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车载监控:承载由内到外的行车安全

发布时间:2016-07-26 13:59:48点击:

  车载监控是由车载终端、传输网络和监控中心组成的三层联网式综合监管系统,提供行驶路线监控、车内、外视频图像实时无线传输、事故快速响应、呼叫指挥等功能,以解决现有车辆的动态管理问题,在公交车、出租车、长途客车、执法警用车、火车、高铁等交通工具上均有车载监控系统的需求。浙江大华技术股份有限公司产品经理俞辉煌认为,随着“车联网”概念的快速发展,车载监控不再局限于音、视频的数据采集,对车辆信息、路线信息等数据的采集,能为日后业务的不同需求提供更多业务服务的选择。举个例子,公交车可以通过车内的人员状态、车与车的距离等数据的实时采集,在高峰时段、清闲时段期间进行车辆的有效调动,减少公交公司的成本;长途客运车通过地理信息、位置、车牌、车速等数据的实时采集,可以对出站、进站的时间进行估算,进而有效的排班。

 

  车载监控系统组成部分

 

  车载监控系统的组成部分虽有其独特之处,但总体框架与通用监控系统是十分相似的,主要包括采集、传输、存储、显示、控制五大部分。

 

  采集部分

 

  相比主要以音视频信息采集为主的通用监控系统,车载监控除了音视频的采集之外,也会采集车辆内部数据,包括:图像、车辆转数、刹车、传感器等数据、车身运动状态数据(如急加速、急转速、急转弯等车辆运动信息)及车辆周围的数据采集。

 

  传输部分

 

  车载监控是一个移动式的监控系统,必须采用无线传输方式进行数据传输,目前广泛应用的两种是:商用无线通讯网络3G、4G及WiFi网络。其组网模式将会在下面为大家详细介绍。

 

  存储部分

 

  车载监控在存储方式上较通用监控拥有更多的选择,车辆在不断运动过程中对抗震有较高的敏感度,而通用监控采取较多的机械硬盘对抗震性能的防护并不太好,容易受损,车载监控为了规避这个问题,还会引入其他存储技术,如:SD卡,不需要专用抗震的外部机构做防护,然而缺点是容量小,市场上主流的容量为32GB-128GB,虽然SD卡在低容量的存储方式上性价比高,但平均下来的每GB成本上并没有优势;而固态硬盘,随着存储颗粒的价格下降,产品整体的价格也在下降,市场上主要有120GB、240GB固态硬盘,其价格相当于机械硬盘1TB、2TB的价格;因此性价比决定了目前主要的存储器还是以机械硬盘为主。为了解决抗震的措施,一般设备上都配有具备减震措施的硬盘防护盒、防护垫及搭配各类减震方案予以加强车载设备的抗震性能。

 

  显示部分

 

  可分为两部分,一种是本地机身配有液晶显示屏,可实时观看本地的监控数据、车辆状态等车内本身的音视频信息监控;显示墙会设在后台中心的监控平台,如:在监管一个车队中上百辆车的运行状态、识别车牌、运动轨迹等情况时,可以通过3G、4G等无线网络进行数据传输至后台中心上显示。

 

  控制部分

 

  通过监控中心或者移动平板在无线网络情况下对可控范围的运营车辆进行远程可视指挥和对现场车辆监控管理,并能与110、119接处警中心联动以便在发生警情时及时出动警力到达现场,保障应急处理的效率。如:通过配置云台,增加额外的控制键盘,可以遥控车载前端摄像机;在无线网络下通过平板进行控制、语音对讲、应急指挥等功能。

 

  车载监控系统的特点

 

  高抗震性能设计:车况、路况的复杂性所带来的较大颠簸和震动,对硬盘读写数据的安全性有巨大影响,甚者更会对硬盘带来不可逆的损坏,因此,抗震技术便成为了车载设备最重要的技术问题。抗震包括对整机、硬盘架、硬盘减震等措施,目前在避震方面由软硬件双管齐下,硬件上采用专利的机械防震、电子减震等方案,软件上采用软件抗震综合的减震方案,针对震动对硬盘的影响进行冗余处理,极大地提高了车载设备的抗震性能及高颠簸震动环境下的适用性。

 

  宽态工作电压:供电使用性是车载设备非常重要的考察技术指标。车辆在行驶过程中常会有点火、刹车、踩油门等动作,这些都会使车载电源的输出电压和电流产生大幅度的波动,从而引**涌等,容易造成车载设备的烧坏。因此,车载设备必须要具有宽电压输入、过压、欠压、短路、断电以及浪涌过流保护,满足车辆在复杂环境下的行驶;同时当车辆发生突然断电时,应具有自动关闭的保护功能,保证硬盘内数据不会被丢失。为便于在车辆上对设备进行供电,设备支持6~36V的宽幅电压输入,覆盖主流的12V和24V供电车辆。

 

  防尘防水和散热:车辆在持续运行过程中必然会产生较大的热量,如果设备的散热性能不好,将会大大降低产品寿命。采用全封闭无风扇设计及金属材质的散热片排设计,能有效确保设备内器件具有良好的散热环境;接口、接头的高密封性,可以防止水和灰尘进入到机箱内部,避免影响设备的稳定运行。

 

  车型转台记录:具有三方位重力加速度感应功能,检测机动车运行过程中的状态,如:急刹、侧翻、急转弯、撞击等,记录车辆运行时的车速、转向、刹车、倒车、车门开启等,实现对车辆的全程管理和监督。当车辆出现异状时,将采集的信息实时传送到控制中心,起到预报警作用。

 

  网络性能:实现视频无线网传带宽自适应的双码流编码(随着带宽的升降,变化视频的帧率和码流量),支持断点续传、远程监控、录像下载、电子抓拍、远程报警、网络校时、网络设置、远程升级维护等功能。

 

  智能视频分析:智能化是视频监控发展的方向,通过机器视觉分析技术,进行行为识别,包括:车牌识别、非法滞留、违章占道等。如:通过智能视频分析实现车载客流统计。在车辆的前门、后门各安装一台摄像机进行乘客头部智能模式识别,通过单镜头双方向统计,判断乘客是上车或是下车,实现对车内人数的精确统计;采用高性能DSP芯片,客流数据会直接在车辆前端统计、输出结果传送至后端管理中心,有利于实现对车辆的实时监督管理与智能调度。

 

  灵活选配的移动组网模式

 

  车辆工作时是处于不间断移动的状态,其运动范围面积广、距离长远是无法通过对车辆进行线缆的连接将视频监控数据传送到监控中心,因此,视频数据的无线传输几乎成了唯一选择。对于车载监控系统的组网方式而言,依据所传输数据类型的不同大体可分为两类,这两类无线传输技术在车载安防监控领域中也均得以广泛应用。

 

  3G、4G

 

  在车载监控领域中,使用最广泛的依然是3G、4G无线技术。4G无疑是3G的演进版本, 4G在上下行速率方面实现了在3G基础上的成倍提升,速度方面占据着绝对优势,拥有更高质量画质传输的能力。在4G当道的今天,其替代3G的步伐将会更加明确,运营商会不断地增加4G基站的建设,相应的停止对3G基站的建设,甚至以4G基站替代原有的3G基站。然而在实际的无线传输过程中,往往会受基站覆盖率、使用环境条件、无线网络繁忙等因素干扰,影响无线网络的稳定应用。对此,厂商为了满足在任意无线网络环境下的实时传输需求,会通过网络自适应功能,在变码流模式下,车载系统能根据环境信号强弱、网络通道窄宽,自动调整码流大小、视频画质及传输策略,如:在3G网络情况下,传输CIF、D1、960H等低分辨率视频流;在4G网络下,传输720P、1080P等高分辨率视频流。

 


  图1 3G/4G无线通信技术速率对比表

 

  WiFi

 

  WiFi无线技术的致命缺陷是传输距离较短,一般民用WiFi的传输距离在10-30米左右,工业级稳定的传输距离在100米左右。然而3G、4G无线传输技术可以通过多个基站配合,实现全球性网络信号覆盖,达到传统意义上的不受距离限制的无线传输时,但采用3G、4G势必会带来成本高昂的问题。因此,一些厂商为其车载监控系统提出了WiFi局域网高带宽的传输方案,在正常情况下,3G、4G处于休眠状态时,由前端车载设备存储视音频数据,进入WiFi覆盖的固定地点(如车库、站点)时,利用高带宽的WiFi网络将数据传输到后台中;当有移动监控需求时再自动唤醒3G、4G进行实时传输;这样的灵活搭配可以满足用户低成本、高效率、即用性的使用需求。

 


  图2 车载监控系统组网模式

 

  系统安装方式

 

  那么,车载监控系统的安装工程中有着哪些方面需要注意的呢?在这之前,我们需要对车载监控安装工程有一个了解,车载监控系统的安装工程主要包括:车载终端安装、摄像机以及拾音器安装、线缆铺设、接线四个部分。

 

  车载终端安装:车载终端必须水平牢固安装,设备不平衡、不平稳的安置在车辆颠簸行驶过程中更容易受损。为了延长设备的寿命,也应把设备安装在车辆震感较弱的部位(如司机座位附近或车辆前端);并且设备的外接线材要有足够的间隔和保护,确保线材不被弯曲或由于震动磨损而漏电;同时还需要确保设备远离车辆上的热源。

 

  摄像机、拾音器安装:摄像机、拾音器安装则可以根据用户的监控重点来确定。在考虑摄像机会受到的逆光等环境因素影响下,摄像机应安装在不易被遮挡、破坏的位置。与视频监控不同,音频监控在采集声音上除了“有用的”声音被采集到外,环境噪音也同时被采集进来。因此,合格的车载监控拾音器在技术上必须是具备环境降噪功能,其次,坚固的底壳及独特的三角固定设计会易于安装及固定。

 

  线缆铺设:车载监控系统的布线非常重要,布线的规范性将直接关系到系统运行的可靠性和稳定性。首要注意的是线缆均应包入护线软管管内,其次安装线缆应与原车电缆走向一致,与原车辆电缆绑扎固定,做到布线整齐、隐蔽、牢固,防止司机和乘客的意外碰断。主机电源线应拉至车辆电瓶处,并且不能通过任何开关,在接线时应交错接线,以免短路,具体线长依据车型而定。另外,电源的正负极要统一,视频线和音频线应采用阻燃绝缘型线缆;为了确保车载设备能够接收到GPS卫星信号,应将GPS信号接收天线安装到车顶前方的合适位置,打孔后将传输线接到车内,用玻璃胶或其它可靠的方式将穿线孔密封,以确保不会影响车顶的密封性。

 

  接线:根据各信号线标签的定义和线型颜色进行连接,连接前必须检测各线是否导通,各信号是否有效,连线后必须在接线处点焊并用热缩管封好以保证强度。在车载监控终端的视频、音频接口上采用航空接头,可以规避汽车在颠簸行驶过程中引起的线路短路、断路等问题,提升信号连接的稳定性与可靠性。

 

  结语

 

  在当今公众出行的需求急剧增长的情况下,行业对车载监控系统的安全性、便利性愈发重视,视频高清化、智能化及无线网络技术的迅速发展,衍生出不同层次的车载监控需求,车载监控设备功能更加完善,应用范围也越来越广。在平安城市建设、智能交通发展的带动下,车载监控系统逐步从单一的视频监控应用向与相应行业深度结合的系统方向发展,在未来势必拥有更广阔的应用前景!