★北京東土科技股份有限公司

1 項目背景

1.1 行業(yè)背景

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)逐漸應用到交通基礎設施中，城市交通逐步向集成化、智能化方向發(fā)展，在快速發(fā)展的同時(shí)，也面臨著(zhù)多源檢測數據分散、信號控制設備及其系統平臺彼此不兼容等問(wèn)題。

東土打造的基于邊緣計算+AIOT的實(shí)時(shí)智能交通控制系統采用“云-邊-端”AIoT架構，運用人工智能、大數據、深度強化學(xué)習、交通控制與仿真和邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)控制等技術(shù)，創(chuàng )新構建了“邊緣計算+實(shí)時(shí)自適應算法+廣域控制”的融合應用系統，有效解決了城市交通數據統一處理困難、數據處理高時(shí)延困難、資源計算和優(yōu)化控制困難、不同部門(mén)業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)困難等交通控制行業(yè)亟待突破的重大問(wèn)題。

1.2 現場(chǎng)環(huán)境背景

連續多年，全國多個(gè)城市出現嚴重內澇，內澇已影響人民群眾出行和威脅人民群眾生命財產(chǎn)安全。如2020年“5.22”，廣州市多個(gè)下穿式隧道發(fā)生嚴重內澇，特別是黃埔區開(kāi)源大道隧道有車(chē)輛被困，造成2人溺亡。

2 項目實(shí)施與應用

2.1 項目目標

本項目致力于破解城市交通治理、隧道積水交通管制難題，研發(fā)出一套基于邊緣計算+AIOT的實(shí)時(shí)智能交通控制系統與道防汛控制系統的聯(lián)合應用系統，構建“邊緣計算+實(shí)時(shí)自適應算法+廣域控制”的一體化運營(yíng)模式，以新型的服務(wù)理念和工作模式打造城市交通、城市應急全流程規范化運營(yíng)服務(wù)的范本，樹(shù)立“物聯(lián)網(wǎng)+智能交通+智慧應急”集成創(chuàng )新與行業(yè)應用典范。

2.2 總體架構

基于邊緣計算+AIOT的實(shí)時(shí)智能交通控制系統與道防汛控制系統的聯(lián)合應用系統總體架構由云、邊、端，4個(gè)子系統組成，系統架構圖如圖1所示。

圖1 系統架構

2.3 方案介紹

2.3.1 端側

（1）物聯(lián)感知子系統：由雨量計、窯井液位計、電子水尺、視頻監控等組成，可實(shí)現實(shí)時(shí)感知隧道積水態(tài)勢，警情實(shí)時(shí)推送至智能交通邊緣服務(wù)器；

（2）信號控制子系統：可實(shí)時(shí)對進(jìn)出隧道的車(chē)輛進(jìn)行管制；

（3）控制終端子系統：當隧道積水達到預警值時(shí)，可啟動(dòng)排水機制并通過(guò)道閘對隧道入口進(jìn)行攔截；

（4）信息發(fā)布子系統：可實(shí)時(shí)發(fā)布隧道積水情況、可對機動(dòng)車(chē)、非機動(dòng)車(chē)、行人通過(guò)多種提示方式實(shí)時(shí)同步隧道險情。

2.3.2 邊側

智能交通邊緣服務(wù)器采用國產(chǎn)芯片、我司自主研發(fā)intewell操作系統、AI算法內置技術(shù)、邊緣計算技術(shù)、時(shí)鐘同步等技術(shù)，集“數據聚合+AI仿真+視頻分析+信號控制”為一體，具有豐富的通訊接口，可接入線(xiàn)圈/地磁/毫米波雷達/激光雷達/雷視一體機/視頻等各類(lèi)終端感知及控制類(lèi)設備，實(shí)現前端交通數據聚合，同時(shí)具有信號檢測和感知功能，能夠為交通管制提供邊緣側數據處理能力，提高實(shí)時(shí)控制響應速度。

2.3.3 云側

（1）基于邊緣計算+AIOT的實(shí)時(shí)智能交通控制系統：可實(shí)現對交通態(tài)勢實(shí)時(shí)分析研判，當發(fā)生險情時(shí)可快速制定放行方案，如隧道上下游路口綠波通行方案、隧道出口車(chē)輛多方向消散方案等，可快速對隧道內車(chē)輛放行，實(shí)現涉嫌車(chē)輛的快速駛離；

（2）隧道防汛控制系統：是集隧道監測、預警、事件處置等功能的管控系統；平時(shí)作為隧道的運行狀態(tài)監測，前端設備管理與維護，應急預案管理等；戰時(shí)作為險情處置，應急指揮，資源調度等；可為第三方平臺提供數據接口對接。

3 項目創(chuàng )新性、重點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題

3.1 創(chuàng )新點(diǎn)

（1）產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng )新

智能交通邊緣服務(wù)器是將成熟的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入智能交通控制領(lǐng)域的最新產(chǎn)品，內置多核多CPU結構，可承載各類(lèi)增值計算需求。采用網(wǎng)絡(luò )+計算結合的模式，內置高性能網(wǎng)絡(luò )交換機，實(shí)現交通現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )一體化，提供UTP、光纖、兩線(xiàn)制以太網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò )接口，支持基于TCP/IP協(xié)議的豐富的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)，將交通控制、交通感知、交通視頻應用、物聯(lián)感知應用、交通云數據處理等多種應用高度集成。

（2）系統融合應用創(chuàng )新

信號控制與應急防汛在傳統架構中屬于相互獨立的兩套業(yè)務(wù)系統，但是日常交通出行各類(lèi)突發(fā)事件及自燃災害時(shí)有發(fā)生，警情同步效果難以保障百姓的生命財產(chǎn)安全及高效出行；本項目實(shí)現突發(fā)事件處置模式的全業(yè)務(wù)流程可視化，圍繞事件任務(wù)處置全過(guò)程，以智能預案流程為依托，對事件任務(wù)處置節點(diǎn)以時(shí)間軸方式進(jìn)行呈現，對事件狀態(tài)、圖層控制、資源調撥、周邊視頻調用、地圖標繪、指揮調度等展開(kāi)應用，便于快速控制事件發(fā)展態(tài)勢，減小各類(lèi)損失；同時(shí)當發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，聯(lián)合應用系統可快速實(shí)時(shí)制定涉嫌車(chē)輛、人員快速駛離方案，例如發(fā)生險情時(shí)可快速制定放行方案，系統啟動(dòng)隧道上下游路口綠波通行方案、隧道出口車(chē)輛多方向消散方案等，可快速對隧道內車(chē)輛放行，實(shí)現涉險車(chē)輛的快速駛離。

3.2 項目重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題及解決思路

（1）各系統分散獨立，應急聯(lián)動(dòng)處置能力弱

目前隧道內各系統相對獨立，遇到突發(fā)事件時(shí)，難以實(shí)現多設備、多系統的聯(lián)動(dòng)控制，自動(dòng)化程度低；一旦發(fā)生積水險情，隧道入口不能及時(shí)發(fā)布險情信息或對人、車(chē)進(jìn)行及時(shí)攔截；隧道積水不能快速抽排；隧道內車(chē)輛不能保障快速駛離；整體事件處置效率低。

解決思路：在邊緣側，通過(guò)具備計算、存儲、交換、PLC控制、通訊、智能化算法的智能交通邊緣服務(wù)器實(shí)現各類(lèi)感知設備數據實(shí)時(shí)收集、計算與控制，現場(chǎng)制定控制方案、管控措施、應急響應機制，警情及控制策略實(shí)時(shí)同步各業(yè)務(wù)部門(mén)各系統，革新傳統由應急平臺聯(lián)動(dòng)其它部門(mén)響應機制，實(shí)現多設備、多系統的實(shí)時(shí)高效聯(lián)動(dòng)控制，自動(dòng)化程度大大提升。

（2）環(huán)境封閉性高，安全等級要求高

隧道內部環(huán)境較為復雜，對多級管控和智能感知需求大，需要建立涵蓋環(huán)境監測、事件檢測、流量監測、火災報警、動(dòng)力檢測、給排水檢測等全方位的感知系統。

解決思路：所選各類(lèi)感知設備均為國際一線(xiàn)品牌設備，并在以往項目中已實(shí)現長(cháng)期穩定運行，面對高溫、潮濕等惡劣環(huán)境，依然可保障警情的實(shí)時(shí)精準感知，并且核心感知設備采用不同種類(lèi)、不同位置安裝、高低互補方式進(jìn)行部署，杜絕一切警情漏報、錯報等現象發(fā)生。

（3）設備眾多，集中監管難

基于對全面監測的要求，隧道內機電設備數量龐大，隨著(zhù)技術(shù)的提高，智能化的設備應用越來(lái)越多，涉及的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域跨度越來(lái)越大，需要一個(gè)統一的管理平臺對隧道內的設備實(shí)現統一的監控管理。

解決思路：基于邊緣計算+AIOT的實(shí)時(shí)智能交通控制系統與隧道防汛控制系統均帶有運維/資產(chǎn)管理功能，可實(shí)現設備從采購、建設、竣工驗收、運行維護、遷改、下線(xiàn)報廢的全生命周期流程化管理，資產(chǎn)的狀態(tài)、變更履歷自動(dòng)追溯。支持移動(dòng)端數據采集，提升資產(chǎn)管理的時(shí)效性和便捷度。同時(shí)基于人工智能、大數據分析技術(shù)，實(shí)現隧道內設備快速接入、故障精準檢測、資產(chǎn)設備全生命周期管理以及運維的全流程可視化管理。實(shí)踐證明養護過(guò)程閉環(huán)率達到100%，機電設備完好率不低于95%。

4 效益分析

當前，社會(huì )發(fā)展進(jìn)入新的關(guān)鍵時(shí)期。該時(shí)期既是一個(gè)黃金發(fā)展期，也是一個(gè)矛盾凸顯期，事故災害、公共衛生和社會(huì )安全等領(lǐng)域暴露的問(wèn)題逐漸突出。在建設和諧社會(huì )的背景下，切實(shí)加強應急管理、提升交通出行效率、提高預防和處置突發(fā)公共事件的能力，是構建社會(huì )主義和諧社會(huì )的重要內容，也是全面履行政府職能、提高行政能力的迫切要求。

廣州市近年來(lái)發(fā)生的多起重大突發(fā)公共事件、城市內澇等，嚴重損害了人民生命和財產(chǎn)安全，社會(huì )和民眾對政府處理危機的能力和速度要求越來(lái)越高，危機應對和危機處理能力已成為廣大民眾對政府執政能力的重要評價(jià)標準。

應急平臺升級建設是應急管理的一項基礎性工作，對于建立和健全統一指揮、功能齊全、反應靈敏、運轉高效的應急機制，預防和應對自然災害、事故災難、公共衛生事件和社會(huì )安全事件，減少突發(fā)公共事件造成的損失，具有重要意義。其產(chǎn)生的效益主要分為管理效益、經(jīng)濟效益、社會(huì )效益和科技效益四大部分。

4.1 管理效益

基于邊緣計算+AIOT的實(shí)時(shí)智能交通控制系統可實(shí)現日常交通管控，提高通行效率，應急險情發(fā)生時(shí)可快速推薦涉險車(chē)輛、人員逃離方案，有效提升城市交通管理及應急管理水平。

隧道防汛控制系統，可使決策管理部門(mén)從整體上監測、掌控所轄區域各隧道運行的態(tài)勢，為相關(guān)主管部門(mén)提供科學(xué)決策的有力依據，有效提升城市管理水平。

4.2 經(jīng)濟效益

通過(guò)本期項目建設，可有效整合交管局、應急管理局、路政局等各部門(mén)的既有資源，有效減少政府和企業(yè)部門(mén)信息重復采集、節省人力成本，提高信息利用率和時(shí)效性，產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益。

4.3 社會(huì )效益

本期項目建設采用了先進(jìn)的通信系統和信息化管理系統，可大大提高對突發(fā)、應急、特殊和災難性事件的快速反應能力，有利于創(chuàng )建良好的社會(huì )服務(wù)和高效順暢的社會(huì )運行機制，提高社會(huì )的整體減災防災、災后恢復能力，有利于保護人民生命財產(chǎn)安全；有利于穩定社會(huì )秩序，營(yíng)造和諧社會(huì )。一方面，可以幫助廣州市政府應急管理局更好地開(kāi)展日常的應急值守工作；在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，通過(guò)該系統各類(lèi)信息得以及時(shí)反饋至應急指揮中心，能夠有效輔助市領(lǐng)導的決策指揮工作，提升應急處置效果；另一方面，通過(guò)該平臺，各應急聯(lián)動(dòng)部門(mén)在處置突發(fā)事件過(guò)程中，彼此之間的信息交互和業(yè)務(wù)協(xié)同更方便快捷，減少了因突發(fā)事件處置不及時(shí)帶來(lái)引發(fā)衍生或次生事件的可能性，以降低人民生命財產(chǎn)損失。

4.4 科技效益

本期項目建設使用了邊緣計算、人工智能、軟件定義PLC等多種高新技術(shù)，通過(guò)技術(shù)轉移和扶持，可以有效帶動(dòng)我市應急產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和相關(guān)科研課題的研究，進(jìn)一步提升我市應急響應和應急處置能力。

5 項目意義概述

通過(guò)本期項目建設，從技術(shù)上整合交通管控與應急指揮孤立資源，達到“及時(shí)了解，快速反應，準確決策，統一調度，妥善處置，全程監控”的目的，是代表最廣大人民根本利益的集中體現，是一項民心工程。

本期項目創(chuàng )新建設是應急管理的一項基礎性工作，對于建立和健全統一指揮、功能齊全、反應靈敏、運轉高效的應急機制，預防和應對自然災害、事故災難、公共衛生事件和社會(huì )安全事件，減少突發(fā)公共事件造成的損失，具有重要意義。

本項目系統具備兼容、集成多種感知及控制終端的能力，可在不改造或少改造現有基礎設施上進(jìn)行建設部署，大大降低了交通控制系統升級換代、隧道防汛應急系統建設的成本和難度，具備模式復制和應用推廣的優(yōu)良基礎條件?；诩夹g(shù)應用的示范性、前沿性，本項目將帶動(dòng)現有信號控制系統與應急指揮系統架構整體升級，促進(jìn)相關(guān)信號機、視頻檢測裝置、傳感器設備、網(wǎng)絡(luò )及存儲設備以及交通信息服務(wù)等上下游軟硬件行業(yè)增進(jìn)聯(lián)動(dòng)、全面發(fā)展。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年10月刊