安徽九華山旅游客運有限責(zé)任公司青陽汽車維修分公司 張旭兵

《道路運輸車輛動態(tài)監(jiān)督管理辦法》要求“兩客一危”車輛必須安裝、使用具有行駛記錄功能的衛(wèi)星定位裝置。傳統(tǒng)車載監(jiān)控系統(tǒng)是以模擬監(jiān)控為主，隨著互聯(lián)網(wǎng)+的應(yīng)用，采用車載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)加強道路客運車輛運行過程控制，實現(xiàn)車輛、駕駛?cè)藙討B(tài)管理，強化事故預(yù)防分析教育，提高安全規(guī)范駕駛水平與意識，最大限度地減少和消除各類違章違規(guī)行為，已經(jīng)成為各大運輸企業(yè)預(yù)防和杜絕重特大事故的重要手段。自2013年以來，筆者所在公司投資達(dá)100萬元建成了車輛GPS/衛(wèi)星定位、3G/4G視頻為一體的實時監(jiān)控系統(tǒng)，本文結(jié)合實際監(jiān)控應(yīng)用及維修經(jīng)驗，淺析車載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用原理及常見故障。

1 車載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用原理和組成

1.1 車載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用原理

車載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)除了對本車監(jiān)控錄像外，主要方便監(jiān)控人員利用監(jiān)控系統(tǒng)后端平臺，通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控或錄像回看客車運行的位置、運行狀態(tài)、行駛速度等，同時具備對講通話、語音短信編輯播報、巡檢、車載錄音、車載應(yīng)用性報警等功能。

如圖1所示，車載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過車載終端主機連接攝像機、拾音器、擴(kuò)音器、GPS、對講設(shè)備、3G/4G模塊、Wifi模塊等采集車內(nèi)視頻圖像、音頻信號、報警信號、車輛實時GPS/北斗信息、車輛行駛狀況等，實現(xiàn)本地硬盤數(shù)據(jù)存儲并通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度管理平臺服務(wù)器處理，從而實現(xiàn)對車輛的音視頻監(jiān)控。

1.2 車載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成及主要功能

車載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由車載終端、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺三大部分組成。

1.2.1 車載終端

車載終端是車載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的車載安裝設(shè)備，一般分為前置安裝和后置安裝，大部分車輛為了取電方便而選擇前置安裝。車載終端主要由車載終端主機、顯示屏、攝像機（含拾音器進(jìn)行錄音）、話筒、天線及各種外接模塊組成。

車載終端核心部件——車載終端主機將采集音視頻等信號并壓縮為數(shù)字流，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)器處理；車載終端主機的高清晰度錄像、視頻輸出采用雙碼流技術(shù)，本地存儲采用支持D1圖像高清晰度編碼；3G/4G網(wǎng)傳采用CIF圖像低碼率編碼，實時同步錄像編碼、播放，以適應(yīng)3G/4G網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，減少流量費用。車載終端主機提取視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)，可以采用以下2種方式：一是通過車載終端USB端口；二是通過EVDO（CDMA20001x、Wifi）遠(yuǎn)程調(diào)取。

1.2.2 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸

圖1 車載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用原理示意

采用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸與采用有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓潭ūO(jiān)控有所不同，車載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)只能依賴于無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。目前3G/4G傳輸運營商采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括中國聯(lián)通的WCDMA、中國電信的CDMA2000及中國移動的TDSCDMA。3G/4G無線鏈路通道包含上行和下行2個方向的傳輸通道，車載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)需要將無線監(jiān)控點的聲音和圖像持續(xù)傳送到監(jiān)控中心，因此主要使用無線鏈路的上行通道。與有線網(wǎng)絡(luò)傳輸相比，無線網(wǎng)絡(luò)傳輸特點如下。

（1）終端IP地址不固定，有防火墻限制。運營商分配給無線終端的IP地址可能隨時更換且進(jìn)行了防火墻限制，封閉了部分端口。

（2）網(wǎng)絡(luò)帶寬波動大。無線網(wǎng)絡(luò)受用戶數(shù)量多少、地域差異及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化程度等問題的影響，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)帶寬不穩(wěn)定，甚至可能瞬間降低到0。

（3）車載終端實時運動，基站切換頻繁，造成了數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟豢纱_定性。

針對以上無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶攸c，現(xiàn)在車載終端主機都對視頻的編碼算法、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議進(jìn)行了重點改進(jìn)。車載終端主機采用H.264編碼算法，壓縮率高，編碼效率高；采用雙碼流設(shè)計，幀率可調(diào)，適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)帶寬條件下的傳輸；傳輸部分采用丟包重傳，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)抖動調(diào)整碼流輸送速度等。

目前無線網(wǎng)絡(luò)分為3G/4G網(wǎng)絡(luò)和Wifi網(wǎng)絡(luò)2種。3G/4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，移動傳輸效果好，但帶寬低，費用高。Wifi網(wǎng)絡(luò)具有帶寬高，費用低的優(yōu)點，但覆蓋范圍有限，高速移動傳輸效果差。因此選擇主機時，最好同時支持3G/4G和Wifi模塊。1.2.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺

遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺實現(xiàn)對前端設(shè)備的集中管理，音視頻流媒體的存儲、分發(fā)，業(yè)務(wù)運營管理等，其原理拓?fù)鋱D如圖2所示。調(diào)度管理平臺功能包括系統(tǒng)配置、實時監(jiān)視、視頻查詢、視頻回放、實時控制、報警管理、抓圖、抓錄、電子地圖、業(yè)務(wù)統(tǒng)計、員工考勤管理等功能。以下簡單介紹平臺層核心服務(wù)器的功能。

（1）CMS（中心管理服務(wù)器）。CMS是系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)服務(wù)器，負(fù)責(zé)處理監(jiān)控的業(yè)務(wù)邏輯，進(jìn)行權(quán)限控制。根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯需要，會發(fā)送命令給DMS、MTS、DSS等進(jìn)行處理。系統(tǒng)的容錯、負(fù)載均衡、動態(tài)集群等都在CMS上實現(xiàn)。

（2）DSS（存儲服務(wù)器）。DSS通過MTS轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器向設(shè)備獲取音視頻數(shù)據(jù)，存儲在第三方存儲介質(zhì)上。支持標(biāo)準(zhǔn)的NFS、SAMBA、ISCSI等文件協(xié)議；支持中心存儲、回放；支持設(shè)備端錄像的查詢、回放、下載等操作；支持標(biāo)準(zhǔn)的流媒體協(xié)議。

（3）MTS（媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器）。MTS負(fù)責(zé)從設(shè)備獲取音視頻數(shù)據(jù)，以標(biāo)準(zhǔn)流媒體協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端、存儲服務(wù)器、上級轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、上級存儲服務(wù)器等，實現(xiàn)媒體數(shù)據(jù)的一對多、多對多轉(zhuǎn)發(fā)。

（4）DMS（設(shè)備管理服務(wù)器）。DMS負(fù)責(zé)設(shè)備管理，向設(shè)備查詢配置命令、發(fā)送操作命令；收集設(shè)備網(wǎng)管信息、報警信息并執(zhí)行報警聯(lián)動策略。

（5）VMS（數(shù)字解碼矩陣服務(wù)器）。VMS主要作用是將視頻信號配置至大屏顯示。

（6）WEB服務(wù)器。WEB服務(wù)器向客戶提供WEB訪問功能。管理員客戶端以WEB形式提供，方便靈活修改管理邏輯，方便與其他系統(tǒng)兼容。

2 車載視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)常見故障診斷

監(jiān)控系統(tǒng)車載終端因受到車輛運行、車輛維修、環(huán)境等因素的影響，其故障頻發(fā)。因故障種類繁多，這里結(jié)合實際維修經(jīng)驗簡要介紹通電后無法開機、顯示器無圖像及網(wǎng)絡(luò)故障3類故障的排查步驟。

圖2 遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺原理拓?fù)鋱D

故障1 故障現(xiàn)象 通電后無法開機。

故障診斷 首先檢查車載終端主機上的硬盤盒/SD卡槽電子鎖（圖3）。如果硬盤盒/SD卡槽電子鎖沒有上鎖，則設(shè)備無法開機；接著檢查設(shè)備PWR（電源）指示燈是否點亮，如果PWR指示燈不亮，檢查設(shè)備端的供電電壓、ACC電壓，應(yīng)為蓄電池電壓；如果沒有電壓，應(yīng)檢查線路和熔絲。

故障2 故障現(xiàn)象 車載顯示屏第2路圖像缺失。

故障診斷 首先檢查車載終端主機上的指示燈，接通電源后，PWR（電源）指示燈點亮，正常；RUN（運行）指示燈點亮，10 s后，系統(tǒng)運行過程中，RUN指示燈開始閃爍，正常；ALM報警燈（觸發(fā)報警燈）熄滅，正常；REC（錄像）指示燈熄滅（正常情況下，啟動錄像時，REC指示燈應(yīng)點亮），異常。經(jīng)過對車載終端主機上指示燈檢查，初步認(rèn)為該主機沒有啟動錄像，實時在線視頻信號傳輸異常。嘗試更換攝像機后，故障依舊。懷疑是視頻輸入輸出連接器或電纜的故障，用萬用表測量各路輸入和輸出，發(fā)現(xiàn)第2路航空母線頭故障，更換第2路航空母線頭后故障排除。

故障3 故障現(xiàn)象 出現(xiàn)GPS不定位或漂移問題。

故障診斷 若出現(xiàn)GPS不定位或漂移問題，可按照以下步驟來排查。

（1）檢查GPS定位衛(wèi)星數(shù)和信號強度是否達(dá)到定位要求。

（2）檢查GPS天線是否連接在正確的天線座上。

（3）判斷是否為天線本身故障，可更換正常的天線進(jìn)行驗證。

（4）判斷是否為車上其他電器干擾。查看設(shè)備菜單的GPS信號強度，打開車上其他電器設(shè)備（如車載影音系統(tǒng)、汽車空調(diào)、加熱器、前照燈、對講器等大功率設(shè)備），觀察信號值是否有很大變化，若信號明顯變?nèi)?，則GPS信號受其他電器設(shè)備干擾，可增加GPS天線屏蔽罩來避免其他電器干擾。

圖3 車載終端主機

（5）若以上步驟都檢查后仍不能解決，請向設(shè)備廠家請求技術(shù)支持。

故障4 故障現(xiàn)象 3G/4G撥號不成功，無法獲取到IP地址。

故障診斷 使用電腦連接車載終端主機，進(jìn)入3G/4G設(shè)置界面（圖4），檢查3G/4G模塊是否被識別到（如果3G/4G模塊未識別到，表明3G/4G模塊損壞，需更換3G/4G模塊）。經(jīng)檢查3G/4G模塊、SIM卡及運營商設(shè)置正確。接著檢查流量套餐使用是否正常，經(jīng)檢查流量套餐使用正常。最后排查移動網(wǎng)絡(luò)天線的安裝（圖5），發(fā)現(xiàn)天線連接器接觸不良，導(dǎo)致無法獲取信號，重新擰緊天線連接器后，故障排除。需要注意的是，有時天線安裝位置處如有金屬屏蔽物也可能會導(dǎo)致無信號。

圖4 監(jiān)控終端后臺顯示通信狀態(tài)（截屏）

圖5 車載監(jiān)控終端天線