據國家統計局數據,目前中國的城鎮化率為65%,預計到2030年將達到75%。大規模增加的城市人口會給交通帶來前所未有的壓力。其中,路口是整個城市交通系統中最重要的節點,基于邊緣計算、物聯網、人工智能技術的智慧路口解決方案,可幫助城市智慧管理路口交通流量,減少擁堵,保障交通安全,從而改善居民的生活質量。但目前各個城市的路口“千城千面”,不同路口的基礎設施、邊緣感知能力都不同,需要面向不同邊緣路口場景構建靈活應用的解決方案。

浪潮信息攜手多倫科技打造的智慧路口多場景方案,在南京江寧區智慧街區部署成功,不僅能夠靈活滿足各類路口場景,還通過優化改造,將路口高峰期車輛排隊長度降低10.47%,車輛通行速度提升13.24%。目前,這套多場景方案也已在全國20多個城市完成了落地,為更多城市居民提供智慧交通服務。

城市“神經 ” 痛 , 海量數據集結卻難以有效協同

城市交通就像人體的神經網絡,而交通擁堵,一直是城市的“交感神經”痛,不管城市大小,都有自己的痛點。雖然隨著科學技術的發展,中國各個城市都已經鋪設了大量的流量檢測、信號控制、誘導屏等設施設備,產生了大量的交通流、交通事件數據,但海量數據的簡單集結,仍然難以完全滿足交通智慧化管理的需求,同時也帶來了挑戰。

 一是路口邊緣算力不足,交通路口的數據要傳輸至中心并通過后臺中心處理,計算耗時久、數據時延大,很難支持實時、復雜的優化治理工作,迫切需要將計算壓力下放到邊緣側。

 二是應用數據偏重于交通管理業務,難以刻畫高精度路口的流量特征、路口范圍內車輛真實軌跡等微觀層面的交通特征,對開展精細化交通治理工作的支撐效果非常有限,需要在路口端直接實現數據的再挖掘、再利用。

 三是城市路口千城千面,雖然市場上關于智慧路口的概念層出不窮,但針對路口精細化治理對感知能力和算力的不同需求,目前關于路口、路段、區域如何有效協同等方面并沒有很成熟的解決方案,導致路口治理之痛依然存在。

南京新解法, 厘米級地圖刻畫路口感知設備“兼收并蓄”

如今,困擾各地的智慧路口建設難點,在南京江寧區智慧街區挹淮街勝利路有了全新的解決方案。該路口位于南京江寧百家湖片區,這里是典型的南京市老工業區,更是人群居住密集地和地域商業中心,集聚了IT、金融企業辦公片區、居民小區、城市公園等多個城市功能空間,是連系人們工作與生活的重要社區,日常交通通行車流很大,早高峰時段,部分路口的通行流量可達到4500PCU(Passenger Car Unit)/小時,遠超一般1600CPU/小時的通行流量。而巨大的通行流量,給路口的通行速度和通行效率帶來了極大挑戰,也讓很多人對這個上下班路上經常的堵點望而卻步。

針對應用痛點,浪潮信息聯合多倫科技和東南大學等合作伙伴,通過總結當前智慧路口的主要建設思路,以設備利舊、適配兼容、多盒聯動、場景化應用等為重點,采用“云-邊-端”三體協同的技術架構,將每個路口都轉變為具備感知-計算-管控-服務能力的智能單元,充分釋放云中心計算壓力:

 首先,在前端通過適配兼容實現前端設備利舊,可以根據路口管理的不同需要,部署在任何有需要的路口,達到無需更換感知設備和交通信號控制機,即可構建單路口內“感知-控制-服務”三維一體的業務閉環。

 其次,在邊緣部署AI算法模塊和邊緣計算模塊,深度挖掘路口前端感知數據的價值。在實現“路口信息數字化”的同時,提供多元階梯算力的邊緣計算設備,支持六大類108種算法,在打通路口與中心數據通道的基礎上,打造跨路口目標跟蹤、干線信號優化、多路口安全分析等精細化應用。

 最后,在云中心實現各邊緣側數據的匯集。通過整合單路口能力,以精準的交通流計算為基礎實現信控優化,在高精度電子地圖上自動實現對指定車輛的實時定位和仿真跟蹤,實現干線、區域級協調和控制,以及多路口之間的自動接力追蹤,并與指揮調度、勤務管理、數據分析等中心業務系統實現數據共享和業務聯動。

通過優化,智慧路口方案在算力、高精度地圖、感知設備、方案功能等多方面實現了多項創新突破:邊緣計算硬件算力可在20T到200T之間靈活配置,可伴隨硬件更新逐步升級,滿足不同業務的算力要求;高精度地圖測繪精度達到厘米級,滿足路口流量的高精度刻畫;算法兼收并蓄,滿足不同終端、異構設備數據的接入和融合;從實際交通管理的業務出發,圍繞場景化應用展開,有效支撐當前和未來的城市交通管理需求。

智慧 造通衢 , “云-邊-端”協同多場景靈活應用

智慧路口場景多樣,四通八達的街區往往有不同的場景需求。而多場景化靈活應用,正是南京智慧街區路口方案的重要亮點。該方案根據智能感知、信控優化、全息路口、車路協同不同的應用場景滿足不同的業務需求,同時四個場景具有相關性,首先實現智能感知,獲取道路交通數據信息,然后根據交通流量變化實現信控配時方案自動優化,同時根據路口流量數據刻畫出路口畫像,實現全息呈現,人-車-路-環境數據實現信息共享,即車路協同。不同場景之間可自由組合,因地制宜,配置靈活多變,面對各種各樣的路口街區,可以“千城千面”。

● 治理,首先需要感知。 在交通場景智能感知上,邊緣微服務器采集傳感器、雷達等設備自檢事件,同時基于視覺分析技術對原始視頻流進行安全隱患事件聚合分析,尋找路口安全隱患位置以及時空分布規律,實現對路口行人、非機動車、機動車交通安全事件檢測,比如堵車、路口異常停車、交通事故等。同時,聯動路口側誘導屏,將安全隱患直接推送給誘導設施設備上,提前預示后方車輛,多管齊下降低路口風險系數。

● 感知到的信息,最終會作用在交通信號優化上。 這份智慧路口方案,可以根據路口的特性和等級以及周邊路口復雜情況,進行路口交通信號優化,比如在一般的路口,可以通過利舊現有感知設備的實時在線優化,基于調整綠信比減少路口綠燈空放情況,提升路口通行效率(基礎版);較復雜的路口,可以通過卡電結構化和實時視頻分析數據,實現重點路口的離線或在線的實時優化控制(標準版);針對于一些大型交通樞紐的特殊路口,可以通過干線、區域的自適應優化,解決復雜交通問題,以達到更好的控制效果(增強版)。

● 路口要治理好,還需要精準路口數字畫像并進行聯動。 基于數字孿生技術,方案可以對路口250米范圍內形成車道級檢測,實現路口多個方向的卡電視頻數據和雷達數據的異構融合,在高精度地圖上以厘米級精準還原機動車、非機動車以及行人的運行動向,以精細、全面、連續、可計算的數據構建路口數字畫像。

● 有了這樣的智慧路口,未來車路協同也將照入現實。 通過與車端設備實時互通,實現信號控制方案、行人和非機動車感知信息、路口交通態勢、特殊車輛優先通行請求等信息交互,未來的智慧道路將可以支持車路協同安全預警與車路協同自動駕駛兩類標準化服務,打造更加安全、暢通、便民的車路協同體驗。

目前,在江寧區的智慧街區,無論是路口的通行感受,還是交通管理效能,都得到了大幅度提升。通過優化改造,該路口高峰時期的最大排隊長度下降了10.47%,車輛通行速度提升13.24%。另外,通過邊邊協同、邊云協同技術,可以實現多路口聯動和整個區域的全域路口管理,實現“點-線-面”三級智能,同時為指揮中心情報研判、精準調度提供數據支撐和應用保障。

無論是在城市交通管理技術未來發展中,還是在未來車路協同網聯環境中,強化邊緣計算能力以滿足不斷提高的路口信息的實時性要求,已成為行業共識。浪潮信息和多倫科技基于邊緣計算的智慧路口解決方案,通過“云-邊-端”三體協同的場景化應用,實現了路口、路段、區域三個層面的多級交通管理需求。

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