许 忠，袁 立，廖丽华，朱剑欣

（1.深圳市有为信息技术发展有限公司，广东 深圳 518000；2.公安部交通管理科学研究所，江苏 无锡 214151）

0 引 言

倪光南院士认为物联网是通过传感技术（RFID、传感器、GPS等）、通信技术（有线传输、无线传输等）将物体与互联网连接，实现远程监视、自动报警与控制、诊断与维护，进而实现集管理、控制、营运于一体的网络。

车联网是物联网在汽车行业的应用，利用GPS定位、RFID、传感器、摄像头等装置，车辆可以完成自身环境和状态信息的采集，通过在车辆仪表台安装车载终端设备，实现对车辆工作情况以及静态或动态信息的采集、存储并发送。系统分为车载终端、云计算处理平台、数据分析平台，根据不同行业对车辆的不同功能需求实现对车辆的有效监控与管理。

目前市面上已经批量应用车联网智能视频监控终端，但缺乏对危险品道路运输的针对性设计，难以实现智能化管理和应用[1]。危险品道路运输车辆是公路运输安全重点监控管理的目标，道路上危险品运输车辆事故频发，严重威胁人民群众的生命及财产安全[2]。基于目前危险品运输管理需求及管控系统技术现状，引入高可靠性的多源化信息车载一体化采集终端，实现对车辆驾驶员不按规定时间或路线行驶等典型异常行为的辨识和预警。结合汽车电子标识和电子运单对运输过程中的车辆、人员、环境状态等进行实时动态监控、预警报警、安全管理，最大程度减少危险品运输事故。

1 国内车联网智能终端研究现状

当前国内车联网智能监控视频终端质量参差不齐，功能分散，无统一的一体化产品。

国内对危险品运输管理方面的研究起步较晚，随着GPS和GIS技术的不断成熟，国内一些学者对危险品运输进行了相关研究。如曾金明等研究了GPS系统在危险品运输中的应用，探索建立预防公路危险品运输事故发生的信息控制系统。但上述研究仅停留在初级定性阶段，缺少真实数据支撑，很难为公路危险品运输的有效管理提供信息支持。同时，国家颁布的法律法规主要针对如何规范管理危险品运输，如《危险化学品汽车运输安全监控车载终端安装规范》《危险化学品汽车运输安全监控系统车载终端与通信中心数据接口协议和数据交换技术规范》等。

研究表明：涉及化学危险品的安全事故中，54%发生在生产和存储过程中，41%发生在运输过程中，5%由其他原因引起[3]。国外的危险品物流企业利用RFID、GSM和GPS等无线通信技术解决物流管理中出现的问题，如利用技术手段规范具体操作流程，实现危险品物流的安全操作等。

近年来，危险品运输管理技术得到了较大发展。交通部建立的全国重点营运车辆联网联控系统将危化品道路运输车辆纳入重点监管对象。所有从事危险品道路运输的车辆必须安装卫星定位汽车行驶记录仪，并接入全国重点营运车辆联网联控系统接受监管。随着汽车电子标识、ETC、卫星定位等技术的发展和普及，危险品车辆的采集终端朝着多源化信息采集方向发展。

2 多源化信息采集终端体系架构

多源化车载一体化信息采集终端是危险品运输车辆采集终端的未来发展方向，应支持多接口模块化的车载终端集成方案，并集成汽车电子标识、视频图像、卫星定位、车辆行驶、驾驶行为及危险品运输电子运单数据等。终端还须支持中华人民共和国交通运输行业标准（JT/T 794-2019、JT/T 808-2019、JT/T 1076-2016）及中华人民共和国汽车行驶记录仪标准（GB/T19056-2012）。该系统架构具有位置监控、实时视频监控和传输、本地SD卡或硬盘录像存储、行驶记录、紧急报警等功能。

目前提出的多源化车载一体化信息采集终端架构包括双核CPU硬件平台和Linux软件平台。

系统主控CPU选用Hi3520D芯片，它是基于ARM11处理器内核以及视频硬件加速引擎的高性能通信媒体处理器，处理频率达600 MHz，能够满足客户日益增长的软件应用需求；DDR3架构能够提供更大的数据处理带宽和能力；选用H.264和MJPEG多协议编解码，编解码性能高达240 FPS D1@NTSC，能够提供最佳多路编解码DVR方案；视频输入/输出接口可带来清晰的画质和良好的视频体验。EPU采用高性能、低功耗的STM32F205芯片，可控制LCD显示屏、SD卡、通信模块等，用于实现视频监控控制器相关功能。

MPU系统具有汽车电子标识记录与音视频编解码、存储等功能。EPU系统具有输入/输出、串口通信、电子运单数据处理及模块控制等功能。4G通信系统具备远程实时视频监控、调度等功能。多源化信息采集终端系统框架如图1所示。

图1 多源化信息采集终端系统框架

软件采用模块化设计方式。建立一个平台抽象层模块，借助该模块将其他模块与底层操作系统、硬件隔离，以确保软件的可移植性。模块化设计架构如图2所示。

图2 多源化信息采集终端软件架构

软件与平台抽象层交互，但不直接访问具体的操作系统或硬件。应用程序能够较快地移植到新平台，如MDK平台、Linux平台、Windows平台。

上述架构从纵向和横向2个方面设计，具备较多优点：接口明确，适合多人开发；查找问题时更容易定位问题所在，利于及时排除隐患；测试明确；便于在不同平台上移植，应用软件可在Linux、FreeRTos等系统上运行，且源代码清晰。此结构确保了程序的可靠性、健壮性和可维护性。

3 多源数据的集成采集和存储

多源化车载一体化终端应支持卫星定位、视频图像、汽车电子标识、电子运单数据、车辆状态数据、驾驶行为等信息的采集。

（1）卫星定位信息采集。通过定位模块实时获取时间、经度、纬度、速度、高程、方向等信息，并存储到车载一体化终端内部的存储器中，之后通过无线通信方式上传至监控中心。处于通信盲区时，以先进先出的方式支持最少10 000条位置信息暂存，恢复通信后将存储的信息补传至监控中心。

（2）视频图像信息采集。视频图像可支持多路模拟信号输入，通过模拟摄像头采集图像和音频数据后传输至模数转换模块，之后上传至主控VPU，通过协议编解码模块进行编解码操作。最后，可将相关信息传输至显示屏等。

（3）汽车电子标识数据采集。终端内置汽车电子标识数据，通过外部输入方式写入终端。

（4）电子运单数据采集。危险货物运输电子运单符合相关要求，终端支持接收危险货物运输企业采用加密或数字身份认证方式向终端下发电子运单信息。

（5）车辆状态数据采集。通过I/O采集车辆的各项数据，如转向、远光、近光、刹车、ACC等；通过CAN采集发动机数据，如转速、温度等。

（6）驾驶行为数据采集。在车辆行驶过程中，车载一体化终端能够通过面部监测的方式识别驾驶员的注意力状态，可对驾驶员进行报警提示，并向平台上报预警，同时实现本地保存和远程存储报警点驾驶员面部特征照片和视频信息。

车载监控依托成熟的4G移动通信技术和图像采集编码压缩技术，在原有行驶记录信息、车况信息、GPS/GIS信息、车辆安全信息的记录基础上，增加采集车辆视频图像语音等多媒体信息，但海量多媒体信息存储需要大容量存储介质，而传统的车载录像监控设备一般采用硬盘作为存储介质，不仅抗震性差，不适合车载移动环境使用，而且设备故障率较高。为解决上述问题，采用大容量SD卡存储数据，既解决了传统硬盘抗震性较差的问题，也降低了设备成本。

常规数据一般通过各类文件系统或数据库系统存储和管理，这两种方式对编程要求较低，容易实现存储功能，但缺点也较为明显，如稳定性差、存储效率低下等。另外，不同的文件系统类型所支持的文件大小不一，且维护文件系统分区表较为困难，而数据库系统只能存储固定单元的数据，导致存储空间利用率低下。

为实现适合车载环境的大容量多媒体信息安全存储，采用SD卡作为存储介质。这种存储方式脱离了文件系统，可借助算法于SD卡扇区存取数据，方式更为稳定、高效，解决了文件系统存储方式不稳定的问题，还可对2张SD卡同时进行管理，有效扩展存储容量。此方式能同时对车载应用的所有数据（定位数据信息、图像信息、汽车电子标识、电子运单等）进行存取，并支持视频图像数据多通道存取，将所有数据进行CRC校验，对关键数据进行冗余存储，确保数据完整无误。由于环境特殊，因此在设计硬件时须考虑防碰撞、异常断电等情况，终端须增加超级电容、存储器抗震处理模块及耐高温处理模块。

4 典型应用分析

多源化车载一体化终端通过多源数据进行分析，可为多种应用场景实现数据和信息的支撑。

（1）超速驾驶预警

为有效遏制危险品运输车辆超速行驶，针对对应路段设置超速阈值，结合车辆当前行驶速度，终端根据预设的速度阈值或接收的监控中心下发的信息判断驾驶员是否处于超速状态，若超速，则通过特定手段（声光）提醒驾驶员。

（2）疲劳驾驶提醒

驾驶员监测系统具备驾驶员疲劳监测（打哈欠报警、闭眼报警等）、驾驶员注意力监测（长时间不目视前方报警、抽烟报警、接打手持电话报警等）、驾驶员异常监测（遮挡报警、红外阻断报警、驾驶员不在驾驶位置报警、人证不符报警等）等功能。

（3）车辆身份认证

通过汽车电子标识数据对车辆身份进行认证，从而实现危险品车辆的关键路段通行和自动登记，并可与保险等联动，实现车辆信息的准确判定与物流等信息的全流程监控。

（4）多车信息联动

通过多源数据信息处理，实现路面危险品车辆多车信息联动，确保行车安全，并为未来车联网的搭设提供技术支撑。

5 结 语

危险品运输车辆车载一体化终端的多源化，不仅能通过多种技术手段完成数据采集，也能够通过多源信息的融合和解析实现目前车载终端无法实现的功能。通过对终端体系架构、采集存储等技术的分析，验证了方案的可行性。多源化必然是危险品车辆车载终端的未来发展方向，通过对驾驶人员、车辆及环境等情况的录像监控、定位、预警报警等，减少危险品运输事故的发生，并最终形成危险品道路运输过程安全风险防范体系、主动防控和过程监控成套技术，全面提升危险品道路运输过程的安全保障能力。