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★北京東土科技股份有限公司

1 項目背景

1.1 行業背景

隨著物聯網等新一代信息技術逐漸應用到交通基礎設施中，城市交通逐步向集成化、智能化方向發展，在快速發展的同時，也面臨著多源檢測數據分散、信號控制設備及其系統平臺彼此不兼容等問題。

東土打造的基于邊緣計算+AIOT的實時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、深度強化學習、交通控制與仿真和邊緣計算、物聯網控制等技術，創新構建了“邊緣計算+實時自適應算法+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、數據處理高時延困難、資源計算和優化控制困難、不同部門業務聯動困難等交通控制行業亟待突破的重大問題。

1.2 現場環境背景

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

2 項目實施與應用

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，研發出一套基于邊緣計算+AIOT的實時智能交通控制系統與道防汛控制系統的聯合應用系統，構建“邊緣計算+實時自適應算法+廣域控制”的一體化運營模式，以新型的服務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服務的范本，樹立“物聯網+智能交通+智慧應急”集成創新與行業應用典范。

2.2 總體架構

基于邊緣計算+AIOT的實時智能交通控制系統與道防汛控制系統的聯合應用系統總體架構由云、邊、端，4個子系統組成，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，可實現實時感知隧道積水態勢，警情實時推送至智能交通邊緣服務器；

（2）信號控制子系統：可實時對進出隧道的車輛進行管制；

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

（4）信息發布子系統：可實時發布隧道積水情況、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

智能交通邊緣服務器采用國產芯片、我司自主研發intewell操作系統、AI算法內置技術、邊緣計算技術、時鐘同步等技術，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，可接入線圈/地磁/毫米波雷達/激光雷達/雷視一體機/視頻等各類終端感知及控制類設備，實現前端交通數據聚合，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數據處理能力，提高實時控制響應速度。

2.3.3 云側

（1）基于邊緣計算+AIOT的實時智能交通控制系統：可實現對交通態勢實時分析研判，當發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，可快速對隧道內車輛放行，實現涉嫌車輛的快速駛離；

（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；平時作為隧道的運行狀態監測，前端設備管理與維護，應急預案管理等；戰時作為險情處置，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 項目創新性、重點與難點問題

3.1 創新點

（1）產品技術創新

智能交通邊緣服務器是將成熟的工業互聯網技術引入智能交通控制領域的最新產品，內置多核多CPU結構，可承載各類增值計算需求。采用網絡+計算結合的模式，內置高性能網絡交換機，實現交通現場網絡一體化，提供UTP、光纖、兩線制以太網等多種網絡接口，支持基于TCP/IP協議的豐富的網絡服務，將交通控制、交通感知、交通視頻應用、物聯感知應用、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務系統，但是日常交通出行各類突發事件及自燃災害時有發生，警情同步效果難以保障百姓的生命財產安全及高效出行；本項目實現突發事件處置模式的全業務流程可視化，圍繞事件任務處置全過程，以智能預案流程為依托，對事件任務處置節點以時間軸方式進行呈現，對事件狀態、圖層控制、資源調撥、周邊視頻調用、地圖標繪、指揮調度等展開應用，便于快速控制事件發展態勢，減小各類損失；同時當發生突發事件時，聯合應用系統可快速實時制定涉嫌車輛、人員快速駛離方案，例如發生險情時可快速制定放行方案，系統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，可快速對隧道內車輛放行，實現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）各系統分散獨立，應急聯動處置能力弱

目前隧道內各系統相對獨立，遇到突發事件時，難以實現多設備、多系統的聯動控制，自動化程度低；一旦發生積水險情，隧道入口不能及時發布險情信息或對人、車進行及時攔截；隧道積水不能快速抽排；隧道內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，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器實現各類感知設備數據實時收集、計算與控制，現場制定控制方案、管控措施、應急響應機制，警情及控制策略實時同步各業務部門各系統，革新傳統由應急平臺聯動其它部門響應機制，實現多設備、多系統的實時高效聯動控制，自動化程度大大提升。

（2）環境封閉性高，安全等級要求高

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

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

（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，隨著技術的提高，智能化的設備應用越來越多，涉及的專業領域跨度越來越大，需要一個統一的管理平臺對隧道內的設備實現統一的監控管理。

解決思路：基于邊緣計算+AIOT的實時智能交通控制系統與隧道防汛控制系統均帶有運維/資產管理功能，可實現設備從采購、建設、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，資產的狀態、變更履歷自動追溯。支持移動端數據采集，提升資產管理的時效性和便捷度。同時基于人工智能、大數據分析技術，實現隧道內設備快速接入、故障精準檢測、資產設備全生命周期管理以及運維的全流程可視化管理。實踐證明養護過程閉環率達到100%，機電設備完好率不低于95%。

4 效益分析

當前，社會發展進入新的關鍵時期。該時期既是一個黃金發展期，也是一個矛盾凸顯期，事故災害、公共衛生和社會安全等領域暴露的問題逐漸突出。在建設和諧社會的背景下，切實加強應急管理、提升交通出行效率、提高預防和處置突發公共事件的能力，是構建社會主義和諧社會的重要內容，也是全面履行政府職能、提高行政能力的迫切要求。

廣州市近年來發生的多起重大突發公共事件、城市內澇等，嚴重損害了人民生命和財產安全，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安全事件，減少突發公共事件造成的損失，具有重要意義。其產生的效益主要分為管理效益、經濟效益、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可實現日常交通管控，提高通行效率，應急險情發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急管理水平。

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

4.2 經濟效益

通過本期項目建設，可有效整合交管局、應急管理局、路政局等各部門的既有資源，有效減少政府和企業部門信息重復采集、節省人力成本，提高信息利用率和時效性，產生直接經濟效益。

4.3 社會效益

本期項目建設采用了先進的通信系統和信息化管理系統，可大大提高對突發、應急、特殊和災難性事件的快速反應能力，有利于創建良好的社會服務和高效順暢的社會運行機制，提高社會的整體減災防災、災后恢復能力，有利于保護人民生命財產安全；有利于穩定社會秩序，營造和諧社會。一方面，可以幫助廣州市政府應急管理局更好地開展日常的應急值守工作；在發生突發事件時，通過該系統各類信息得以及時反饋至應急指揮中心，能夠有效輔助市領導的決策指揮工作，提升應急處置效果；另一方面，通過該平臺，各應急聯動部門在處置突發事件過程中，彼此之間的信息交互和業務協同更方便快捷，減少了因突發事件處置不及時帶來引發衍生或次生事件的可能性，以降低人民生命財產損失。

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，通過技術轉移和扶持，可以有效帶動我市應急產業的快速發展和相關科研課題的研究，進一步提升我市應急響應和應急處置能力。

5 項目意義概述

通過本期項目建設，從技術上整合交通管控與應急指揮孤立資源，達到“及時了解，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安全事件，減少突發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良基礎條件。基于技術應用的示范性、前沿性，本項目將帶動現有信號控制系統與應急指揮系統架構整體升級，促進相關信號機、視頻檢測裝置、傳感器設備、網絡及存儲設備以及交通信息服務等上下游軟硬件行業增進聯動、全面發展。

摘自《自動化博覽》2022年10月刊