客运车辆电子监控技术的应用及实例解析

    1、反恐需求

    9.11事件后各国针对交通工具的反恐需求愈来愈高。例如2008年昆明公交和上海公交发生的爆炸事件，由于公交车辆客流非常大，警方缺乏有效的线索，造成这两个案件破案周期较长，社会舆论很大。据报道2005年“伦敦7·7事件”的快速破案主要依赖于地铁车站内的视频监控录像。

    近些年来，在“电子眼”视频监控大规模普及的时代，客运车辆却成为“盲区”，其实针对交通工具的恐怖事件破坏性大、影响恶劣，更需要一种有效的安全防范措施来应对。在客运车辆上安装电子监控终端，对车内行驶情况进行录像，可解决交通工具“监控盲点”的问题。

    在应对反恐类事件时，交通工具监控所产生的需求是，要求在发生特殊事件时，能提供车辆内外清晰且可分辨人脸特征的视频录像，并且录像能反映整个事件的发生过程。

    2、社会治安需求

    由于客运车辆流动性强，监管难度大，因此在一些地方客运车辆上偷盗、抢劫、暴力案件频发，给人民生命财产造成了巨大的威胁，影响了社会的稳定。在客运车辆安装电子监控系统具有震慑犯罪、现场取证等功能，让犯罪嫌疑人无处遁形。

    社会治安项目的需求与反恐需求类似，也需要提供清晰视频录像进行案件事后分析。

    3、运营管理需求

    客运车辆的运营管理者对电子监控的需求可分为以下两种：一、客运车辆运营规范的管理，对驾驶员的文明驾驶、安全行车、规范服务进行有效的管理，避免客运企业票款流失和司乘纠纷；二、对车辆的远程智能调度，实时了解客流情况、车辆所在位置信息、远程调度管理等功能。

    此类需求，除了要求能进行将车内外视频进行录像外，还要求车载终端能与中心进行实时无线网络数据交互。

二、客运车辆电子监控的主要需求

    客运车辆电子监控模式主要需求有以下四种：

    1、视音频录像需求

    将车辆内外的视音频数据记录在车载硬盘录像机的硬盘中，以备事后查找。在车辆重要位置安装摄像机和拾音器，并通过车载硬盘录像机将前端的视音频数据进行记录保存。

    2、GPS卫星定位调度管理需求

    GPS(全球卫星定位系统)接收机可获取车辆所在的位置信息、速度等定位信息，并通过无线网络上传至调度中心，调度中心将坐标信息换算成电子地图上的具体位置，并进行调度管理。

    3、无线网传需求

    现有无线网络中适合视频传输的主要模式有CDMA/EDGE等网络环境，实测网络带宽约为50～70kbps，一般可是实现CIF格式4～8帧的视频网传，这种低帧率的无线网传视频主要用于应急指挥；此外通过无线网络还可以实现客运车辆GPS卫星定位信息上传、短消息下达等交互功能。

    4、行车记录需求

    客运车辆电子监控的主要目的是确保正常行驶，如能将车辆行驶的信息记录与录像数据相结合，可以为车辆故障或车祸事后分析提供重要数据。行车记录信息通过接入传感器或车辆总线等，可获取包括车速、加速、刹车、拐弯、引擎转速等信息，可通过上述信息分析油耗等行驶参数。

三、传统技术解决方案存在的问题及解决方案

    1、探析客运车辆电子监控产品技术标准

    目前，国内还没有统一的技术标准，成为一直影响客运车辆电子监控产品推广的障碍之一。同时，各个厂家的产品在图像质量表现、外部环境适应性、电源设计规范上均有差异，也影响了电子监控在客运行业的应用。下面参考相关车辆技术标准，对客运车辆电子产品设计方案进行分析：

    (1)图像质量

    传统的客运车辆电子监控从成本考虑大多选择了CIF(352×288)分辨率进行数字编码处理，但随着视频编码技术的提高，CIF分辨率已经不能满足客户对图像质量的要求，根据《GB20815-2006视频安防监控数字录像设备》标准Ⅱ类A级产品技术要求，录像回放分辨率应不低于300线，要达到这个技术指标，客运车辆监控回放应达到4CIF(704×576)分辨率。

    (2)外部环境适应性

    外部环境适应性包括温度、振动、防水、防尘等，考虑客运车辆使用环境的特殊性，各方面的指标应较普通硬盘录像机更为苛刻，在振动参数上的要求更为严格，硬盘振动测试指标可参考军用相关标准，如：《GJB367A-2001军用通信设备通用规范》。

    (3)电源设计规范

    汽车在运行过程中电源电压变化范围大，小车电压一般在DC6～18V之间波动，大车电压变化范围会在DC16～36V之间，加之受到车辆电磁系统的干扰，还会出现异常的高压毛刺。这就对车载电源的设计提出非常高的技术要求，车载电源系统的设计标准可以参照《汽车电器试验标准》。

    2、数据交互功能

    传统的车载硬盘录像机仅能记录车辆内外的视频信息，无法通过无线网络与指挥中心进行实时交互。因此，客运车辆无线网传需要覆盖范围广、经济型的无线网络环境，使用基于运营商的无线网络较为合适，尤其在3G网络发牌后，运营商无线网络带宽成倍提升，非语音的无线数据通讯业务将成为客运车辆与中心数据交互的首选。

四、宁波公交车载电子监控成功应用

    通过以上的分析，下面以笔者参与的宁波公交监控的成功应用为例，论证一下上述解决方案实际应用的可行性。

    2008年11月，宁波市率先完成了全市1600台公交车车载视频监控系统的安装。系统对公交车辆行驶运营过程进行实时录像，运用先进的H.264视频压缩技术，大容量硬盘存储方式，确保视频数据准确无误的保存，从而实现对公交车辆内、外部情况及乘客动态进行监控的目的。

宁波公交车载电子监控拓扑结构图

    通过此系统的运行，实现了多角度实时记录车辆运营过程中的视频资料，进行监控、管理，有效预防处置突发事件、紧急事件、保障工作人员及乘客的安全，能够起到车辆动态安防管理，帮助车辆管理单位、行政执法管理部门达到对车辆更为高效的管理，提升政府及公交营运行业管理部门的管理能力及服务能力。

    系统在车辆上安装4个高清晰半球摄像机摄像机，用于观察车头、车厢、前门、后门等位置的情况，采集到的视频和音频信息用车载硬盘录像机记录保存(十五天以上)，并可通过车载备份仪备份到中心检索分析。

    宁波公交车车载监控项目中摄像机分布如下：车头摄像机固定在挡风玻璃上，摄像范围为车前红绿灯和车前行人车辆；前门摄像机固定在驾驶员头顶，摄像范围为驾驶员和车前门；车厢摄像机固定车厢中间上方，摄像范围是车厢的前部全景；后门摄像机正对下客门，摄像机范围是后门和车厢后部。车厢内的三个可以覆盖车厢内90%以上的范围，基本做到无视频死角。

    宁波公交车载电子监控系统预留无线网传接口，未来可与指挥中心进行视音频数据实时交互。

    宁波公交车载电子监控项目对录像视频分辨率、存储时间等技术参数都提出了较高的要求：录像回放分辨率达到4路4CIF(704×576)、录像存储时间不低于15天、采用高线数红外夜视摄像机。

    宁波公交车载电子监控项目是目前国内公交车载视频监控技术水平要求最高的项目之一，宁波公交项目也代表了客运车辆视频监控的发展方向：视频监控系统覆盖车内范围尽可能大，录像尽可能清晰，可追溯的录像时间尽可能长。

五、客运车辆电子监控技术展望

    1、基于3G网络的客运车辆电子监控技术

    国内3G网络已经发牌，各运营商正在加紧网络布署。3G网络较传统的2G网络EDGE或CDMA网络速率有较大的提高，上行带宽可以满足CIF(352×288)格式视频的实时网传(25帧/秒)的要求，而在现有2G网络下仅能传低帧率视频。

    基于3G网络的无线视频网传图像质量、图像连贯性、网络延时等技术指标均较2G网络有很大提升，是未来客运车辆电子监控主要发展方向。

    2、FLASH闪存存储技术

    客运车辆长期运行在振动、颠簸的环境中，极易导致硬盘的损害。虽然各车载硬盘录像机厂家通过主动减振、被动减振方案均无法避免机械硬盘不受到外界环境的影响。

    目前受外界环境影响小、数据安全可靠的存储介质是FLASH闪存。随着这些年FLASH闪存的逐步降价，FLASH闪存已经被高端车载电子监控系统所选用。未来FLASH闪存容量增大，价格降低后会成为客运车辆电子监控首选；选用FLASH闪存存储除了可以延长使用寿命外，还具备功耗低、发热量小、无噪音等优点。

    FLASH闪存存储器主要分为SLC(SingleLayerCell单层单元)和MLC(Multi-LevelCell多层单元)两类。SLC的技术特点是成本高、容量小、速度快、读写次数多，而MLC的特点是容量大成本低，但读写速度较慢。SLC闪存一般使用寿命约为100万次，MLC闪存使用寿命为10万次，通过均衡存储算法技术可以实现长时间大数据量的数据安全保存。

    3、视频智能分析技术

    视频智能分析技术在客运车辆的主要应用有以下几个方面：

    (1)视频客流量统计分析技术

    客运车辆运营企业对车辆客流统计有迫切的需求，有了车辆客流具体数据可以合理安排车次、实现智能调度管理；对客运企业可降低运营成本，提高车辆使用效率等好处。

    传统的客流统计方案大多基于红外计数器，统计误差大，仅作累积记录，无法实时上传调度中心。基于视频的客流统计技术计数准确，且可与无线网传技术结合，可以实时将客流数据上报中心，便于车辆远程调度管理。

    (2)视频智能分析技术

    目前在客运车辆上的视频智能分析技术主要是遗留物品检测，可疑人员在车上丢弃的包裹，视频智能分析技术识别丢弃的包裹，并向驾驶员发出预警。