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★北京東土科技股份有限公司

1 項目背景

1.1 行業(yè)背景

隨著物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)逐漸應(yīng)用到交通基礎(chǔ)設(shè)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，也面臨著多源檢測數(shù)據(jù)分散、信號控制設(shè)備及其系統(tǒng)平臺彼此不兼容等問題。

東土打造的基于邊緣計算+AIOT的實時智能交通控制系統(tǒng)采用“云-邊-端”AIoT架構(gòu)，運用人工智能、大數(shù)據(jù)、深度強化學(xué)習(xí)、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(gòu)建了“邊緣計算+實時自適應(yīng)算法+廣域控制”的融合應(yīng)用系統(tǒng)，有效解決了城市交通數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理困難、數(shù)據(jù)處理高時延困難、資源計算和優(yōu)化控制困難、不同部門業(yè)務(wù)聯(lián)動困難等交通控制行業(yè)亟待突破的重大問題。

1.2 現(xiàn)場環(huán)境背景

連續(xù)多年，全國多個城市出現(xiàn)嚴(yán)重內(nèi)澇，內(nèi)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”，廣州市多個下穿式隧道發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)澇，特別是黃埔區(qū)開源大道隧道有車輛被困，造成2人溺亡。

2 項目實施與應(yīng)用

2.1 項目目標(biāo)

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的實時智能交通控制系統(tǒng)與道防汛控制系統(tǒng)的聯(lián)合應(yīng)用系統(tǒng)，構(gòu)建“邊緣計算+實時自適應(yīng)算法+廣域控制”的一體化運營模式，以新型的服務(wù)理念和工作模式打造城市交通、城市應(yīng)急全流程規(guī)范化運營服務(wù)的范本，樹立“物聯(lián)網(wǎng)+智能交通+智慧應(yīng)急”集成創(chuàng)新與行業(yè)應(yīng)用典范。

2.2 總體架構(gòu)

基于邊緣計算+AIOT的實時智能交通控制系統(tǒng)與道防汛控制系統(tǒng)的聯(lián)合應(yīng)用系統(tǒng)總體架構(gòu)由云、邊、端，4個子系統(tǒng)組成，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2.3 方案介紹

2.3.1 端側(cè)

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

（2）信號控制子系統(tǒng)：可實時對進出隧道的車輛進行管制；

（3）控制終端子系統(tǒng)：當(dāng)隧道積水達(dá)到預(yù)警值時，可啟動排水機制并通過道閘對隧道入口進行攔截；

（4）信息發(fā)布子系統(tǒng)：可實時發(fā)布隧道積水情況、可對機動車、非機動車、行人通過多種提示方式實時同步隧道險情。

2.3.2 邊側(cè)

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(tǒng)、AI算法內(nèi)置技術(shù)、邊緣計算技術(shù)、時鐘同步等技術(shù)，集“數(shù)據(jù)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，可接入線圈/地磁/毫米波雷達(dá)/激光雷達(dá)/雷視一體機/視頻等各類終端感知及控制類設(shè)備，實現(xiàn)前端交通數(shù)據(jù)聚合，同時具有信號檢測和感知功能，能夠為交通管制提供邊緣側(cè)數(shù)據(jù)處理能力，提高實時控制響應(yīng)速度。

2.3.3 云側(cè)

（1）基于邊緣計算+AIOT的實時智能交通控制系統(tǒng)：可實現(xiàn)對交通態(tài)勢實時分析研判，當(dāng)發(fā)生險情時可快速制定放行方案，如隧道上下游路口綠波通行方案、隧道出口車輛多方向消散方案等，可快速對隧道內(nèi)車輛放行，實現(xiàn)涉嫌車輛的快速駛離；

（2）隧道防汛控制系統(tǒng)：是集隧道監(jiān)測、預(yù)警、事件處置等功能的管控系統(tǒng)；平時作為隧道的運行狀態(tài)監(jiān)測，前端設(shè)備管理與維護，應(yīng)急預(yù)案管理等；戰(zhàn)時作為險情處置，應(yīng)急指揮，資源調(diào)度等；可為第三方平臺提供數(shù)據(jù)接口對接。

3 項目創(chuàng)新性、重點與難點問題

3.1 創(chuàng)新點

（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(nèi)置多核多CPU結(jié)構(gòu)，可承載各類增值計算需求。采用網(wǎng)絡(luò)+計算結(jié)合的模式，內(nèi)置高性能網(wǎng)絡(luò)交換機，實現(xiàn)交通現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)一體化，提供UTP、光纖、兩線制以太網(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(yīng)用、物聯(lián)感知應(yīng)用、交通云數(shù)據(jù)處理等多種應(yīng)用高度集成。

（2）系統(tǒng)融合應(yīng)用創(chuàng)新

信號控制與應(yīng)急防汛在傳統(tǒng)架構(gòu)中屬于相互獨立的兩套業(yè)務(wù)系統(tǒng)，但是日常交通出行各類突發(fā)事件及自燃災(zāi)害時有發(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；本項目實現(xiàn)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)處置全過程，以智能預(yù)案流程為依托，對事件任務(wù)處置節(jié)點以時間軸方式進行呈現(xiàn)，對事件狀態(tài)、圖層控制、資源調(diào)撥、周邊視頻調(diào)用、地圖標(biāo)繪、指揮調(diào)度等展開應(yīng)用，便于快速控制事件發(fā)展態(tài)勢，減小各類損失；同時當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時，聯(lián)合應(yīng)用系統(tǒng)可快速實時制定涉嫌車輛、人員快速駛離方案，例如發(fā)生險情時可快速制定放行方案，系統(tǒng)啟動隧道上下游路口綠波通行方案、隧道出口車輛多方向消散方案等，可快速對隧道內(nèi)車輛放行，實現(xiàn)涉險車輛的快速駛離。

3.2 項目重點、難點問題及解決思路

（1）各系統(tǒng)分散獨立，應(yīng)急聯(lián)動處置能力弱

目前隧道內(nèi)各系統(tǒng)相對獨立，遇到突發(fā)事件時，難以實現(xiàn)多設(shè)備、多系統(tǒng)的聯(lián)動控制，自動化程度低；一旦發(fā)生積水險情，隧道入口不能及時發(fā)布險情信息或?qū)θ恕④囘M行及時攔截；隧道積水不能快速抽排；隧道內(nèi)車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(cè)，通過具備計算、存儲、交換、PLC控制、通訊、智能化算法的智能交通邊緣服務(wù)器實現(xiàn)各類感知設(shè)備數(shù)據(jù)實時收集、計算與控制，現(xiàn)場制定控制方案、管控措施、應(yīng)急響應(yīng)機制，警情及控制策略實時同步各業(yè)務(wù)部門各系統(tǒng)，革新傳統(tǒng)由應(yīng)急平臺聯(lián)動其它部門響應(yīng)機制，實現(xiàn)多設(shè)備、多系統(tǒng)的實時高效聯(lián)動控制，自動化程度大大提升。

（2）環(huán)境封閉性高，安全等級要求高

隧道內(nèi)部環(huán)境較為復(fù)雜，對多級管控和智能感知需求大，需要建立涵蓋環(huán)境監(jiān)測、事件檢測、流量監(jiān)測、火災(zāi)報警、動力檢測、給排水檢測等全方位的感知系統(tǒng)。

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

（3）設(shè)備眾多，集中監(jiān)管難

基于對全面監(jiān)測的要求，隧道內(nèi)機電設(shè)備數(shù)量龐大，隨著技術(shù)的提高，智能化的設(shè)備應(yīng)用越來越多，涉及的專業(yè)領(lǐng)域跨度越來越大，需要一個統(tǒng)一的管理平臺對隧道內(nèi)的設(shè)備實現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控管理。

解決思路：基于邊緣計算+AIOT的實時智能交通控制系統(tǒng)與隧道防汛控制系統(tǒng)均帶有運維/資產(chǎn)管理功能，可實現(xiàn)設(shè)備從采購、建設(shè)、竣工驗收、運行維護、遷改、下線報廢的全生命周期流程化管理，資產(chǎn)的狀態(tài)、變更履歷自動追溯。支持移動端數(shù)據(jù)采集，提升資產(chǎn)管理的時效性和便捷度。同時基于人工智能、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)隧道內(nèi)設(shè)備快速接入、故障精準(zhǔn)檢測、資產(chǎn)設(shè)備全生命周期管理以及運維的全流程可視化管理。實踐證明養(yǎng)護過程閉環(huán)率達(dá)到100%，機電設(shè)備完好率不低于95%。

4 效益分析

當(dāng)前，社會發(fā)展進入新的關(guān)鍵時期。該時期既是一個黃金發(fā)展期，也是一個矛盾凸顯期，事故災(zāi)害、公共衛(wèi)生和社會安全等領(lǐng)域暴露的問題逐漸突出。在建設(shè)和諧社會的背景下，切實加強應(yīng)急管理、提升交通出行效率、提高預(yù)防和處置突發(fā)公共事件的能力，是構(gòu)建社會主義和諧社會的重要內(nèi)容，也是全面履行政府職能、提高行政能力的迫切要求。

廣州市近年來發(fā)生的多起重大突發(fā)公共事件、城市內(nèi)澇等，嚴(yán)重?fù)p害了人民生命和財產(chǎn)安全，社會和民眾對政府處理危機的能力和速度要求越來越高，危機應(yīng)對和危機處理能力已成為廣大民眾對政府執(zhí)政能力的重要評價標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)急平臺升級建設(shè)是應(yīng)急管理的一項基礎(chǔ)性工作，對于建立和健全統(tǒng)一指揮、功能齊全、反應(yīng)靈敏、運轉(zhuǎn)高效的應(yīng)急機制，預(yù)防和應(yīng)對自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件和社會安全事件，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的實時智能交通控制系統(tǒng)可實現(xiàn)日常交通管控，提高通行效率，應(yīng)急險情發(fā)生時可快速推薦涉險車輛、人員逃離方案，有效提升城市交通管理及應(yīng)急管理水平。

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

4.2 經(jīng)濟效益

通過本期項目建設(shè)，可有效整合交管局、應(yīng)急管理局、路政局等各部門的既有資源，有效減少政府和企業(yè)部門信息重復(fù)采集、節(jié)省人力成本，提高信息利用率和時效性，產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益。

4.3 社會效益

本期項目建設(shè)采用了先進的通信系統(tǒng)和信息化管理系統(tǒng)，可大大提高對突發(fā)、應(yīng)急、特殊和災(zāi)難性事件的快速反應(yīng)能力，有利于創(chuàng)建良好的社會服務(wù)和高效順暢的社會運行機制，提高社會的整體減災(zāi)防災(zāi)、災(zāi)后恢復(fù)能力，有利于保護人民生命財產(chǎn)安全；有利于穩(wěn)定社會秩序，營造和諧社會。一方面，可以幫助廣州市政府應(yīng)急管理局更好地開展日常的應(yīng)急值守工作；在發(fā)生突發(fā)事件時，通過該系統(tǒng)各類信息得以及時反饋至應(yīng)急指揮中心，能夠有效輔助市領(lǐng)導(dǎo)的決策指揮工作，提升應(yīng)急處置效果；另一方面，通過該平臺，各應(yīng)急聯(lián)動部門在處置突發(fā)事件過程中，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)事件處置不及時帶來引發(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(shè)使用了邊緣計算、人工智能、軟件定義PLC等多種高新技術(shù)，通過技術(shù)轉(zhuǎn)移和扶持，可以有效帶動我市應(yīng)急產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和相關(guān)科研課題的研究，進一步提升我市應(yīng)急響應(yīng)和應(yīng)急處置能力。

5 項目意義概述

通過本期項目建設(shè)，從技術(shù)上整合交通管控與應(yīng)急指揮孤立資源，達(dá)到“及時了解，快速反應(yīng)，準(zhǔn)確決策，統(tǒng)一調(diào)度，妥善處置，全程監(jiān)控”的目的，是代表最廣大人民根本利益的集中體現(xiàn)，是一項民心工程。

本期項目創(chuàng)新建設(shè)是應(yīng)急管理的一項基礎(chǔ)性工作，對于建立和健全統(tǒng)一指揮、功能齊全、反應(yīng)靈敏、運轉(zhuǎn)高效的應(yīng)急機制，預(yù)防和應(yīng)對自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件和社會安全事件，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(tǒng)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(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施上進行建設(shè)部署，大大降低了交通控制系統(tǒng)升級換代、隧道防汛應(yīng)急系統(tǒng)建設(shè)的成本和難度，具備模式復(fù)制和應(yīng)用推廣的優(yōu)良基礎(chǔ)條件。基于技術(shù)應(yīng)用的示范性、前沿性，本項目將帶動現(xiàn)有信號控制系統(tǒng)與應(yīng)急指揮系統(tǒng)架構(gòu)整體升級，促進相關(guān)信號機、視頻檢測裝置、傳感器設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)及存儲設(shè)備以及交通信息服務(wù)等上下游軟硬件行業(yè)增進聯(lián)動、全面發(fā)展。

摘自《自動化博覽》2022年10月刊