客運車(chē)輛電子監控技術(shù)的應用及實(shí)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(lái)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(chē)輛客流非常大，警方缺乏有效的線(xiàn)索，造成這兩個(gè)案件破案周期較長(cháng)，社會(huì )輿論很大。據報道2005年“倫敦7·7事件”的快速破案主要依賴(lài)于地鐵車(chē)站內的視頻監控錄像。

近些年來(lái)，在“電子眼”視頻監控大規模普及的時(shí)代，客運車(chē)輛卻成為“盲區”，其實(shí)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(lái)應對。在客運車(chē)輛上安裝電子監控終端，對車(chē)內行駛情況進(jìn)行錄像，可解決交通工具“監控盲點(diǎn)”的問(wèn)題。

在應對反恐類(lèi)事件時(shí)，交通工具監控所產(chǎn)生的需求是，要求在發(fā)生特殊事件時(shí)，能提供車(chē)輛內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(gè)事件的發(fā)生過(guò)程。

2、社會(huì )治安需求

由于客運車(chē)輛流動(dòng)性強，監管難度大，因此在一些地方客運車(chē)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(huì )的穩定。在客運車(chē)輛安裝電子監控系統具有震懾犯罪、現場(chǎng)取證等功能，讓犯罪嫌疑人無(wú)處遁形。

社會(huì )治安項目的需求與反恐需求類(lèi)似，也需要提供清晰視頻錄像進(jìn)行案件事后分析。

3、運營(yíng)管理需求

客運車(chē)輛的運營(yíng)管理者對電子監控的需求可分為以下兩種：一、客運車(chē)輛運營(yíng)規范的管理，對駕駛員的文明駕駛、安全行車(chē)、規范服務(wù)進(jìn)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(chē)輛的遠程智能調度，實(shí)時(shí)了解客流情況、車(chē)輛所在位置信息、遠程調度管理等功能。

此類(lèi)需求，除了要求能進(jìn)行將車(chē)內外視頻進(jìn)行錄像外，還要求車(chē)載終端能與中心進(jìn)行實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )數據交互。

二、客運車(chē)輛電子監控的主要需求

客運車(chē)輛電子監控模式主要需求有以下四種：

1、視音頻錄像需求

將車(chē)輛內外的視音頻數據記錄在車(chē)載硬盤(pán)錄像機的硬盤(pán)中，以備事后查找。在車(chē)輛重要位置安裝攝像機和拾音器，并通過(guò)車(chē)載硬盤(pán)錄像機將前端的視音頻數據進(jìn)行記錄保存。

2、GPS衛星定位調度管理需求

GPS(全球衛星定位系統)接收機可獲取車(chē)輛所在的位置信息、速度等定位信息，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上傳至調度中心，調度中心將坐標信息換算成電子地圖上的具體位置，并進(jìn)行調度管理。

3、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)傳需求

現有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中適合視頻傳輸的主要模式有CDMA/EDGE等網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，實(shí)測網(wǎng)絡(luò )帶寬約為50～70kbps，一般可是實(shí)現CIF格式4～8幀的視頻網(wǎng)傳，這種低幀率的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)傳視頻主要用于應急指揮；此外通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )還可以實(shí)現客運車(chē)輛GPS衛星定位信息上傳、短消息下達等交互功能。

4、行車(chē)記錄需求

客運車(chē)輛電子監控的主要目的是確保正常行駛，如能將車(chē)輛行駛的信息記錄與錄像數據相結合，可以為車(chē)輛故障或車(chē)禍事后分析提供重要數據。行車(chē)記錄信息通過(guò)接入傳感器或車(chē)輛總線(xiàn)等，可獲取包括車(chē)速、加速、剎車(chē)、拐彎、引擎轉速等信息，可通過(guò)上述信息分析油耗等行駛參數。

三、傳統技術(shù)解決方案存在的問(wèn)題及解決方案

1、探析客運車(chē)輛電子監控產(chǎn)品技術(shù)標準

目前，國內還沒(méi)有統一的技術(shù)標準，成為一直影響客運車(chē)輛電子監控產(chǎn)品推廣的障礙之一。同時(shí)，各個(gè)廠(chǎng)家的產(chǎn)品在圖像質(zhì)量表現、外部環(huán)境適應性、電源設計規范上均有差異，也影響了電子監控在客運行業(yè)的應用。下面參考相關(guān)車(chē)輛技術(shù)標準，對客運車(chē)輛電子產(chǎn)品設計方案進(jìn)行分析：

(1)圖像質(zhì)量

傳統的客運車(chē)輛電子監控從成本考慮大多選擇了CIF(352×288)分辨率進(jìn)行數字編碼處理，但隨著(zhù)視頻編碼技術(shù)的提高，CIF分辨率已經(jīng)不能滿(mǎn)足客戶(hù)對圖像質(zhì)量的要求，根據《GB20815-2006視頻安防監控數字錄像設備》標準Ⅱ類(lèi)A級產(chǎn)品技術(shù)要求，錄像回放分辨率應不低于300線(xiàn)，要達到這個(gè)技術(shù)指標，客運車(chē)輛監控回放應達到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(dòng)、防水、防塵等，考慮客運車(chē)輛使用環(huán)境的特殊性，各方面的指標應較普通硬盤(pán)錄像機更為苛刻，在振動(dòng)參數上的要求更為嚴格，硬盤(pán)振動(dòng)測試指標可參考軍用相關(guān)標準，如：《GJB367A-2001軍用通信設備通用規范》。

(3)電源設計規范

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

2、數據交互功能

傳統的車(chē)載硬盤(pán)錄像機僅能記錄車(chē)輛內外的視頻信息，無(wú)法通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與指揮中心進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。因此，客運車(chē)輛無(wú)線(xiàn)網(wǎng)傳需要覆蓋范圍廣、經(jīng)濟型的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，使用基于運營(yíng)商的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )較為合適，尤其在3G網(wǎng)絡(luò )發(fā)牌后，運營(yíng)商無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )帶寬成倍提升，非語(yǔ)音的無(wú)線(xiàn)數據通訊業(yè)務(wù)將成為客運車(chē)輛與中心數據交互的首選。

四、寧波公交車(chē)載電子監控成功應用

通過(guò)以上的分析，下面以筆者參與的寧波公交監控的成功應用為例，論證一下上述解決方案實(shí)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(chē)車(chē)載視頻監控系統的安裝。系統對公交車(chē)輛行駛運營(yíng)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像，運用先進(jìn)的H.264視頻壓縮技術(shù)，大容量硬盤(pán)存儲方式，確保視頻數據準確無(wú)誤的保存，從而實(shí)現對公交車(chē)輛內、外部情況及乘客動(dòng)態(tài)進(jìn)行監控的目的。

寧波公交車(chē)載電子監控拓撲結構圖

通過(guò)此系統的運行，實(shí)現了多角度實(shí)時(shí)記錄車(chē)輛運營(yíng)過(guò)程中的視頻資料，進(jìn)行監控、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(chē)輛動(dòng)態(tài)安防管理，幫助車(chē)輛管理單位、行政執法管理部門(mén)達到對車(chē)輛更為高效的管理，提升政府及公交營(yíng)運行業(yè)管理部門(mén)的管理能力及服務(wù)能力。

系統在車(chē)輛上安裝4個(gè)高清晰半球攝像機攝像機，用于觀(guān)察車(chē)頭、車(chē)廂、前門(mén)、后門(mén)等位置的情況，采集到的視頻和音頻信息用車(chē)載硬盤(pán)錄像機記錄保存(十五天以上)，并可通過(guò)車(chē)載備份儀備份到中心檢索分析。

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

寧波公交車(chē)載電子監控系統預留無(wú)線(xiàn)網(wǎng)傳接口，未來(lái)可與指揮中心進(jìn)行視音頻數據實(shí)時(shí)交互。

寧波公交車(chē)載電子監控項目對錄像視頻分辨率、存儲時(shí)間等技術(shù)參數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(shí)間不低于15天、采用高線(xiàn)數紅外夜視攝像機。

寧波公交車(chē)載電子監控項目是目前國內公交車(chē)載視頻監控技術(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(chē)輛視頻監控的發(fā)展方向：視頻監控系統覆蓋車(chē)內范圍盡可能大，錄像盡可能清晰，可追溯的錄像時(shí)間盡可能長(cháng)。

五、客運車(chē)輛電子監控技術(shù)展望

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

國內3G網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)發(fā)牌，各運營(yíng)商正在加緊網(wǎng)絡(luò )布署。3G網(wǎng)絡(luò )較傳統的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(mǎn)足CIF(352×288)格式視頻的實(shí)時(shí)網(wǎng)傳(25幀/秒)的要求，而在現有2G網(wǎng)絡(luò )下僅能傳低幀率視頻。

基于3G網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)視頻網(wǎng)傳圖像質(zhì)量、圖像連貫性、網(wǎng)絡(luò )延時(shí)等技術(shù)指標均較2G網(wǎng)絡(luò )有很大提升，是未來(lái)客運車(chē)輛電子監控主要發(fā)展方向。

2、FLASH閃存存儲技術(shù)

客運車(chē)輛長(cháng)期運行在振動(dòng)、顛簸的環(huán)境中，極易導致硬盤(pán)的損害。雖然各車(chē)載硬盤(pán)錄像機廠(chǎng)家通過(guò)主動(dòng)減振、被動(dòng)減振方案均無(wú)法避免機械硬盤(pán)不受到外界環(huán)境的影響。

目前受外界環(huán)境影響小、數據安全可靠的存儲介質(zhì)是FLASH閃存。隨著(zhù)這些年FLASH閃存的逐步降價(jià)，FLASH閃存已經(jīng)被高端車(chē)載電子監控系統所選用。未來(lái)FLASH閃存容量增大，價(jià)格降低后會(huì )成為客運車(chē)輛電子監控首選；選用FLASH閃存存儲除了可以延長(cháng)使用壽命外，還具備功耗低、發(fā)熱量小、無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn)。

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(lèi)。SLC的技術(shù)特點(diǎn)是成本高、容量小、速度快、讀寫(xiě)次數多，而MLC的特點(diǎn)是容量大成本低，但讀寫(xiě)速度較慢。SLC閃存一般使用壽命約為100萬(wàn)次，MLC閃存使用壽命為10萬(wàn)次，通過(guò)均衡存儲算法技術(shù)可以實(shí)現長(cháng)時(shí)間大數據量的數據安全保存。

3、視頻智能分析技術(shù)

視頻智能分析技術(shù)在客運車(chē)輛的主要應用有以下幾個(gè)方面：

(1)視頻客流量統計分析技術(shù)

客運車(chē)輛運營(yíng)企業(yè)對車(chē)輛客流統計有迫切的需求，有了車(chē)輛客流具體數據可以合理安排車(chē)次、實(shí)現智能調度管理；對客運企業(yè)可降低運營(yíng)成本，提高車(chē)輛使用效率等好處。

傳統的客流統計方案大多基于紅外計數器，統計誤差大，僅作累積記錄，無(wú)法實(shí)時(shí)上傳調度中心?；谝曨l的客流統計技術(shù)計數準確，且可與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)傳技術(shù)結合，可以實(shí)時(shí)將客流數據上報中心，便于車(chē)輛遠程調度管理。

(2)視頻智能分析技術(shù)

目前在客運車(chē)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(chē)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(zhù)視頻智能處理能力的提升，愈來(lái)愈多的的智能分析技術(shù)也會(huì )進(jìn)入客運車(chē)輛電子監控行業(yè)。