姜敏

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司 上海市分公司，上海 200050）

“兩客一?！避囕v是指從事旅游的包車、三類以上班線客車和運(yùn)輸危險(xiǎn)化學(xué)品、煙花爆竹、民用爆炸物品的道路專用車輛[1]。2011年3月國家四部委聯(lián)合發(fā)布了《道路運(yùn)輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)車載終端技術(shù)要求》[2]和《道路運(yùn)輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)平臺技術(shù)要求》[3]兩份文件，要求“兩客一?！避囕v必須安裝帶行駛記錄功能的衛(wèi)星定位裝置?，F(xiàn)在長途客運(yùn)車輛上基本都裝有GPS定位設(shè)備，但是并沒有其他的更有效的監(jiān)管方式，因此需要有車載音視頻設(shè)備來補(bǔ)充，甚至取代已有GPS設(shè)備。安裝錄像系統(tǒng)后，通過實(shí)時3G傳輸監(jiān)控，可以對司乘人員離站載客、私收錢物、超載超速等行為實(shí)時了解并記錄。對車輛偷搶等突發(fā)事件實(shí)時報(bào)警，本地錄像資料可以作為證據(jù)移交公安部門。同時通過GPS全球定位系統(tǒng)準(zhǔn)確對車輛行駛路線進(jìn)行跟蹤記錄并即時上報(bào)監(jiān)控中心。車上發(fā)生意外和警情時，司機(jī)和乘客可啟動報(bào)警按鈕即時上報(bào)監(jiān)控中心處理?？刂浦行耐ㄟ^3G無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時監(jiān)控車輛情況，并能與車上司乘人員即時通話調(diào)度，提高車輛安全系數(shù)和調(diào)度能力。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

車載3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)由3部分組成：視頻監(jiān)控車載前端系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和視頻監(jiān)控后臺系統(tǒng)[4]。監(jiān)控中心與客戶端的數(shù)據(jù)通信包含上、下行兩種，上行數(shù)據(jù)包含車輛狀態(tài)、語音和視頻信息，下行數(shù)據(jù)包含對車輛的實(shí)時控制信息[5]。視頻監(jiān)控車載前端系統(tǒng)是系統(tǒng)的信息節(jié)點(diǎn)，車內(nèi)安裝攝像機(jī)、拾音器、緊急報(bào)警按鈕和車載信息顯示屏分別作為視頻圖像、音頻數(shù)據(jù)、緊急報(bào)警信息、GPS等信息的采集設(shè)備，采集后的信息經(jīng)過車載硬盤錄像機(jī)的處理之后，由車載硬盤錄像機(jī)自帶的無線通信模塊發(fā)送給監(jiān)控中心。

傳輸網(wǎng)絡(luò)包含無線移動通信傳輸鏈路和固網(wǎng)專線傳輸鏈路兩部分，通信基站接收到來自前端車輛的數(shù)據(jù)信息之后，經(jīng)網(wǎng)關(guān)送入固網(wǎng)專線，供監(jiān)控中心使用。

視頻監(jiān)控后臺系統(tǒng)是執(zhí)行日常監(jiān)控、車輛調(diào)度、應(yīng)急指揮的場所。內(nèi)部署視頻監(jiān)控綜合管理平臺，包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)模塊、管理服務(wù)模塊、接入服務(wù)模塊、報(bào)警服務(wù)模塊、流媒體服務(wù)模塊、存儲管理服務(wù)模塊、Web服務(wù)模塊等等，它們共同形成數(shù)據(jù)運(yùn)算處理中心，完成各種數(shù)據(jù)信息的交互，集管理、交換、處理、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)于一體，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)能穩(wěn)定、可靠、安全運(yùn)行的先決條件。系統(tǒng)可以根據(jù)需要在集團(tuán)公司、交管局等單位建設(shè)多極監(jiān)控平臺，級別間邏輯關(guān)系根據(jù)需求靈活配置，系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性。

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 車載前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)

車載前端系統(tǒng)承擔(dān)著信息采集和傳遞的重要作用，貫穿在整個“兩客一?！避囕v視頻監(jiān)控系統(tǒng)的日常工作、指揮調(diào)度、管理系統(tǒng)等各種活動中，是整個系統(tǒng)最有效的信息獲取、協(xié)調(diào)指揮的手段之一。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端子系統(tǒng)由車載主機(jī)、嵌入式攝像機(jī)、拾音器、駕駛員報(bào)警按鈕、語音對講設(shè)備和信息顯示屏組成。由此則可實(shí)現(xiàn)：前端信息采集、視頻編碼存儲及傳輸、語音對講、車輛調(diào)度和安全行車提醒等，車載前端子系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D2所示。

圖2 車載前端系統(tǒng)組成Fig.2 System composition of vehicle terminal

2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控功能是道路運(yùn)輸監(jiān)管部門要求長途客運(yùn)車輛必須安裝和使用的功能，由于車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控是通過無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，想要達(dá)成視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，需要無線網(wǎng)絡(luò)能夠滿足2M以上的數(shù)據(jù)傳輸速率要求。平臺通過車載終端加裝的攝像頭（1臺終端支持4-6路攝像頭）來進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)的采集。平常情況下，視頻數(shù)據(jù)存儲在車載終端中，用戶可根據(jù)監(jiān)控需求進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)取。用戶也可以通過平臺啟動實(shí)時視頻監(jiān)控模式，此模式下，平臺可實(shí)時展示車內(nèi)視頻數(shù)據(jù)。

車內(nèi)攝像機(jī)具體布放方式如圖3所示。前門攝像機(jī)安裝于駕駛座后方的車內(nèi)頂板，鏡頭對著前車門及駕駛座位置，拍攝乘客上車、司機(jī)駕駛等情況，可記錄乘客上車信息并規(guī)范司機(jī)駕駛行為。

圖3 攝像機(jī)安裝方式Fig.3 Install method of cameras

車前攝像機(jī)位于在汽車擋風(fēng)玻璃后面，可安裝在車內(nèi)天花板或儀表板上，鏡頭朝前，用于拍攝前方道路狀況、行車標(biāo)志信息、紅綠燈等，有利于提高駕駛員的交通規(guī)則意識，保障行車安全。

車廂前部攝像機(jī)位于車廂前部的車內(nèi)頂板，鏡頭方向向后，主要拍攝車廂前部位置，可基本拍攝到車內(nèi)的所有位置，用于記錄乘客的各種行為，便于事后查證。

車廂后部攝像機(jī)機(jī)安裝在車廂中后部天花板上，鏡頭朝向后部并兼顧下車門，主要拍攝車廂后部位置以及乘客下車情況。

2.2 行駛記錄儀

“兩客一?！毙袠I(yè)車輛加裝的微型定位裝置必須具有行駛記錄儀功能，能夠準(zhǔn)確記錄車輛行駛過程中，司機(jī)的相關(guān)操作情況。行駛信息記錄功能通過行駛記錄儀模塊，對車輛的行駛過程中，司機(jī)的操作情況進(jìn)行記錄，如前后車門的開關(guān)、腳剎和手剎的觸發(fā)、前后車燈的開關(guān)等。記錄的信息會存儲在車載終端上，定時回傳給平臺。必要情況下，司機(jī)也可通過USB接口直接從終端上下載此數(shù)據(jù)。

行駛記錄儀模塊可以通過加裝的傳感信號收集裝置，采集車輛的里程脈沖數(shù)據(jù)，替代原始的GPS里程數(shù)據(jù)計(jì)算，提高車輛行駛里程統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的精確度。

2.3 本地顯示及門磁聯(lián)動

大巴車上需通過車載顯示設(shè)備顯示調(diào)度和提醒信息。監(jiān)控指揮中心能夠通過3G網(wǎng)絡(luò)下發(fā)天氣狀況、路況提醒、線路偏離、夜間行車安全提示、疲勞駕駛提醒等信息到車上。顯示屏采用點(diǎn)正式顯示方式，駕駛員在接受信息的同時也可以選擇系統(tǒng)提供的短信模板向平臺發(fā)送信息。如“收到信息，非常感謝?！?、“發(fā)生交通事故”、“車輛爆胎、請派人送輪胎”等，短信模板可編輯，信息顯示屏由車載硬盤錄像機(jī)供電。

大巴車車門通過門磁系統(tǒng)與車載設(shè)備聯(lián)動，當(dāng)途中車門開啟時，能夠自動將該段時間視頻實(shí)時上傳監(jiān)控指揮中心保存，作為非法停車上下客的處罰依據(jù)。

2.4 緊急報(bào)警及隱蔽監(jiān)聽

安裝于司機(jī)上方的攝像機(jī)，內(nèi)置隱蔽拾音器，監(jiān)聽司機(jī)與乘客的對話，支持監(jiān)控中心實(shí)時監(jiān)聽和車載硬盤錄像機(jī)視音頻同步記錄。

車輛上安裝緊急報(bào)警按鈕，在車輛出現(xiàn)緊急情況后司機(jī)觸發(fā)緊急按鈕需求幫助。報(bào)警信息自動上傳監(jiān)控中心，車內(nèi)圖像自動彈出到中心顯示屏，GIS地圖上報(bào)警車輛圖標(biāo)閃爍，軟件平臺自動彈出應(yīng)急預(yù)案。企業(yè)管理者可通過遠(yuǎn)程監(jiān)聽按鍵啟動終端語音通話功能，通過終端上加裝的麥克風(fēng)收集車內(nèi)語音。終端啟動此功能是隱蔽的，不會被車內(nèi)人員察覺。

2.5 車載硬盤及其容量測算

車載硬盤錄像機(jī)保存車內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)錄像文件，監(jiān)控中心利用存儲服務(wù)器保存重要錄像和備份錄像，重要錄像包括報(bào)警錄像、電視墻顯示過的視頻圖像，備份錄像包括手動從前端下載錄像，或自動按計(jì)劃下載錄像。

車載硬盤錄像機(jī)提供高效編碼功能，目前主要使用的3G視頻格式有QCIF、CIF及4CIF[6]。建議設(shè)置4路4CIF畫質(zhì)圖像，采用雙碼流技術(shù)和利用高效的編碼效率使所需要的碼率更低，設(shè)置變碼率可進(jìn)一步降低總體傳輸碼率，以降低網(wǎng)絡(luò)承載的壓力和總體存儲容量。

單個通道1小時存儲1天的計(jì)算公式∑（GB）＝碼流大?。∕bps）÷8×3 600秒×1小時×1天÷1 024。如果采用4CIF（704*576）格式，按1.5 Mbps碼流計(jì)算，存放1天的數(shù)據(jù)總?cè)萘?.5 Mbps÷8×3 600秒×1小時×（1天）÷1 024＝0.66 GB。單通道總存儲容量∑（GB）＝0.66 GB×N小時（N為前端存儲的小時數(shù)）÷0.9（格式化損失容量比例）。

3 車載前端設(shè)備參數(shù)

3.1 前端攝像機(jī)

攝像機(jī)需符合攝錄清晰、經(jīng)久耐用，低故障且具有防水、防塵、極冷極熱、低照度等功能外，還需滿足：1/3寸SONY CCD，水平解析度480TVL，鏡頭2.1～12 mm。攝像機(jī)方便固定，不影響原車內(nèi)設(shè)施，在現(xiàn)有范圍內(nèi)選取固定位置，其視角范圍即使在安裝后也能很容易調(diào)整，還具有防拆功能。

攝像機(jī)的最低照度應(yīng)達(dá)0lux，具有高級數(shù)字信號處理性能，有效距離為20 m，自動背光補(bǔ)償防止重要的前景物體在強(qiáng)光下變成剪影。即使在最不利的光照條件下，高級數(shù)字自動跟蹤白平衡（ATW）功能也能確保準(zhǔn)確的色彩再現(xiàn)力。

3.2 拾音器

拾音部分頻響100～10 000 Hz，全向監(jiān)聽面積10～40 m2，拾音器內(nèi)置于攝像機(jī)中，具有可拆卸功能。

3.3 信息顯示屏

車載信息顯示屏需滿足點(diǎn)陣：192×64字符顯示（12×4個漢字），字顏色黑色，背光黃光，溫度－40～+80℃，電源輸入+12 V（支持+9～+16 V），電源輸出+5 V/500 mA，通訊接口為一個422、一個485輸入（ESD保護(hù)），線長120 cm，TTS中文語音合成模塊，保證在行車時，駕駛員可以清晰聽到語音播報(bào)，短消息容量不低于50條，當(dāng)短信容量滿時，新的短消息自動覆蓋最舊的消息；同時支持不少于20條可編輯信息模板，供司機(jī)向平臺發(fā)送和回復(fù)信息時選用。

3.4 車載監(jiān)控終端

本系統(tǒng)車載監(jiān)控終端需具有防震、防磁、防水、防火、防塵、防潮、適應(yīng)環(huán)境溫度（－10～55℃）的功能，具備自適應(yīng)寬幅電壓（6～36 V）輸入，符合ISO 7637－2：2004標(biāo)準(zhǔn)測試要求，4路以上獨(dú)立視頻輸入、1路獨(dú)立視頻輸出、1路音頻輸入、1路音頻輸出至顯示屏，支持4路以上圖像分屏顯示。豐富的擴(kuò)展接口及通訊接口，1個RS485口、1個SATA硬盤內(nèi)部接口和4個以上報(bào)警量數(shù)據(jù)接口，數(shù)據(jù)可利用USB接口移動存儲設(shè)備通過USB接口按時間段有選擇性地采集。音視頻監(jiān)控信息存儲采用本地存儲方式，信息保存15天以上。采用2.5英寸主流SATA硬盤，硬盤支持1TB以上，并支持硬盤盒插拔功能。支持連續(xù)錄像、循環(huán)錄像、定時錄像、報(bào)警錄像、動態(tài)偵測錄像等功能。支持按時間、日期、通道號和錄像類型檢索；支持按報(bào)警事件檢索，在系統(tǒng)接受報(bào)警時，會自動記錄報(bào)警類型，如有需要可隨時調(diào)用報(bào)警信息，方便調(diào)查取證；支持錄像/回放雙工實(shí)時同步功能，錄像回放支持快進(jìn)、暫停、幀進(jìn)、播放、靜音功能等。支持遠(yuǎn)程檢索錄像數(shù)據(jù)功能，并能通過網(wǎng)絡(luò)上傳回放。

內(nèi)置式（EVDO/WCDMA）3G模塊支持當(dāng)前主流的3G通信協(xié)議，并可根據(jù)需求進(jìn)行更換?？赏ㄟ^無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程升級（包括相關(guān)參數(shù)設(shè)置），同時系統(tǒng)具備自動校時功能。具有故障自動報(bào)警功能，支持本地及中心同時報(bào)警并記錄相關(guān)信息。

4 結(jié) 論

本文結(jié)合領(lǐng)先的音視頻解碼、GPS衛(wèi)星、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)燃夹g(shù)，構(gòu)建可快速部署的“兩客一?！币曨l監(jiān)控系統(tǒng)。利用內(nèi)置GPS模塊的車載主機(jī)，可實(shí)時上傳車輛運(yùn)行信息及監(jiān)控視頻信號。通過車載信息顯示屏、報(bào)警系統(tǒng)等手段確保司機(jī)行車安全。

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[2]中華人民共和國交通運(yùn)輸部.JT/T 794－2011.道路運(yùn)輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)車載終端技術(shù)要求[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]中華人民共和國交通運(yùn)輸部.JT/T 796－2011.道路運(yùn)輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)平臺技術(shù)要求[S].北京：人民交通出版社，2011.

[4]張偉芳，曾連蓀，姚楠.基于GPS/GPRS的車載監(jiān)控終端系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)輔助工程，2008，17（4）：96－100.ZHANG Wei-fang，ZENG Lian-sun，YAO Nan.Vehicle terminal monitoring system based on GPS/GPRS[J].Computer Aided Engineering，2008，7（4）：96－100.

[5]吳曉彬，杜東高.基于GPRS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（24）：107－109.WU Xiao-bin，DU Dong-gao，Vehicle monitoring system based on gprs techolology[J].Modern Electronic Technique，2011，34（24）：107－109.

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