一、公共交通安全状况概述
随着中国经济的迅猛发展，人民生活水平持续提高，有车一族的队伍日趋庞大，城市中车辆的保有量也逐年上升，这给城市交通带来极大的压力，城市交通的拥堵现象成了家常便饭。现在全国城市公交车保有量在90万辆左右，按照建设部的发展计划，2014年全国公交车的保有量将达到100-150万辆的规模，北京、上海、广州等城市公交车都在万辆以上。
在这种背景下，大中城市纷纷推出了自己的城市智能交通系统规划，希望通过合理规划和先进的交通控制手段缓解城市交通中的老大难问题。在很多的城市智能交通系统规划中，均提出了公交优先的原则，这充分凸显出公交对缓解城市交通拥堵的重要作用，很多城市的公交公司也相应提出了公交智能系统规划，公交智能系统可以改善公交乘客的乘车信息服务，改进公交公司运营调度与企业管理，同时也进一步缓解城市的交通压力。作为公交智能系统的一个重要组成部分，车辆、站台和车场的视频监控系统在其中发挥了越来越重要的作用，它可以为公交行业提供最直观和方便的运行信息，帮助公交行业优化线路，有效调度车辆，提高服务质量。
同时，公交车辆和站台都是客流密集的地方，对公共安全要求非常高。由于种种原因，公交车上的争执、偷盗，性骚扰等行为还比较突出，如何提高公车的安全性，如何有效遏制公车违法案件的发生，是政府、公安部门和公交部门一直关注的问题。解决这一问题的一个行之有效的办法就是通过视频监控系统发现违法分子，制止违法事件，可以迅速破案，同时也对违法分子起到威慑作用。
目前，公共交通安全主要有如下问题仍需解决。
● 乘客携带危险品上车而驾驶员没有察觉，不法分子利用车内比较拥挤的环境作案，驾驶员无法及时报警或事后无法提供证据协助警察破案，导致不法分子长期逍遥法外;
● 车辆在运行过程中，因为路况较差或交通拥挤而发生碰撞等事后，事后无法认定责任;
● 驾驶员在驾驶过程中，可能有精神不集中违规操作，各种操作记录无法记录，甚至有个别驾驶员消极怠工，边打电话边开车、肆意超速而无人提醒，存在巨大安全隐患;还有个别驾驶员通过不法手段牟取利益，乘客之间、乘客与驾驶员之间发生纠纷，各执一词，运营公司因为缺乏事发现场资料无法区分责任，从而产生不必要的损失。在某些严重事故中，因为车辆环境被破坏，设备损坏导致事发数据无从收集。
基于以上考虑，在公交行业实施视频监控系统已成为迫切之需，该系统可提高公车安全性，促进打击公车犯罪活动，进一步提高公交行业的服务质量，改善城市交通。
2014年以来，中国将正式步入4G时代，各大运营商相继建设各自的4G网络，为无线视频的传输提供了良好的网络环境。在这种大背景下，许多厂家推出了多种基于4G网络传输的无线车载视频监控设备，并迅速在全国各地得到应用，建立了一系列公共安全管理系统。这些监控系统在各地均取得了良好的效果，不仅能提供车辆的当前位置信息，还能对车内外情景进行实时远程监控录像，防止驾驶员违规操作，在突发事件中能让指挥中心获得第一手现场资料并实施应急计划，对维护运营安全、提高运营效率、维护公司运营形象和增强公司竞争力提供了很大帮助。
二、功能实现
目前国内公共交通安全现状来看，系统功能上应从如下方面考虑：公共交通车内外视频的远程实时监控、存储与查询;
公交管理部门与驾驶员之间的双向通话;车辆行驶轨迹、车速等状态的记录与查询;车辆的自动报站;车辆行驶数据的采集;车辆的智能调度、自动排班以及各项考核;紧急状态下的各项应急联动;车内外及站台广告信息的实时推送与更新;媒体文件(广告、电影)的播放与推送;站台监控与到站预估;预留功能;公交车查询系统，建立市内交通查询网络。
三、系统架构
为了实现以上功能，本方案按照如下进行设计：
系统包括车辆前端信号采集设备、传输网络、监控指挥中心三大部分，其中前端采集设备即是在每辆公交车上安装CD-BusEye系列4G车载远程监控高清录像主机，外接摄像机，通过内置的4G无线路由器将车载监控录像主机所采集到的实时视频、声音、GPS等等数据汇聚后，经由电信运营商的4G网络传输至监控指挥中心。监控指挥中心是集计算机网络、通信网络以及智能化管理系统为一体的综合信息化平台，是实现公交监控、指挥调度和科学管理的基础设施，中心可根据需要实时调取任何一辆公交车的高清音视频数据并同步录像。
通过本系统的运行，实现了多角度实时记录车辆运营过程中的视频资料，进行监控、管理，有效预防处置突发事件、紧急事件、保障工作人员及乘客的安全，能够起到车辆动态安防管理，帮助车辆管理单位、行政执法管理部门达到对车辆更为高效的管理，提升政府及公交营运行业管理部门的管理能力及服务能力。
本系统中，前端无线车载硬盘录像机里的数据卡(单卡/多卡)通过运营商4G网络将视频数据等传送至基站(BTS)，接入Internet后传送至后台管理平台，实现对数据的转发，后台在对数据进行相关管理操作。
目前，3大运营商的4G网络分别为中国电信4G(上行25Mbps，下行40Mbps)、中国联通FDD-LTE(上行50Mbps，下行150Mbps)、中国移动TD-LTE(上行50Mbps，下行100Mbps)，许多厂家产品均予以支持，并同时支持多网混合，用户可根据当地网络实际铺设情况进行自主选择。下面介绍车载监控架构。
四、平台组成
核心服务器
对操作系统、数据库、安全加密、多媒体协议的封装，屏蔽差异，实现上层应用的平台无关性，提高开发效率和系统兼容性。核心服务器选择J2EE作为开发平台，主要提供了认证、控制、管理、报警等服务，此外，还提供了电信级系统必须具备的负载均衡、双机热备等服务。
数据库服务器
对一个大型的系统而言，数据库的重要性不言而喻。通过使用J2EE系统中成熟、稳定、强大的框架，灵活的支持各种数据库，主要包括Oracle等。
中心管理服务器
中心管理服务器是整个系统的核心组件，主要提供的认证、授权、管理等服务。中心管理服务器对客户端、各种服务器的接入提供统一的认证服务；对系统内的用户、角色、权限、监控设备、报警设备、各种服务器进行集中配置管理；提供各类监控、管理业务，以及各个子系统的相关配置，并提供完善的日志管理和审计功能。
接入服务器
为各生产商设备的接入提供统一的管理接口，对不同生产商设备的控制信令及数据进行转换处理，有效地解决了系统兼容性的问题。另外，接入服务器还解决了与其他相关系统的接入问题，实现了与其他相关系统的数据及控制信令的传输和翻译，使其他系统能顺利接入。
报警服务器
管理系统内各种报警事件及其联动处理，并可对报警消息进行分发及上传。支持的联动方式有客户端联动（视频图像、声光显示、信息叠加）、云台联动、通道录像、EMAIL通知、短信发送、通道抓图、警灯、警号等外设联动、门禁联动、停车场联动等方式。提供完善的报警日志管理，方便事后查询检索。
存储服务器
通过虚拟存储管理技术，支持DAS、NAS、IP-SAN各种存储设备；支持集中存储管理模式，也支持DVR存储的分布式存储方式。
网管服务器
对系统内的网络运行状况，各种监管设备、服务器运行状况进行监视和管理，并能以各种图表的形式进行实时显示。主要提供资源管理、远程维护管理、性能管理、故障管理、日志管理。对各种维护数据可以进行查询、统计，并生成相关报表。
电视墙服务器
支持软件解码大屏输出，支持解码卡、解码器、模拟/数字矩阵控制输出，支持多种视频业务上墙。
五、系统设计原则
1、安全可靠性
公交车载监控系统的安全可靠性可分为数据安全可靠性、设备运行安全可靠性以及车载系统对车辆运营的安全可靠性三个方面。
● 数据安全可靠性要求系统中各项数据在传输过程中采用加密策略、数据支持VPDN虚拟网络传输、系统用户在登录过程中采用认证策略、各级用户具有鉴权策略;
● 设备运行安全可靠性要求设备在运行过程中具有良好的容错能力和自我恢复能力，同时在恶劣网络环境下保持优秀视频质量;
● 系统对车辆运营的安全可靠性要求设备在安装后，对车辆运行不产生不良影响，如安装位置不对影响乘客;各种线路设计不合理导致车辆短路起火;设备功率过大导致车辆油耗过大以及无法发动等。
2、统一性
● 要求系统软硬件中每个子系统之间都按照国际或国内标准进行集成，并保持高度独立性;
● 要求设备各种接口都按照国际或国内标准进行预留，方便对接以及维护;
● 统一建设，统一管理，从而达到服务的规范化和管理的高效化。
3、稳定性
要求前端设备能适应高温、低温、高湿度、长期颠簸、电压变化较大的工作环境并能长期稳定运行。
4、可拓展性
系统软件的设计采用分层的模块化结构，以达到修改设置灵活、业务扩充迅速，各项功能可根据需求进行扩充，后台系统在车辆增加的情况下，不影响原业务运行可快速方便的进行扩容。
5、实用性
充分利用现有网络资源和设备资源，根据用户需求定制特色监控平台;操作界面人性化、系统易用;系统维护尽量集中、简单，避免多系统、多方面的维护。
六、系统功能
本系统是基于川大软件科技科技 设计的智能公交系统解决方案，针对公交行业的特殊需求，在整个系统中提供了一系列软硬件，下面对这些产品整合成系统后所具有的功能做详细的叙述。这些功能，光靠其中某一种产品都是无法实现的，是多个软硬件配合形成的一套完整的系统方案。
1、多画面实时视频监控
系统支持灵活选择四路CIF、D1、720P混合实时上传，通过4G无线网络可将车内、前门、后门、车前方路况、驾驶员操作、投币机等图像传输至后台管理系统;利用先进的视频压缩技术以及无线通信技术，能够适应超低带宽下、移动状态下的视频传输;每路画面独立传输，用户可以自主选择打开或关闭某一路图像;四路同传每路1-25帧。
2、录像存储
现在国内大多数公交监控只做到前端硬盘存储录像，一旦发生公交车爆炸或失火等事故，硬盘遭到损坏，录像文件将会丢失，为事后调查带来诸多不便，因此录像不仅要有前端硬盘存储，还有监控中心的服务器远程录像存储、客户端存储，以保证录像文件不会丢失，真正做到事后有据可查。
3、GPS功能
GPS定位，车辆所在位置可在地图上实时显示，在监控客户端以及电子地图上，有车辆行驶速度以及行驶方向显示，以便管理中心实时了解车辆状态;支持车辆轨迹跟踪，可以用各色曲线在地图段进行标记;系统支持车辆行驶路线的规划，并可给用户推荐各点之间的最佳线路图;当车辆在该路段超速时，系统自动对速度进行记录并向司机以及监控客户端发出警报信息，直到超速状态解除;支持对车辆活动范围进行限制，当车辆超出该区域或进入该区域时，系统报警并记录，有效驾驶员减少绕路行为。
4、自动报站功能
● 报站器支持音视频文件的录入，支持文字与语音转换功能;
● 报站器支持上/下行线路选择与切换，单行最多支持64个站牌;
● GPS的采集与对应站点录入功能。
到达某一站把在该站采集到的经纬度坐标直接填写到某一路车文件夹的Excel表格中 站点的对应位置即可。
站前里程：设置公交车进站前多少米开始报站;
站点采集之后，填到相应的Excel表格某一站对应的经纬度中，通电开机后，GPS信号灯亮就可以实现自动报站了。
● 文字与语音播报
当车辆到站时，系统自动进行语音报站并以文字形式在LED屏上显示，离站时自动报离站信息;
● 支持手动报站与自动报站切换，防止因系统意外故障而导致报站系统瘫痪。
5、车辆智能调度
● 线路直线规划功能。将每路公交车线路根据GPS以直线方式显示，车辆所在站点得以直观显示，如果排班正常，则所有车辆应大体均匀分布在各站之间，如出现车辆拥挤现象，则说明排版可能不合理或者该站遇到意外情况。
● 信息发布功能，监控中心可以将各种应急信息推送到指定车辆、指定线路上所有车辆以及各个站台;
● 归场管理。各车辆在非当班时是否归场，归场所在地在何处，有效防止非当班车辆作其他用途;
● 自动排班功能。过去公交的排班系统需要人力排班，可能会出现不合理使用车辆、人员以及无法应带高峰平缓期的问题。在本系统中，排班人员只需要输入该线路代号、所辖车辆以及驾驶员数目、驾驶员工号以及高峰平滑期的时间段，系统即可自动进行排班，有效提高了工作效率，节省人力资源，同时避免了排班不合理等现象;
● 车辆管理功能。系统支持对相关车辆车牌号、公司内部编号、驾驶员号码、姓名、年龄、联系方式以及所属线路等进行录入和改变，方便公交公司对车辆进行管理;
● 营收管理。系统支持将每辆车辆每日营收额进行录入统计，数据积累后可对每台车辆每位驾驶员以及售票员的营收做出统计分析;
● 公交线路规划。支持对公交线路进行编排，以及对站牌所在位置进行GPS信息的录入以及改变，当有新的站牌需要录入时，仅需要在系统中录入相关站牌的名称以及GPS位置;
● 相关数据统计功能。系统具备告警统计、工作绩效统计分析、客流统计、营收统计、准点率统计及赖站分析等功能。
6、双向语音功能
在车辆前端可以以“拾音器+喇叭”或“驾驶员手麦”方式和监控中心进行语音通话，驾驶员可将前端情况汇报至监控中心，同时监控中心可对驾驶员进行应急指挥;车载系统支持高强度的语音加密编码方式，码流小，声音清晰连贯。
7、车辆状态监控以及数据采集
利用GPS系统，可直观看到车辆实时状态如断线、驻车、超速、越界、紧急报警等;支持多种限速模式，如全路段限速、分路段限速、关键点限速等，超速可报警，包括前端语音向驾驶员告警，后台管理系统告警并记录。图表与报表统计当前速度曲线、历史速度曲线、超速信息统计、车辆到达各站时间等。可利用车载数据采集器采集车辆油耗以及驾驶员各种操作(如加速、左拐等)等信息，并保存在后台数据库中以供分析和事故鉴定。
8、紧急联动
在紧急情况下，如超速、前方拥堵、车内乘客出现安全问题时，可触发紧急联动，同时驾驶员在遇到危机情况时，可按下隐蔽位置的报警按钮向管理中心求助，触发紧急联动，同时进行联动录像存储，以保障各种情况下录像文件的存储。
9、广告信息下发
公交车内人群的高流动性十分适合广告投放，后台管理中心可利用广告推送平台将广告信息发送至车载无线硬盘录像机，再投放至车内LED显示屏上进行滚动播放，广告信息也可以推送至各个公交等候站台。该功能可摆脱了过去需要专人定期上车更换信息的弊端，减少了人力物力，增加了公交运营企业收益。
10、多媒体文件播放
在该系统中车载硬盘录像机可内置SD卡，可将多媒体文件如电影、广告、音乐、城市宣传片等多媒体文件存储在SD卡中，驾驶员可通过遥控器对其控制播放，缓解乘客疲劳，丰富公共乘坐环境。
11、站台监控
公交站台是该系统不可缺少的一部分，在公交站的等候人群，可根据站台LED屏实时发布的车辆、城市天气、购物广告、实时滚动新闻等信息，方便了乘客的出行，同时提高了城市形象。
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