特斯聯(lián)科技集團(tuán)有限公司
1 目標(biāo)和概述
1.1 行業(yè)挑戰(zhàn)
在智慧城市建設(shè)的不斷發(fā)展過程中,城市基礎(chǔ)設(shè)施不僅存在路燈、交通信號(hào)、道路指示、行人交通信號(hào)、運(yùn)營(yíng)商基站等“多桿林立”現(xiàn)象,還存在同一個(gè)路口桿體建設(shè)、線纜部署帶來的重復(fù)地面開挖問題,不僅影響城市市容市貌,同時(shí)還造成了城市空間資源的浪費(fèi)。城市專一功能基礎(chǔ)設(shè)施模式在城市高速發(fā)展中弊端日漸凸顯。
1.2 方案目標(biāo)
特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計(jì)算解決方案首先融合了智能照明、機(jī)器視覺、數(shù)字廣播、公共Wi-Fi、一鍵報(bào)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)、綠色充電、信息發(fā)布、設(shè)施監(jiān)管、車路協(xié)同等多種功能,實(shí)現(xiàn)桿體資源、地下空間資源等的共享,節(jié)約大量運(yùn)維成本,極大地提升了城市各領(lǐng)域的精細(xì)化管理水平和城市資源的集約化利用效率。其次通過標(biāo)準(zhǔn)化接口多方共享,同時(shí)支持智慧功能的按需演進(jìn),將各種前沿技術(shù)和應(yīng)用集于一身的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施,在智慧城市中扮演“末梢神經(jīng)元”的角色。通過對(duì)多行業(yè)的信息進(jìn)行采集、傳輸、分析、挖掘和發(fā)布,構(gòu)建一張智慧感知網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)智能照明、環(huán)境監(jiān)控、公共安全、便民服務(wù)、城市治理全方位聯(lián)動(dòng),極大提升多元智慧化服務(wù)效能。
1.3 功能創(chuàng)新
特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計(jì)算解決方案,作為特斯聯(lián)CITY OS+SaaS+AIoT+AI創(chuàng)新服務(wù)產(chǎn)品解決方案體系的重要組成部分,融合業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)和系統(tǒng)生態(tài)能力,實(shí)現(xiàn)智慧桿塔模塊之間及外部系統(tǒng)的交互聯(lián)動(dòng),構(gòu)建全域智能化;同時(shí)邊緣計(jì)算智能網(wǎng)關(guān)具備場(chǎng)景定義AI能力,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、價(jià)值最大化,并可持續(xù)升級(jí),安全穩(wěn)定高效。
基于邊云協(xié)同的架構(gòu)設(shè)計(jì),融合TACOSAI算法倉能力,進(jìn)行智能決策,可以實(shí)現(xiàn)例如視頻結(jié)構(gòu)化、智能偵測(cè)報(bào)警等功能,并聯(lián)動(dòng)顯示屏以及數(shù)字廣播,運(yùn)用圖片及語音合成技術(shù)進(jìn)行個(gè)性化提醒。
基于邊緣自治的架構(gòu)設(shè)計(jì),融合TACOS資源調(diào)度管理能力,預(yù)設(shè)應(yīng)急事件聯(lián)動(dòng)策略,可以對(duì)例如防疫事件、火災(zāi)事件、地震預(yù)警、臺(tái)風(fēng)預(yù)警、暴雨預(yù)警等做出相應(yīng)的亮屏顯示及廣播提醒;實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)+廣播場(chǎng)景智能聯(lián)動(dòng),例如檢測(cè)到游客在某一座椅有物品遺留,通過就近廣播提醒。實(shí)現(xiàn)通過經(jīng)緯度信息或環(huán)境光照感知,智能調(diào)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(jì)算解決方案,基于邊緣云計(jì)算、AI、5G、大數(shù)據(jù)管理技術(shù),給用戶提供一個(gè)集智能照明、環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)器視覺、無線覆蓋、信息發(fā)布、緊急呼叫、綠色能源、設(shè)施監(jiān)管、數(shù)字廣播等功能于一身,并通過智能邊緣網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景下智能聯(lián)動(dòng)的整體解決方案。同時(shí)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(wǎng)架構(gòu)如圖1所示。
圖1 解決方案系統(tǒng)及組網(wǎng)架構(gòu)圖
整個(gè)解決方案基于CITY OS+SaaS+AIoT基礎(chǔ)設(shè)施+AI創(chuàng)新服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì):TACOS統(tǒng)一調(diào)度軟硬件資源,實(shí)現(xiàn)全局管理、調(diào)度、決策,并配合第三方數(shù)據(jù)指導(dǎo)運(yùn)營(yíng)。邊緣側(cè)實(shí)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?cái)?shù)據(jù)的安全保護(hù),結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)上云,根據(jù)場(chǎng)景定義AI算法、算力組合與邊云協(xié)同工作,并實(shí)現(xiàn)與本地關(guān)聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化聯(lián)動(dòng)。端側(cè)完成AIoT數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)采集。
硬件平臺(tái)采用異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)方案CPU+GPU+NPU,基于核心板+AI算力模塊+底板分離的結(jié)構(gòu),四核處理器ARMCortex-A72架構(gòu),高速PCIE3.0可靈活擴(kuò)展NPUAI算力單元,支持8路原生網(wǎng)口,高速網(wǎng)絡(luò)采用硬件數(shù)據(jù)路徑加速架構(gòu),支持?jǐn)?shù)據(jù)包解析、分類和分發(fā),調(diào)度、包排序和擁塞管理的隊(duì)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(shí)支持OVSDPDK,用于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中數(shù)據(jù)包的高性能處理。
軟件平臺(tái)架構(gòu)如圖2所示。
圖2 軟件平臺(tái)架構(gòu)圖
依托TACOS算法倉的能力,實(shí)踐中通過對(duì)AI CITY、AI PARK、智慧園區(qū)場(chǎng)景所需要的量化指標(biāo)進(jìn)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(jié)構(gòu)化、智能偵測(cè)報(bào)警(絆線入侵、區(qū)域入侵、穿越圍欄、徘徊檢測(cè)、物品遺留、物品搬移、快速移動(dòng)、停車檢測(cè)、人員聚集),發(fā)揮智慧桿塔邊緣計(jì)算高性能、高吞吐、高并發(fā)、強(qiáng)實(shí)時(shí)性等計(jì)算優(yōu)勢(shì),確保數(shù)據(jù)分析的有效性、實(shí)時(shí)性和針對(duì)性。
在數(shù)據(jù)應(yīng)用方面,在智慧桿塔邊緣計(jì)算實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,與TACOS協(xié)同進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與查詢類應(yīng)用、設(shè)備等平臺(tái)性管理工作。同時(shí)可以和第三方平臺(tái)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(jì)算能力,實(shí)現(xiàn)了從前端到平臺(tái)的全鏈路安全策略。從外至內(nèi)縱深防護(hù)的思想,首先實(shí)施網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)邊界的安全,其次實(shí)施關(guān)鍵信息化基礎(chǔ)設(shè)施的安全防護(hù),最后,在達(dá)到覆蓋基本安全要求的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全管理等。
3 代表性及推廣價(jià)值
特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計(jì)算解決方案是特斯聯(lián)邊緣計(jì)算在智慧城市AIoT基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的有效嘗試,圍繞特斯聯(lián)AICITY城市級(jí)智能操作系統(tǒng)TACOS的業(yè)務(wù)和技術(shù)場(chǎng)景持續(xù)創(chuàng)新,在行業(yè)內(nèi)具有代表性和創(chuàng)新性。
特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計(jì)算解決方案在重慶高新區(qū)AIPARK項(xiàng)目打造技術(shù)示范點(diǎn),一站式集成了照明、Wi-Fi、信息發(fā)布、充電樁、環(huán)境監(jiān)測(cè)、緊急呼叫等功能需求。項(xiàng)目自建成以來,以智能、高效、可靠和低碳的運(yùn)營(yíng)效果成為AIPARK室外的智慧化亮點(diǎn)。
特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計(jì)算解決方案在深圳寶安區(qū)某5G公園項(xiàng)目中應(yīng)用,集5G基站、智能照明、機(jī)器視覺、環(huán)境監(jiān)測(cè)、無線通信、應(yīng)急求助、信息交互等功能于一體,構(gòu)建新型智慧城市全面感知網(wǎng)絡(luò);通過基于TACOS的邊云協(xié)同、邊緣側(cè)自治設(shè)備之間的聯(lián)動(dòng)和信息互聯(lián)互通,實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)區(qū)域預(yù)警、抽煙監(jiān)測(cè)、街頭躺臥、單車違規(guī)停放預(yù)警、人群打架斗毆監(jiān)測(cè)等多種應(yīng)用場(chǎng)景的管控,項(xiàng)目自建成以來,共檢測(cè)并預(yù)警超過8000條12種異常事件,為打造一個(gè)安全、文明、宜居的社會(huì)公共區(qū)域環(huán)境作出了重要貢獻(xiàn)。
特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計(jì)算解決方案在多個(gè)AI CITY、AI PARK、智慧園區(qū)項(xiàng)目應(yīng)用中,多個(gè)維度持續(xù)提升商業(yè)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值,通過集成多種設(shè)備于一身,實(shí)現(xiàn)“多桿合一”,減少重復(fù)建設(shè),節(jié)省項(xiàng)目投資成本,通過裝維平臺(tái)、一鍵安裝App,節(jié)省人工成本;通過智能化的系統(tǒng)設(shè)計(jì),有效分析異常事件,及時(shí)預(yù)警,提升社會(huì)公共安全服務(wù)的品質(zhì)與效率。
摘自《自動(dòng)化博覽》2022年2月刊