基于4G的智能公交終端實時路況視頻分布采集及互聯分享應用系統研究

□文/李金紅 張文龍

隨著4G通信、視頻云存儲、智能移動終端的推廣與應用，智能公交與新技術的融合進入了一個新的階段，本文立足于當下互聯網和視頻云的發展趨勢，以及社會大眾對于實時交通路況信息的實際需求，設計研發了一套基于4G的智能公交終端實時路況視頻分布采集及互聯分享應用系統，對系統的目標定位、框架結構、功能設計進行介紹，并在此基礎上對系統的后續改進提出了較為可行的發展方向。

引言

隨著云計算、物聯網及通信技術的快速發展,特別是“云交通”概念的產生,智能公交與新技術的融合進入了一個新的階段，基于實時視頻的信息分布式處理存儲與汽車移動物聯網相結合的智能交通系統，將在大范圍內實現實時、準確、高效的綜合交通運輸管理，能夠實現有效的緩解交通擁堵，降低能源消耗，減少環境污染。

本系統利用4G通信、視頻云存儲、分布式數據庫等技術開發而成，主要實現了具備行駛記錄及4G LTE通信功能的新一代智能公交終端，用于采集實時路況圖像及視頻，通過云端服務平臺把采集的路況和視頻信息分享給公交調度管控中心以及其它大眾手機終端使用，為大眾提供出行信息服務，從而引導終端、視頻行業與智能交通相結合，給用戶產生更多的價值。

可以預見，基于視頻云計算技術的智能公交產品與應用將在未來逐步走入普通大眾的生活,城市交通將進入“云交通”時代，城市公交企業的系統運營效率和服務水平也將會進一步得到提升。

系統概述

系統利用移動互聯網、云計算、大數據等理念，結合汽車智能化信息化的發展方向，通過各個智能公交終端實時錄拍行車前方道路的實時交通視頻、圖像，采用4G網絡，將車輛的行車前方道路實時視頻、圖像以及車輛所在GPS位置定位信息及車速等交通信息，實時傳輸到視頻云端服務平臺。

視頻云端服務平臺對智能公交終端上傳的海量視頻信息進行整合和管理，包括對視頻圖像信息系統的數字化、網絡化和智能化，以及實現信息資源管理、設備管理、用戶管理、網絡管理、安全管理等功能；對于整合到視頻云平臺里面的實時路況視頻和圖像，視頻云端服務平臺可以把路況及其視頻傳回到公交監控信息服務中心，供交通監控中心進行調度指揮、發布路況信息，同時也可以通過APP軟件訪問的方式，動態分享給大眾出行關注者。

系統通過智能公交終端實現實時路況及其視頻的動態采集，形成更加透明、準確及可見的路況信息發布，結合交通誘導、廣播、調度信息發布來實現智能交通，總體框架圖如圖1所示。

▲圖1：總體框架圖

▲圖2：系統結構圖

總體框架設計

系統包括智能公交終端、視頻云端服務平臺、行業應用監控中心以及面向公眾的APP軟件這幾個部分組成。系統結構圖如圖2所示。

智能公交終端

配備1個駕駛室前向高清攝像頭，采用專用紅外定焦鏡頭，滿足夜間環境要求。其監控圖像能清楚顯示車輛前方路口，回放錄像能清晰顯示車輛行駛路況，如發生交通事故，可分析事故原因。

系統基于4G LTE芯片、Wi-Fi及Android系統實現，支持多種網絡連接方式，解決視頻高速傳輸和接收問題。基于USB高清車載前置攝像頭及具備行駛記錄功能的Android應用可以實現行車狀況的實時視頻記錄。

實時交通圖像、視頻、位置信息動態采集及圖像、視頻的截取并根據信道質量的編碼壓縮、傳輸，將位置、時段（時點）的路況視頻（圖像）的上傳至云端，可同時支持4G和Wi-Fi兩種方式傳輸。

支持內置SD卡存儲視頻，可通過手機APP直接訪問并查看、回放本地視頻功能。

視頻云端服務平臺

視頻云端服務平臺部署在視頻云上面，該平臺是一個可以支持大并發終端訪問的車載終端上傳實時交通圖像、視頻、位置信息分享的視頻云平臺，并能夠實現給動態路況視頻片段打上位置坐標信息及時間標簽，并提供快速分類和動態檢索供自動分析及人工查看和分享使用。視頻云服務平臺的邏輯層次圖如圖3所示。

云端服務平臺采用視頻云計算、云檢索、云存儲核心技術，支持多種計算方式、分布式數據庫等，實現高并發和大吞吐的處理性能，提供高可靠性和安全性的業務支撐，滿足海量視頻、圖像等非結構化數據、結構化數據的存儲處理需要。

▲圖3：視頻云服務平臺邏輯層次圖

實現視頻信息整合和管理，視頻圖像信息系統的數字化、網絡化和智能化，具備信息資源管理、設備管理、用戶管理、網絡管理、安全管理等功能；

通過提升系統在大并發、高訪問環境下的并行處理能力，提供快速響應大規模的并發和路況視頻訪問量，從而能夠應對高并發、實時訪問的應用需要。

行業應用監控中心

行業應用監控中心是采用先進技術手段對車輛進行實時動態定位、實時視頻監控，在集成化的信息傳輸網絡基礎上，以GIS地理信息系統為操作平臺，中心軟件可以實現對整個系統的管理、配置、控制、存儲、備份、查詢功能，大屏顯示系統完成對多路視頻組合和地圖的顯示。行業應用監控中心通過對公交車輛狀態信息的采集、存儲和分析，對車輛進行實時動態定位，并實時監控掌握道路交通運行狀態，從而大大提升快速公交系統的管理水平和運營效率。

面向公眾的APP軟件

面向公眾的APP軟件是專為公眾訪問智能公交終端實時交通視頻開發的一款應用軟件，支持iOS和Android兩個版本，公眾可通過訪問該APP，在地圖上面選擇關注的路段、公交車，請求查看某位置路況的視頻，平臺返回對應位置道路上的車輛，將其車載前置攝像頭所采集到的交通視頻實時返回給用戶查看。

隨著APP軟件的用戶數增多，將會形成良好的出行信息分享、路趣分享、不文明駕駛行為抓拍等互聯網應用和服務，甚至可以形成基于視頻分享的車主社交網絡，極大拉動智能交通服務、車聯網服務、保險服務等產業關聯業務的發展。APP軟件部分界面截圖如下圖4所示。

▲圖4：APP軟件界面截圖

結論和展望

隨著4G LTE網絡的普及，整合了公交終端視頻云直播功能的視頻云平臺將會成為一個龐大的信息服務網絡，并獲得越來越多實時交通數據，從智能交通的實施方案來說，本系統的覆蓋范圍和應用群體將明顯擴大，和傳統監控式的智能公交視頻方案相比優勢明顯。

本方案與傳統智能交通技術方案的對比優勢：

基于動態位置的交通信息，傳統的攝像頭是固定在路口的、只能覆蓋路口范圍；而本系統可以覆蓋行駛路線上的所有路口、路段交通視頻；

實現互聯網分享，覆蓋范圍更廣，公眾也可獲得自己關注的交通信息；

具有移動卡口抓拍的擴展功能，記錄的視頻可以為車輛軌跡查詢提供重要的輔助數據分析幫助；

中心通過智能公交終端上傳的GPS位置定位信息及車速信息，實現路段交通狀態等級判別和實時觀測分析，為交叉口路段以及路網整體交通運行情況的動態觀測提供重要依據。

系統利用互聯網創新思維，結合4G技術在智能公交終端的研發和應用普及，以及車聯網技術的應用發展，利用公交車的終端作為移動的交通狀況采集節點，通過大數據的收集、分享、分析、融合產生更加及時和準確的路況信息服務，為大眾出行提供信息服務，為交通管理和道路優化提供決策信息依據。

通過智能公交終端以及路況視頻分享應用云平臺的建設和部署，可以形成良好的示范效果，實現以下幾個方面的社會效益：

對于市民，大眾可以切實方便地享受到出行信息服務，交通視頻云平臺為公眾提供了高品質、多樣化的安全出行服務，為出行者提供及時、準確和可視的路況信息，幫助出行者選擇出行路線，避開擁堵，提升出行效率，初步實現便捷出行，綠色出行；

對于公交企業，提高了出車效率，降低了行車風險，減少交通事故發生率及提高交通事故的處理效率。通過智能公交終端回放錄像，做到事件可追溯，提高事故處理效率；

對于政府，緩解了城市交通壓力，提升社會滿意度，并且為政府、監管部門提供了科學、合理的決策依據；

隨著無線互聯網和智能移動終端的不斷發展，云端存儲的交通視頻的數據量也會越來越大，接下來將在視頻云圖像的智能分析方面進行拓展和創新應用。在視頻信息現有的應用基礎上，針對公安、交警的工作實戰應用需要，將智能公交終端采集的視頻作為移動卡口使用，進行車輛特征二次識別，采用視頻圖像信息結構化描述、快速視頻檢索（圖片、規則、文字、字典、顏色）、海量視頻信息快速處理、視頻行為智能分析、視頻圖像大數據處理等智能化工具和技術，實現非結構化數據的結構化信息提取和視頻圖像大數據分析，提升視頻圖像應用水平，為公安實戰提供輔助應用支撐。同時，也可以對視頻云平臺中存儲的海量交通路況視頻數據進行交通流量方面的大數據分析，為路況預測及道路建設優化提供模型。