公共交通行业监控系统建筑和发展的思考

作者：ritayqh   发布时间：2013-11-19 17:55:38

行业现状分析
      近年来，由于公交监控设施的不完善，导致乘运纠纷日益上升，如公交车盗窃、抢劫和侮辱妇女等案件时有发生。同时，因监控不力，公交车运营中的司乘人员盗取票款、顺手牵羊（将公款收入占为己有）等行为也屡禁不止。为此，各地交通运营和管理部门陆续在公交线路的车辆上建设和安装了很多监控系统。
　　另外，各城市运营中出租车及司机的人车安全问题（特别是夜间行至偏僻城区发生的抢劫和危及司机人身安全问题），以及出租车司机的服务监管问题（价格的合理性、路线的合理性）等，也一直困扰着出租车司机及相关运营管理单位。为此，具有一定运营规模和经济效益的出租公司相继开始建设相应的远程视频监控平台，并配备了具有服务评价、应急以及安全监控功能的电子终端（及相应职能），以期提升业务服务水平和安全监督、管理水平。
      虽然针对如上分析的种种现状，公共交通行业建设了一些监管系统，但是由于这些系统的解决方案提供商大多是从单个的硬件设备提供商跨行业转型的、进行行业信息化系统开发的公司，对于交通行业的业务以及大型软件系统的了解和技术掌握、储备不够；而大型的IT系统集成商还没有涉足这个领域，且他们在终端设备方面的开发投入也不够，没有掌握设备方面的核心技术（不是简单的IT技术和系统的复制）。这种种原因，导致整个行业目前建设的系统多数达不到用户的要求。
      而国家行业的管理也存在对信息化建设重视程度不够的现象，表现之一就是整个行业的信息化水平不够，长期以来缺少建设的投入和人才培养；另外相关的建设规范和技术标准缺失，使得目前公交行业的综合监管系统的建设存在百花齐放、多重建设和开发严重的现象，且整体实际应用水平也不高，这些对于提升行业的管理和生产效益作用不大。

需求分析
      基于上述情况，人个认为，公交行业综合监管系统面对的行业管理虽然纷繁复杂，但从技术解决方案层面还是可以分析和总结出一些关注要点：
      一、平台系统对象的多维性和特殊的运营环境。对象的多维性主要是该行业系统主要存在公众客户、运营企业、司乘人员、政府监管机构等不同的对象，这些不同对象面对和关心的问题皆不相同，这      就造成信息需求不同，需要解决的问题也不同；同时，交通行业系统的基础信息主要来自于车辆运行的信息采集（乘客人员数量和缴费多少、车辆的运行成本和车况的状态、车辆当前的安全情况等）和业务管理，而信息采集的设备主要部署在运行的车辆上，所以必须解决设备在恶劣环境下稳定运行的问题。
      二、信息的共享问题。由于整个交通系统平台是服务于整个城市和行业的系统，需要给乘客和市民的智能化交通带去真正的快捷和便利，这就必须要解决信息的共享和互联互通、极大的发挥平台的作用。
      从信息的需求出发，由于不同客户群所关注的问题各不相同，这是平台和系统应该解决的问题，也是系统设计的出发点和目标。下面对三个对象关注的需求进行简要的分析和归纳：
—公众面临的情况：
１）交通信息服务缺乏，难以便捷、准确地获得信息，影响出行决策；
２）车辆准点率低，运行速度太慢，换乘不便；
３）乘车难、环境拥挤；
—运营企业面临的情况：
１）经营困难，经济效益低下，大多企业依靠政府补贴；
２）管理水平低下，生产效率有待提高；
３）基础信息难以收集，难以满足行业管理对企业的要求；
—监管部门面临的情况：
１）体制问题，导致监管不到位；从业人员的责任心不够，掌握信息技术的水平较低；
２）对下属企业的管理“人情味”过重，资金和补贴管理、分配没有依据；
３）交通流的随机性很大，难以了解城市整体的、准确的交通需求，规划缺乏基础数据和技术方法的支撑；
４）没有信息化的经验和能力，信息服务没有基础数据。
　　从设备的抗恶劣环境应用而言，在设计和开发上必须要考虑设备的防震、宽温、宽压的问题。另外还应考虑车辆在移动的情况下，无线传输的连接和带宽的抖动及稳定性问题。而设备的应用层应该具有动态带宽的检测和断点续传功能。这样才能确保设备和系统的稳定和可靠，达到城市公交运营监管平台的应用和管理要求。
系统架构及组成
      根据多年来社会治安动态监控系统建设的经验和教训，结合城市公交业务的需求，个人认为公共交通系统建设的重点应该是：公交企业的信息采集和处理子系统（车辆调度、和运营成本和设备的状态）等基础业务管理功能；针对公众的交通信息的服务子系统；公交车视频监控点接入综合管理平台（安全监控仅仅是一种技术支撑，不是行业的业务）；一套整体的防控机制和应急预案体系，使得建成的系统能与“城市应急”大系统互联，让公交平台发挥真正的作用。
　　信息采集和处理：将车辆位置、速度、油耗、客流、站点客流等信息进行完全的采集，为整个运营和调度系统提供基础数据。主要应用包括：运营和调度管理、基础信息管理、车辆定位、线路和站点管理以及运营分析报表等。公众信息服务主要针对公众提供有关交通线路信息、车辆当前的位置和何时到达哪个场站等服务功能。
　　整体防控机制：是对每辆公交车实施全程跟踪，全面记录公交车在运输过程中的动向和车内发生的事件，包括公交车停运期间所发生的事件。所有录像文件都将作为内部管理、外部追查的重要依据，利用录像备份机制确保“重要录像”铁定可查。借助目前第三代移动通信技术，可实现城域级移动视频实时监控，为应急指挥体系打下坚实的技术基础。
　　应急预案体系：是以本系统作为技术基础，车内报警信息作为输入来源，全面联动公安出警、交警协作、消防救火、医护救伤等一系列触发手段，使得监控中心的应急指挥变得可行、易行和行之有效。

整个公交监管系统的平台架构如下图：

公共交通行业系统架构图

平台及关键技术
　　结合上述设计思路，新构建的平台系统具备以下特点：
　　1）移动车载视频监控功能:车载硬盘录像机提供高效编码功能，每辆车含1 路D1 画质和3路CIF 画质的图像，利用高效的编码效率使所需要的码率更低，设置编码率可进一步降低总体传输码率，以降低网络承载的压力和总体存储容量。
　　2）隐蔽语音监听功能:安装于司机上方的摄像机内置隐蔽拾音器，监听司机与乘客的对话，支持监控中心实时监听和车载硬盘录像机视音频同步记录。配有车内紧急报警按钮，触发报警以后，报警信息自动上传监控中心，车内图像自动弹出到中心显示屏，GIS 地图上报警车辆图标闪烁，软件平台自动弹出应急预案。
　　3）3G 移动通信传输功能:车载硬盘录像机自带可插拔3G 通信模块（支持电信EVDO 和联通WCDMA 模块），借助该模块实现3G 移动通信，与监控中心保持数据通信，能上传视频图像、语音信息和报警信号，能获取来自监控中心的设备巡检指令、配置文件等。
　　4）图像显示功能:司机座位旁边安装7寸液晶监视器，本地调看车内4个监控点的视频图像，支持单画面轮巡显示和四分割显示。
　　5）监控中心能远程调看任意车辆任意通道的视频图像，可呈现在客户端计算机或电视墙上，由软件实现单画面、多画面显示，多画面显示时可选多种预设分割方式，也可自定义分割方式，并支持视频图像轮巡切换显示。
　　6）数据信息存储功能:车载硬盘录像机保存车内监控点录像文件，建议设置定时计划录像；监控中心利用存储服务器保存重要录像和备份录像，重要录像包括报警录像、电视墙显示过的视频图像，备份录像包括手动从前端下载录像，或自动按计划下载录像。
　　7）流媒体分发与负载均衡功能:为了降低多路并发访问给前端3G网络传输造成重复流量和计费，系统采用流媒体技术解决多路并发访问的问题，确保每路视频在任何时候均只输出1 路码流。多台流媒体服务器构成集群服务，采用负载均衡技术将视频转发压力平均分摊到每台流媒体服务器，相较于独立的流媒体更稳定、更智能、更先进。
　　8）用户权限管理功能：系统可按级、按域、按优先级对用户权限实施精细化管理，设定管理员权限和用户权限，权限管理的精细程度可达到通道级别。用户只能访问权限范围内的视频资源。
　　9）设备状态自动监测功能:系统能对车载硬盘录像机、各服务器等节点设备的工作状态实行自动监测，当设备运行异常或出现故障时，监控中心将产生报警提示，包括故障点位置和造成故障的原因。
　　10）日志信息记录功能：系统详细记录设备运行日志和用户操作日志。
　　11）多系统整合功能：系统与GPS、GIS 等系统紧密结合，坚持可视化操作理念。开放平台提供对外接口，与市应急指挥中心对接，实现资源共享。
　　12）多系统整合功能：系统与GPS、GIS 等系统紧密结合，坚持可视化操作理念。开放平台提供对外接口，与市应急指挥中心对接，实现资源共享。
　　由于运营平台涉及的专业领域非常多，稳定性保障方面的技术牵涉面较广，难以全面展开介绍和分析。本文仅对主要的核心技术进行梳理和总结：
　　1）车载监控终端磁盘可靠运行技术：为了避免公交车运输过程中持续的震动对车载监控终端的硬盘造成的极大危害，可采用“军转民磁盘减振技术”来保护硬盘安全。从我们实际应用的效果来看，硬盘故障率已经达到小于1%。
　　2）车载监控终端宽电源和电源保护技术：公交车点火时汽车电源电压会突然降低到16V 左右，下降过程约为40ms，然后恢复至正常电压范围内（24～28V）。输入电源电压的瞬间降低可能会造成车载设备出现故障，如：重新启动、设备死机等，因此对车载终端提出输入电源宽幅适应的要求。从具体的项目应用看，因电源而产生的故障也可以控制到小于1%。
　　3）车载监控终端航空接口技术：公交车运输过程中的持续震动，容易产生设备接口松动甚至脱落的现象。因此，我们可以对车载监控终端的视频、音频接口均采用航空接头，达到连接牢靠，长年运行也不会产生松动。
　　4）软件平台—管理服务器热备技术：本文设计的软件平台中，管理服务器是核心设备，作为整套软件平台的管理中心，担负着设备管理、用户管理、登陆验证等功能任务。管理服务器运行异常将导致系统无法正常工作。因此，我们对管理服务器实现了热备技术，既可在多台管理服务器之间实现任务均分，又可实现某台设备为其它设备热备功能。当单台管理服务器发生故障时，其它管理服务器依然能接续服务，保证了系统运行的可靠性。
　　5）软件平台—接入服务器热备技术：本软件平台中，接入服务器是核心设备，作为软件平台接入车载监控5终端的组件，担负着设备注册、设备验证、设备接入等功能任务。接入服务器运行异常将导致系统无法正常访问车载终端。因此，我们对接入服务器实现了热备技术，既可在多台接入服务器之间实现任务均分，又可实现某台设备为其它设备热备功能。当单台接入服务器发生故障时，其它接入服务器依然能接续服务，保证了系统运行的可靠性。
　　6）软件平台—流媒体服务器负载均衡技术：本软件平台中，流媒体服务器是工作压力最大的设备，担负着视频流分发等功能任务。所有被监控中心或分控客户端使用的视频流都将经过流媒体服务器。流媒体服务器运行异常将导致系统无法正常访问前端视频图像。因此，我们对流媒体服务器实现了负载均衡技术，既可使每台流媒体服务器的转发压力保持在平均水平，又可多台流媒体服务之间的备份功能。当某台流媒体服务器发生故障时，其它流媒体服务器依然能接续服务，保证了系统运行的可靠性。
　　7）无线网络的传输和控制技术：借助于主控设备的自主研发，采用多逻辑通道控制技术（从应用的角度）结合实时检测传输的有效载荷检测网络的状况，及时调整发送的码率和标记断点，这样确保车辆应用数据和视频数据的高效传输，并适应无线网络无序的动态变化，满足行业客户对应用的高要求。
　　8）软件平台—数据库备份技术：借助上述技术可以很好地保证系统在长期运行过程中不会因为单点故障导致系统无法正常工作，从而有效规避系统风险。