基于4G通信技术的公交智能监控系统中各项功能模块的应用与实现

李荣宁

摘 要：文章通过介绍4G通信技术和公交智能监控系统中视频采集、存储、传输等各项功能的实现过程，阐述了基于4G通信技术的公交智能监控系统先进性和优越性。

关键词：4G通信技术；公交；智能监控系统

近年来，国内公交企业积极导入和引进现代化的科学管理手段和方法，并重点以信息化建设为切入点，加大企业信息化管理的投资力度。智能化公共交通管理体系正在积极构建和试运行，一个崇尚先进管理思想和手段，大胆创新的时代向我们走来。如何利用先进、高效的4G通信技术来实现公交智能监控系统中的视频采集、存储、传输等各项功能成为一项国内公交企业深入研究的，既有学术研究价值，又有社会经济效益的课题。

1 背景分析

移动通信技术经历了前三个阶段的发展和演变，已经来到了第四代移动通信技术（简称4G通信技术）。每一代通信技术的发展都是一次观念的创新和技术的突破。前二个阶段主要采用模拟和频分多址（FDMA）技术、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）技术；第三代移动通信技术（简称3G通信技术）能够提供更宽的带宽，不仅传输话音，还能传输高速数据。尽管基于3G移动通信技术的通信系统能够提供可高达2Mb/s传输速率，但仍无法满足日益发展的多媒体通信的需求，因此4G通信技术便随之应运而生。4G通信技术是以正交频分复用（OFDM）技术为核心技术，同时结合抗干扰性强的高速接入技术，高性能、小型化和低成本的自适应阵列智能天线，大容量、低成本的无线接口和光接口，软件无线电及网络结构协议等技术，在拥有100Mb/s的下行速度速率和20Mb/s上行的速率的同时，相比前一代通信技术还具有以下几个优势：一是良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力；二是更高的兼容性和使用频段；三是更高质量的多媒体通信；四是更好的性能价格比。

推动公交智能监控系统的发展必须积极利用高新技术，改造传统的公交车载系统，以信息化为基础，促进乘客、公交车辆、场站设施以及交通环境等要素之间的良性互动，推动公交智能监控系统的建设。

公交智能监控系统就是在这样的环境背景下设计和建设的，它通过充分运用信息技术，建立监控指挥中心连接各停车场站及公交车载前端设备的公交智能监控系统网络，能够实现动态监控、实时跟踪、录像回放、数据统计等功能。公交智能监控系统的建立有利于加强对公交场站的实施监控管理和运营公交车辆的指挥调度，从而提高公交车辆的运营效率和对突发应急事件的处置能力，保障人员和物品的安全，创造巨大的社会经济效益。

2 公交智能监控系统建设原则、结构概述及功能实现

2.1 系统建设原则

（1）实用性。系统的建设应符合城市公共交通行业的实际需求，涉及到的业务操作、服务流程应符合人性化操作的要求。（2）连续性与扩展性。应充分考虑利用现有的部分设备。在利用现有资源的基础上进行相关功能开发，使系统既能与之前的系统相无缝衔接，同时具有一定的扩展性，为后期的扩容和升级工作打下基础。（3）经济性。在保证满足技术要求的基础上，系统建设应尽量降低成本，追求性价比最佳。（4）开放性与通用性。通信系统及应用系统具有标准数据接口，具有与其他系统进行数据交换和数据共享的能力。系统建设时应尽量采用符合工业标准的技术，保证系统建设的质量，并便于日常维护管理及扩展，具备一定的通用性。（5）安全可靠性。系统建设时应注意系统各个环节的安全可靠性，统筹规划。

2.2 结构概述

公交智能监控系统是以目前最先进、高效的4G通信技术为基础，结合了GPS定位、语音处理和图像处理等多种技术，集动态监控、实时跟踪、录像回放和信息資讯服务等功能于一体的智能系统。公交智能监控系统使用SD卡为本地存储介质，支持最多4路实时视频和4路视频录像，图像采用H.264编码格式，具有压缩比高、图像清晰等技术优势，并有CIF和D1两种分辨率可选；系统采用三层C/S架构设计，内嵌完备的TCP/IP协议栈，可适应不同的应用需求和运营商的网络环境，从而使得各类数据得到及时和快速的处理；系统架构中的硬件设备按照工业级标准设计，采用高性能低功耗的32位嵌入式处理器，全封闭式结构、无风机设计，铝型材自然散热，集成度高，能够保证公交智能监控系统在恶劣环境下正常运转。

公交智能监控系统的物理设备组成分为：视频监控服务器、视频存储服务器、通信服务器、编解码器、车场摄像机、站台摄像机、车厢摄像机、车载前端设备等。通信服务器程序负责连接处理视频监控服务器、视频存储服务器、摄像机和车载前端设备等设备系统之间的功能实现。

通过公交智能监控系统可以进行分布式部署，把公交企业的运营车辆进行分组管理，每组有各自的通信服务器进行系统实现，所有的通信服务器又可以共用一套数据存储平台，方便数据的维护管理以及数据的查询统计等，这样整个系统平台可以达到上万台的容量，对整个公交企业系统运营状况做到全面的实时了解监控，对整个公交企业的多种类型公交线路，实现有效、充分的资源整合，从而进一步提升公交企业的系统运营效率和服务水平。

2.3 功能介绍及实现过程

在公交智能监控系统中，系统用户既可以在车载终端手动拍照也可以在监控指挥中心远程控制拍摄。系统用户可自行选定摄像头、拍摄时间间隔和拍摄数量，将车载摄像机拍摄的图片实时传送至定位平台，实现车辆内部情景的在途监控。另外还可提供报警自动拍照、定点拍照、定时拍照，图片分类查看等功能。公交智能监控系统还提供实时车载设备列表和视频监控窗口，可有选择性的进行车载终端的监控，及时查看车内的异常情况。系统用户可以通过客户端向车载终端发送控制命令，实现视频切换、镜头变焦、远/近景、光圈调节等控制以及云台上下、左右和自动巡视等操作。

（1）无线通信机制。无线通信机制基于目前国内三大通信运营商的4G网络，通过4G网络来实现视频流、音频流、图片等数据的传输。同时向下兼容3G网络，在4G信号无法覆盖的情况下可自动切换到3G网络进行通信。

（2）视频流上传功能。系统具有H.264算法处理图像，具有数量小，图像清晰特点，可支持1-4路音视频通过4G网络实时上传，可以分别用来监控前门上客的情况、车内的情况、后门下客的情况以及乘客上下车时车辆前方路况环境，同时可以用来监视公交车辆行驶时司机操作驾驶车辆的情况。可以通过调整系统参数，将系统设置成正常状态下，不传输视频数据流，视频数据只保存在车载设备本地的SD卡上，只有在紧急状态或者监控指挥中心主动要求下传输视频数据流，以达到节省资费，减低成本的要求。

（3）SD卡录像存储功能。公交智能监控系统支持1-4路音/视频的SD卡录像，录像存储时间。

（4）视频/图像采集功能。具有“抓拍一帧”和“连续拍摄”两种操作模式。

3 结束语

公交智能监控系统能够帮助公交企业掌控运营车辆实时状况加强了企业对于运营车辆的管理，提高了管理效率，节约了运营成本。公交企业利用智能系统对下属的客运站进行视频和安防监控，有助于企业第一时间对安全事件做出应急处置。公交智能监控系统是一套能够很好地服务于公交企业和大众，提高人们的出行质量，提高企业管理水平和效率，创造良好的社会效益的优秀系统，它为国内的公交企业走向信息化管理奠定了坚实的基础。

参考文献

[1]杨涛.4G网络发展的关键技术及前景探讨[J].信息通信，2013.