Integrace kamerového systému do vozidlové informatiky

Kamerový systém vozidla umožňuje řidiči pohodlné a přehledné sledování různých míst ve vozidle a současně může provádět i nahrávání těchto dějů na integrované uložiště. S uloženým video záznamem je možno zpětně pracovat. Tyto systémy tak napomáhají objasňovat situace, které vedou k třesně-právní zodpovědnosti např. napadení, rvačky a snižují vandalismus ve vozidlech. Integrací a propojením s palubní technikou vozidla, např. s palubním systémem EPIS 4.0x, vznikne systém, který obsahuje nadstandardní funkce v řízení a monitoringu kamerového systému. 

Princip fungování odbavovacího, řídicího a informačního systému

V listopadovém čísle “Československého dopraváku” v roce 2015 jsme v článku „Řídicí systém vozidla ve veřejné dopravě v přehledovém schématu uvedli možnost integrace kamerových systémů vozidel do palubní informatiky. Rok poté již k této integraci v praxi došlo a to s jedním podstatným rozdílem – ve vozidle byla vytvořena další palubní síť Ethernet – tentokrát pro kamerový systém a to z toho důvodu, aby se datové toky od kamer oddělily od běžného provozu na standardní vozidlové sběrnici. Nové uspořádání pak vypadá následovně:

Nové moderní uspořádání palubního systému ve vozidlech veřejné dopravy doplněného o kamerový systém

Na obrázku došlo ještě ke zpřesnění sběrnic ohledně vozovenské Wi-Fi sítě a způsobu propojení LTE modemu a veřejné Wi-Fi ve vozidlech. Toto oddělení se běžně používá a to z důvodu bezpečnosti systému a omezení napadení vnitřní sítě vozidla hackery.

Proč je tato integrace výhodná?

V rámci tohoto uspořádání kamerového systému bylo využito několik novinek. Jednalo se o:

• Inteligentní LCD panel zahrnující v sobě standardní vozidlové LCD, záznamové zařízení zpracovávající toky až z 10 kamer po dobu minimálně 5 dnů a směrovač pro oddělení dvou výše uvedených ethernetových palubních sítí. Vznikla tak jedna univerzální jednotka.
• Systém napájení kamer pomocí přepínačů sběrnice Ethernet s PoE napájením 48 V a dálkovým řízením jednotlivých portů z inteligentního LCD panelu.
• Propojení na standardní vozidlový palubní počítač, který se v tomto případě chová jako ovládací skříňka kamerového systému včetně logování všech stavů systému.
• Možností propojení na Wi-Fi vozovenský systém, tj. možnost dálkového dohledu nad systémem včetně možnosti dálkového stahování požadovaných záznamů vybíraných dle časových údajů.
• Možnost použití ve všech typech vozidel včetně možnosti pro spřažené tramvaje, kdy se automaticky přední LCD u řidiče stane dohledovým pro obě tramvaje a zadní vypne monitor a je jen „záznamovou skříňkou“.

Principiální schéma kamerového systému pro spřažené tramvaje je uvedeno na následujícím obrázku a obsahuje všechny výše uvedené výhody řešení. Základem sestavy je vnitřní vozidlové záznamové LCD umístěné do prostoru kabiny řidiče, inteligentní switch, rozvody UTP včetně přípravy vozových spojek a samozřejmě vhodné kamery.

Ukázka praktického zapojení vozidlového systému u dvou spřažených tramvají

Základní vlastnosti systému

Kamerový systém obecně umožňuje:

• Uchování záznamu po dobu 5 kalendářních dnů s automatickým přemazáním novým záznamem a smazání nejstaršího záznamu (práce ve smyčce).
• Záznamy ukládat v časových intervalech v délce obvykle 10 minut. Záznam obsahuje časové údaje, přičemž čas je získáván ze stávajícího palubního systému a je synchronizován hodinami GPS.
• Záznamy uložené v záznamovém zařízení jsou zabezpečeny proti zneužití šifrováním záznamu. Tím je zaručeno, že se ke shlédnutí záznamu nedostane nikdo, kdo není autentizován v systému. Navíc vozidlo eviduje veškeré přístupy toho, kdo se chce do systému připojit.
• Minimální rozlišení záznamu: 800×600 (rozlišení je dáno použitým monitorem a zpravidla je větší)
• Minimální počet snímků za sekundu je 20 – dáno normami MP4 či AVI.
• Minimální citlivost kamer je 1 Lux, přičemž při nízké hladině okolního světla se zapíná infračervený přísvit a na LCD se pak zobrazí černobílý obraz.
• Skříň záznamové jednotky LCD v kabině řidiče je vyrobena jako bezpečnostní uzamykatelná schránka zabraňující vniknutí neoprávněných osob.
• Kamery jsou umístěny v ochranných krytech v provedení antivandal.
• Zobrazovací jednotka (LCD monitor) je umístěna v každém vozidle v kabině řidiče tak, že nepřekáží řidiči ve výhledu z vozidla, ale zároveň je umístěna v zorném poli řidiče.
• Obraz v monitoru lze rozdělit na příslušný počet částí zobrazující online obraz z jednotlivých kamer v požadovaném počtu a co největší velikosti (zobrazuje 1 nebo 4 obrazovky naráz).
• Záběry kamer v prostoru cestujících monitorují celý prostor pro cestující tak, aby nevznikala hluchá místa v monitorovaném prostoru.
• Max. úhel záběru kamer: 120°
• V rámci systému je možné využít také spřažená vozidla.
• Snadný způsob ovládání záznamového LCD z palubního počítače, které je ve shodě s případnou mechanickou klávesnicí.

Vzhledem k tomu, že tento kamerový systém je nasazen do vozidel obsahující palubní počítač EPIS 4.0B, byly LCD a palubní počítače doplněny o další funkce navíc. Systém EPIS tak slouží ke snadné obsluze a servisu kamerového systému. Zároveň systém poskytuje přístup k vozidlové Wi-Fi síti pro bezkontaktní stahování vozidlových záznamů. Vyčítání potřebných časových úseků je tak možné realizovat vzdáleně připojením k nadřazenému systému. Záznamy je však možné vyčíst také „ručně“ připojením notebooku do komunikační jednotky ECU, příp. pomocí USB paměti. Všechny záznamy jsou však zabezpečeny proti zneužití, a proto je možné si je prohlédnout pouze v nadřazeném systému (aplikace Video-Client), který je dešifruje a popř. zajistí jejich export pro další využití (např. pro policii atd.).

Inteligentní záznamová LCD obrazovka

Součástí kamerového systému je vozidlová jednostranná LCD zobrazovací jednotka.  Jádrem systému inteligentní záznamové jednotky je výkonné PC, které zajišťuje všechny řídicí, monitorovací a komunikační funkce. Jeho program je navržen tak, že umožňuje realizovat nezávislé kamerové systémy (samostatné řešení) nebo může být integrováno do vozidlového odbavovacího a informačního systému (OIS). Aktualizaci SW počítače PC je možno provádět ručně přes uzamykatelné USB nebo dálkově přes palubní počítač.

Jednotka LCD umožňuje volitelně zobrazovat 1 nebo 4 kamery a současně provádět šifrovaný záznam datových toků ze všech kamer ve vozidle (až 10 kamer). Doba uchování záznamu z kamer je dána požadavkem uživatele na dobu archivace a kvalitu záznamu a pohybuje se v rozmezí 5 až 7 dní nepřetržitého záznamu (dle zvolené kapacity diskového uložiště o velikosti 1 až 4 TB a počtem snímaných kamer).

Velkou výhodou řídicí jednotky je, že je standardně vybavena dvěma porty Ethernet, které zajišťují oddělení palubní sítě vozidla od sítě kamerového systému. Řídicí jednotka se tak chová i jako inteligentní směrovač (router) a zabezpečuje oddělení těchto sítí dle předem definovaných pravidel. Díky připojení do vozidlové sítě lze aktualizovat jednotku stejně jako palubní počítač. Toto propojení má i tu výhodu, že je možno kamerové snímky vyčítat po ověření z kterékoliv počítačové sítě, což výrazně zjednodušuje vyčítání záznamů.

Obrázek 4: Ukázka umístění záznamového LCD VCS 156A2E v tramvaji typu Vario LF.

Zobrazovací jednotka LCD může být vybavena rozhraním pro připojení externí ovládací klávesnice na pultu řidiče pro možnost rychlého přepínání náhledů jednotlivých kamer. Jednotku lze také ovládat příkazy přenášené pomocí sběrnice Ethernet. Způsob ovládání z palubního počítače a tlačítek je shodný.

Obrázek 5: Možnosti ovládání kamerového systému – vlevo pomocí palubního počítače, vpravo pomocí externí klávesnice.

Řešení rozvodů ve vozidlech

Další inovativním bodem je způsob řešení napájení systému a kamerových rozvodů. V tomto případě je systém řešen obdobně jako u moderních palubních systémů, kdy palubní počítač obsahuje (ovládá) inteligentní jednotku napájení, která řídí spínání napájení jednotlivých větví ve vozidlech (tabla, LCD, odbavení, radiostanice apod.). Záznamové LCD je proto připojeno na trvalé napájení vozidla a signál START se získá buď z palubního počítače, nebo případně od „klíčku“. Připojení LCD k trvalému napájení vozidla zabrání neočekávanému vypnutí systému a tím znehodnocení záznamů – LCD se vypne po ukončení záznamu a dalších dějů samostatně.

Záznamové LCD se taktéž chová jako zdroj napájení pro zbytek kamerového systému – kamery a switche, tj. LCD samo rozhodne, kdy systém sběru dat má zapnout/vypnout vypnutím napájení. Současně s tím je tento výstup pro kamery opatřen elektronickou pojistkou a měřením výstupního proudu.

Datové a napájecí kabely jsou vedeny k inovovanému ethernetovému přepínači (switch) ECU 08P2, který umožňuje z LCD zapínat pro jednotlivé výstupy napájení +48 V až +55 V pro kamery se systémem PoE dle standardu IEEE 802.3af typ B. Tento switch umožňuje měření výstupního napětí a proudu. K jednotlivým kamerám se poté již vede vždy jen UTP kabel, což zaručuje snadnou montáž ve vozidle. Kamerový systém vozidla používá kamery schválené pro drážní vozidla.

Obrázek 6: Ukázka zapojení ethernetového přepínače a rozvodu pro jednotlivé kamery ve spřažené tramvaji.

Výhody propojení se systémem palubního počítače

Integrace ovládání kamerového systému do palubního počítače výrazně rozšiřuje běžné funkcionality a zjednodušuje provoz systému a zajistí i jeho snadnou údržbu.

Díky těmto funkcím je možné:

• Získávat přesný čas pro kamerový systém z palubního počítače s maximální odchylkou několika vteřin.
• Řídit rozložení obrazu v záznamovém monitoru na příslušný počet částí zobrazující online obraz z jednotlivých kamer v požadovaném počtu.
• Možnost automatické předvolby zobrazení kamer o stavu dveří pro řidiče v zastávce (palubní počítač zná polohu zastávky) – není nutno další kamerový systém ve vozidle.
• Řidič má možnost volby zobrazovaných kamer při stojícím vozidle na řídícím panelu (přepínač první vůz, druhý vůz) – např. pomocí tlačítek nebo přímo na ovládacím LCD palubního počítače.
• Možnost regulace jasu monitoru na řídícím panelu – např. pomocí tlačítek nebo přímo na ovládacím LCD palubního počítače.
• Kamerový systém je v provozu pouze při provozu dopravního prostředku (po nastartování) a max. 15 minut po vypnutí – je aktivován výstupem PS z palubního počítače.
• Konfigurace kamer je součástí palubního počítače, a pro celý systém jednotná. Využívá možnosti, že v rámci přípravy dat pro palubní počítač je možné ji nastavovat a poté konfiguraci provést v rámci nočního servisu vozidla bezobslužně.
• Kompletní diagnostika systému v rámci servisních obrazovek palubní jednotky
• Ukládání logů o systému na dispečink a pro techniky do jednotného logu.
• Dálkový dohled nad systémem s možností vzdáleného resetu

Diagnostika a monitoring kamerového systému pomocí palubního počítače

Propojením kamerového systému a palubního počítače vznikl způsob, díky němuž je možné jednotně konfigurovat, komunikovat a diagnostikovat kamerový systém přímo z palubního počítače vozidla a stav kamerového systému zaznamenávat v palubním počítači pro pozdější diagnostiku. Tento způsob usnadní práci jak řidičům, tak servisním technikům a zjednoduší identifikaci závad. Z palubního počítače je tak možno vyvolat diagnostiku kamerového systému, provést jeho restart či zapnou a vypnout kamery.

Obrázek 7: Ukázka servisního menu pro práci s kamerami na palubním počítači.

Pokud je vyvolána diagnostika systému, jsou její výsledky zobrazeny na záznamovém LCD, kde je zobrazena, např. konfigurace systému a stav jednotlivých prvků, např. stav pevného disku, řídicí jednotky, switchů v systému, připojených tlačítek, jednotlivých kamer, apod. Při této volbě je zobrazeno i přiřazení kamer k jednotlivých náhledům. Tato konfigurace je součástí jednotné konfigurace vozidla a slouží pro snadné zobrazení náhledů kamer v zastávce. Zvláštní výhodou je, že z předního vozu je možno provádět i diagnostiku kamerového systému spřaženého vozu (není nutno přecházet).

Obrázek 8: Ukázka diagnostiky na záznamovém LCD.

SW pro práci se záznamy

Součástí kamerového systému je SW “Videoklient” pro práci se záznamy z kamerového systému. Systém také umožňuje nahlížet na stav kamerových systémů, exportovat a spravovat záznamy. Pro vyčtení je možno použít dvě metody a to dálkovou přes palubní počítač nebo lokálně pomocí připojeného notebooku. Vyčtení kamerových záznamů je možné z kterékoliv sítě – palubní i kamerové. Taktéž je možné vyčíst i soubor s logy zjištění aktivity kamer, jejich adresaci, stav disku a další provozní údaje systému.

Při vyčítání záznamů si obsluha vybere časové období a vyčte požadované zašifrované soubory. Každé vyčtení záznamu je zaznamenáno a odesláno na server. V případě nutnosti je možné konkrétní záznamy systémově exportovat pro jejich další využití (přehrávání, export atd.). Aby bylo možné jednotlivé exporty spravovat a zpětně vyhledávat, je ke každému takto provedenému exportu nutné přidat poznámku (incident) k jakému účelu je export vydáván.

Soubory je možno dále zpracovat, mazat a ukončovat. Vydaný incident je systémově jednoznačně identifikován a v rámci systému a musí být buď ukončen, nebo smazán.

Aplikace pro práci se záznamy slouží především k tomu, aby bylo možné identifikovat potřebné záznamy a dále s nimi pracovat. Systém neslouží k tomu, aby bylo možné záznamy z kamerového systému volně a bezdůvodně přehrávat. Díky tiketování jednotlivých záznamů má každý exportovaný záznam přiděleno systémové číslo, díky němuž je možné s ním dále externě pracovat.

Obrázek 9: Ukázka diagnostiky systému v aplikaci video-client pro správu a přehrávání souborů.

Závěr

Využití kamerových systémů ve vozidlech hromadné přepravy je důležitým bezpečnostním doplňkem provozu. Nasazením kamerových systémů se snižuje vandalismus a zvyšuje bezpečnost osob a majetku. Díky záznamům je možné také prokazovat další trestně-právní delikty jako krádeže napadení apod.  Propojením kamerového systému s infrastrukturou vozidla se ze systému stává aktivní součást vozidla, se kterou je možné mnohem komplexněji pracovat, než by tomu bylo při jeho pasivním nasazení jako samostatný systém.