特斯联科技集团有限公司

1 目标和概述

1.1 行业挑战

在智慧城市建设的不断发展过程中，城市基础设施不仅存在路灯、交通信号、道路指示、行人交通信号、运营商基站等“多杆林立”现象，还存在同一个路口杆体建设、线缆部署带来的重复地面开挖问题，不仅影响城市市容市貌，同时还造成了城市空间资源的浪费。城市专一功能基础设施模式在城市高速发展中弊端日渐凸显。

1.2 方案目标

特斯联智慧杆塔边缘计算解决方案首先融合了智能照明、机器视觉、数字广播、公共Wi-Fi、一键报警、环境监测、绿色充电、信息发布、设施监管、车路协同等多种功能，实现杆体资源、地下空间资源等的共享，节约大量运维成本，极大地提升了城市各领域的精细化管理水平和城市资源的集约化利用效率。其次通过标准化接口多方共享，同时支持智慧功能的按需演进，将各种前沿技术和应用集于一身的新型信息基础设施，在智慧城市中扮演“末梢神经元”的角色。通过对多行业的信息进行采集、传输、分析、挖掘和发布，构建一张智慧感知网络，实现智能照明、环境监控、公共安全、便民服务、城市治理全方位联动，极大提升多元智慧化服务效能。

1.3 功能创新

特斯联智慧杆塔边缘计算解决方案，作为特斯联CITY OS+SaaS+AIoT+AI创新服务产品解决方案体系的重要组成部分，融合业务应用平台和系统生态能力，实现智慧杆塔模块之间及外部系统的交互联动，构建全域智能化；同时边缘计算智能网关具备场景定义AI能力，数据结构化、价值最大化，并可持续升级，安全稳定高效。

基于边云协同的架构设计，融合TACOSAI算法仓能力，进行智能决策，可以实现例如视频结构化、智能侦测报警等功能，并联动显示屏以及数字广播，运用图片及语音合成技术进行个性化提醒。

基于边缘自治的架构设计，融合TACOS资源调度管理能力，预设应急事件联动策略，可以对例如防疫事件、火灾事件、地震预警、台风预警、暴雨预警等做出相应的亮屏显示及广播提醒；实现摄像机+广播场景智能联动，例如检测到游客在某一座椅有物品遗留，通过就近广播提醒。实现通过经纬度信息或环境光照感知，智能调整灯光亮度，有效减少碳排放。

2 方案介绍

特斯联智慧杆塔边缘计算解决方案，基于边缘云计算、AI、5G、大数据管理技术，给用户提供一个集智能照明、环境监测、机器视觉、无线覆盖、信息发布、紧急呼叫、绿色能源、设施监管、数字广播等功能于一身，并通过智能边缘网关实现多场景下智能联动的整体解决方案。同时支持5G微基站部署、车路协同RSU部署等功能。

系统及组网架构如图1所示。

图1 解决方案系统及组网架构图

整个解决方案基于CITY OS+SaaS+AIoT基础设施+AI创新服务架构设计：TACOS统一调度软硬件资源，实现全局管理、调度、决策，并配合第三方数据指导运营。边缘侧实现数据汇聚处理，完成数据的采集、清洗、过滤和本地数据的安全保护，结构化数据上云，根据场景定义AI算法、算力组合与边云协同工作，并实现与本地关联的物联网系统的智能化联动。端侧完成AIoT数据的基础采集。

硬件平台采用异构计算架构方案CPU+GPU+NPU，基于核心板+AI算力模块+底板分离的结构，四核处理器ARMCortex-A72架构，高速PCIE3.0可灵活扩展NPUAI算力单元，支持8路原生网口，高速网络采用硬件数据路径加速架构，支持数据包解析、分类和分发，调度、包排序和拥塞管理的队列管理，缓冲区分配和反分配的硬件缓冲区管理。软件层支持完整的数据平面开发套件（Data Plane Development Kit，DPDK）环境，同时支持OVSDPDK，用于网络应用中数据包的高性能处理。

软件平台架构如图2所示。

图2 软件平台架构图

依托TACOS算法仓的能力，实践中通过对AI CITY、AI PARK、智慧园区场景所需要的量化指标进行分析，定制和优化了各维度AI算法引擎，主要包括视频结构化、智能侦测报警（绊线入侵、区域入侵、穿越围栏、徘徊检测、物品遗留、物品搬移、快速移动、停车检测、人员聚集），发挥智慧杆塔边缘计算高性能、高吞吐、高并发、强实时性等计算优势，确保数据分析的有效性、实时性和针对性。

在数据应用方面，在智慧杆塔边缘计算实时数据分析的基础上，与TACOS协同进行长时的数据统计与查询类应用、设备等平台性管理工作。同时可以和第三方平台数据打通，完成更多维度的数据管理与分析。

在数据安全方面，依托于智慧杆塔边缘计算能力，实现了从前端到平台的全链路安全策略。从外至内纵深防护的思想，首先实施网络结构及网络边界的安全，其次实施关键信息化基础设施的安全防护，最后，在达到覆盖基本安全要求的基础上，加强数据安全管理等。

3 代表性及推广价值

特斯联智慧杆塔边缘计算解决方案是特斯联边缘计算在智慧城市AIoT基础设施领域的有效尝试，围绕特斯联AICITY城市级智能操作系统TACOS的业务和技术场景持续创新，在行业内具有代表性和创新性。

特斯联智慧杆塔边缘计算解决方案在重庆高新区AIPARK项目打造技术示范点，一站式集成了照明、Wi-Fi、信息发布、充电桩、环境监测、紧急呼叫等功能需求。项目自建成以来，以智能、高效、可靠和低碳的运营效果成为AIPARK室外的智慧化亮点。

特斯联智慧杆塔边缘计算解决方案在深圳宝安区某5G公园项目中应用，集5G基站、智能照明、机器视觉、环境监测、无线通信、应急求助、信息交互等功能于一体，构建新型智慧城市全面感知网络；通过基于TACOS的边云协同、边缘侧自治设备之间的联动和信息互联互通，实现了危险区域预警、抽烟监测、街头躺卧、单车违规停放预警、人群打架斗殴监测等多种应用场景的管控，项目自建成以来，共检测并预警超过8000条12种异常事件，为打造一个安全、文明、宜居的社会公共区域环境作出了重要贡献。

特斯联智慧杆塔边缘计算解决方案在多个AI CITY、AI PARK、智慧园区项目应用中，多个维度持续提升商业价值、社会价值，通过集成多种设备于一身，实现“多杆合一”，减少重复建设，节省项目投资成本，通过装维平台、一键安装App，节省人工成本；通过智能化的系统设计，有效分析异常事件，及时预警，提升社会公共安全服务的品质与效率。

摘自《自动化博览》2022年2月刊