基于4G的智能公交終端實(shí)時(shí)路況視頻分布采集及互聯(lián)分享應(yīng)用系統(tǒng)研究

□文/李金紅 張文龍

隨著4G通信、視頻云存儲、智能移動終端的推廣與應(yīng)用，智能公交與新技術(shù)的融合進(jìn)入了一個(gè)新的階段，本文立足于當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)和視頻云的發(fā)展趨勢，以及社會大眾對于實(shí)時(shí)交通路況信息的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)研發(fā)了一套基于4G的智能公交終端實(shí)時(shí)路況視頻分布采集及互聯(lián)分享應(yīng)用系統(tǒng)，對系統(tǒng)的目標(biāo)定位、框架結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，并在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)的后續(xù)改進(jìn)提出了較為可行的發(fā)展方向。

引言

隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)及通信技術(shù)的快速發(fā)展,特別是“云交通”概念的產(chǎn)生,智能公交與新技術(shù)的融合進(jìn)入了一個(gè)新的階段，基于實(shí)時(shí)視頻的信息分布式處理存儲與汽車移動物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的智能交通系統(tǒng)，將在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的緩解交通擁堵，降低能源消耗，減少環(huán)境污染。

本系統(tǒng)利用4G通信、視頻云存儲、分布式數(shù)據(jù)庫等技術(shù)開發(fā)而成，主要實(shí)現(xiàn)了具備行駛記錄及4G LTE通信功能的新一代智能公交終端，用于采集實(shí)時(shí)路況圖像及視頻，通過云端服務(wù)平臺把采集的路況和視頻信息分享給公交調(diào)度管控中心以及其它大眾手機(jī)終端使用，為大眾提供出行信息服務(wù)，從而引導(dǎo)終端、視頻行業(yè)與智能交通相結(jié)合，給用戶產(chǎn)生更多的價(jià)值。

可以預(yù)見，基于視頻云計(jì)算技術(shù)的智能公交產(chǎn)品與應(yīng)用將在未來逐步走入普通大眾的生活,城市交通將進(jìn)入“云交通”時(shí)代，城市公交企業(yè)的系統(tǒng)運(yùn)營效率和服務(wù)水平也將會進(jìn)一步得到提升。

系統(tǒng)概述

系統(tǒng)利用移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等理念，結(jié)合汽車智能化信息化的發(fā)展方向，通過各個(gè)智能公交終端實(shí)時(shí)錄拍行車前方道路的實(shí)時(shí)交通視頻、圖像，采用4G網(wǎng)絡(luò)，將車輛的行車前方道路實(shí)時(shí)視頻、圖像以及車輛所在GPS位置定位信息及車速等交通信息，實(shí)時(shí)傳輸?shù)揭曨l云端服務(wù)平臺。

視頻云端服務(wù)平臺對智能公交終端上傳的海量視頻信息進(jìn)行整合和管理，包括對視頻圖像信息系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，以及實(shí)現(xiàn)信息資源管理、設(shè)備管理、用戶管理、網(wǎng)絡(luò)管理、安全管理等功能；對于整合到視頻云平臺里面的實(shí)時(shí)路況視頻和圖像，視頻云端服務(wù)平臺可以把路況及其視頻傳回到公交監(jiān)控信息服務(wù)中心，供交通監(jiān)控中心進(jìn)行調(diào)度指揮、發(fā)布路況信息，同時(shí)也可以通過APP軟件訪問的方式，動態(tài)分享給大眾出行關(guān)注者。

系統(tǒng)通過智能公交終端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)路況及其視頻的動態(tài)采集，形成更加透明、準(zhǔn)確及可見的路況信息發(fā)布，結(jié)合交通誘導(dǎo)、廣播、調(diào)度信息發(fā)布來實(shí)現(xiàn)智能交通，總體框架圖如圖1所示。

▲圖1：總體框架圖

▲圖2：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

總體框架設(shè)計(jì)

系統(tǒng)包括智能公交終端、視頻云端服務(wù)平臺、行業(yè)應(yīng)用監(jiān)控中心以及面向公眾的APP軟件這幾個(gè)部分組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

智能公交終端

配備1個(gè)駕駛室前向高清攝像頭，采用專用紅外定焦鏡頭，滿足夜間環(huán)境要求。其監(jiān)控圖像能清楚顯示車輛前方路口，回放錄像能清晰顯示車輛行駛路況，如發(fā)生交通事故，可分析事故原因。

系統(tǒng)基于4G LTE芯片、Wi-Fi及Android系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，支持多種網(wǎng)絡(luò)連接方式，解決視頻高速傳輸和接收問題。基于USB高清車載前置攝像頭及具備行駛記錄功能的Android應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)行車狀況的實(shí)時(shí)視頻記錄。

實(shí)時(shí)交通圖像、視頻、位置信息動態(tài)采集及圖像、視頻的截取并根據(jù)信道質(zhì)量的編碼壓縮、傳輸，將位置、時(shí)段（時(shí)點(diǎn)）的路況視頻（圖像）的上傳至云端，可同時(shí)支持4G和Wi-Fi兩種方式傳輸。

支持內(nèi)置SD卡存儲視頻，可通過手機(jī)APP直接訪問并查看、回放本地視頻功能。

視頻云端服務(wù)平臺

視頻云端服務(wù)平臺部署在視頻云上面，該平臺是一個(gè)可以支持大并發(fā)終端訪問的車載終端上傳實(shí)時(shí)交通圖像、視頻、位置信息分享的視頻云平臺，并能夠?qū)崿F(xiàn)給動態(tài)路況視頻片段打上位置坐標(biāo)信息及時(shí)間標(biāo)簽，并提供快速分類和動態(tài)檢索供自動分析及人工查看和分享使用。視頻云服務(wù)平臺的邏輯層次圖如圖3所示。

云端服務(wù)平臺采用視頻云計(jì)算、云檢索、云存儲核心技術(shù)，支持多種計(jì)算方式、分布式數(shù)據(jù)庫等，實(shí)現(xiàn)高并發(fā)和大吞吐的處理性能，提供高可靠性和安全性的業(yè)務(wù)支撐，滿足海量視頻、圖像等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲處理需要。

▲圖3：視頻云服務(wù)平臺邏輯層次圖

實(shí)現(xiàn)視頻信息整合和管理，視頻圖像信息系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，具備信息資源管理、設(shè)備管理、用戶管理、網(wǎng)絡(luò)管理、安全管理等功能；

通過提升系統(tǒng)在大并發(fā)、高訪問環(huán)境下的并行處理能力，提供快速響應(yīng)大規(guī)模的并發(fā)和路況視頻訪問量，從而能夠應(yīng)對高并發(fā)、實(shí)時(shí)訪問的應(yīng)用需要。

行業(yè)應(yīng)用監(jiān)控中心

行業(yè)應(yīng)用監(jiān)控中心是采用先進(jìn)技術(shù)手段對車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)定位、實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，在集成化的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，以GIS地理信息系統(tǒng)為操作平臺，中心軟件可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的管理、配置、控制、存儲、備份、查詢功能，大屏顯示系統(tǒng)完成對多路視頻組合和地圖的顯示。行業(yè)應(yīng)用監(jiān)控中心通過對公交車輛狀態(tài)信息的采集、存儲和分析，對車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)定位，并實(shí)時(shí)監(jiān)控掌握道路交通運(yùn)行狀態(tài)，從而大大提升快速公交系統(tǒng)的管理水平和運(yùn)營效率。

面向公眾的APP軟件

面向公眾的APP軟件是專為公眾訪問智能公交終端實(shí)時(shí)交通視頻開發(fā)的一款應(yīng)用軟件，支持iOS和Android兩個(gè)版本，公眾可通過訪問該APP，在地圖上面選擇關(guān)注的路段、公交車，請求查看某位置路況的視頻，平臺返回對應(yīng)位置道路上的車輛，將其車載前置攝像頭所采集到的交通視頻實(shí)時(shí)返回給用戶查看。

隨著APP軟件的用戶數(shù)增多，將會形成良好的出行信息分享、路趣分享、不文明駕駛行為抓拍等互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和服務(wù)，甚至可以形成基于視頻分享的車主社交網(wǎng)絡(luò)，極大拉動智能交通服務(wù)、車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、保險(xiǎn)服務(wù)等產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)的發(fā)展。APP軟件部分界面截圖如下圖4所示。

▲圖4：APP軟件界面截圖

結(jié)論和展望

隨著4G LTE網(wǎng)絡(luò)的普及，整合了公交終端視頻云直播功能的視頻云平臺將會成為一個(gè)龐大的信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，并獲得越來越多實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)，從智能交通的實(shí)施方案來說，本系統(tǒng)的覆蓋范圍和應(yīng)用群體將明顯擴(kuò)大，和傳統(tǒng)監(jiān)控式的智能公交視頻方案相比優(yōu)勢明顯。

本方案與傳統(tǒng)智能交通技術(shù)方案的對比優(yōu)勢：

基于動態(tài)位置的交通信息，傳統(tǒng)的攝像頭是固定在路口的、只能覆蓋路口范圍；而本系統(tǒng)可以覆蓋行駛路線上的所有路口、路段交通視頻；

實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)分享，覆蓋范圍更廣，公眾也可獲得自己關(guān)注的交通信息；

具有移動卡口抓拍的擴(kuò)展功能，記錄的視頻可以為車輛軌跡查詢提供重要的輔助數(shù)據(jù)分析幫助；

中心通過智能公交終端上傳的GPS位置定位信息及車速信息，實(shí)現(xiàn)路段交通狀態(tài)等級判別和實(shí)時(shí)觀測分析，為交叉口路段以及路網(wǎng)整體交通運(yùn)行情況的動態(tài)觀測提供重要依據(jù)。

系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新思維，結(jié)合4G技術(shù)在智能公交終端的研發(fā)和應(yīng)用普及，以及車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，利用公交車的終端作為移動的交通狀況采集節(jié)點(diǎn)，通過大數(shù)據(jù)的收集、分享、分析、融合產(chǎn)生更加及時(shí)和準(zhǔn)確的路況信息服務(wù)，為大眾出行提供信息服務(wù)，為交通管理和道路優(yōu)化提供決策信息依據(jù)。

通過智能公交終端以及路況視頻分享應(yīng)用云平臺的建設(shè)和部署，可以形成良好的示范效果，實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的社會效益：

對于市民，大眾可以切實(shí)方便地享受到出行信息服務(wù)，交通視頻云平臺為公眾提供了高品質(zhì)、多樣化的安全出行服務(wù)，為出行者提供及時(shí)、準(zhǔn)確和可視的路況信息，幫助出行者選擇出行路線，避開擁堵，提升出行效率，初步實(shí)現(xiàn)便捷出行，綠色出行；

對于公交企業(yè)，提高了出車效率，降低了行車風(fēng)險(xiǎn)，減少交通事故發(fā)生率及提高交通事故的處理效率。通過智能公交終端回放錄像，做到事件可追溯，提高事故處理效率；

對于政府，緩解了城市交通壓力，提升社會滿意度，并且為政府、監(jiān)管部門提供了科學(xué)、合理的決策依據(jù)；

隨著無線互聯(lián)網(wǎng)和智能移動終端的不斷發(fā)展，云端存儲的交通視頻的數(shù)據(jù)量也會越來越大，接下來將在視頻云圖像的智能分析方面進(jìn)行拓展和創(chuàng)新應(yīng)用。在視頻信息現(xiàn)有的應(yīng)用基礎(chǔ)上，針對公安、交警的工作實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用需要，將智能公交終端采集的視頻作為移動卡口使用，進(jìn)行車輛特征二次識別，采用視頻圖像信息結(jié)構(gòu)化描述、快速視頻檢索（圖片、規(guī)則、文字、字典、顏色）、海量視頻信息快速處理、視頻行為智能分析、視頻圖像大數(shù)據(jù)處理等智能化工具和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化信息提取和視頻圖像大數(shù)據(jù)分析，提升視頻圖像應(yīng)用水平，為公安實(shí)戰(zhàn)提供輔助應(yīng)用支撐。同時(shí)，也可以對視頻云平臺中存儲的海量交通路況視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行交通流量方面的大數(shù)據(jù)分析，為路況預(yù)測及道路建設(shè)優(yōu)化提供模型。