“兩客一?！避囕d無線視頻監控系統研究

姜敏

（中國聯合網絡通信有限公司 上海市分公司，上海 200050）

“兩客一危”車輛是指從事旅游的包車、三類以上班線客車和運輸危險化學品、煙花爆竹、民用爆炸物品的道路專用車輛[1]。2011年3月國家四部委聯合發布了《道路運輸車輛衛星定位系統車載終端技術要求》[2]和《道路運輸車輛衛星定位系統平臺技術要求》[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星定位裝置?，F在長途客運車輛上基本都裝有GPS定位設備，但是并沒有其他的更有效的監管方式，因此需要有車載音視頻設備來補充，甚至取代已有GPS設備。安裝錄像系統后，通過實時3G傳輸監控，可以對司乘人員離站載客、私收錢物、超載超速等行為實時了解并記錄。對車輛偷搶等突發事件實時報警，本地錄像資料可以作為證據移交公安部門。同時通過GPS全球定位系統準確對車輛行駛路線進行跟蹤記錄并即時上報監控中心。車上發生意外和警情時，司機和乘客可啟動報警按鈕即時上報監控中心處理?？刂浦行耐ㄟ^3G無線網絡實時監控車輛情況，并能與車上司乘人員即時通話調度，提高車輛安全系數和調度能力。

1 系統總體架構

車載3G無線視頻監控系統由3部分組成：視頻監控車載前端系統、傳輸網絡和視頻監控后臺系統[4]。監控中心與客戶端的數據通信包含上、下行兩種，上行數據包含車輛狀態、語音和視頻信息，下行數據包含對車輛的實時控制信息[5]。視頻監控車載前端系統是系統的信息節點，車內安裝攝像機、拾音器、緊急報警按鈕和車載信息顯示屏分別作為視頻圖像、音頻數據、緊急報警信息、GPS等信息的采集設備，采集后的信息經過車載硬盤錄像機的處理之后，由車載硬盤錄像機自帶的無線通信模塊發送給監控中心。

傳輸網絡包含無線移動通信傳輸鏈路和固網專線傳輸鏈路兩部分，通信基站接收到來自前端車輛的數據信息之后，經網關送入固網專線，供監控中心使用。

視頻監控后臺系統是執行日常監控、車輛調度、應急指揮的場所。內部署視頻監控綜合管理平臺，包括數據庫服務模塊、管理服務模塊、接入服務模塊、報警服務模塊、流媒體服務模塊、存儲管理服務模塊、Web服務模塊等等，它們共同形成數據運算處理中心，完成各種數據信息的交互，集管理、交換、處理、存儲和轉發于一體，是視頻監控系統能穩定、可靠、安全運行的先決條件。系統可以根據需要在集團公司、交管局等單位建設多極監控平臺，級別間邏輯關系根據需求靈活配置，系統具有良好的擴展性。

系統總體結構如圖1所示。

2 車載前端系統設計

車載前端系統承擔著信息采集和傳遞的重要作用，貫穿在整個“兩客一?！避囕v視頻監控系統的日常工作、指揮調度、管理系統等各種活動中，是整個系統最有效的信息獲取、協調指揮的手段之一。

視頻監控系統前端子系統由車載主機、嵌入式攝像機、拾音器、駕駛員報警按鈕、語音對講設備和信息顯示屏組成。由此則可實現：前端信息采集、視頻編碼存儲及傳輸、語音對講、車輛調度和安全行車提醒等，車載前端子系統拓撲如圖2所示。

圖2 車載前端系統組成Fig.2 System composition of vehicle terminal

2.1 視頻監控系統

視頻監控功能是道路運輸監管部門要求長途客運車輛必須安裝和使用的功能，由于車輛遠程監控是通過無線通信網絡進行實現的，想要達成視頻數據的實時傳輸，需要無線網絡能夠滿足2M以上的數據傳輸速率要求。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）來進行視頻數據的采集。平常情況下，視頻數據存儲在車載終端中，用戶可根據監控需求進行遠程調取。用戶也可以通過平臺啟動實時視頻監控模式，此模式下，平臺可實時展示車內視頻數據。

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

圖3 攝像機安裝方式Fig.3 Install method of cameras

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

車廂前部攝像機位于車廂前部的車內頂板，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。

車廂后部攝像機機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，能夠準確記錄車輛行駛過程中，司機的相關操作情況。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，司機的操作情況進行記錄，如前后車門的開關、腳剎和手剎的觸發、前后車燈的開關等。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，司機也可通過USB接口直接從終端上下載此數據。

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據，替代原始的GPS里程數據計算，提高車輛行駛里程統計數據的精確度。

2.3 本地顯示及門磁聯動

大巴車上需通過車載顯示設備顯示調度和提醒信息。監控指揮中心能夠通過3G網絡下發天氣狀況、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。顯示屏采用點正式顯示方式，駕駛員在接受信息的同時也可以選擇系統提供的短信模板向平臺發送信息。如“收到信息，非常感謝?！薄ⅰ鞍l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供電。

大巴車車門通過門磁系統與車載設備聯動，當途中車門開啟時，能夠自動將該段時間視頻實時上傳監控指揮中心保存，作為非法停車上下客的處罰依據。

2.4 緊急報警及隱蔽監聽

安裝于司機上方的攝像機，內置隱蔽拾音器，監聽司機與乘客的對話，支持監控中心實時監聽和車載硬盤錄像機視音頻同步記錄。

車輛上安裝緊急報警按鈕，在車輛出現緊急情況后司機觸發緊急按鈕需求幫助。報警信息自動上傳監控中心，車內圖像自動彈出到中心顯示屏，GIS地圖上報警車輛圖標閃爍，軟件平臺自動彈出應急預案。企業管理者可通過遠程監聽按鍵啟動終端語音通話功能，通過終端上加裝的麥克風收集車內語音。終端啟動此功能是隱蔽的，不會被車內人員察覺。

2.5 車載硬盤及其容量測算

車載硬盤錄像機保存車內監控點錄像文件，監控中心利用存儲服務器保存重要錄像和備份錄像，重要錄像包括報警錄像、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，或自動按計劃下載錄像。

車載硬盤錄像機提供高效編碼功能，目前主要使用的3G視頻格式有QCIF、CIF及4CIF[6]。建議設置4路4CIF畫質圖像，采用雙碼流技術和利用高效的編碼效率使所需要的碼率更低，設置變碼率可進一步降低總體傳輸碼率，以降低網絡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碼流計算，存放1天的數據總容量1.5 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）÷0.9（格式化損失容量比例）。

3 車載前端設備參數

3.1 前端攝像機

攝像機需符合攝錄清晰、經久耐用，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。攝像機方便固定，不影響原車內設施，在現有范圍內選取固定位置，其視角范圍即使在安裝后也能很容易調整，還具有防拆功能。

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

3.2 拾音器

拾音部分頻響100～10 000 Hz，全向監聽面積10～40 m2，拾音器內置于攝像機中，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），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，短消息容量不低于50條，當短信容量滿時，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，供司機向平臺發送和回復信息時選用。

3.4 車載監控終端

本系統車載監控終端需具有防震、防磁、防水、防火、防塵、防潮、適應環境溫度（－10～55℃）的功能，具備自適應寬幅電壓（6～36 V）輸入，符合ISO 7637－2：2004標準測試要求，4路以上獨立視頻輸入、1路獨立視頻輸出、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。豐富的擴展接口及通訊接口，1個RS485口、1個SATA硬盤內部接口和4個以上報警量數據接口，數據可利用USB接口移動存儲設備通過USB接口按時間段有選擇性地采集。音視頻監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。支持連續錄像、循環錄像、定時錄像、報警錄像、動態偵測錄像等功能。支持按時間、日期、通道號和錄像類型檢索；支持按報警事件檢索，在系統接受報警時，會自動記錄報警類型，如有需要可隨時調用報警信息，方便調查取證；支持錄像/回放雙工實時同步功能，錄像回放支持快進、暫停、幀進、播放、靜音功能等。支持遠程檢索錄像數據功能，并能通過網絡上傳回放。

內置式（EVDO/WCDMA）3G模塊支持當前主流的3G通信協議，并可根據需求進行更換?？赏ㄟ^無線網絡進行遠程升級（包括相關參數設置），同時系統具備自動校時功能。具有故障自動報警功能，支持本地及中心同時報警并記錄相關信息。

4 結 論

本文結合領先的音視頻解碼、GPS衛星、無線網絡傳輸等技術，構建可快速部署的“兩客一?！币曨l監控系統。利用內置GPS模塊的車載主機，可實時上傳車輛運行信息及監控視頻信號。通過車載信息顯示屏、報警系統等手段確保司機行車安全。

[1]周永兵，朱靖玉.“兩客一?！盙PS衛星定位系統車載終端設計[J].電子設計工程，2012，9（20）：86－89.ZHOU Yong-bing，ZHU Jing-yu.The design of vehicle terminal based on GPS satellite positioning system[J].Electronic Design Engineering，2012，9（20）：86－89.

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

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

[4]張偉芳，曾連蓀，姚楠.基于GPS/GPRS的車載監控終端系統[J].計算機輔助工程，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的車輛監控系統技術研究[J].現代電子技術，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.

[6]劉丙濤.3G無線車載視頻監控系統關鍵技術分析[J].中國新技術新產品，2012（18）：22.LIU Bing-tao.Key technology analysis of 3G wireless monitoring system[J].China New Technologies and Products，2012（18）：22.