客運車輛電子監(jiān)控技術(shù)的應用及實例解析

1、反恐需求

9.11事件后各國針對交通工具的反恐需求愈來愈高。例如2008年昆明公交和上海公交發(fā)生的爆炸事件，由于公交車輛客流非常大，警方缺乏有效的線索，造成這兩個案件破案周期較長，社會輿論很大。據(jù)報道2005年“倫敦7·7事件”的快速破案主要依賴于地鐵車站內(nèi)的視頻監(jiān)控錄像。

近些年來，在“電子眼”視頻監(jiān)控大規(guī)模普及的時代，客運車輛卻成為“盲區(qū)”，其實針對交通工具的恐怖事件破壞性大、影響惡劣，更需要一種有效的安全防范措施來應對。在客運車輛上安裝電子監(jiān)控終端，對車內(nèi)行駛情況進行錄像，可解決交通工具“監(jiān)控盲點”的問題。

在應對反恐類事件時，交通工具監(jiān)控所產(chǎn)生的需求是，要求在發(fā)生特殊事件時，能提供車輛內(nèi)外清晰且可分辨人臉特征的視頻錄像，并且錄像能反映整個事件的發(fā)生過程。

2、社會治安需求

由于客運車輛流動性強，監(jiān)管難度大，因此在一些地方客運車輛上偷盜、搶劫、暴力案件頻發(fā)，給人民生命財產(chǎn)造成了巨大的威脅，影響了社會的穩(wěn)定。在客運車輛安裝電子監(jiān)控系統(tǒng)具有震懾犯罪、現(xiàn)場取證等功能，讓犯罪嫌疑人無處遁形。

社會治安項目的需求與反恐需求類似，也需要提供清晰視頻錄像進行案件事后分析。

3、運營管理需求

客運車輛的運營管理者對電子監(jiān)控的需求可分為以下兩種：一、客運車輛運營規(guī)范的管理，對駕駛員的文明駕駛、安全行車、規(guī)范服務進行有效的管理，避免客運企業(yè)票款流失和司乘糾紛；二、對車輛的遠程智能調(diào)度，實時了解客流情況、車輛所在位置信息、遠程調(diào)度管理等功能。

此類需求，除了要求能進行將車內(nèi)外視頻進行錄像外，還要求車載終端能與中心進行實時無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互。

二、客運車輛電子監(jiān)控的主要需求

客運車輛電子監(jiān)控模式主要需求有以下四種：

1、視音頻錄像需求

將車輛內(nèi)外的視音頻數(shù)據(jù)記錄在車載硬盤錄像機的硬盤中，以備事后查找。在車輛重要位置安裝攝像機和拾音器，并通過車載硬盤錄像機將前端的視音頻數(shù)據(jù)進行記錄保存。

2、GPS衛(wèi)星定位調(diào)度管理需求

GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))接收機可獲取車輛所在的位置信息、速度等定位信息，并通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至調(diào)度中心，調(diào)度中心將坐標信息換算成電子地圖上的具體位置，并進行調(diào)度管理。

3、無線網(wǎng)傳需求

現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)中適合視頻傳輸?shù)闹饕Ｊ接蠧DMA/EDGE等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實測網(wǎng)絡(luò)帶寬約為50～70kbps，一般可是實現(xiàn)CIF格式4～8幀的視頻網(wǎng)傳，這種低幀率的無線網(wǎng)傳視頻主要用于應急指揮；此外通過無線網(wǎng)絡(luò)還可以實現(xiàn)客運車輛GPS衛(wèi)星定位信息上傳、短消息下達等交互功能。

4、行車記錄需求

客運車輛電子監(jiān)控的主要目的是確保正常行駛，如能將車輛行駛的信息記錄與錄像數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以為車輛故障或車禍事后分析提供重要數(shù)據(jù)。行車記錄信息通過接入傳感器或車輛總線等，可獲取包括車速、加速、剎車、拐彎、引擎轉(zhuǎn)速等信息，可通過上述信息分析油耗等行駛參數(shù)。

三、傳統(tǒng)技術(shù)解決方案存在的問題及解決方案

1、探析客運車輛電子監(jiān)控產(chǎn)品技術(shù)標準

目前，國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的技術(shù)標準，成為一直影響客運車輛電子監(jiān)控產(chǎn)品推廣的障礙之一。同時，各個廠家的產(chǎn)品在圖像質(zhì)量表現(xiàn)、外部環(huán)境適應性、電源設(shè)計規(guī)范上均有差異，也影響了電子監(jiān)控在客運行業(yè)的應用。下面參考相關(guān)車輛技術(shù)標準，對客運車輛電子產(chǎn)品設(shè)計方案進行分析：

(1)圖像質(zhì)量

傳統(tǒng)的客運車輛電子監(jiān)控從成本考慮大多選擇了CIF(352×288)分辨率進行數(shù)字編碼處理，但隨著視頻編碼技術(shù)的提高，CIF分辨率已經(jīng)不能滿足客戶對圖像質(zhì)量的要求，根據(jù)《GB20815-2006視頻安防監(jiān)控數(shù)字錄像設(shè)備》標準Ⅱ類A級產(chǎn)品技術(shù)要求，錄像回放分辨率應不低于300線，要達到這個技術(shù)指標，客運車輛監(jiān)控回放應達到4CIF(704×576)分辨率。

(2)外部環(huán)境適應性

外部環(huán)境適應性包括溫度、振動、防水、防塵等，考慮客運車輛使用環(huán)境的特殊性，各方面的指標應較普通硬盤錄像機更為苛刻，在振動參數(shù)上的要求更為嚴格，硬盤振動測試指標可參考軍用相關(guān)標準，如：《GJB367A-2001軍用通信設(shè)備通用規(guī)范》。

(3)電源設(shè)計規(guī)范

汽車在運行過程中電源電壓變化范圍大，小車電壓一般在DC6～18V之間波動，大車電壓變化范圍會在DC16～36V之間，加之受到車輛電磁系統(tǒng)的干擾，還會出現(xiàn)異常的高壓毛刺。這就對車載電源的設(shè)計提出非常高的技術(shù)要求，車載電源系統(tǒng)的設(shè)計標準可以參照《汽車電器試驗標準》。

2、數(shù)據(jù)交互功能

傳統(tǒng)的車載硬盤錄像機僅能記錄車輛內(nèi)外的視頻信息，無法通過無線網(wǎng)絡(luò)與指揮中心進行實時交互。因此，客運車輛無線網(wǎng)傳需要覆蓋范圍廣、經(jīng)濟型的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使用基于運營商的無線網(wǎng)絡(luò)較為合適，尤其在3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)牌后，運營商無線網(wǎng)絡(luò)帶寬成倍提升，非語音的無線數(shù)據(jù)通訊業(yè)務將成為客運車輛與中心數(shù)據(jù)交互的首選。

四、寧波公交車載電子監(jiān)控成功應用

通過以上的分析，下面以筆者參與的寧波公交監(jiān)控的成功應用為例，論證一下上述解決方案實際應用的可行性。

2008年11月，寧波市率先完成了全市1600臺公交車車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安裝。系統(tǒng)對公交車輛行駛運營過程進行實時錄像，運用先進的H.264視頻壓縮技術(shù)，大容量硬盤存儲方式，確保視頻數(shù)據(jù)準確無誤的保存，從而實現(xiàn)對公交車輛內(nèi)、外部情況及乘客動態(tài)進行監(jiān)控的目的。

寧波公交車載電子監(jiān)控拓撲結(jié)構(gòu)圖

通過此系統(tǒng)的運行，實現(xiàn)了多角度實時記錄車輛運營過程中的視頻資料，進行監(jiān)控、管理，有效預防處置突發(fā)事件、緊急事件、保障工作人員及乘客的安全，能夠起到車輛動態(tài)安防管理，幫助車輛管理單位、行政執(zhí)法管理部門達到對車輛更為高效的管理，提升政府及公交營運行業(yè)管理部門的管理能力及服務能力。

系統(tǒng)在車輛上安裝4個高清晰半球攝像機攝像機，用于觀察車頭、車廂、前門、后門等位置的情況，采集到的視頻和音頻信息用車載硬盤錄像機記錄保存(十五天以上)，并可通過車載備份儀備份到中心檢索分析。

寧波公交車車載監(jiān)控項目中攝像機分布如下：車頭攝像機固定在擋風玻璃上，攝像范圍為車前紅綠燈和車前行人車輛；前門攝像機固定在駕駛員頭頂，攝像范圍為駕駛員和車前門；車廂攝像機固定車廂中間上方，攝像范圍是車廂的前部全景；后門攝像機正對下客門，攝像機范圍是后門和車廂后部。車廂內(nèi)的三個可以覆蓋車廂內(nèi)90%以上的范圍，基本做到無視頻死角。

寧波公交車載電子監(jiān)控系統(tǒng)預留無線網(wǎng)傳接口，未來可與指揮中心進行視音頻數(shù)據(jù)實時交互。

寧波公交車載電子監(jiān)控項目對錄像視頻分辨率、存儲時間等技術(shù)參數(shù)都提出了較高的要求：錄像回放分辨率達到4路4CIF(704×576)、錄像存儲時間不低于15天、采用高線數(shù)紅外夜視攝像機。

寧波公交車載電子監(jiān)控項目是目前國內(nèi)公交車載視頻監(jiān)控技術(shù)水平要求最高的項目之一，寧波公交項目也代表了客運車輛視頻監(jiān)控的發(fā)展方向：視頻監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋車內(nèi)范圍盡可能大，錄像盡可能清晰，可追溯的錄像時間盡可能長。

五、客運車輛電子監(jiān)控技術(shù)展望

1、基于3G網(wǎng)絡(luò)的客運車輛電子監(jiān)控技術(shù)

國內(nèi)3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)牌，各運營商正在加緊網(wǎng)絡(luò)布署。3G網(wǎng)絡(luò)較傳統(tǒng)的2G網(wǎng)絡(luò)EDGE或CDMA網(wǎng)絡(luò)速率有較大的提高，上行帶寬可以滿足CIF(352×288)格式視頻的實時網(wǎng)傳(25幀/秒)的要求，而在現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)下僅能傳低幀率視頻。

基于3G網(wǎng)絡(luò)的無線視頻網(wǎng)傳圖像質(zhì)量、圖像連貫性、網(wǎng)絡(luò)延時等技術(shù)指標均較2G網(wǎng)絡(luò)有很大提升，是未來客運車輛電子監(jiān)控主要發(fā)展方向。

2、FLASH閃存存儲技術(shù)

客運車輛長期運行在振動、顛簸的環(huán)境中，極易導致硬盤的損害。雖然各車載硬盤錄像機廠家通過主動減振、被動減振方案均無法避免機械硬盤不受到外界環(huán)境的影響。

目前受外界環(huán)境影響小、數(shù)據(jù)安全可靠的存儲介質(zhì)是FLASH閃存。隨著這些年FLASH閃存的逐步降價，F(xiàn)LASH閃存已經(jīng)被高端車載電子監(jiān)控系統(tǒng)所選用。未來FLASH閃存容量增大，價格降低后會成為客運車輛電子監(jiān)控首選；選用FLASH閃存存儲除了可以延長使用壽命外，還具備功耗低、發(fā)熱量小、無噪音等優(yōu)點。

FLASH閃存存儲器主要分為SLC(SingleLayerCell單層單元)和MLC(Multi-LevelCell多層單元)兩類。SLC的技術(shù)特點是成本高、容量小、速度快、讀寫次數(shù)多，而MLC的特點是容量大成本低，但讀寫速度較慢。SLC閃存一般使用壽命約為100萬次，MLC閃存使用壽命為10萬次，通過均衡存儲算法技術(shù)可以實現(xiàn)長時間大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)安全保存。

3、視頻智能分析技術(shù)

視頻智能分析技術(shù)在客運車輛的主要應用有以下幾個方面：

(1)視頻客流量統(tǒng)計分析技術(shù)

客運車輛運營企業(yè)對車輛客流統(tǒng)計有迫切的需求，有了車輛客流具體數(shù)據(jù)可以合理安排車次、實現(xiàn)智能調(diào)度管理；對客運企業(yè)可降低運營成本，提高車輛使用效率等好處。

傳統(tǒng)的客流統(tǒng)計方案大多基于紅外計數(shù)器，統(tǒng)計誤差大，僅作累積記錄，無法實時上傳調(diào)度中心。基于視頻的客流統(tǒng)計技術(shù)計數(shù)準確，且可與無線網(wǎng)傳技術(shù)結(jié)合，可以實時將客流數(shù)據(jù)上報中心，便于車輛遠程調(diào)度管理。

(2)視頻智能分析技術(shù)

目前在客運車輛上的視頻智能分析技術(shù)主要是遺留物品檢測，可疑人員在車上丟棄的包裹，視頻智能分析技術(shù)識別丟棄的包裹，并向駕駛員發(fā)出預警。

相信隨著視頻智能處理能力的提升，愈來愈多的的智能分析技術(shù)也會進入客運車輛電子監(jiān)控行業(yè)。