客车车载视频远程监控系统应用原理及常见故障诊断

安徽九华山旅游客运有限责任公司青阳汽车维修分公司 张旭兵

《道路运输车辆动态监督管理办法》要求“两客一危”车辆必须安装、使用具有行驶记录功能的卫星定位装置。传统车载监控系统是以模拟监控为主，随着互联网+的应用，采用车载视频远程监控系统加强道路客运车辆运行过程控制，实现车辆、驾驶人动态管理，强化事故预防分析教育，提高安全规范驾驶水平与意识，最大限度地减少和消除各类违章违规行为，已经成为各大运输企业预防和杜绝重特大事故的重要手段。自2013年以来，笔者所在公司投资达100万元建成了车辆GPS/卫星定位、3G/4G视频为一体的实时监控系统，本文结合实际监控应用及维修经验，浅析车载视频远程监控系统的应用原理及常见故障。

1 车载视频远程监控系统的应用原理和组成

1.1 车载视频远程监控系统的应用原理

车载视频远程监控系统除了对本车监控录像外，主要方便监控人员利用监控系统后端平台，通过3G/4G网络实时监控或录像回看客车运行的位置、运行状态、行驶速度等，同时具备对讲通话、语音短信编辑播报、巡检、车载录音、车载应用性报警等功能。

如图1所示，车载视频远程监控系统通过车载终端主机连接摄像机、拾音器、扩音器、GPS、对讲设备、3G/4G模块、Wifi模块等采集车内视频图像、音频信号、报警信号、车辆实时GPS/北斗信息、车辆行驶状况等，实现本地硬盘数据存储并通过无线网络将数据上传到调度管理平台服务器处理，从而实现对车辆的音视频监控。

1.2 车载视频远程监控系统的组成及主要功能

车载视频远程监控系统主要由车载终端、无线网络传输、远程监控平台三大部分组成。

1.2.1 车载终端

车载终端是车载视频远程监控系统的车载安装设备，一般分为前置安装和后置安装，大部分车辆为了取电方便而选择前置安装。车载终端主要由车载终端主机、显示屏、摄像机（含拾音器进行录音）、话筒、天线及各种外接模块组成。

车载终端核心部件——车载终端主机将采集音视频等信号并压缩为数字流，通过无线网络传输服务器处理；车载终端主机的高清晰度录像、视频输出采用双码流技术，本地存储采用支持D1图像高清晰度编码；3G/4G网传采用CIF图像低码率编码，实时同步录像编码、播放，以适应3G/4G网络带宽需求，减少流量费用。车载终端主机提取视频监控的数据，可以采用以下2种方式：一是通过车载终端USB端口；二是通过EVDO（CDMA20001x、Wifi）远程调取。

1.2.2 无线网络传输

图1 车载视频远程监控系统应用原理示意

采用无线网络传输与采用有线网络传输的固定监控有所不同，车载视频远程监控系统只能依赖于无线网络传输。目前3G/4G传输运营商采用的技术标准主要包括中国联通的WCDMA、中国电信的CDMA2000及中国移动的TDSCDMA。3G/4G无线链路通道包含上行和下行2个方向的传输通道，车载视频远程监控系统需要将无线监控点的声音和图像持续传送到监控中心，因此主要使用无线链路的上行通道。与有线网络传输相比，无线网络传输特点如下。

（1）终端IP地址不固定，有防火墙限制。运营商分配给无线终端的IP地址可能随时更换且进行了防火墙限制，封闭了部分端口。

（2）网络带宽波动大。无线网络受用户数量多少、地域差异及网络优化程度等问题的影响，网络质量、网络带宽不稳定，甚至可能瞬间降低到0。

（3）车载终端实时运动，基站切换频繁，造成了数据无线网络传输的不可确定性。

针对以上无线网络传输的特点，现在车载终端主机都对视频的编码算法、网络传输协议进行了重点改进。车载终端主机采用H.264编码算法，压缩率高，编码效率高；采用双码流设计，帧率可调，适应各种网络带宽条件下的传输；传输部分采用丢包重传，根据网络抖动调整码流输送速度等。

目前无线网络分为3G/4G网络和Wifi网络2种。3G/4G网络覆盖范围广，移动传输效果好，但带宽低，费用高。Wifi网络具有带宽高，费用低的优点，但覆盖范围有限，高速移动传输效果差。因此选择主机时，最好同时支持3G/4G和Wifi模块。1.2.3 远程监控平台

远程监控平台实现对前端设备的集中管理，音视频流媒体的存储、分发，业务运营管理等，其原理拓扑图如图2所示。调度管理平台功能包括系统配置、实时监视、视频查询、视频回放、实时控制、报警管理、抓图、抓录、电子地图、业务统计、员工考勤管理等功能。以下简单介绍平台层核心服务器的功能。

（1）CMS（中心管理服务器）。CMS是系统的核心业务服务器，负责处理监控的业务逻辑，进行权限控制。根据业务逻辑需要，会发送命令给DMS、MTS、DSS等进行处理。系统的容错、负载均衡、动态集群等都在CMS上实现。

（2）DSS（存储服务器）。DSS通过MTS转发服务器向设备获取音视频数据，存储在第三方存储介质上。支持标准的NFS、SAMBA、ISCSI等文件协议；支持中心存储、回放；支持设备端录像的查询、回放、下载等操作；支持标准的流媒体协议。

（3）MTS（媒体转发服务器）。MTS负责从设备获取音视频数据，以标准流媒体协议转发给客户端、存储服务器、上级转发服务器、上级存储服务器等，实现媒体数据的一对多、多对多转发。

（4）DMS（设备管理服务器）。DMS负责设备管理，向设备查询配置命令、发送操作命令；收集设备网管信息、报警信息并执行报警联动策略。

（5）VMS（数字解码矩阵服务器）。VMS主要作用是将视频信号配置至大屏显示。

（6）WEB服务器。WEB服务器向客户提供WEB访问功能。管理员客户端以WEB形式提供，方便灵活修改管理逻辑，方便与其他系统兼容。

2 车载视频远程监控系统常见故障诊断

监控系统车载终端因受到车辆运行、车辆维修、环境等因素的影响，其故障频发。因故障种类繁多，这里结合实际维修经验简要介绍通电后无法开机、显示器无图像及网络故障3类故障的排查步骤。

图2 远程监控平台原理拓扑图

故障1 故障现象 通电后无法开机。

故障诊断 首先检查车载终端主机上的硬盘盒/SD卡槽电子锁（图3）。如果硬盘盒/SD卡槽电子锁没有上锁，则设备无法开机；接着检查设备PWR（电源）指示灯是否点亮，如果PWR指示灯不亮，检查设备端的供电电压、ACC电压，应为蓄电池电压；如果没有电压，应检查线路和熔丝。

故障2 故障现象 车载显示屏第2路图像缺失。

故障诊断 首先检查车载终端主机上的指示灯，接通电源后，PWR（电源）指示灯点亮，正常；RUN（运行）指示灯点亮，10 s后，系统运行过程中，RUN指示灯开始闪烁，正常；ALM报警灯（触发报警灯）熄灭，正常；REC（录像）指示灯熄灭（正常情况下，启动录像时，REC指示灯应点亮），异常。经过对车载终端主机上指示灯检查，初步认为该主机没有启动录像，实时在线视频信号传输异常。尝试更换摄像机后，故障依旧。怀疑是视频输入输出连接器或电缆的故障，用万用表测量各路输入和输出，发现第2路航空母线头故障，更换第2路航空母线头后故障排除。

故障3 故障现象 出现GPS不定位或漂移问题。

故障诊断 若出现GPS不定位或漂移问题，可按照以下步骤来排查。

（1）检查GPS定位卫星数和信号强度是否达到定位要求。

（2）检查GPS天线是否连接在正确的天线座上。

（3）判断是否为天线本身故障，可更换正常的天线进行验证。

（4）判断是否为车上其他电器干扰。查看设备菜单的GPS信号强度，打开车上其他电器设备（如车载影音系统、汽车空调、加热器、前照灯、对讲器等大功率设备），观察信号值是否有很大变化，若信号明显变弱，则GPS信号受其他电器设备干扰，可增加GPS天线屏蔽罩来避免其他电器干扰。

图3 车载终端主机

（5）若以上步骤都检查后仍不能解决，请向设备厂家请求技术支持。

故障4 故障现象 3G/4G拨号不成功，无法获取到IP地址。

故障诊断 使用电脑连接车载终端主机，进入3G/4G设置界面（图4），检查3G/4G模块是否被识别到（如果3G/4G模块未识别到，表明3G/4G模块损坏，需更换3G/4G模块）。经检查3G/4G模块、SIM卡及运营商设置正确。接着检查流量套餐使用是否正常，经检查流量套餐使用正常。最后排查移动网络天线的安装（图5），发现天线连接器接触不良，导致无法获取信号，重新拧紧天线连接器后，故障排除。需要注意的是，有时天线安装位置处如有金属屏蔽物也可能会导致无信号。

图4 监控终端后台显示通信状态（截屏）

图5 车载监控终端天线