1、系統設計目標
總體目標是建立一套能滿足相關教育監管部門通過互聯網管理轄區內所屬校車及其相關事務的管理系統。是一個以總中心監控調度系統為總控中心、以其分支機構為分控中心、可通過互聯網接入總控中心的分中心調度的綜合校車監控管理系統，系統能夠同時收集大量的車載終端各類數據，同時發送大量數據到車載終端。系統可根據用戶需要呈現各類報表和車輛監控調度結果。
該方案是通過3G無線通信技術將現場情況視頻及時傳回主中心，便于遠程監控調度和管理。通過對校車的調查分析，結合現在比較成熟的GPS技術、互聯網技術、計算機技術等，為城市管理車輛量身定制的管理系統——校車GPS+3G視頻管理系統，將對校車車輛安全管理產生積極影響。
總結一下，系統設計目標如下：
- 校車的實時監控；
- 規劃行駛線路，車輛超越規定線路報警；
- 車輛的軌跡查詢回放；
- 車輛相關信息記錄、存儲、歷史查詢；
- 車速限制，超速即報警設置電子柵欄，為學生的安全保駕護航；
- 為學生家長減輕壓力；
- 可供多用戶同時登陸查看車輛，不限用戶數，家長與老師都可以隨時查看車輛情況；
- 通過手機客戶端，家長隨時隨地都可看到孩子一天的生活，真正做到學校貼心、家長放心；
- 提高學校的形象。
2、系統設計原則
2.1經濟性
充分考慮系統運行成本，盡可能降低系統的數據通訊費用、運行管理費用等。
2.2實用性
系統能切實地為教育管理部門管理車輛提供服務，使*門感受到高科技帶來的營運和管理方便性。系統能改善相關部門車輛的管理模式，使相關部門車輛管理信息化。
2.3系統的穩定性、可靠性、并具備一定的前瞻性
為保證系統的良好運行，系統設計多種手段提高系統的穩定性，采用多種手段保證數據傳輸的性、安全性、完整性。充分考慮無線傳輸的特點，實現無線傳輸的雙通道備份等功能，同時，同時設備性能應考慮3G無線網的發展趨勢，具有一定的前瞻性，以避免系統在建成后一段時間內不會因技術落后而作大的調整，并能夠通過升級保持系統的*性，延長其生命周期。
2.4系統的可維護性
系統設計時，考慮系統維護的成本，開發專門的系統故障檢測處理平臺，提高系統的可維護性。
2.5系統的易用性
系統設計時，充分考慮系統的人機交互接口，提供盡可能簡單和實用的人機界面。
2.6系統的可擴展性
車載設備預留部分接口，用于系統擴展；中心控制系統開發標準接口，可供二次開發，可便捷地與其他系統互聯互通，軟、硬件平臺應具有良好的可擴展能力，能夠方便地進行系統升級和更新，以適應各種不同業務的不斷發展。
2.7系統的安全性
系統設計時考慮的安全性包括：系統在互聯網上防止非法用戶使用系統資源、防止網絡病毒的入侵；在數據傳輸上，防止數據的泄漏，防止數據傳輸時出錯；實現完整的網管系統，實時檢測整個網絡的運行狀況；軟件設計時，采用出錯冗余技術，保證系統的運行的安全性。
3、總體方案設計
3.1系統網絡結構
依據實際狀況，本系統可由中心監控系統（分兩級：包括主控制中心系統、分控制中心和車隊調度中心）、3G通信網絡、衛星定位系統（GPS）、車載設備四部分組成一個全天候、全范圍的校車車輛管理和車輛跟蹤的綜合平臺。
系統方案圖如下所示：
3.1.1主中心監控系統
監控調度管理中心是定位業務系統的核心，本系統設兩級監控調度管理中心。其中，一級監控調度管理中心設在總調度監控中心（教育監管部門或是交通監管部門），完成全網內車輛監控、調度及相應管理功能，在總中心不同職責人員分配不同系統權限，二級監控調度管理中心設在各學校，通過系統的部分*，監控調度管理本地車輛或特定車輛。
監控調度管理中心同時也是通信樞紐，負責與車載終端的信息交互和各個分中心的網絡互連，完成各種信息的分類、記錄和轉發以及分中心之間業務信息的流動，并對整個網絡狀況進行監控管理。
3.1.2 3G通信網絡
無線通信網絡是車載終端與監控調度管理中心信息交互的通道。目前信息傳輸特點是通信次數比較頻繁，每次的通信信息傳輸量很小，對實時性要求很高。
本系統用的是無線3G網絡與Internet網絡完成定位信息在車載終端與監控調度管理中心間傳輸。車載終端完成與無線3G網絡的定位信息收發，再由3G網絡通過與其互聯的Internet網絡將信息傳輸到監控調度管理中心。
3.1.3 GPS系統
GPS是英文Navigation Salite Timing and Ranging/Global positioning System的字頭縮寫詞Navistar/GPS的簡稱。它的含義是利用導航衛星進行測時和測距，以構成定位系統。由于GPS具有覆蓋范圍廣、精度高、全天候、接收信號免費等優點，在范圍的各個領域內得到了廣泛的應用，其中車輛及個人導航監控成為當前發展zui迅速、前景zui廣闊的應用市場，并在歐美、日本等國發展成為規模龐大的產業。
3.1.4車載終端
車載終端由GPS＋3G組成，利用無線通訊網絡與監控調度管理中心進行雙向信息傳輸。通過接收GPS定位信號，對車輛 狀態進行檢測，并將狀態數據傳送到監控中心，同時接收監控調度管理中心的調度信息或控制數據并對車輛進行控制。
車載終端由GPS接收單元、無線通信單元、控制單元及電源四部分組成，完成定位數據及報警信息、服務請求信息的傳送及監控中心控制、配置命令的接收和執行。其中，GPS接收單元能利用GPS作為定位信號源，計算出終端的距離信息；無線通信單元完成信號的傳輸和來自監控調度管理中心信息的接收，控制單元完成專門的命令設置及功能控制，以滿足各種需要。
車載終端回傳數據內容一般包括：車輛 ID號、經緯度、速度、航向、時間、車輛狀態、音視頻、請求服務等信號。
我公司提供車載終端基本功能如下：
1）自動定位：通過GPS接收單元，確定車輛的位置、速度、方向及時間等信息；
2）調度：由監控調度管理中心發出調度信息，車載終端播報調度信息；
3）服務請求：由車載終端的服務請求按鈕觸發，回傳服務請求內容等。
4）超速、越界報警：對車輛進行速度及行駛路線進行界定，超過規定的速度和行駛路線中心進行聲音提示；
5）視頻傳輸：車載設備對車內情況進行條件（例如開關門、中心不定期觸發、或者固定頻率等）視頻監控，同時實現本地存儲,
3.2 監控中心網絡結構
該系統采用四層網絡結構。包括總控中心、分控(專控)中心、一級用戶中心、二級用戶中心。上級中心有控制自己對應的下級中心的車輛的權限。其網絡結構如下圖：
3.2.1系統總控中心功能
總控中心是整個系統的控制中心，總控中心可以控制本系統中任何中心注冊的車輛，可以控制各分控中心的權限等。總控中心提供整個系統*對外的通信接口（通信服務器），CDMA/GPRS/3G接入網關等。總控中心擁有整個系統*的數據中心，統一管理整個系統的注冊車輛。
總控中心從功能上劃分，可以劃分為4個主要組成部分：通信系統、數據庫管理子系統、終端操作平臺、客戶接入系統，另外，此系統已經包括了對圖像拍照功能。
1）通信服務器負責整個系統與車載設備的通信，直接與車載終端通過3G網絡使用TCP/IP進行通信。
2）數據庫管理部分是系統數據庫的核心管理部分，并負責總控制中心整個系統的接入和維護。
3）客戶端和互聯網接入部分是總控制中心對子級控制中心的*接口，分控中心通過互聯網網關轉發到總控制中心的數據，這樣把總控制中心內網的設備與分控等其它系統設備有效的隔離，保證了總控制中心運行的穩定性。
總控中心中通信子系統、數據庫管理子系統與分控／互聯網接入部分的設備建議設在機房內，與操作平臺分開，設專人管理。終端平臺可設在監控大廳內，可完成系統日常的一般車載設備管理和監控控制操作。
3.2.2 各分控中心
分控中心由網管服務器、分控交換機、網管終端、監控終端組成。
- 網管服務器是分控系統數據保存和管理的平臺；
- 分控中心交換機是分控和總控中心之間業務數據交換的軟件。
- 網管終端是分控中心車輛注冊和管理的平臺。
- 監控終端是分控中心監控、控制車輛的GIS操作界面。
分控中心可根據需要接入用戶中心，用戶分中心可以控制所屬用戶分組的車輛，對其進行監控、調度、發布信息等控制。
分控中心的權限控制在總控中心，總控中心可以控制其可監控的車輛數目、車牌號和連接權限。接入分控中心的監控終端的權限由分控中心控制。
3.2.3 用戶中心
用戶中心適用于單位用戶，可以組建成自己集團內部的虛擬網絡，該中心主要設備是監控終端。用戶中心可以分為兩級建設，一級用戶中心可以管轄256個二級用戶中心。一級用戶中心和二級用戶中心物理結構可以上一樣的，但是一級用戶中心的權限比二級用戶中心大。一級用戶中心可以操作二級用戶中心的注冊車輛。如對于一個單位車輛，共計500輛，可在總公司建設一個一級用戶中心，而總公司下面有一些分公司，各分公司可以監控其中的部分車輛，這樣以及用戶中心可根據下面分公司的實際情況再劃分二級用戶中心，二級用戶中心的權限由一級中心控制。
4、管理調度中心系統功能
4.1 監控
系統根據車載終端上傳的位置信息(如經緯度、時間、行駛方向、速度、車輛ACC信號等)在地圖上實時顯示車輛位置及狀態信息，并能查詢車輛的位置描述信息。系統會定時更新車輛位置及狀態信息。
4.2 實時位置查詢
中心可查詢當前車輛的位置信息。控制中心可以通過監控終端選擇監控單車或按特定條件組合的多車，命令發送到車載設備后，車載設備發送自身的位置信息回控制中心。控制中心監控車輛時可以選擇車載設備按一定時間間隔或按一定位置間隔發送位置信息回中心。控制中心在電子地圖上顯示車輛位置，并可顯示車輛行使的軌跡路線。多個中心可以同時監控一輛車。
中心主動監控車輛，可以根據需要選擇：監控時間、車輛回傳數據時間間隔、距離間隔、壓縮數據回傳。
4.3雙向通話
車輛接聽通話：中心發送“通話"指令給的終端，司機通過手柄或者車載進行手動接聽，實現雙方之間的通話功能；撥號來實現語音通話。車輛通話：司機通過手柄或者車載撥號實現雙方通話功能。通話限制：終端只能接聽或預設的。
4.4監聽
監控總中心在收到報警或求助信息后可以選擇監聽該車輛。監聽可通過語音網關與車載設備的手機通話來實現，具體的實現方式有兩種。一是中心發起的監聽操作：當車輛處于報警狀態時，中心可以發起監聽操作，中心的語音網關車載設備的手機，車載將自動接聽，處于監聽狀態。二是車載主動發起的監聽：當車輛處于報警狀態，而且預先設置成需要車載主動發起監聽的話，車載設備將主動中心的，中心操作人員看到報警信息的同時，摘機就可以進行監聽。監聽語音文件保存在語音網關，中心可以在事后查詢和回放。
4.5軌跡回放
控制中心自動保存車輛行駛記錄，供事后進行位置查詢和軌跡回放。可任意選擇時段查詢車輛歷史軌跡，支持單輛或多輛車輛同時進行軌跡回放，且不限制軌跡條數和查詢時間。軌跡回放時可以選擇回放速度、回放時間、車輛顏色、軌跡線條類型、軌跡線條顏色等。軌跡數據可選擇從數據庫或本地獲取。
4.6參數配置
?? LZ8713S系列有4種不同的配置方式，可根據用戶現有資源選擇相應的配置方法：
1）通過網線配置，這種方法是設備已經配置過，通過設備以太網口只能更改配置參數。
2）SD卡拷配置，這種配置方法可以是直接覆蓋設備的配置文件，將隨機光盤內的配置文件修改成實際應用的配置文件。
?3）通過中心對在線終端的任何參數進行遠程參數配置。例如：修改終端采集定位信息的間隔時間，修改IP、端口等等。
主動上報的功能即遠程設置車輛定位信息上傳時間間隔。
4）U盤拷配置
用此種方法，一定要注意先把優盤清空，避免干擾。
4.7車輛調度功能
車輛調度包括車輛指示、信息發布等。車輛指示指需要移動臺應答的調度信息，可以設置成移動臺自動應答或司乘人員按鍵應答，也可以設置是否需要司乘人員輸入簡單的回應信息。信息發布指中心可以發布一些廣告、氣象等信息。
調度指令分為調度信息和通知信息，兩者的區別：調度信息是中心與車臺互動，可收到車臺的應答；而通知則沒有應答；
調度信息可通過編輯文字發送給車載終端，車載終端通過TTS語音播報出來。用戶可自行設置是否讓車臺自動應答，或者讓司機通過調度屏編輯文字回應中心；如果有調度應答返回，在窗體的右下角會出現一個類似的通知窗體來通知您收到了調度信息，通過查看調度信息可以看到車臺返回的調度應答列表，雙擊列表中的一項，可以查看該條調度應答的詳細內容。
通知信息可通過編輯文字發送給車臺,該指令不需要應答。
4.7.1消息發送、查詢
本系統可以發送文本調度消息給某輛車或多輛車，在車輛上實時播報調度消息內容，并可以對所發送的消息進行查詢。
4.7.2信息通知
安全短信、調度信息可以在車載終端顯示屏顯示，并轉化為語音信號，駕駛員可以閱讀或收聽信息。監控中心可通過信息發布中的常用模板功能，將常用的語音提醒短信內容保存在平臺中，方便監控人員快速便捷的發送提示信息。
4.8 車輛報警功能
4.8.1防劫報警(緊急報警)
對于所有入網的車輛，一旦遇到搶劫，司機只要按下報警開關，2秒鐘左右中心系統就可以收到報警信息，這樣，就能及時地處理車輛運營中遇到的問題，保障司機的人身安全。
4.8.2車輛疑似發生事故報警
車輛由高速突然變為0，平臺語音提示監控人員2次，并同時自動回傳報警車輛所有攝像頭圖像。
4.8.3疲勞駕駛報警
疲勞駕駛需改善為如當車輛行駛到3小時55分鐘后車臺主動提醒駕駛人員2次，若違章行為依然未得到改善，則到4小時05分后再次提醒駕駛人員。（假定連續行駛超過4小時為疲勞駕駛），系統可實現：
- 可設置疲勞駕駛時間值；
- 上報疲勞駕駛報警；
- 蜂鳴器提醒；
- 自然語音提醒；
4.8.4超速報警
當車輛運行速度超過預設限速值的時候，終端立即向監控中心發送報警消息，并同時能以聲音方式提醒駕駛員注意，提示您以超速，請減速慢行。系統可實現：
- 設置限速值；
- 上報超速報警；
- 蜂鳴器提醒；
- 自然語音提醒；
4.8.5偏移路線報警
為了加強車輛的管理，一般要求車輛行駛在限定路線、特定區域活動，并且運輸途中不能隨意停車。監控中心可能預先設定限制的路線及行駛區域范圍，一旦車輛駛出限定的范圍，監控中心將自動發出相應報警信息，并轉換成語音及文本信息及時提醒司機注意等信息。中心可以根據實際情況采取措施。
- 設置限定路線和行駛區域；
- 上報偏移路線報警；
- 蜂鳴器提醒；
- 自然語音提醒；
- 如果配有司機操作屏（選配），還可以文字形式在司機操作屏上顯示；
4.8.6停車報警
中心下發指令設定停車報警的時間值，當停車時間超過停車報警的時間值，產生停車超長報警。
- 設置停車報警時間值；
- 上報停車超時報警；
- 蜂鳴器提醒；
- 自然語音提醒；
4.8.7斷電、攝像頭故障，SD故障報警
在車輛正常啟動后或行駛中，車載終端未被供電時，自動發出告警。當攝像頭或者SD卡故障時也會發出報警。
4.8.8私拉亂聘報警
對于每輛車都可以添加駕駛人員的相關信息（照片，姓名，駕齡等）以便監控人員通過圖像進行比對。查處車廂內各種違規行為管理。
4.8.9 GPS天線短路，開路報警
終端實時監測GPS的接收情況，但GPS天線開路或短路（比如人為損壞）時，終端上發GPS天線狀態至中心進行報警。
4.9圖像觸發功能
終端支持多種圖像拍攝觸發方式：
- 車輛停車、啟動時觸發；
- 客車在關閉車門后行車時速達到30公里時觸發；
- 駕駛員按鈕觸發；
- 監控中心遠程控制觸發等。
4.10 實時視頻
監控中心可以根據需要下達查看視頻指令，選定對車輛進行視頻監控，系統會將該車輛的實時運行線路顯示在地圖上，同時啟動視頻監控，將實時視頻顯示在旁邊的窗口中。客戶可同時直觀地了解車輛所在位置和車內情況。窗口上方同時顯示經緯度、時間、行駛方向、速度等信息。
多畫面視頻監控
另外，監控中心系統同樣也支持不同類型事件的觸發監控，如：當發生搶劫等報警時會主動把視頻監控數據上傳中心，當前可提供觸發事件有：搶劫報警、開關車門、緊急求助等。并且為了滿足用戶后續需求，特預留信號傳感線束，提供其他事件觸發視頻監控。
- 3G視頻監控：當車輛關門，車速達到30公里/小時，視頻監控自動回
傳車廂內一分鐘圖像。如因3G通訊故障，系統在3G通訊恢復后回傳視頻圖像。
- 操作人員可以隨時選擇車輛，要求該車輛回傳實時視頻圖像或調歷史
圖像。
4.11視頻錄像
根據需要進行實時錄像，存儲在終端的SD卡上。等車輛到站后，可以拷貝到服務器備份，或者及時查看錄像情況。SD卡存儲較硬盤存儲的優點有：
1）穩定性能好。在車輛移動顛簸的復雜環境中，SD卡以數字格式存儲數據，較之硬盤的機械式存取方式更防震，更穩定。
2）易維護。在調取視頻錄像和更換存儲介質等工作時，SD卡較硬盤更容易實現。
3）體積小。SD卡體積較硬盤小，因此在相同集成度的情況下，選用SD卡為存儲介質的設備體積更小。
4）低能耗。SD卡存取方式較硬盤存取更省電，發熱量也小。
視頻錄像示意圖
視頻播放器播放錄像
4.12 TTS語音播報
車載終端可以把中心下發的調度信息通過語音的形式播報出來,zui大限度地保證車輛行駛安全。
4.13 里程統計功能
終端可以保存從終端上電開始的累計里程，單位為米。用戶可以隨時查看車輛行駛里程。
終端同時支持兩種里程統計方法：里程脈沖信號和GPS數據。如果檢測到里程脈沖輸出信號，則以里程脈沖統計計算里程，否則應該采用GPS經緯度計算里程。其中軌跡查詢可以查詢車輛在某時間段內的各時間點的歷史軌跡記錄，并可以將這些數據導出或打印。
里程統計
4.14分級管理（系統權限管理）
本系統可以在管理公司總部建立一個總監控中心，同時可以在異地的分公司或客戶處建立不同的分監控中心；總中心控制所有的車輛，每個分中心只能監控到自已被分配的車輛；實現數據信息共享，多級異地聯網協同監控管理。
對于存在于不同賬號中的同一輛車，拍攝的照片只顯示在發送指令的賬號內進行處理。
4.15報表統計
系統具有數據統計分析功能，輔助事故分析，事故情況有據可查。監控中心可通過對車輛歷史數據的統計分析，得到相應報表。如統計駕駛員駕駛時間、駕駛任務完成情況、違規次數、事故次數等，從而制定出切實可行的的行車方案；同時可對客車的運行和消耗進行數據統計，從而做到科學的管理和監控，節約開支，提高客車的行車效率和安全性，使客車更好地完成任務。
4.16電子地圖調用功能
車輛3G視頻監控系統支持對電子地圖的調用，電子地圖應具備包括漫游、放大、縮小、全圖、拉框放大、拉框縮小、距離量算、比例尺顯示、打印和當前屏幕圖像保存等基本操作；具備電子地圖的鷹眼功能、標注功能、圖層控制功能、量算功能、地理信息查詢功能和路徑分析功能；具備對電子圍欄設置、行駛區域設置和行駛路線設置功能。 地理信息查詢具備對設施點、地名、道路和行政區域的模糊檢索功能。
4.17 遠程參數設置功能和遠程升級
終端支持遠程參數的設置功能，參數包括：監控中心號碼設置、超速報警限值設置等。注：遠程參數設置和遠程升級需要在藍斯技術人員的指導下進行。
4.18 擴展升級能力
3G視頻終端具備I/O接口擴展和升級能力，滿足日后應用升級的需要，保護用戶的投資。
- 數據接口擴展：隨著技術的進步，終端可能需要與攝像頭、身份識別儀、行車記錄儀等進行接口，因此終端能預留與這些數據采集儀器的接口。
- 終端軟升級擴展：能對終端內部軟件進行版本升級。
- 硬件升級擴展：能在保留主機不換前提下進行板卡升級。
第三章 終端介紹
1、車載終端情況及優勢
本方案使用的藍斯LZ8713S系列車載終端，該系列結合了GPS定位技術和3G通信技術,內部集成了高性能、低功耗的處理器，工業機設計，一體式隱蔽型安裝車載定位終端，具有定位、通信、錄像、實時視頻傳輸、強大的數據處理等能力；外形小巧，隱蔽性強，堅固耐用，穩定可靠，安裝方便。
