基于4G通信技術(shù)的公交智能監(jiān)控系統(tǒng)中各項(xiàng)功能模塊的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

李榮寧

摘 要：文章通過(guò)介紹4G通信技術(shù)和公交智能監(jiān)控系統(tǒng)中視頻采集、存儲(chǔ)、傳輸?shù)雀黜?xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，闡述了基于4G通信技術(shù)的公交智能監(jiān)控系統(tǒng)先進(jìn)性和優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：4G通信技術(shù)；公交；智能監(jiān)控系統(tǒng)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)公交企業(yè)積極導(dǎo)入和引進(jìn)現(xiàn)代化的科學(xué)管理手段和方法，并重點(diǎn)以信息化建設(shè)為切入點(diǎn)，加大企業(yè)信息化管理的投資力度。智能化公共交通管理體系正在積極構(gòu)建和試運(yùn)行，一個(gè)崇尚先進(jìn)管理思想和手段，大膽創(chuàng)新的時(shí)代向我們走來(lái)。如何利用先進(jìn)、高效的4G通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)公交智能監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻采集、存儲(chǔ)、傳輸?shù)雀黜?xiàng)功能成為一項(xiàng)國(guó)內(nèi)公交企業(yè)深入研究的，既有學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值，又有社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的課題。

1 背景分析

移動(dòng)通信技術(shù)經(jīng)歷了前三個(gè)階段的發(fā)展和演變，已經(jīng)來(lái)到了第四代移動(dòng)通信技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)4G通信技術(shù)）。每一代通信技術(shù)的發(fā)展都是一次觀(guān)念的創(chuàng)新和技術(shù)的突破。前二個(gè)階段主要采用模擬和頻分多址（FDMA）技術(shù)、時(shí)分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）技術(shù)；第三代移動(dòng)通信技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)3G通信技術(shù)）能夠提供更寬的帶寬，不僅傳輸話(huà)音，還能傳輸高速數(shù)據(jù)。盡管基于3G移動(dòng)通信技術(shù)的通信系統(tǒng)能夠提供可高達(dá)2Mb/s傳輸速率，但仍無(wú)法滿(mǎn)足日益發(fā)展的多媒體通信的需求，因此4G通信技術(shù)便隨之應(yīng)運(yùn)而生。4G通信技術(shù)是以正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)為核心技術(shù)，同時(shí)結(jié)合抗干擾性強(qiáng)的高速接入技術(shù)，高性能、小型化和低成本的自適應(yīng)陣列智能天線(xiàn)，大容量、低成本的無(wú)線(xiàn)接口和光接口，軟件無(wú)線(xiàn)電及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議等技術(shù)，在擁有100Mb/s的下行速度速率和20Mb/s上行的速率的同時(shí)，相比前一代通信技術(shù)還具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：一是良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力；二是更高的兼容性和使用頻段；三是更高質(zhì)量的多媒體通信；四是更好的性能價(jià)格比。

推動(dòng)公交智能監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展必須積極利用高新技術(shù)，改造傳統(tǒng)的公交車(chē)載系統(tǒng)，以信息化為基礎(chǔ)，促進(jìn)乘客、公交車(chē)輛、場(chǎng)站設(shè)施以及交通環(huán)境等要素之間的良性互動(dòng)，推動(dòng)公交智能監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)。

公交智能監(jiān)控系統(tǒng)就是在這樣的環(huán)境背景下設(shè)計(jì)和建設(shè)的，它通過(guò)充分運(yùn)用信息技術(shù)，建立監(jiān)控指揮中心連接各停車(chē)場(chǎng)站及公交車(chē)載前端設(shè)備的公交智能監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控、實(shí)時(shí)跟蹤、錄像回放、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能。公交智能監(jiān)控系統(tǒng)的建立有利于加強(qiáng)對(duì)公交場(chǎng)站的實(shí)施監(jiān)控管理和運(yùn)營(yíng)公交車(chē)輛的指揮調(diào)度，從而提高公交車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)效率和對(duì)突發(fā)應(yīng)急事件的處置能力，保障人員和物品的安全，創(chuàng)造巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

2 公交智能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)原則、結(jié)構(gòu)概述及功能實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)建設(shè)原則

（1）實(shí)用性。系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)符合城市公共交通行業(yè)的實(shí)際需求，涉及到的業(yè)務(wù)操作、服務(wù)流程應(yīng)符合人性化操作的要求。（2）連續(xù)性與擴(kuò)展性。應(yīng)充分考慮利用現(xiàn)有的部分設(shè)備。在利用現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)功能開(kāi)發(fā)，使系統(tǒng)既能與之前的系統(tǒng)相無(wú)縫銜接，同時(shí)具有一定的擴(kuò)展性，為后期的擴(kuò)容和升級(jí)工作打下基礎(chǔ)。（3）經(jīng)濟(jì)性。在保證滿(mǎn)足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)盡量降低成本，追求性?xún)r(jià)比最佳。（4）開(kāi)放性與通用性。通信系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，具有與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享的能力。系統(tǒng)建設(shè)時(shí)應(yīng)盡量采用符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，保證系統(tǒng)建設(shè)的質(zhì)量，并便于日常維護(hù)管理及擴(kuò)展，具備一定的通用性。（5）安全可靠性。系統(tǒng)建設(shè)時(shí)應(yīng)注意系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的安全可靠性，統(tǒng)籌規(guī)劃。

2.2 結(jié)構(gòu)概述

公交智能監(jiān)控系統(tǒng)是以目前最先進(jìn)、高效的4G通信技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合了GPS定位、語(yǔ)音處理和圖像處理等多種技術(shù)，集動(dòng)態(tài)監(jiān)控、實(shí)時(shí)跟蹤、錄像回放和信息資訊服務(wù)等功能于一體的智能系統(tǒng)。公交智能監(jiān)控系統(tǒng)使用SD卡為本地存儲(chǔ)介質(zhì)，支持最多4路實(shí)時(shí)視頻和4路視頻錄像，圖像采用H.264編碼格式，具有壓縮比高、圖像清晰等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并有CIF和D1兩種分辨率可選；系統(tǒng)采用三層C/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)嵌完備的TCP/IP協(xié)議棧，可適應(yīng)不同的應(yīng)用需求和運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，從而使得各類(lèi)數(shù)據(jù)得到及時(shí)和快速的處理；系統(tǒng)架構(gòu)中的硬件設(shè)備按照工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，采用高性能低功耗的32位嵌入式處理器，全封閉式結(jié)構(gòu)、無(wú)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，鋁型材自然散熱，集成度高，能夠保證公交智能監(jiān)控系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

公交智能監(jiān)控系統(tǒng)的物理設(shè)備組成分為：視頻監(jiān)控服務(wù)器、視頻存儲(chǔ)服務(wù)器、通信服務(wù)器、編解碼器、車(chē)場(chǎng)攝像機(jī)、站臺(tái)攝像機(jī)、車(chē)廂攝像機(jī)、車(chē)載前端設(shè)備等。通信服務(wù)器程序負(fù)責(zé)連接處理視頻監(jiān)控服務(wù)器、視頻存儲(chǔ)服務(wù)器、攝像機(jī)和車(chē)載前端設(shè)備等設(shè)備系統(tǒng)之間的功能實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)公交智能監(jiān)控系統(tǒng)可以進(jìn)行分布式部署，把公交企業(yè)的運(yùn)營(yíng)車(chē)輛進(jìn)行分組管理，每組有各自的通信服務(wù)器進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所有的通信服務(wù)器又可以共用一套數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，方便數(shù)據(jù)的維護(hù)管理以及數(shù)據(jù)的查詢(xún)統(tǒng)計(jì)等，這樣整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)可以達(dá)到上萬(wàn)臺(tái)的容量，對(duì)整個(gè)公交企業(yè)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)狀況做到全面的實(shí)時(shí)了解監(jiān)控，對(duì)整個(gè)公交企業(yè)的多種類(lèi)型公交線(xiàn)路，實(shí)現(xiàn)有效、充分的資源整合，從而進(jìn)一步提升公交企業(yè)的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)水平。

2.3 功能介紹及實(shí)現(xiàn)過(guò)程

在公交智能監(jiān)控系統(tǒng)中，系統(tǒng)用戶(hù)既可以在車(chē)載終端手動(dòng)拍照也可以在監(jiān)控指揮中心遠(yuǎn)程控制拍攝。系統(tǒng)用戶(hù)可自行選定攝像頭、拍攝時(shí)間間隔和拍攝數(shù)量，將車(chē)載攝像機(jī)拍攝的圖片實(shí)時(shí)傳送至定位平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛內(nèi)部情景的在途監(jiān)控。另外還可提供報(bào)警自動(dòng)拍照、定點(diǎn)拍照、定時(shí)拍照，圖片分類(lèi)查看等功能。公交智能監(jiān)控系統(tǒng)還提供實(shí)時(shí)車(chē)載設(shè)備列表和視頻監(jiān)控窗口，可有選擇性的進(jìn)行車(chē)載終端的監(jiān)控，及時(shí)查看車(chē)內(nèi)的異常情況。系統(tǒng)用戶(hù)可以通過(guò)客戶(hù)端向車(chē)載終端發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)視頻切換、鏡頭變焦、遠(yuǎn)/近景、光圈調(diào)節(jié)等控制以及云臺(tái)上下、左右和自動(dòng)巡視等操作。

（1）無(wú)線(xiàn)通信機(jī)制。無(wú)線(xiàn)通信機(jī)制基于目前國(guó)內(nèi)三大通信運(yùn)營(yíng)商的4G網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻流、音頻流、圖片等數(shù)據(jù)的傳輸。同時(shí)向下兼容3G網(wǎng)絡(luò)，在4G信號(hào)無(wú)法覆蓋的情況下可自動(dòng)切換到3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

（2）視頻流上傳功能。系統(tǒng)具有H.264算法處理圖像，具有數(shù)量小，圖像清晰特點(diǎn)，可支持1-4路音視頻通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳，可以分別用來(lái)監(jiān)控前門(mén)上客的情況、車(chē)內(nèi)的情況、后門(mén)下客的情況以及乘客上下車(chē)時(shí)車(chē)輛前方路況環(huán)境，同時(shí)可以用來(lái)監(jiān)視公交車(chē)輛行駛時(shí)司機(jī)操作駕駛車(chē)輛的情況。可以通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，將系統(tǒng)設(shè)置成正常狀態(tài)下，不傳輸視頻數(shù)據(jù)流，視頻數(shù)據(jù)只保存在車(chē)載設(shè)備本地的SD卡上，只有在緊急狀態(tài)或者監(jiān)控指揮中心主動(dòng)要求下傳輸視頻數(shù)據(jù)流，以達(dá)到節(jié)省資費(fèi)，減低成本的要求。

（3）SD卡錄像存儲(chǔ)功能。公交智能監(jiān)控系統(tǒng)支持1-4路音/視頻的SD卡錄像，錄像存儲(chǔ)時(shí)間。

（4）視頻/圖像采集功能。具有“抓拍一幀”和“連續(xù)拍攝”兩種操作模式。

3 結(jié)束語(yǔ)

公交智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠幫助公交企業(yè)掌控運(yùn)營(yíng)車(chē)輛實(shí)時(shí)狀況加強(qiáng)了企業(yè)對(duì)于運(yùn)營(yíng)車(chē)輛的管理，提高了管理效率，節(jié)約了運(yùn)營(yíng)成本。公交企業(yè)利用智能系統(tǒng)對(duì)下屬的客運(yùn)站進(jìn)行視頻和安防監(jiān)控，有助于企業(yè)第一時(shí)間對(duì)安全事件做出應(yīng)急處置。公交智能監(jiān)控系統(tǒng)是一套能夠很好地服務(wù)于公交企業(yè)和大眾，提高人們的出行質(zhì)量，提高企業(yè)管理水平和效率，創(chuàng)造良好的社會(huì)效益的優(yōu)秀系統(tǒng)，它為國(guó)內(nèi)的公交企業(yè)走向信息化管理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊濤.4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)及前景探討[J].信息通信，2013.