基于4G的智能公交终端实时路况视频分布采集及互联分享应用系统研究

□文/李金红 张文龙

随着4G通信、视频云存储、智能移动终端的推广与应用，智能公交与新技术的融合进入了一个新的阶段，本文立足于当下互联网和视频云的发展趋势，以及社会大众对于实时交通路况信息的实际需求，设计研发了一套基于4G的智能公交终端实时路况视频分布采集及互联分享应用系统，对系统的目标定位、框架结构、功能设计进行介绍，并在此基础上对系统的后续改进提出了较为可行的发展方向。

引言

随着云计算、物联网及通信技术的快速发展,特别是“云交通”概念的产生,智能公交与新技术的融合进入了一个新的阶段，基于实时视频的信息分布式处理存储与汽车移动物联网相结合的智能交通系统，将在大范围内实现实时、准确、高效的综合交通运输管理，能够实现有效的缓解交通拥堵，降低能源消耗，减少环境污染。

本系统利用4G通信、视频云存储、分布式数据库等技术开发而成，主要实现了具备行驶记录及4G LTE通信功能的新一代智能公交终端，用于采集实时路况图像及视频，通过云端服务平台把采集的路况和视频信息分享给公交调度管控中心以及其它大众手机终端使用，为大众提供出行信息服务，从而引导终端、视频行业与智能交通相结合，给用户产生更多的价值。

可以预见，基于视频云计算技术的智能公交产品与应用将在未来逐步走入普通大众的生活,城市交通将进入“云交通”时代，城市公交企业的系统运营效率和服务水平也将会进一步得到提升。

系统概述

系统利用移动互联网、云计算、大数据等理念，结合汽车智能化信息化的发展方向，通过各个智能公交终端实时录拍行车前方道路的实时交通视频、图像，采用4G网络，将车辆的行车前方道路实时视频、图像以及车辆所在GPS位置定位信息及车速等交通信息，实时传输到视频云端服务平台。

视频云端服务平台对智能公交终端上传的海量视频信息进行整合和管理，包括对视频图像信息系统的数字化、网络化和智能化，以及实现信息资源管理、设备管理、用户管理、网络管理、安全管理等功能；对于整合到视频云平台里面的实时路况视频和图像，视频云端服务平台可以把路况及其视频传回到公交监控信息服务中心，供交通监控中心进行调度指挥、发布路况信息，同时也可以通过APP软件访问的方式，动态分享给大众出行关注者。

系统通过智能公交终端实现实时路况及其视频的动态采集，形成更加透明、准确及可见的路况信息发布，结合交通诱导、广播、调度信息发布来实现智能交通，总体框架图如图1所示。

▲图1：总体框架图

▲图2：系统结构图

总体框架设计

系统包括智能公交终端、视频云端服务平台、行业应用监控中心以及面向公众的APP软件这几个部分组成。系统结构图如图2所示。

智能公交终端

配备1个驾驶室前向高清摄像头，采用专用红外定焦镜头，满足夜间环境要求。其监控图像能清楚显示车辆前方路口，回放录像能清晰显示车辆行驶路况，如发生交通事故，可分析事故原因。

系统基于4G LTE芯片、Wi-Fi及Android系统实现，支持多种网络连接方式，解决视频高速传输和接收问题。基于USB高清车载前置摄像头及具备行驶记录功能的Android应用可以实现行车状况的实时视频记录。

实时交通图像、视频、位置信息动态采集及图像、视频的截取并根据信道质量的编码压缩、传输，将位置、时段（时点）的路况视频（图像）的上传至云端，可同时支持4G和Wi-Fi两种方式传输。

支持内置SD卡存储视频，可通过手机APP直接访问并查看、回放本地视频功能。

视频云端服务平台

视频云端服务平台部署在视频云上面，该平台是一个可以支持大并发终端访问的车载终端上传实时交通图像、视频、位置信息分享的视频云平台，并能够实现给动态路况视频片段打上位置坐标信息及时间标签，并提供快速分类和动态检索供自动分析及人工查看和分享使用。视频云服务平台的逻辑层次图如图3所示。

云端服务平台采用视频云计算、云检索、云存储核心技术，支持多种计算方式、分布式数据库等，实现高并发和大吞吐的处理性能，提供高可靠性和安全性的业务支撑，满足海量视频、图像等非结构化数据、结构化数据的存储处理需要。

▲图3：视频云服务平台逻辑层次图

实现视频信息整合和管理，视频图像信息系统的数字化、网络化和智能化，具备信息资源管理、设备管理、用户管理、网络管理、安全管理等功能；

通过提升系统在大并发、高访问环境下的并行处理能力，提供快速响应大规模的并发和路况视频访问量，从而能够应对高并发、实时访问的应用需要。

行业应用监控中心

行业应用监控中心是采用先进技术手段对车辆进行实时动态定位、实时视频监控，在集成化的信息传输网络基础上，以GIS地理信息系统为操作平台，中心软件可以实现对整个系统的管理、配置、控制、存储、备份、查询功能，大屏显示系统完成对多路视频组合和地图的显示。行业应用监控中心通过对公交车辆状态信息的采集、存储和分析，对车辆进行实时动态定位，并实时监控掌握道路交通运行状态，从而大大提升快速公交系统的管理水平和运营效率。

面向公众的APP软件

面向公众的APP软件是专为公众访问智能公交终端实时交通视频开发的一款应用软件，支持iOS和Android两个版本，公众可通过访问该APP，在地图上面选择关注的路段、公交车，请求查看某位置路况的视频，平台返回对应位置道路上的车辆，将其车载前置摄像头所采集到的交通视频实时返回给用户查看。

随着APP软件的用户数增多，将会形成良好的出行信息分享、路趣分享、不文明驾驶行为抓拍等互联网应用和服务，甚至可以形成基于视频分享的车主社交网络，极大拉动智能交通服务、车联网服务、保险服务等产业关联业务的发展。APP软件部分界面截图如下图4所示。

▲图4：APP软件界面截图

结论和展望

随着4G LTE网络的普及，整合了公交终端视频云直播功能的视频云平台将会成为一个庞大的信息服务网络，并获得越来越多实时交通数据，从智能交通的实施方案来说，本系统的覆盖范围和应用群体将明显扩大，和传统监控式的智能公交视频方案相比优势明显。

本方案与传统智能交通技术方案的对比优势：

基于动态位置的交通信息，传统的摄像头是固定在路口的、只能覆盖路口范围；而本系统可以覆盖行驶路线上的所有路口、路段交通视频；

实现互联网分享，覆盖范围更广，公众也可获得自己关注的交通信息；

具有移动卡口抓拍的扩展功能，记录的视频可以为车辆轨迹查询提供重要的辅助数据分析帮助；

中心通过智能公交终端上传的GPS位置定位信息及车速信息，实现路段交通状态等级判别和实时观测分析，为交叉口路段以及路网整体交通运行情况的动态观测提供重要依据。

系统利用互联网创新思维，结合4G技术在智能公交终端的研发和应用普及，以及车联网技术的应用发展，利用公交车的终端作为移动的交通状况采集节点，通过大数据的收集、分享、分析、融合产生更加及时和准确的路况信息服务，为大众出行提供信息服务，为交通管理和道路优化提供决策信息依据。

通过智能公交终端以及路况视频分享应用云平台的建设和部署，可以形成良好的示范效果，实现以下几个方面的社会效益：

对于市民，大众可以切实方便地享受到出行信息服务，交通视频云平台为公众提供了高品质、多样化的安全出行服务，为出行者提供及时、准确和可视的路况信息，帮助出行者选择出行路线，避开拥堵，提升出行效率，初步实现便捷出行，绿色出行；

对于公交企业，提高了出车效率，降低了行车风险，减少交通事故发生率及提高交通事故的处理效率。通过智能公交终端回放录像，做到事件可追溯，提高事故处理效率；

对于政府，缓解了城市交通压力，提升社会满意度，并且为政府、监管部门提供了科学、合理的决策依据；

随着无线互联网和智能移动终端的不断发展，云端存储的交通视频的数据量也会越来越大，接下来将在视频云图像的智能分析方面进行拓展和创新应用。在视频信息现有的应用基础上，针对公安、交警的工作实战应用需要，将智能公交终端采集的视频作为移动卡口使用，进行车辆特征二次识别，采用视频图像信息结构化描述、快速视频检索（图片、规则、文字、字典、颜色）、海量视频信息快速处理、视频行为智能分析、视频图像大数据处理等智能化工具和技术，实现非结构化数据的结构化信息提取和视频图像大数据分析，提升视频图像应用水平，为公安实战提供辅助应用支撑。同时，也可以对视频云平台中存储的海量交通路况视频数据进行交通流量方面的大数据分析，为路况预测及道路建设优化提供模型。