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特斯聯(lián)科技集團有限公司

1 目標和概述

1.1 行業(yè)挑戰(zhàn)

在智慧城市建設的不斷發(fā)展過程中，城市基礎設施不僅存在路燈、交通信號、道路指示、行人交通信號、運營商基站等“多桿林立”現(xiàn)象，還存在同一個路口桿體建設、線纜部署帶來的重復地面開挖問題，不僅影響城市市容市貌，同時還造成了城市空間資源的浪費。城市專一功能基礎設施模式在城市高速發(fā)展中弊端日漸凸顯。

1.2 方案目標

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案首先融合了智能照明、機器視覺、數(shù)字廣播、公共Wi-Fi、一鍵報警、環(huán)境監(jiān)測、綠色充電、信息發(fā)布、設施監(jiān)管、車路協(xié)同等多種功能，實現(xiàn)桿體資源、地下空間資源等的共享，節(jié)約大量運維成本，極大地提升了城市各領域的精細化管理水平和城市資源的集約化利用效率。其次通過標準化接口多方共享，同時支持智慧功能的按需演進，將各種前沿技術和應用集于一身的新型信息基礎設施，在智慧城市中扮演“末梢神經元”的角色。通過對多行業(yè)的信息進行采集、傳輸、分析、挖掘和發(fā)布，構建一張智慧感知網絡，實現(xiàn)智能照明、環(huán)境監(jiān)控、公共安全、便民服務、城市治理全方位聯(lián)動，極大提升多元智慧化服務效能。

1.3 功能創(chuàng)新

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案，作為特斯聯(lián)CITY OS+SaaS+AIoT+AI創(chuàng)新服務產品解決方案體系的重要組成部分，融合業(yè)務應用平臺和系統(tǒng)生態(tài)能力，實現(xiàn)智慧桿塔模塊之間及外部系統(tǒng)的交互聯(lián)動，構建全域智能化；同時邊緣計算智能網關具備場景定義AI能力，數(shù)據(jù)結構化、價值最大化，并可持續(xù)升級，安全穩(wěn)定高效。

基于邊云協(xié)同的架構設計，融合TACOSAI算法倉能力，進行智能決策，可以實現(xiàn)例如視頻結構化、智能偵測報警等功能，并聯(lián)動顯示屏以及數(shù)字廣播，運用圖片及語音合成技術進行個性化提醒。

基于邊緣自治的架構設計，融合TACOS資源調度管理能力，預設應急事件聯(lián)動策略，可以對例如防疫事件、火災事件、地震預警、臺風預警、暴雨預警等做出相應的亮屏顯示及廣播提醒；實現(xiàn)攝像機+廣播場景智能聯(lián)動，例如檢測到游客在某一座椅有物品遺留，通過就近廣播提醒。實現(xiàn)通過經緯度信息或環(huán)境光照感知，智能調整燈光亮度，有效減少碳排放。

2 方案介紹

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案，基于邊緣云計算、AI、5G、大數(shù)據(jù)管理技術，給用戶提供一個集智能照明、環(huán)境監(jiān)測、機器視覺、無線覆蓋、信息發(fā)布、緊急呼叫、綠色能源、設施監(jiān)管、數(shù)字廣播等功能于一身，并通過智能邊緣網關實現(xiàn)多場景下智能聯(lián)動的整體解決方案。同時支持5G微基站部署、車路協(xié)同RSU部署等功能。

系統(tǒng)及組網架構如圖1所示。

圖1 解決方案系統(tǒng)及組網架構圖

整個解決方案基于CITY OS+SaaS+AIoT基礎設施+AI創(chuàng)新服務架構設計：TACOS統(tǒng)一調度軟硬件資源，實現(xiàn)全局管理、調度、決策，并配合第三方數(shù)據(jù)指導運營。邊緣側實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚處理，完成數(shù)據(jù)的采集、清洗、過濾和本地數(shù)據(jù)的安全保護，結構化數(shù)據(jù)上云，根據(jù)場景定義AI算法、算力組合與邊云協(xié)同工作，并實現(xiàn)與本地關聯(lián)的物聯(lián)網系統(tǒng)的智能化聯(lián)動。端側完成AIoT數(shù)據(jù)的基礎采集。

硬件平臺采用異構計算架構方案CPU+GPU+NPU，基于核心板+AI算力模塊+底板分離的結構，四核處理器ARMCortex-A72架構，高速PCIE3.0可靈活擴展NPUAI算力單元，支持8路原生網口，高速網絡采用硬件數(shù)據(jù)路徑加速架構，支持數(shù)據(jù)包解析、分類和分發(fā)，調度、包排序和擁塞管理的隊列管理，緩沖區(qū)分配和反分配的硬件緩沖區(qū)管理。軟件層支持完整的數(shù)據(jù)平面開發(fā)套件（Data Plane Development Kit，DPDK）環(huán)境，同時支持OVSDPDK，用于網絡應用中數(shù)據(jù)包的高性能處理。

軟件平臺架構如圖2所示。

圖2 軟件平臺架構圖

依托TACOS算法倉的能力，實踐中通過對AI CITY、AI PARK、智慧園區(qū)場景所需要的量化指標進行分析，定制和優(yōu)化了各維度AI算法引擎，主要包括視頻結構化、智能偵測報警（絆線入侵、區(qū)域入侵、穿越圍欄、徘徊檢測、物品遺留、物品搬移、快速移動、停車檢測、人員聚集），發(fā)揮智慧桿塔邊緣計算高性能、高吞吐、高并發(fā)、強實時性等計算優(yōu)勢，確保數(shù)據(jù)分析的有效性、實時性和針對性。

在數(shù)據(jù)應用方面，在智慧桿塔邊緣計算實時數(shù)據(jù)分析的基礎上，與TACOS協(xié)同進行長時的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與查詢類應用、設備等平臺性管理工作。同時可以和第三方平臺數(shù)據(jù)打通，完成更多維度的數(shù)據(jù)管理與分析。

在數(shù)據(jù)安全方面，依托于智慧桿塔邊緣計算能力，實現(xiàn)了從前端到平臺的全鏈路安全策略。從外至內縱深防護的思想，首先實施網絡結構及網絡邊界的安全，其次實施關鍵信息化基礎設施的安全防護，最后，在達到覆蓋基本安全要求的基礎上，加強數(shù)據(jù)安全管理等。

3 代表性及推廣價值

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案是特斯聯(lián)邊緣計算在智慧城市AIoT基礎設施領域的有效嘗試，圍繞特斯聯(lián)AICITY城市級智能操作系統(tǒng)TACOS的業(yè)務和技術場景持續(xù)創(chuàng)新，在行業(yè)內具有代表性和創(chuàng)新性。

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案在重慶高新區(qū)AIPARK項目打造技術示范點，一站式集成了照明、Wi-Fi、信息發(fā)布、充電樁、環(huán)境監(jiān)測、緊急呼叫等功能需求。項目自建成以來，以智能、高效、可靠和低碳的運營效果成為AIPARK室外的智慧化亮點。

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案在深圳寶安區(qū)某5G公園項目中應用，集5G基站、智能照明、機器視覺、環(huán)境監(jiān)測、無線通信、應急求助、信息交互等功能于一體，構建新型智慧城市全面感知網絡；通過基于TACOS的邊云協(xié)同、邊緣側自治設備之間的聯(lián)動和信息互聯(lián)互通，實現(xiàn)了危險區(qū)域預警、抽煙監(jiān)測、街頭躺臥、單車違規(guī)停放預警、人群打架斗毆監(jiān)測等多種應用場景的管控，項目自建成以來，共檢測并預警超過8000條12種異常事件，為打造一個安全、文明、宜居的社會公共區(qū)域環(huán)境作出了重要貢獻。

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案在多個AI CITY、AI PARK、智慧園區(qū)項目應用中，多個維度持續(xù)提升商業(yè)價值、社會價值，通過集成多種設備于一身，實現(xiàn)“多桿合一”，減少重復建設，節(jié)省項目投資成本，通過裝維平臺、一鍵安裝App，節(jié)省人工成本；通過智能化的系統(tǒng)設計，有效分析異常事件，及時預警，提升社會公共安全服務的品質與效率。

摘自《自動化博覽》2022年2月刊