車載端 - 機車視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方案

　　3.1 車載端

　　車載端是機車視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要部分，它將直接與機車司機接觸。為方便開發(fā)，縮短開發(fā)周期，擬采用硬盤錄像機和無線視頻傳輸模塊為核心來組成車載端系統(tǒng)。

　　硬盤錄像機選用了深圳景陽公司的ADR 系列嵌入式數(shù)字硬盤錄像機，它采用工業(yè)級專用數(shù)字信號處理器和嵌入式操作系統(tǒng)（Vxworks），可靠、穩(wěn)定。它支持16 路視頻輸入，司機在駕駛室可通過RS485 接口接盤選擇1 路或者多路觀看。同時，它還支持多路報警量輸入，可在機車關鍵部位安裝溫度、煙霧傳感器，并接入硬盤錄像機對應接口，在機車出現(xiàn)溫度、煙霧異常情況時，硬盤錄像機可發(fā)出警報，提醒司機注意。

　　無線視頻傳輸模塊選用了北京百目公司的極目 728M - CDMA 無線視頻傳輸器，可通過廠家提供的SDK 進行二次開發(fā)，十分方便。該模塊的功能結構圖如圖2 所示。

　　圖2 極目728M 結構圖

　　極目 728M 采用了基于H.264 的活動視頻壓縮算法，具有壓縮效率高，系統(tǒng)功耗小的特點。由于在色度壓縮上的特殊處理，在實現(xiàn)高壓縮效率的同時也保證了很好的清晰度和色彩還原質量，最高分辨率可達704x576.該模塊內置CDMA 通訊控制協(xié)議及TCP/IP 協(xié)議，支持動態(tài)或固定IP 地址方式，支持域名解析，多種觸發(fā)啟動模式，具有2 路雙向輔助串行口，可連接串行用戶設備，支持雙向測控數(shù)據(jù)復用。傳輸速率為：彩色320x240/CDMA2000 1X -平均5 幀/秒，最高15 幀/秒；彩色640x480/CDMA2000 1X - 平均0.5 幀/秒，最高2 幀/秒。

　　將攝像頭輸出的 NTSC 或PAL 制視頻信號接入該模塊，經(jīng)解碼器解碼后送入DSP 芯片。

　　DSP 采取基于H.264 的視頻壓縮算法，采用多模式多尺寸運動估算和4x4 整數(shù)無損變換等多種最新視頻壓縮技術，具有編碼效率高、圖像質量好等優(yōu)點。DSP 將經(jīng)壓縮的視頻數(shù)據(jù)送入CDMA 模塊，通過無線網(wǎng)絡將視頻數(shù)據(jù)送到視頻服務器，從而實現(xiàn)了視頻信號的無線傳輸。

　　此外，機車上的運行記錄單元是保證機車安全運行的重要裝置，它記錄著機車運行時的各項數(shù)據(jù)。在車載端可通過一個小的單片機系統(tǒng)，從機車TAX 箱中將這些運行數(shù)據(jù)實時讀出，并送入極目728M 模塊的RS232 接口中，將這些數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)椒掌鳎沟玫孛姹O(jiān)控人員也能夠實時了解機車運行的數(shù)據(jù)。

　　3.2 視頻服務器

　　視頻服務器是整個機車視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵部分，它是車載端和地面遠程監(jiān)控端聯(lián)系的樞紐。車載端將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡發(fā)送到服務器上，遠程監(jiān)控端通過視頻服務器來實時瀏覽這些重要數(shù)據(jù)。因為需要處理大量的視頻數(shù)據(jù)，所以視頻服務器需要一個性能良好，能夠穩(wěn)定運行的硬件平臺。另外，需要申請一個獨立固定的IP 地址，使得各個地面遠程監(jiān)控端能夠訪問視頻服務器。視頻服務器端軟件在百目公司提供的與極目728M 配套的SDK 上開發(fā)，簡潔方便。服務器軟件工作流程如下：

　　（1）服務器啟動，向車載端發(fā)送包含本地地址信息的短消息，此時車載端處于離線狀態(tài)；（2）車載端接收到短消息后，自動上線然后與服務器進行連接，此時車載端處于休眠狀態(tài)；（3）服務器向車載端發(fā)送激活命令，當車載端激活后服務器便可以控制傳輸器傳輸視頻圖象，并可以進行其他的遠程操作，此時車載端處于激活狀態(tài)；（4）服務器操作完畢，斷開與傳輸器的連接，然后關閉服務器，此時站點處于離線狀態(tài)。

　　3.3 遠程監(jiān)控端

　　遠程監(jiān)控端是是地面管理人員實時監(jiān)控機車運行狀況和司機駕駛情況的平臺，只需在能夠上網(wǎng)的普通PC 機上安裝一套客戶端軟件即可。視頻服務器首先給各個地面監(jiān)控端分配好用戶名和密碼，遠程監(jiān)控端通過客戶端軟件，使用用戶名，密碼登錄視頻服務器，不同級別的用戶，可以取得不同的權限，瀏覽或控制各個車載端。遠程監(jiān)控端客戶軟件工作流程如下：

　?。?）設置網(wǎng)絡參數(shù)，包括服務器地址/端口，本地地址/端口，用戶名/密碼；（2）連接視頻服務器，判斷連接成功或者失敗，產(chǎn)生相應事件；（3）連接上視頻服務器后，出現(xiàn)車載端列表，選擇需要瀏覽的車載端名稱，并啟動視頻瀏覽；（4）在啟動視頻瀏覽后，可以設置視頻參數(shù)，以及選擇車載端不同的畫面瀏覽；（5）結束視頻瀏覽后，可從視頻服務器等出并斷開連接。

　　4. 結論

　　開發(fā)一套機車視頻監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的，它可以幫助司機更好的駕駛機車，減輕司機的工作壓力，降低司機的工作強度，提高機車行駛的安全性。此外，該系統(tǒng)還可以幫助地面管理部門實施遠程實時監(jiān)控，便于管理。

　　該開發(fā)方案是建立在 DVR 和視頻傳輸模塊之上的，開發(fā)周期較短，過程簡單可行。