安徽九華山旅游客運(yùn)有限責(zé)任公司青陽(yáng)汽車(chē)維修分公司 張旭兵

《道路運(yùn)輸車(chē)輛動(dòng)態(tài)監(jiān)督管理辦法》要求“兩客一?！避?chē)輛必須安裝、使用具有行駛記錄功能的衛(wèi)星定位裝置。傳統(tǒng)車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)是以模擬監(jiān)控為主，隨著互聯(lián)網(wǎng)+的應(yīng)用，采用車(chē)載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)加強(qiáng)道路客運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛、駕駛?cè)藙?dòng)態(tài)管理，強(qiáng)化事故預(yù)防分析教育，提高安全規(guī)范駕駛水平與意識(shí)，最大限度地減少和消除各類(lèi)違章違規(guī)行為，已經(jīng)成為各大運(yùn)輸企業(yè)預(yù)防和杜絕重特大事故的重要手段。自2013年以來(lái)，筆者所在公司投資達(dá)100萬(wàn)元建成了車(chē)輛GPS/衛(wèi)星定位、3G/4G視頻為一體的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，本文結(jié)合實(shí)際監(jiān)控應(yīng)用及維修經(jīng)驗(yàn)，淺析車(chē)載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用原理及常見(jiàn)故障。

1 車(chē)載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用原理和組成

1.1 車(chē)載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用原理

車(chē)載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)除了對(duì)本車(chē)監(jiān)控錄像外，主要方便監(jiān)控人員利用監(jiān)控系統(tǒng)后端平臺(tái)，通過(guò)3G/4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控或錄像回看客車(chē)運(yùn)行的位置、運(yùn)行狀態(tài)、行駛速度等，同時(shí)具備對(duì)講通話(huà)、語(yǔ)音短信編輯播報(bào)、巡檢、車(chē)載錄音、車(chē)載應(yīng)用性報(bào)警等功能。

如圖1所示，車(chē)載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)車(chē)載終端主機(jī)連接攝像機(jī)、拾音器、擴(kuò)音器、GPS、對(duì)講設(shè)備、3G/4G模塊、Wifi模塊等采集車(chē)內(nèi)視頻圖像、音頻信號(hào)、報(bào)警信號(hào)、車(chē)輛實(shí)時(shí)GPS/北斗信息、車(chē)輛行駛狀況等，實(shí)現(xiàn)本地硬盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度管理平臺(tái)服務(wù)器處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的音視頻監(jiān)控。

1.2 車(chē)載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成及主要功能

車(chē)載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由車(chē)載終端、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)三大部分組成。

1.2.1 車(chē)載終端

車(chē)載終端是車(chē)載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的車(chē)載安裝設(shè)備，一般分為前置安裝和后置安裝，大部分車(chē)輛為了取電方便而選擇前置安裝。車(chē)載終端主要由車(chē)載終端主機(jī)、顯示屏、攝像機(jī)（含拾音器進(jìn)行錄音）、話(huà)筒、天線(xiàn)及各種外接模塊組成。

車(chē)載終端核心部件——車(chē)載終端主機(jī)將采集音視頻等信號(hào)并壓縮為數(shù)字流，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)器處理；車(chē)載終端主機(jī)的高清晰度錄像、視頻輸出采用雙碼流技術(shù)，本地存儲(chǔ)采用支持D1圖像高清晰度編碼；3G/4G網(wǎng)傳采用CIF圖像低碼率編碼，實(shí)時(shí)同步錄像編碼、播放，以適應(yīng)3G/4G網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，減少流量費(fèi)用。車(chē)載終端主機(jī)提取視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)，可以采用以下2種方式：一是通過(guò)車(chē)載終端USB端口；二是通過(guò)EVDO（CDMA20001x、Wifi）遠(yuǎn)程調(diào)取。

1.2.2 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸

圖1 車(chē)載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用原理示意

采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸與采用有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓潭ūO(jiān)控有所不同，車(chē)載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)只能依賴(lài)于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸。目前3G/4G傳輸運(yùn)營(yíng)商采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括中國(guó)聯(lián)通的WCDMA、中國(guó)電信的CDMA2000及中國(guó)移動(dòng)的TDSCDMA。3G/4G無(wú)線(xiàn)鏈路通道包含上行和下行2個(gè)方向的傳輸通道，車(chē)載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)需要將無(wú)線(xiàn)監(jiān)控點(diǎn)的聲音和圖像持續(xù)傳送到監(jiān)控中心，因此主要使用無(wú)線(xiàn)鏈路的上行通道。與有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸相比，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸特點(diǎn)如下。

（1）終端IP地址不固定，有防火墻限制。運(yùn)營(yíng)商分配給無(wú)線(xiàn)終端的IP地址可能隨時(shí)更換且進(jìn)行了防火墻限制，封閉了部分端口。

（2）網(wǎng)絡(luò)帶寬波動(dòng)大。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)受用戶(hù)數(shù)量多少、地域差異及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化程度等問(wèn)題的影響，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)帶寬不穩(wěn)定，甚至可能瞬間降低到0。

（3）車(chē)載終端實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)，基站切換頻繁，造成了數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟豢纱_定性。

針對(duì)以上無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，現(xiàn)在車(chē)載終端主機(jī)都對(duì)視頻的編碼算法、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議進(jìn)行了重點(diǎn)改進(jìn)。車(chē)載終端主機(jī)采用H.264編碼算法，壓縮率高，編碼效率高；采用雙碼流設(shè)計(jì)，幀率可調(diào)，適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)帶寬條件下的傳輸；傳輸部分采用丟包重傳，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)調(diào)整碼流輸送速度等。

目前無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分為3G/4G網(wǎng)絡(luò)和Wifi網(wǎng)絡(luò)2種。3G/4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，移動(dòng)傳輸效果好，但帶寬低，費(fèi)用高。Wifi網(wǎng)絡(luò)具有帶寬高，費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，但覆蓋范圍有限，高速移動(dòng)傳輸效果差。因此選擇主機(jī)時(shí)，最好同時(shí)支持3G/4G和Wifi模塊。1.2.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)

遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)前端設(shè)備的集中管理，音視頻流媒體的存儲(chǔ)、分發(fā)，業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)管理等，其原理拓?fù)鋱D如圖2所示。調(diào)度管理平臺(tái)功能包括系統(tǒng)配置、實(shí)時(shí)監(jiān)視、視頻查詢(xún)、視頻回放、實(shí)時(shí)控制、報(bào)警管理、抓圖、抓錄、電子地圖、業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)、員工考勤管理等功能。以下簡(jiǎn)單介紹平臺(tái)層核心服務(wù)器的功能。

（1）CMS（中心管理服務(wù)器）。CMS是系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)服務(wù)器，負(fù)責(zé)處理監(jiān)控的業(yè)務(wù)邏輯，進(jìn)行權(quán)限控制。根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯需要，會(huì)發(fā)送命令給DMS、MTS、DSS等進(jìn)行處理。系統(tǒng)的容錯(cuò)、負(fù)載均衡、動(dòng)態(tài)集群等都在CMS上實(shí)現(xiàn)。

（2）DSS（存儲(chǔ)服務(wù)器）。DSS通過(guò)MTS轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器向設(shè)備獲取音視頻數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在第三方存儲(chǔ)介質(zhì)上。支持標(biāo)準(zhǔn)的NFS、SAMBA、ISCSI等文件協(xié)議；支持中心存儲(chǔ)、回放；支持設(shè)備端錄像的查詢(xún)、回放、下載等操作；支持標(biāo)準(zhǔn)的流媒體協(xié)議。

（3）MTS（媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器）。MTS負(fù)責(zé)從設(shè)備獲取音視頻數(shù)據(jù)，以標(biāo)準(zhǔn)流媒體協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)給客戶(hù)端、存儲(chǔ)服務(wù)器、上級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、上級(jí)存儲(chǔ)服務(wù)器等，實(shí)現(xiàn)媒體數(shù)據(jù)的一對(duì)多、多對(duì)多轉(zhuǎn)發(fā)。

（4）DMS（設(shè)備管理服務(wù)器）。DMS負(fù)責(zé)設(shè)備管理，向設(shè)備查詢(xún)配置命令、發(fā)送操作命令；收集設(shè)備網(wǎng)管信息、報(bào)警信息并執(zhí)行報(bào)警聯(lián)動(dòng)策略。

（5）VMS（數(shù)字解碼矩陣服務(wù)器）。VMS主要作用是將視頻信號(hào)配置至大屏顯示。

（6）WEB服務(wù)器。WEB服務(wù)器向客戶(hù)提供WEB訪(fǎng)問(wèn)功能。管理員客戶(hù)端以WEB形式提供，方便靈活修改管理邏輯，方便與其他系統(tǒng)兼容。

2 車(chē)載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)常見(jiàn)故障診斷

監(jiān)控系統(tǒng)車(chē)載終端因受到車(chē)輛運(yùn)行、車(chē)輛維修、環(huán)境等因素的影響，其故障頻發(fā)。因故障種類(lèi)繁多，這里結(jié)合實(shí)際維修經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)要介紹通電后無(wú)法開(kāi)機(jī)、顯示器無(wú)圖像及網(wǎng)絡(luò)故障3類(lèi)故障的排查步驟。

圖2 遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)原理拓?fù)鋱D

故障1 故障現(xiàn)象 通電后無(wú)法開(kāi)機(jī)。

故障診斷 首先檢查車(chē)載終端主機(jī)上的硬盤(pán)盒/SD卡槽電子鎖（圖3）。如果硬盤(pán)盒/SD卡槽電子鎖沒(méi)有上鎖，則設(shè)備無(wú)法開(kāi)機(jī)；接著檢查設(shè)備PWR（電源）指示燈是否點(diǎn)亮，如果PWR指示燈不亮，檢查設(shè)備端的供電電壓、ACC電壓，應(yīng)為蓄電池電壓；如果沒(méi)有電壓，應(yīng)檢查線(xiàn)路和熔絲。

故障2 故障現(xiàn)象 車(chē)載顯示屏第2路圖像缺失。

故障診斷 首先檢查車(chē)載終端主機(jī)上的指示燈，接通電源后，PWR（電源）指示燈點(diǎn)亮，正常；RUN（運(yùn)行）指示燈點(diǎn)亮，10 s后，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，RUN指示燈開(kāi)始閃爍，正常；ALM報(bào)警燈（觸發(fā)報(bào)警燈）熄滅，正常；REC（錄像）指示燈熄滅（正常情況下，啟動(dòng)錄像時(shí)，REC指示燈應(yīng)點(diǎn)亮），異常。經(jīng)過(guò)對(duì)車(chē)載終端主機(jī)上指示燈檢查，初步認(rèn)為該主機(jī)沒(méi)有啟動(dòng)錄像，實(shí)時(shí)在線(xiàn)視頻信號(hào)傳輸異常。嘗試更換攝像機(jī)后，故障依舊。懷疑是視頻輸入輸出連接器或電纜的故障，用萬(wàn)用表測(cè)量各路輸入和輸出，發(fā)現(xiàn)第2路航空母線(xiàn)頭故障，更換第2路航空母線(xiàn)頭后故障排除。

故障3 故障現(xiàn)象 出現(xiàn)GPS不定位或漂移問(wèn)題。

故障診斷 若出現(xiàn)GPS不定位或漂移問(wèn)題，可按照以下步驟來(lái)排查。

（1）檢查GPS定位衛(wèi)星數(shù)和信號(hào)強(qiáng)度是否達(dá)到定位要求。

（2）檢查GPS天線(xiàn)是否連接在正確的天線(xiàn)座上。

（3）判斷是否為天線(xiàn)本身故障，可更換正常的天線(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

（4）判斷是否為車(chē)上其他電器干擾。查看設(shè)備菜單的GPS信號(hào)強(qiáng)度，打開(kāi)車(chē)上其他電器設(shè)備（如車(chē)載影音系統(tǒng)、汽車(chē)空調(diào)、加熱器、前照燈、對(duì)講器等大功率設(shè)備），觀(guān)察信號(hào)值是否有很大變化，若信號(hào)明顯變?nèi)?，則GPS信號(hào)受其他電器設(shè)備干擾，可增加GPS天線(xiàn)屏蔽罩來(lái)避免其他電器干擾。

圖3 車(chē)載終端主機(jī)

（5）若以上步驟都檢查后仍不能解決，請(qǐng)向設(shè)備廠(chǎng)家請(qǐng)求技術(shù)支持。

故障4 故障現(xiàn)象 3G/4G撥號(hào)不成功，無(wú)法獲取到IP地址。

故障診斷 使用電腦連接車(chē)載終端主機(jī)，進(jìn)入3G/4G設(shè)置界面（圖4），檢查3G/4G模塊是否被識(shí)別到（如果3G/4G模塊未識(shí)別到，表明3G/4G模塊損壞，需更換3G/4G模塊）。經(jīng)檢查3G/4G模塊、SIM卡及運(yùn)營(yíng)商設(shè)置正確。接著檢查流量套餐使用是否正常，經(jīng)檢查流量套餐使用正常。最后排查移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)天線(xiàn)的安裝（圖5），發(fā)現(xiàn)天線(xiàn)連接器接觸不良，導(dǎo)致無(wú)法獲取信號(hào)，重新擰緊天線(xiàn)連接器后，故障排除。需要注意的是，有時(shí)天線(xiàn)安裝位置處如有金屬屏蔽物也可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)信號(hào)。

圖4 監(jiān)控終端后臺(tái)顯示通信狀態(tài)（截屏）

圖5 車(chē)載監(jiān)控終端天線(xiàn)