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广东某市公交车载监控系统案例分析

2019/02/19 来源:怀化信息港

导读

广东某市公交车载监控系统案例分析车载监控是监控行业一个独特的分支。相对于传统监控,车载监控更加注重整体解决方案、高可靠性设计和工程设计,

广东某市公交车载监控系统案例分析

车载监控是监控行业一个独特的分支。相对于传统监控,车载监控更加注重整体解决方案、高可靠性设计和工程设计,有一定的技术门槛。本文通过介绍广东省某市公交车载监控案例,对车载终端进行剖析。

项目背景 近年来,全国各地各类公交客运案件时有发生,严重干扰了社会安定。目前广东省某市公安公交分局每天处理的报警求助案件正在日益增加,管理难度及成本进一步加大,主要表现在:

1、2006年该市每天有430万人乘坐公交车辆,公交线路400多条,公交运营车辆13000多 辆,随着经济的发展,乘车人数将进一步增加,治安形势很严峻。 2、2006年每天发生在公交车上的报警记录为20~40宗,其中有一些是影响恶劣的刑事案 件。因相当部分的受害人报警意识不强或不知怎样报警,所以实际发生的案件超出目前的报警记录。 3、警力严重不足,虽然多次组织了“千人反扒”行动,风声一过,故态重发,不能根治。

作为全市电子监控建设工作的一部分,在该市公安公交分局的主持下,尝试首先为全市的公交车辆安装车载视频监控管理系统。后续将实现全市的出租车、物流运输车、押运车及危险品运输车进行集中统一监控调度管理,使全市各行业车载监控覆盖率达到100%。

项目建设内容 根据市公安公交分局和公交企业的具体需求和实际情况,本次建设分为两大部分:公交电子视频监控管理系统、公交GPS智能调度系统。

两套系统有各自的中心平台和车载终端,主要业务内容互不关联。公交电子视频监控管理系统由政府建设,市公安公交分局是主导力量;公交GPS智能调度系统的建设单位是巴士集团等交运企业。两部分建设内容及两建设单位之间的关联为:

1、“公交电子视频监控管理系统”需要在公交车辆上安装车载终端,公交企业需要配合工程实施,并妥善使用和维护; 2、基于公共安全要求的“公交电子视频监控管理系统”需要获得“公交GPS智能调度系统”的GPS数据和行车信息(车牌号码、线路号、司乘人员信息、乘客人数等),并需要使用“公交GPS智能调度系统”的无线络通讯模块实现与监控中心平台间的通讯; 3、公交分局负担两套系统的通讯费用; 4、公交分局提供两套系统的中心平台的机房建设和安全管理; 5、车载终端的录像数据可与公交企业共享。

本文将重点分析“公交电子视频监控管理系统”。

整个系统分为三个部分:车载终端、传输络、系统管理平台。 [nextpage]

XX市政府对此项目建设的基本思路是采用当前较先进的、有一定超前性的、保证几年内不会过时的技术。在这个总体思路下,该项目具备一些鲜明的特点:

1、车载录像每路要达到DVD画质,水平解像力达到450线以上; 2、采用双码流技术,可通过有限的、不稳定的络带宽,实现上传现场画面,每秒不少于2~5帧CIF分辨率的画面; 3、实时报警联动,即为乘车群众和司乘人员提供无线报警功能。当按下报警按钮,监控中心在4~5秒内就可收到含有视频图像的报警信息。

需求分析及关键点分析 功能性 车载监控终端的核心设备是车载DVR,能实现如下功能: 1、视频采集/存储:在公交车辆的前车门、前车厢和后车厢共安装3套摄像机和拾音器,实时采集音视频信号,以MPEG4或者H.264格式录制在车载DVR的硬盘中,录像数据可查询和导出。记录的图像叠加有车牌号、时间、车速、地理位置等信息,保证了录像文件的真实性和有效性。 2、双码流编码和络传输:借用ITS车载终端的CDMA或EDGE无线路由器,实现与控中心通信。由于CDMA/EDGE带宽有限,为了便于无线传输,车载DVR支持双码流技术,即每路图像采用高码流录像,以满足录像对清晰度的要求;采用低码流传输,以满足络带宽的要求。 3、通过RS485总线,从ITS车载终端获取GPS信息和车辆的行车信息,用于叠加到录像的画面中,并以低码流发送至监控中心。 4、事件报警联动:通过安装的报警按钮(3个群众,1个司机),乘客及司乘人员可在发生事件时按动报警按钮,实现远程报警。发生报警时,车载DVR可自动通过无线络把报警信息、车辆基本信息、车辆速度、车辆位置、现场图像发送给监控中心。 5、其它功能:车载系统可接受监控中心下发的控制命令,比如车辆点名、启动视频图像上报、启动双向语音对讲、远程检索和下载历史录像等。

两个关键技术点 1、录像画质 车载DVR每路录像的分辨率均要达到D1画质(PAL:704×576),水平解像力不小于450线。3路录像存储天数不少于7天,每天16小时。为实现这一要求,必须做到:

•采用520线高清摄像机,保证视频源信号质量; •采用专业MPEG-4或者H.264编码芯片,并具备4路D1的编码资源; •采用大容量硬盘作为存储设备,本系统选用3.5英寸大硬盘。

2、双码流技术 CDMA/EDGE等无线络具备以下特点:带宽窄,上行带宽比下行带宽窄;带宽不稳定,随地点、时间变化,也会受天气、车辆速度的影响;当切换基站时,往往会断线或更换IP。经对该市某路段实测,某天晴天、上午9点,CDMA平均带宽大致为50~60kbps左右,中午后开始变差,下午6点左右开始频繁断线,甚至长时间不能正常连接。EDGE稍好,但特点一致。[nextpage]

因此,基于这种络条件进行数据传输,必然带来数据传输抖动严重、延迟长,甚至断线等问题。为了实现项目要求(发生报警后5秒钟内监控中心收到报警、看到报警车辆的实时视频画面)必须具备以下几个条件:

•无线传输的图像压缩率一定要非常高; •视频流码率和帧率应可控,可自适应络带宽; •可适应恶劣络环境的图像传输控制算法; •使用具有握手、确认机制的络协议,比如TCP或应用层做了握手确认机制后的UDP; •可适应严重抖动的图像解码算法。

整机关键技术 车载设备一直处于不断振动、并伴有偶然的冲击。3.5英寸大硬盘的抗震性能远低于2.5英寸硬盘,故抗震设计难度很大。除了硬盘外,各电缆接插件也是易受振动影响的重要环节,处理不好,锈蚀、接触不良等现象会经常发生。长期的不间断振动也是对整机结构设计的考验。因此,防震设计是车载电子设备整机设计的重中之重。

广东的夏天长、温度高,且很多车辆不具备空调,由此车厢内会空气流动不畅,而3.5寸硬盘、电源及各芯片功耗很大,一般的自然散热效率太低,需要效率高的风机散热。但车辆上灰尘、油烟严重,传统的风机散热会把大量灰尘带进机箱,加上油烟、潮湿等因素,灰尘沉积在芯片引脚上形成短路,并阻碍散热。使用防尘可缓解压力,但也会使得灰尘积聚到防尘上,造成风道堵塞,而无法散热。因此散热及防尘也将是整机设计的重点。

广东雨水较多,空气很潮湿,另外,车辆清洁时可能会导致水溅到车载设备上。设备进水,潮湿同样会引起短路,可见设备必须能够防水(溅水)、防潮。

还有,车辆电源电压变化范围宽、纹波严重,干扰大。并司机的很多操作(比如点火、踩油门、按喇叭)都会导致电源出现高底压脉冲(低电压脉冲+5V,高电压脉冲可以达到+60V)。

所以,防震、散热、防尘、防水、宽电压工作和抗脉冲干扰等是车载DVR设计的核心。

解决方案 为了实现项目功能性需求,该产品设计方案为: 1、针对录像要求:采用MPEG-4编码芯片实现4路实时D1录像,经公安部检测中心检测,每个通道的水平解像力都达到460线; 2、针对双码流要求:采用H.264编码芯片,针对无线络特点,专门为低带宽情况下优化了H.264压缩算法,可根据带宽的情况自动调整编码帧率和画质; 3、针对络传输要求:针对抖动严重的络环境,使用一套基于缓冲池和跳跃的传输控制算法,有效地平滑了数据;并在解码端做了播放时间控制算法,优化了由于络抖动造成的图像不连贯现象。

为了保证整机的可靠性要求,该产品的整机设计要点为: 1、针对振动环境,有三个措施: •硬盘隔振:采用一种基于“注油隔振垫+弹簧”的并联隔振装置,弹簧可有效克服硬盘的重力,油囊可把振动的能量转化为热量,可有效降低硬盘敏感频段的振动能量; •接插件:采用车载专用带有放松锁扣的接插件,防止电缆松动和锈蚀; •整机刚度设计:机身采用强度很高的铝型材,防护罩、安装支架采用较厚的金属板,保证了强度。[nextpage] 2、针对散热、防尘:采用“超强自然散热+外置防水风机”的方案,特点如下: •外壳为散热性能很好的铝材,做成散热器形状,整个外壳是一个大散热器,自然散热性能; •在机箱的外面安装一个超薄风扇,可以把设备产生的热量迅速带走,且不会积压灰尘。兼具风冷和自然散热的优点,而没有两者的缺点。 3、针对防水:整机密封,结合部增加了防水垫,前面板设计为防水面板,后面板增加防护罩。 4、电源设计:采样“DC/DC+隔离”的车载专用电源,可适应宽范围供电和各种强脉冲干扰。

系统运行效果 该项目分为三期执行,期两千多辆公交车辆已经投入使用,第二期设备安装正在进行中。已经投入使用的设备发挥了巨大的作用:

1、一年多来,已经向公交分局提供了大量的录像资料,为多起恶性刑事案件以及各种纠纷提供了直接的、鲜活的破案线索和证据。对比去年,今年度公交车上的案件数量大幅度下降。给犯罪分子巨大的威慑作用。 2、由于公交分局可以实时看到报警车辆的现场图像,实时知道报警车辆的地理位置,公安干警工作效率大为提高,加上本地清晰录像的帮助,破案率大幅提高。 3、由于摄像头的监视作用,司机不规范操作逐渐消失,司乘人员私吞票款现象也销声匿迹,提高了车辆运营安全性的同时又增加了公交企业的营收。

结语 在欧美发达国家早已有“录像带”车载视频监控,这说明了车载视频监控的重要性和必要性。随着经济的发展,国内车载安防市场也开始了大发展。但是这个行业是有技术门槛的,本文讨论的案例就集中反映了车载监控行业的典型特点:

1、每个项目的整体解决方案是不同的,大型项目的主要设备、软件系统往往需要定制。一般情况下,需要很强的技术力量。 2、车载终端对整机设计的要求非常严格,是以各高端技术为基础的细节积累。

由于国内车载监控还处于发展初期,用户需求还不是很理性,盲目追求技术、对细节的追求不够,甚至有些客户不知道自己到底真正需要什么,盲从心理严重。显然,终受到惩罚的是用户自己,供应商也会很累。

因此,笔者认为,未来的国内车载安防市场的发展方向应当是:每个行业、每一种应用的整体解决方案是独特的;用户要趋于理性,要更多地追求产品的可靠性、细节的完善 性,而不是眼花缭乱的功能。

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