“兩客一?！?G無線視頻監(jiān)控車載系統(tǒng)

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4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。目前“兩客一?！避囕d系統(tǒng)多數(shù)采用GPS+GPRS方式，向后臺傳遞車輛相關(guān)信息，由于GPRS速率較低，無法有效承載實(shí)時(shí)的視頻傳輸。本文主要針對“兩客一?！避囕v的車載前端設(shè)備，利用加載了3G無線模塊的車載無線視頻監(jiān)控前端系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高速的3G視頻傳輸，可以對司乘人員離站載客，私收錢物等行為形成有效監(jiān)控，對超載、超速等行為實(shí)時(shí)了解并記錄，對車輛偷搶等突發(fā)事件實(shí)時(shí)報(bào)警，從而提高了車輛駕駛的安全系數(shù)。

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)、話音和視頻信息，下行數(shù)據(jù)包含對車輛的實(shí)時(shí)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，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。

圖1 車載3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)

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)如圖2所示，承擔(dān)著信息采集和傳遞的重要作用，貫穿在整個(gè)“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(gè)系統(tǒng)最有效的信息獲取、協(xié)調(diào)指揮的手段之一。

2.1 前端信息采集

車載DVR內(nèi)置的GPS模塊采集GPS信息并實(shí)時(shí)上傳到中心。

前端攝像機(jī)主要負(fù)責(zé)采集車內(nèi)外的視頻信息，為了保證車輛及人員的安全，攝像機(jī)的覆蓋范圍應(yīng)到達(dá)95%以上，保證車內(nèi)無死角。前端攝像機(jī)采用2.8 mm廣角彩轉(zhuǎn)黑紅外夜視高清晰CCD攝像機(jī)，攝像機(jī)分辨率在480線以上，照度黑白0.01 lux，彩色0.1 lux，攝像機(jī)通過車載硬盤錄像機(jī)取電。

車內(nèi)可視情況安裝4～6個(gè)攝像機(jī)，具體布放方式如圖3所示。車前攝像機(jī)（攝像機(jī)1）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。

前門攝像機(jī)（攝像機(jī)2）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。

車廂前部攝像機(jī)（攝像機(jī)3、4）安裝在車廂前部的車內(nèi)頂板，鏡頭方向向后，從前往后拍攝車廂內(nèi)兩條過道視頻，可監(jiān)控到車內(nèi)的大部分鋪位，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)（攝像機(jī)5、6）安裝在車廂后部的車內(nèi)頂板，鏡頭方向向前，與攝像機(jī)3、4配合，從后往前拍攝車廂內(nèi)兩條過道視頻，可監(jiān)控到車內(nèi)的全部鋪位，用于記錄乘客的各種行為，便于事后查證。

圖2 前端系統(tǒng)組成

圖3 攝像機(jī)布放方式

系統(tǒng)前端布置用于聲音采集的設(shè)備拾音器，可用于對車內(nèi)的聲音進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集。當(dāng)有緊急情況時(shí)，可通過車內(nèi)的報(bào)警按鈕發(fā)送報(bào)警信息。

2.2 車載信息顯示

車載信息顯示屏用于顯示調(diào)度和提醒信息，監(jiān)控指揮中心通過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載DVR，再經(jīng)由RS485在信息屏上顯示，同時(shí)信息屏內(nèi)置TTS中文話音合成模塊，保證在行車時(shí)駕駛員可以清晰聽到話音播報(bào)。另外當(dāng)車輛遇到路障或?qū)ふ壹佑驼緯r(shí)，信息屏可以指示行駛路線。當(dāng)車輛出現(xiàn)故障或事故時(shí)，司機(jī)可以通過信息屏發(fā)送求援信息。

顯示屏采用點(diǎn)正式顯示方式，駕駛員在接收信息的同時(shí)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。

2.3 車內(nèi)對講系統(tǒng)

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(shí)監(jiān)聽和車載硬盤錄像機(jī)視音頻同步記錄。通過接在車載DVR上的話音對講設(shè)備，駕駛員可通過麥克風(fēng)對車內(nèi)乘客喊話提示，車內(nèi)喇叭可以對喊話信息、話音對講信息以及預(yù)錄話音進(jìn)行擴(kuò)聲。

2.4 安全管理

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(shí)能夠自動將該段時(shí)間視頻實(shí)時(shí)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)。

車輛上可以安裝緊急報(bào)警按鈕，在車輛發(fā)生緊急事件時(shí)可由司乘人員觸發(fā)報(bào)警按鈕，向管理中心報(bào)警。觸發(fā)報(bào)警以后，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。

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(gè)通道1 h存儲1 d的計(jì)算公式∑(GB)＝碼流大?。∕bit/s）÷8×3 600 s×1 h×1 d÷1 024。如果采用4CIF（704×576）格式，按1.5 Mbit/s碼流計(jì)算，存放1 d的數(shù)據(jù)總?cè)萘?1.5 Mbit/s÷8×3 600 s×1 h×（1 d）÷1 024＝0.66 GB。單通道總存儲容量∑(GB)＝0.66 GB×N小時(shí)（N為前端存儲的小時(shí)數(shù)）÷0.9（格式化損失容量比例）。

3 車載前端設(shè)備要求

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英寸Sony CCD，水平解析度480 TVL，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)0 lux,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(gè)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+5V/500 mA，通信接口為一個(gè)422、一個(gè)485輸入（ESD保護(hù)），線長120 cm，TTS中文話音合成模塊，保證在行車時(shí)，駕駛員可以清晰聽到話音播報(bào)，短消息容量不低于50條，當(dāng)短信容量滿時(shí)，新的短消息自動覆蓋最舊的消息；同時(shí)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(shí)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（6～36V）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)展接口及通信接口，1個(gè)RS485口、1個(gè)SATA硬盤內(nèi)部接口和4個(gè)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(shí)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1 TB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(shí)錄像、報(bào)警錄像、動態(tài)偵測錄像等功能。支持按時(shí)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(shí)，會自動記錄報(bào)警類型，如有需要可隨時(shí)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(shí)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(shí)系統(tǒng)具備自動校時(shí)功能。具有故障自動報(bào)警功能，支持本地及中心同時(shí)報(bào)警并記錄相關(guān)信息。

4 設(shè)備安裝方式

4.1 車載設(shè)備取電

車載設(shè)備取電方式如圖4所示。車載終端主機(jī)電路系統(tǒng)安裝相適應(yīng)的插片式保險(xiǎn)，保險(xiǎn)安裝在保險(xiǎn)盒里，保險(xiǎn)盒的位置盡量接近取電端。建議直接從儀表盤下直接取電，這樣可以有效避免從電瓶直接取電的電池腐蝕電源線的線纜。

圖4 車載設(shè)備取電方式

4.2 布線

車內(nèi)線纜埋在管道內(nèi)，外露部分不超過30cm。線纜采用線扎捆束，每隔60cm捆束一條，電源線和視頻線保持10 cm以上的距離以免信號干擾。

4.3 車載主機(jī)安裝

先安裝設(shè)備支架，再將車載取證主機(jī)固定在支架上，連接相應(yīng)的線纜。安裝完成后檢查連接正確無誤再進(jìn)行加電測試，測試內(nèi)容包括視頻信號是否正常，錄像功能，報(bào)警功能、遠(yuǎn)程控制、報(bào)警上傳、延時(shí)關(guān)機(jī)等。測試完成后，在設(shè)備各接口涂抹紅膠或熱熔膠，用于固定設(shè)備，貼上保修標(biāo)簽，清理現(xiàn)場。

4.4 車載攝像機(jī)安裝

車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)對于攝像頭的安裝角度和位置特別重要，好的安裝位置能夠使攝像機(jī)更加牢固在車輛上，不容易晃動，好的安裝角度能夠使攝像機(jī)攝像范圍更加的合理，有利于事后取證的準(zhǔn)確性，避免死角產(chǎn)生。因此位置和角度的確定，是車載監(jiān)控效果的首要前提和根本保障。

5 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(shí)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。

[1] 周永兵，朱靖玉.“兩客一?！盙PS衛(wèi)星定位系統(tǒng)車載終端設(shè)計(jì)[J]. 電子設(shè)計(jì)工程，2012,9(20): 86-89.

[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

[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), 2011,24.

[6] 劉丙濤. 3G無線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品, 2012(18):22