟视音频信号接入数字视频录像机进行数字化压缩处理。
首先将模拟视音频进行数字编码，再进行压缩处理，处理后的数据根据需求进行存储和无线网络上传。
3.2.6视音频数据存储设计
车载终端录像采用循环记录模式（循环记录指当程序检测到视频录像机中所有的存储设备的空间录满时，无须更换，自动覆盖原录像资料的纪录方式），因此录像保存的时间长短与存储设备容量有正比例关系。
设备可最多支持2块2.5寸硬盘。
3.2.7计时培训仪
在车内安装计时培训仪，计时培训仪具有以指纹方式验证教练员和学员身份的功能，在学员训练过程中可以实时记录学员的训练时间等相关信息，相关信息保存到学员的IC卡中。
3.3数据采集传输系统设计
3.3.1无线网络数据传输设计
通过无线网络平台，设备终端可以将视音频数据传输至后台管理中心，平台由三部分组成
驾考教练车车辆电子监控无线网络平台拓扑结构图
一、车载数字视频录像机
计时培训仪通过串口和车载视频录像机通信，计时仪采集的相关数据通过车载设备3G网络传输到后端平台；车载视频录像机作为系统的终端，启动后主动与监控中心VPDN专网上的转发服务器建立连接，并与转发服务器保持心跳连接，确保车载视频录像机链路通畅。
在报警按钮启动后，视频录像机向转发服务器发出报警请求，并主动上传图像；监控中心需调用车内数据时，由转发服务器向视频录像机发出请求，得到请求后立即将视频上传至转发服务器。
二、转发服务器
转发服务器作为监控中心和终端（车载视频录像机）交互的平台，主要进行数据图像和报警信号的转发工作，并进行操作员权限的认证和管理。
三、监控中心管理平台
监控中心管理服务器可接收转发服务器转发的终端报警信号，并在屏幕上显示终端自动上传的图像。
系统也可以调用任意一台车辆的视频信号，只需在GIS电子地图平台上点击所需浏览的车辆图标，即可显示车辆行使图像。
监控中心和车载终端数据交换示意图1
监控中心和车载终端数据交换示意图2
3.3.2可插拔硬盘或SD/SDHC卡设计
前端车载视频设备采用可插拔硬盘或SD/SDHC卡进行存储，用户需要备份录像数据时，可直接将硬盘盒或SD/SDHC卡抽出，带回数据中心，通过专用备份设备或直接连接电脑后，用海康数据回放及分析软件可在回放视频的同时配合地图详细分析行车过程中的各种行为。
软件截图如下：
3.4 传输网络优化设计
传输网络详细设计，如与运营商绑定合作，本部分内容可由运营商根据用户提供，根据用户对于安全性及用户接入方式的要求，考虑公网接入方式或是专网接入方式。
3.4.1 无线流量控制设计
3G网络的发展已处于相对成熟阶段，但大容量的3G流量的资费还比较昂贵，为了节约3G资费，节省网络资源，更好的使用3G网络，系统特别设计了很多无线流量控制的功能，比如：
监控平台具备限时播放功能，视频播放到设定的时间后会提示用户是否继续预览，节省3G流量。
3.4.1.1 流量和时长统计
为了使客户在使用无线视频监控系统时能够有效的对设备进行合理使用和流量感知，平台特别设计了流量统计、查询和提醒功能。
Ø流量统计
系统提供了两种流量统计功能。
包括：
月流量统计（以月为单位进行单设备流量统计）和单次流量统计（以次为单位进行单设备流量统计）。
Ø流量查询
系统提供了设备流量的查询功能，可以查询每台设备在某个时间范围内使用的流量情况。
Ø流量时长提醒
当用户单次预览某个设备一段时间后，客户端软件会自动弹出对话框，提示：
您对XX设备预览了XX分钟，产生了XX流量，是否关闭预览，以节省流量，保证设备的正常运行。
3.4.1.2 视频分发
为了降低多路并发访问给前端3G传输造成重复流量和计费，系统采用流媒体技术解决多路并发访问的问题，确保每路视频在任何时候均只输出1路码流。
多台流媒体服务器构成集群服务，采用负载均衡技术将视频转发压力平均分摊到每台流媒体服务器，相较于独立的流媒体更稳定、更智能、更先进。
3.4.2 无线网络适应性设计
3.4.2.1 先进的H.264视频压缩技术
车载移动视频监控终端采用H.264数字编码技术，高编码效率（相同的重建图像质量，码率较MPEG-4节约30%左右），灵活的编码策略，适应不同应用和不同网络带宽。
H.264码流结构网络适应性强，增加了差错恢复能力，使视频数据适应不同传输信道网络，更好地实现面向IP和无线网络的应用。
网络远程浏览画面清晰、逼真。
3.4.2.2 动态调整编码参数
在不启停录像、网传的情况下，调整的编码参数即生效。
监控系统中，静止的监控场景，可以采用降低录像的分辨率、图像质量、码率和帧率的方法，使录像保持在很低的码率，而在图像发生变化时可以提高录像的分辨率、质量、码率和帧率，实现高质量的录像，由于上述参数可以动态修改，因此可以保持图像的连续、无需频繁的切换文件，即满足了在关键时刻对高图像质量的要求，又节省了硬盘空间和网络带宽。
3.5 管理中心平台
3.5.1 平台概述
平台分为移动监控系统平台及驾驶员培训IC卡计时培训管理系统。
我公司长期关注移动监控系统，并致力于移动监控平台的开发，和众多合作伙伴一同深入挖掘移动监控的核心内容，推出专用于移动监控的软件平台移动监控系统。
在满足用户普通监控要求的基础上，移动监控系统软件平台充分考虑用户的使用习惯、细心设计用户的常用功能。
移动监控系统平台能很好的完成以下功能：
Ø全网设备集中配置，具备巡检、心跳保活；
Ø视频、音频实时预览、回放（本地和远程）；
Ø前端设备远程访问与控制；
Ø广泛报警接入，联动报警输出，报警信息主动上传中心；
Ø硬解码上电视墙，数字矩阵多分屏、切换、轮巡；
Ø监控中心分级管理模式；
Ø用户权限统一分配，细化至通道级别，具备登陆、验证；
Ø电子地图热点、热区联动效应；
3.5.2 平台架构
系统平台软件基于B/S和C/S构架模式，适用公网环境视频监控应用的解决方案，一方面面向大量终端用户提供监控服务，另一方面提供类似传统专网监控中的集中监控功能。
B/S平台架构软件由Web管理中心和Web客户端组成，通过中心服务器构架数据库和WebServer服务，来实现B/S构架下的设备、用户权限管理以及预览和回放等操作。
Web管理中心：
主要完成系统的配置操作，进行区域、设备和用户的配置等功能。
Web客户端：
通过Web登录管理中心获取相关权限，进行预览、回放等操作。
下图是网络监控平台网络架构图：
接入层：
前端设备，即DVR、DVS、IPC；
数据交换层：
由服务器组成，包括：
网页服务器、数据库服务器、注册服务器、流媒体服务器、存储服务器、报警服务器；
应用层：
各类应用，包括网页监控客户端、手机监控、普通监控客户端、管理系统。
3.5.3 CMS（中心管理服务器）
CMS是系统的中心管理服务器。
主要功能是：
Ø用户管理
✧保存客户和用户信息，提供客户的创建、修改、删除、赋权等接口。
用户是有客户的管理员创建和管理的，具体用户的权限也是客户管理员赋予的。
✧用户登录时，CMS负责对其鉴权。
✧用户执行预览、云台控制等各种操作时，CMS也要负责对其鉴权。
✧记录各个用户的操作流水。
✧汇总用户使用的视频流量，时间等信息。
Ø前端设备管理
✧保存前端设备信息，提供前端设备的创建、修改等接口。
✧实现对前端设备业务参数的配置和查询。
✧前端设备向平台注册时，CMS对设备鉴权。
✧汇总设备的在线状态、时间、发送流量等信息。
Ø平台模块管理
✧其他平台模块或者服务器（除了数据库管理模块）向CMS注册，CMS对其鉴权。
Ø能力封装
✧实现对外开放的能力接口，对外提供系统所能提供对外能力的WebService接口，将网络视频监控系统所提供的视频监控业务能力封装为标准的WebServiceAPI，供其它系统调用网络视频监控系统所提供的视频监控业务。
3.5.4 VTDU（流媒体服务器）
VTDU是系统的媒体转发/分发单元，是平台侧的核心媒体传送网元，完成音视频传送功能。
可以分布式部署。
主要功能是：
Ø转发功能
VTDU能够转发来自前端的音视频媒体流，根据调度指令转发给相应的客户端。
Ø分发功能
VTDU可将同一路媒体流同时发送向多个接受端。
Ø业务控制
VTDU可接收CMS调度命令，启动并控制接收和分发。
管理会话、维护接收与分发媒体流的映射关系。
Ø业务信息采集
VTDU可采集实时媒体访问的时长/流量等计费信息，并上报汇总到CMS。
3.5.5 NRU（存储服务器）
NRU是系统中的网络录像存储单元，实现对音频/视频的接收存储、录像回放服务等功能。
NRU可连接SAN、NAS等各类物理存储设备。
NRU可实现分布式部署。
NRU的主要功能及实现要求包括：
Ø录像存储
NRU支持从前端或VTDU获取媒体流并存储在所连接的存储介质中，并保存所存储资料的索引。
Ø录像检索
NRU支持对检索指令进行反馈，支持多种检索方式。
Ø流式回放
NRU支持回放请求打开文件，并通过RTSP提供流媒体服务。
Ø录像下载
NRU支持通过RTSP提供录像下载服务。
支持选择时段的录像下载方式。
Ø存储介质管理
NRU应当可实现对SAN、NAS、DAS等多种存储设备的接入，并可管理存储空间、存储策略。
3.5.6 接入服务器
接入服务器包括前端接入服务器PAG和客户端接入服务器CAG,。
PAG是系统的前端接入服务器，是系统与前端会话的模块，部署在前端与CMS之间。
主要功能是：
Ø信令转发
PAG实现前端的接入，接收和转发由前端或CAG发来的信令。
Ø前端信令处理
✧对前端来的信令，按照告警、心跳、一般信息等分类进行分拣。
✧告警信息上报给告警服务器。
✧处理心跳信息，如果判断超时则上报告警服务器。
✧一般的前端应答消息则转发给CAG或者其他对应的服务器。
CAG是系统的客户端接入网关，是系统与客户端会话的模块，部署在客户端与CMS之间。
在部署时，PAG、CAG可以在同一台设备上实现。
主要功能是：
Ø信令转发
CAG实现客户端的接入，接收和转发由客户端或PAG发来的信令。
Ø客户端信令处理
对于客户端发出的请求消息，先在CAG这边进行鉴权，如果有必要则转发给CMS鉴权。
鉴权通过后转发给对应的服务器。
3.5.7 Alarmserver（报警服务器）
报警服务器是系统的告警管理单元。
接受全部的告警（包括设备告警，服务器告警），接受客户端或者其他服务器的告警订阅，处理告警联动。
主要功能是：
Ø告警存储
将收到的告警存入数据库。
Ø告警分发
根据用户的订阅规则将告警分发给用户。
Ø告警联动
根据告警联动规则，实现告警联动。
3.5.8 短信网关
短信网关配合短信猫可实现告警短信发送给指定用户，设备短信上下线功能（需设备支持）。
3.5.9 安全性与扩容性
系统平台软件在设计时采用开放式架构，充分考虑系统的安全性和易扩容性，系统的各个服务器模块都是分布式独立设计，可以很方便的进行集中部署和分布式部署，系统所有的关键模块如设备接入网管、客户端接入网关、报警服务器等都采用N+1备份，方便线性扩容。
系统还专门设计了负载均衡服务器来实现这些模块的负载均衡，使系统资源得到充分的应用，而负责媒体交换的流媒体服务器是采用了流媒体代理的机制来实现多台流媒体服务器的集群，同样也可以实现线性扩容和负载均衡，中心存储服务器同样采用了视频录像管理模块来实现多个录像单元的集群，以达到线性扩容和负载均衡的目的。
系统的管理和业务模块如中心管理服务器、数据库则采用双机热备的方案，充分保证数据和系统的安全性。
3.5.10驾驶员培训IC卡计时培训管理系统
该IC卡计时培训管理系统不仅实现对驾驶员理论、模拟及术科培训的计时计程管理，本着立足当前、整体考虑，着眼未来的原则，充分考虑到驾驶员培训管理中的功能需求、管理需求、安全需求和现有系统的融合及今后系统扩充需求。
3.6 系统平台功能
3.6.1 视音频实时预览
Ø支持预览时画面分割：
单画面、4画面、6画面、8画面、9画面、10画面、13画面、14画面、16画面、17画面、25画面，全屏、自定义等多种可选分屏监控方式；
Ø支持单画面和多画面的分组轮询；
Ø支持电子缩放，可以对鼠标选中局部区域进行放大，可以拖动选中框漫游,可以通过鼠标滚轮放大缩小选中区域；
Ø可以对实时的码流情况进行分析，并以图表形式显示
Ø支持即时回放，对正在预览的视频保存当前时间前若干时间的数据可以立即回放
全部停止播放按键
所选窗口抓图按键
声音的关闭/打开
单画面分割模式按键
4画面分割模式按键
9画面分割模式按键
16画面分割模式按键
多画面全屏
隐藏/显示地图
弹出电子/卫星地图
分组轮询配置
切换到报警信息界面
3.6.2 录像检索与回放功能
包括检索和回放车载监控主机本地存储和中心存储服务器内的录像资料。
Ø支持中心服务器录像的搜索和回放，并提供联动回放控制功能，支持暂停、快进、快退等操作；
Ø支持车载监控主机录像的搜索和回放，并提供联动回放控制功能，支持暂停、快进、快退等操作；
Ø支持多路视频通道的同步回放；
Ø支持视频剪辑，可以自由选取剪辑的开始和结束时间，一段录像可以分若干段剪辑。
3.6.3 图片抓拍
Ø支持将图片保存在前端存储设备、中心存储服务器和客户端本地；
Ø支持多种图片的抓拍方式，可以手动抓拍、定时抓拍、定点抓拍和报警触发抓拍；
Ø可以搜索各个地方存储的图片，并以缩略图的方式显示。
3.6.4手机监控
手机监控主要是利用手机终端的移动性，来解决视频监控以往只能在监控中心或者办公室浏览视频，无法做到随时随地的问题。
利用手机监控，用户可以随时调阅感兴趣的视频资源，及时发现问题解决问题，同时，平台的报警系统可以和手机监控结合，当平台发生报警时，可以向客户的手机发送报警短信，同时发送一个视频链接到客户手机，客户只需点击链接就可以直接调看相关的视频，不要再进行登陆客户端等繁琐操作，第一时间看到报警现场的情况。
3.6.5用户权限管理功能
中心管理服务器对系统管理员和监控用户进行管理。
Ø支持定义系统管理员角色，具备超级管理员角色，每类管理角色可以分配任何指定的管理权限；
Ø支持创建监控用户并分配其监控权限，可以限制监控用户的使用时间；
Ø管理员和监控用户可以按照机构分级，可以支持5级机构以上；
Ø每级管理员只能负责本级范围内的管理工作，监控用户只能监控本级范围内的视频画面；
Ø支持划分用户等级，同一机构下等级高的用户具有访问同一资源的优先权。
3.6.6系统日志记录与查询功能
Ø支持系统管理日志自动记录和自动定期备份功能，并支持历史日志信息的查询功能；
Ø支持监控用户在权限范围内访问日志的记录和查询功能。
完成区域配置和设备添加后，可以点击
进入日志查询界面：
管理用户设定想要查询的起始时间和结束时间后，点击查询按钮即可查询到相关时间段内的日志信息。
3.6.7 告警管理与联动功能
Ø支持自定义报警分类和报警级别，并根据分类和级别定义相应的报警联动策略；
Ø报警可以联动前端设备、中心存储服务器和客户端本地录像；
Ø报警可以联动前端设备、中心存储服务器和客户端本地抓拍图片；
Ø报警可以通过短信通知相关人员，短信的内容可以自定义，并且可以发送相关视频链接到用户手机，用户只需点击链接就可以通过手机观看现场的实时视频；
Ø报警可以通过邮件方式通知相关人员，邮件中会附带现场抓拍的图片；
Ø报警时可以立即在电视墙上将事发车辆的视频显示在显著位置；
Ø报警时可以在电子地图上明显标记车辆，并实时跟踪;
Ø监控人员可以将报警事件形成案件，并上报到管理服务器进行存储。
在系统配置界面点击左侧
按钮，进入告警联动配置界面。
软件可针对设备上传的各种报警信号，设置进行相关联动操作。
报警联动类型的说明如下表所示：
报警联动类型
说明
报警弹图像
软件弹出画面报警图像
报警打开声音
报警触发本地声音警告。
声音文件可自定义。
报警录像
软件对报警通道进行录像。
录像时长可自定义为5秒/10秒/30秒/1分钟/5分钟/10分钟/30分钟/1小时。
报警电子地图标记
电子地图中与报警通道关联的热点将提示报警。
注:
告警联动需要设备上已经正确设置相关报警计划并订阅相关告警。
3.6.8电子地图
实现基本的电子地图功能，并可以方便的在电子地图上增加热点，记录设备的相关信息，同时集成视频预览、设置、报警联动等功能，使操作更加形象化。
3.6.9语音对讲和语音广播
需前端设备支持
Ø系统可以与前端实现语音对讲交互功能。
Ø系统支持同时向多个前端设备发送音频广播。
3.6.10电视墙
系统支持客户端集成解码卡和解码服务器两种模式实现电视墙功能，可以实现单画面和多画面的分组轮询，可以配置当报警发生时，在电视墙指定的显著位置显示报警现场画面。
第四章海康威视车载视频录像机功能描述
4.1车载数字视频录像机研发的背
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