一、客運車輛電子監控應用的背景
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的視頻監控錄像。
近些年來，在“電子眼”視頻監控大規模普及的時代，客運車輛卻成為“盲區”，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控終端，對車內行駛情況進行錄像，可解決交通工具“監控盲點”的問題。
在應對反恐類事件時，交通工具監控所產生的需求是，要求在發生特殊事件時，能提供車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事件的發生過程。
2、社會治安需求
由于客運車輛流動性強，監管難度大，因此在一些地方客運車輛上偷盜、搶劫、暴力案件頻發，給人民生命財產造成了巨大的威脅，影響了社會的穩定。在客運車輛安裝電子監控系統具有震懾犯罪、現場取證等功能，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控的需求可分為以下兩種：一、客運車輛運營規范的管理，對駕駛員的文明駕駛、安全行車、規范服務進行有效的管理，避免客運企業票款流失和司乘糾紛；二、對車輛的遠程智能調度，實時了解客流情況、車輛所在位置信息、遠程調度管理等功能。
此類需求，除了要求能進行將車內外視頻進行錄像外，還要求車載終端能與中心進行實時無線網絡數據交互。
二、客運車輛電子監控的主要需求
客運車輛電子監控模式主要需求有以下四種：
1、視音頻錄像需求
將車輛內外的視音頻數據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據進行記錄保存。
2、GPS衛星定位調度管理需求
GPS(全球衛星定位系統)接收機可獲取車輛所在的位置信息、速度等定位信息，并通過無線網絡上傳至調度中心，調度中心將坐標信息換算成電子地圖上的具體位置，并進行調度管理。
3、無線網傳需求
現有無線網絡中適合視頻傳輸的主要模式有CDMA/EDGE等網絡環境，實測網絡帶寬約為50～70kbps，一般可是實現CIF格式4～8幀的視頻網傳，這種低幀率的無線網傳視頻主要用于應急指揮；此外通過無線網絡還可以實現客運車輛GPS衛星定位信息上傳、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據相結合，可以為車輛故障或車禍事后分析提供重要數據。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、引擎轉速等信息，可通過上述信息分析油耗等行駛參數。
三、傳統技術解決方案存在的問題及解決方案
1、探析客運車輛電子監控產品技術標準
目前，國內還沒有統一的技術標準，成為一直影響客運車輛電子監控產品推廣的障礙之一。同時，各個廠家的產品在圖像質量表現、外部環境適應性、電源設計規范上均有差異，也影響了電子監控在客運行業的應用。下面參考相關車輛技術標準，對客運車輛電子產品設計方案進行分析：
(1)圖像質量
傳統的客運車輛電子監控從成本考慮大多選擇了CIF(352×288)分辨率進行數字編碼處理，但隨著視頻編碼技術的提高，CIF分辨率已經不能滿足客戶對圖像質量的要求，根據《GB20815-2006視頻安防監控數字錄像設備》標準Ⅱ類A級產品技術要求，錄像回放分辨率應不低于300線，要達到這個技術指標，客運車輛監控回放應達到4CIF(704×576)分辨率。
(2)外部環境適應性
外部環境適應性包括溫度、振動、防水、防塵等，考慮客運車輛使用環境的特殊性，各方面的指標應較普通硬盤錄像機更為苛刻，在振動參數上的要求更為嚴格，硬盤振動測試指標可參考軍用相關標準，如：《GJB367A-2001軍用通信設備通用規范》。
(3)電源設計規范
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的干擾，還會出現異常的高壓毛刺。這就對車載電源的設計提出非常高的技術要求，車載電源系統的設計標準可以參照《汽車電器試驗標準》。
2、數據交互功能
傳統的車載硬盤錄像機僅能記錄車輛內外的視頻信息，無法通過無線網絡與指揮中心進行實時交互。因此，客運車輛無線網傳需要覆蓋范圍廣、經濟型的無線網絡環境，使用基于運營商的無線網絡較為合適，尤其在3G網絡發牌后，運營商無線網絡帶寬成倍提升，非語音的無線數據通訊業務將成為客運車輛與中心數據交互的首選。
四、寧波公交車載電子監控成功應用
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控系統的安裝。系統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，大容量硬盤存儲方式，確保視頻數據準確無誤的保存，從而實現對公交車輛內、外部情況及乘客動態進行監控的目的。
寧波公交車載電子監控拓撲結構圖
通過此系統的運行，實現了多角度實時記錄車輛運營過程中的視頻資料，進行監控、管理，有效預防處置突發事件、緊急事件、保障工作人員及乘客的安全，能夠起到車輛動態安防管理，幫助車輛管理單位、行政執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管理部門的管理能力及服務能力。
系統在車輛上安裝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。車廂內的三個可以覆蓋車廂內90%以上的范圍，基本做到無視頻死角。
寧波公交車載電子監控系統預留無線網傳接口，未來可與指揮中心進行視音頻數據實時交互。
寧波公交車載電子監控項目對錄像視頻分辨率、存儲時間等技術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)、錄像存儲時間不低于15天、采用高線數紅外夜視攝像機。
寧波公交車載電子監控項目是目前國內公交車載視頻監控技術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控的發展方向：視頻監控系統覆蓋車內范圍盡可能大，錄像盡可能清晰，可追溯的錄像時間盡可能長。
五、客運車輛電子監控技術展望
1、基于3G網絡的客運車輛電子監控技術
國內3G網絡已經發牌，各運營商正在加緊網絡布署。3G網絡較傳統的2G網絡EDGE或CDMA網絡速率有較大的提高，上行帶寬可以滿足CIF(352×288)格式視頻的實時網傳(25幀/秒)的要求，而在現有2G網絡下僅能傳低幀率視頻。
基于3G網絡的無線視頻網傳圖像質量、圖像連貫性、網絡延時等技術指標均較2G網絡有很大提升，是未來客運車輛電子監控主要發展方向。
2、FLASH閃存存儲技術
客運車輛長期運行在振動、顛簸的環境中，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境的影響。
目前受外界環境影響小、數據安全可靠的存儲介質是FLASH閃存。隨著這些年FLASH閃存的逐步降價，FLASH閃存已經被高端車載電子監控系統所選用。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、發熱量小、無噪音等優點。
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的技術特點是成本高、容量小、速度快、讀寫次數多，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可以實現長時間大數據量的數據安全保存。
3、視頻智能分析技術
視頻智能分析技術在客運車輛的主要應用有以下幾個方面：
(1)視頻客流量統計分析技術
客運車輛運營企業對車輛客流統計有迫切的需求，有了車輛客流具體數據可以合理安排車次、實現智能調度管理；對客運企業可降低運營成本，提高車輛使用效率等好處。
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，無法實時上傳調度中心。基于視頻的客流統計技術計數準確，且可與無線網傳技術結合，可以實時將客流數據上報中心，便于車輛遠程調度管理。
(2)視頻智能分析技術
目前在客運車輛上的視頻智能分析技術主要是遺留物品檢測，可疑人員在車上丟棄的包裹，視頻智能分析技術識別丟棄的包裹，并向駕駛員發出預警。
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也會進入客運車輛電子監控行業。
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