基于4G通信技術的公交智能監控系統中各項功能模塊的應用與實現

李榮寧

摘 要：文章通過介紹4G通信技術和公交智能監控系統中視頻采集、存儲、傳輸等各項功能的實現過程，闡述了基于4G通信技術的公交智能監控系統先進性和優越性。

關鍵詞：4G通信技術；公交；智能監控系統

近年來，國內公交企業積極導入和引進現代化的科學管理手段和方法，并重點以信息化建設為切入點，加大企業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建和試運行，一個崇尚先進管理思想和手段，大膽創新的時代向我們走來。如何利用先進、高效的4G通信技術來實現公交智能監控系統中的視頻采集、存儲、傳輸等各項功能成為一項國內公交企業深入研究的，既有學術研究價值，又有社會經濟效益的課題。

1 背景分析

移動通信技術經歷了前三個階段的發展和演變，已經來到了第四代移動通信技術（簡稱4G通信技術）。每一代通信技術的發展都是一次觀念的創新和技術的突破。前二個階段主要采用模擬和頻分多址（FDMA）技術、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）技術；第三代移動通信技術（簡稱3G通信技術）能夠提供更寬的帶寬，不僅傳輸話音，還能傳輸高速數據。盡管基于3G移動通信技術的通信系統能夠提供可高達2Mb/s傳輸速率，但仍無法滿足日益發展的多媒體通信的需求，因此4G通信技術便隨之應運而生。4G通信技術是以正交頻分復用（OFDM）技術為核心技術，同時結合抗干擾性強的高速接入技術，高性能、小型化和低成本的自適應陣列智能天線，大容量、低成本的無線接口和光接口，軟件無線電及網絡結構協議等技術，在擁有100Mb/s的下行速度速率和20Mb/s上行的速率的同時，相比前一代通信技術還具有以下幾個優勢：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；三是更高質量的多媒體通信；四是更好的性能價格比。

推動公交智能監控系統的發展必須積極利用高新技術，改造傳統的公交車載系統，以信息化為基礎，促進乘客、公交車輛、場站設施以及交通環境等要素之間的良性互動，推動公交智能監控系統的建設。

公交智能監控系統就是在這樣的環境背景下設計和建設的，它通過充分運用信息技術，建立監控指揮中心連接各停車場站及公交車載前端設備的公交智能監控系統網絡，能夠實現動態監控、實時跟蹤、錄像回放、數據統計等功能。公交智能監控系統的建立有利于加強對公交場站的實施監控管理和運營公交車輛的指揮調度，從而提高公交車輛的運營效率和對突發應急事件的處置能力，保障人員和物品的安全，創造巨大的社會經濟效益。

2 公交智能監控系統建設原則、結構概述及功能實現

2.1 系統建設原則

（1）實用性。系統的建設應符合城市公共交通行業的實際需求，涉及到的業務操作、服務流程應符合人性化操作的要求。（2）連續性與擴展性。應充分考慮利用現有的部分設備。在利用現有資源的基礎上進行相關功能開發，使系統既能與之前的系統相無縫銜接，同時具有一定的擴展性，為后期的擴容和升級工作打下基礎。（3）經濟性。在保證滿足技術要求的基礎上，系統建設應盡量降低成本，追求性價比最佳。（4）開放性與通用性。通信系統及應用系統具有標準數據接口，具有與其他系統進行數據交換和數據共享的能力。系統建設時應盡量采用符合工業標準的技術，保證系統建設的質量，并便于日常維護管理及擴展，具備一定的通用性。（5）安全可靠性。系統建設時應注意系統各個環節的安全可靠性，統籌規劃。

2.2 結構概述

公交智能監控系統是以目前最先進、高效的4G通信技術為基礎，結合了GPS定位、語音處理和圖像處理等多種技術，集動態監控、實時跟蹤、錄像回放和信息資訊服務等功能于一體的智能系統。公交智能監控系統使用SD卡為本地存儲介質，支持最多4路實時視頻和4路視頻錄像，圖像采用H.264編碼格式，具有壓縮比高、圖像清晰等技術優勢，并有CIF和D1兩種分辨率可選；系統采用三層C/S架構設計，內嵌完備的TCP/IP協議棧，可適應不同的應用需求和運營商的網絡環境，從而使得各類數據得到及時和快速的處理；系統架構中的硬件設備按照工業級標準設計，采用高性能低功耗的32位嵌入式處理器，全封閉式結構、無風機設計，鋁型材自然散熱，集成度高，能夠保證公交智能監控系統在惡劣環境下正常運轉。

公交智能監控系統的物理設備組成分為：視頻監控服務器、視頻存儲服務器、通信服務器、編解碼器、車場攝像機、站臺攝像機、車廂攝像機、車載前端設備等。通信服務器程序負責連接處理視頻監控服務器、視頻存儲服務器、攝像機和車載前端設備等設備系統之間的功能實現。

通過公交智能監控系統可以進行分布式部署，把公交企業的運營車輛進行分組管理，每組有各自的通信服務器進行系統實現，所有的通信服務器又可以共用一套數據存儲平臺，方便數據的維護管理以及數據的查詢統計等，這樣整個系統平臺可以達到上萬臺的容量，對整個公交企業系統運營狀況做到全面的實時了解監控，對整個公交企業的多種類型公交線路，實現有效、充分的資源整合，從而進一步提升公交企業的系統運營效率和服務水平。

2.3 功能介紹及實現過程

在公交智能監控系統中，系統用戶既可以在車載終端手動拍照也可以在監控指揮中心遠程控制拍攝。系統用戶可自行選定攝像頭、拍攝時間間隔和拍攝數量，將車載攝像機拍攝的圖片實時傳送至定位平臺，實現車輛內部情景的在途監控。另外還可提供報警自動拍照、定點拍照、定時拍照，圖片分類查看等功能。公交智能監控系統還提供實時車載設備列表和視頻監控窗口，可有選擇性的進行車載終端的監控，及時查看車內的異常情況。系統用戶可以通過客戶端向車載終端發送控制命令，實現視頻切換、鏡頭變焦、遠/近景、光圈調節等控制以及云臺上下、左右和自動巡視等操作。

（1）無線通信機制。無線通信機制基于目前國內三大通信運營商的4G網絡，通過4G網絡來實現視頻流、音頻流、圖片等數據的傳輸。同時向下兼容3G網絡，在4G信號無法覆蓋的情況下可自動切換到3G網絡進行通信。

（2）視頻流上傳功能。系統具有H.264算法處理圖像，具有數量小，圖像清晰特點，可支持1-4路音視頻通過4G網絡實時上傳，可以分別用來監控前門上客的情況、車內的情況、后門下客的情況以及乘客上下車時車輛前方路況環境，同時可以用來監視公交車輛行駛時司機操作駕駛車輛的情況。可以通過調整系統參數，將系統設置成正常狀態下，不傳輸視頻數據流，視頻數據只保存在車載設備本地的SD卡上，只有在緊急狀態或者監控指揮中心主動要求下傳輸視頻數據流，以達到節省資費，減低成本的要求。

（3）SD卡錄像存儲功能。公交智能監控系統支持1-4路音/視頻的SD卡錄像，錄像存儲時間。

（4）視頻/圖像采集功能。具有“抓拍一幀”和“連續拍攝”兩種操作模式。

3 結束語

公交智能監控系統能夠幫助公交企業掌控運營車輛實時狀況加強了企業對于運營車輛的管理，提高了管理效率，節約了運營成本。公交企業利用智能系統對下屬的客運站進行視頻和安防監控，有助于企業第一時間對安全事件做出應急處置。公交智能監控系統是一套能夠很好地服務于公交企業和大眾，提高人們的出行質量，提高企業管理水平和效率，創造良好的社會效益的優秀系統，它為國內的公交企業走向信息化管理奠定了堅實的基礎。

參考文獻

[1]楊濤.4G網絡發展的關鍵技術及前景探討[J].信息通信，2013.