★北京东土科技股份有限公司

1 项目背景

1.1 行业背景

随着物联网等新一代信息技术逐渐应用到交通基础设施中，城市交通逐步向集成化、智能化方向发展，在快速发展的同时，也面临着多源检测数据分散、信号控制设备及其系统平台彼此不兼容等问题。

东土打造的基于边缘计算+AIOT的实时智能交通控制系统采用“云-边-端”AIoT架构，运用人工智能、大数据、深度强化学习、交通控制与仿真和边缘计算、物联网控制等技术，创新构建了“边缘计算+实时自适应算法+广域控制”的融合应用系统，有效解决了城市交通数据统一处理困难、数据处理高时延困难、资源计算和优化控制困难、不同部门业务联动困难等交通控制行业亟待突破的重大问题。

1.2 现场环境背景

连续多年，全国多个城市出现严重内涝，内涝已影响人民群众出行和威胁人民群众生命财产安全。如2020年“5.22”，广州市多个下穿式隧道发生严重内涝，特别是黄埔区开源大道隧道有车辆被困，造成2人溺亡。

2 项目实施与应用

2.1 项目目标

本项目致力于破解城市交通治理、隧道积水交通管制难题，研发出一套基于边缘计算+AIOT的实时智能交通控制系统与道防汛控制系统的联合应用系统，构建“边缘计算+实时自适应算法+广域控制”的一体化运营模式，以新型的服务理念和工作模式打造城市交通、城市应急全流程规范化运营服务的范本，树立“物联网+智能交通+智慧应急”集成创新与行业应用典范。

2.2 总体架构

基于边缘计算+AIOT的实时智能交通控制系统与道防汛控制系统的联合应用系统总体架构由云、边、端，4个子系统组成，系统架构图如图1所示。

图1 系统架构

2.3 方案介绍

2.3.1 端侧

（1）物联感知子系统：由雨量计、窑井液位计、电子水尺、视频监控等组成，可实现实时感知隧道积水态势，警情实时推送至智能交通边缘服务器；

（2）信号控制子系统：可实时对进出隧道的车辆进行管制；

（3）控制终端子系统：当隧道积水达到预警值时，可启动排水机制并通过道闸对隧道入口进行拦截；

（4）信息发布子系统：可实时发布隧道积水情况、可对机动车、非机动车、行人通过多种提示方式实时同步隧道险情。

2.3.2 边侧

智能交通边缘服务器采用国产芯片、我司自主研发intewell操作系统、AI算法内置技术、边缘计算技术、时钟同步等技术，集“数据聚合+AI仿真+视频分析+信号控制”为一体，具有丰富的通讯接口，可接入线圈/地磁/毫米波雷达/激光雷达/雷视一体机/视频等各类终端感知及控制类设备，实现前端交通数据聚合，同时具有信号检测和感知功能，能够为交通管制提供边缘侧数据处理能力，提高实时控制响应速度。

2.3.3 云侧

（1）基于边缘计算+AIOT的实时智能交通控制系统：可实现对交通态势实时分析研判，当发生险情时可快速制定放行方案，如隧道上下游路口绿波通行方案、隧道出口车辆多方向消散方案等，可快速对隧道内车辆放行，实现涉嫌车辆的快速驶离；

（2）隧道防汛控制系统：是集隧道监测、预警、事件处置等功能的管控系统；平时作为隧道的运行状态监测，前端设备管理与维护，应急预案管理等；战时作为险情处置，应急指挥，资源调度等；可为第三方平台提供数据接口对接。

3 项目创新性、重点与难点问题

3.1 创新点

（1）产品技术创新

智能交通边缘服务器是将成熟的工业互联网技术引入智能交通控制领域的最新产品，内置多核多CPU结构，可承载各类增值计算需求。采用网络+计算结合的模式，内置高性能网络交换机，实现交通现场网络一体化，提供UTP、光纤、两线制以太网等多种网络接口，支持基于TCP/IP协议的丰富的网络服务，将交通控制、交通感知、交通视频应用、物联感知应用、交通云数据处理等多种应用高度集成。

（2）系统融合应用创新

信号控制与应急防汛在传统架构中属于相互独立的两套业务系统，但是日常交通出行各类突发事件及自燃灾害时有发生，警情同步效果难以保障百姓的生命财产安全及高效出行；本项目实现突发事件处置模式的全业务流程可视化，围绕事件任务处置全过程，以智能预案流程为依托，对事件任务处置节点以时间轴方式进行呈现，对事件状态、图层控制、资源调拨、周边视频调用、地图标绘、指挥调度等展开应用，便于快速控制事件发展态势，减小各类损失；同时当发生突发事件时，联合应用系统可快速实时制定涉嫌车辆、人员快速驶离方案，例如发生险情时可快速制定放行方案，系统启动隧道上下游路口绿波通行方案、隧道出口车辆多方向消散方案等，可快速对隧道内车辆放行，实现涉险车辆的快速驶离。

3.2 项目重点、难点问题及解决思路

（1）各系统分散独立，应急联动处置能力弱

目前隧道内各系统相对独立，遇到突发事件时，难以实现多设备、多系统的联动控制，自动化程度低；一旦发生积水险情，隧道入口不能及时发布险情信息或对人、车进行及时拦截；隧道积水不能快速抽排；隧道内车辆不能保障快速驶离；整体事件处置效率低。

解决思路：在边缘侧，通过具备计算、存储、交换、PLC控制、通讯、智能化算法的智能交通边缘服务器实现各类感知设备数据实时收集、计算与控制，现场制定控制方案、管控措施、应急响应机制，警情及控制策略实时同步各业务部门各系统，革新传统由应急平台联动其它部门响应机制，实现多设备、多系统的实时高效联动控制，自动化程度大大提升。

（2）环境封闭性高，安全等级要求高

隧道内部环境较为复杂，对多级管控和智能感知需求大，需要建立涵盖环境监测、事件检测、流量监测、火灾报警、动力检测、给排水检测等全方位的感知系统。

解决思路：所选各类感知设备均为国际一线品牌设备，并在以往项目中已实现长期稳定运行，面对高温、潮湿等恶劣环境，依然可保障警情的实时精准感知，并且核心感知设备采用不同种类、不同位置安装、高低互补方式进行部署，杜绝一切警情漏报、错报等现象发生。

（3）设备众多，集中监管难

基于对全面监测的要求，隧道内机电设备数量庞大，随着技术的提高，智能化的设备应用越来越多，涉及的专业领域跨度越来越大，需要一个统一的管理平台对隧道内的设备实现统一的监控管理。

解决思路：基于边缘计算+AIOT的实时智能交通控制系统与隧道防汛控制系统均带有运维/资产管理功能，可实现设备从采购、建设、竣工验收、运行维护、迁改、下线报废的全生命周期流程化管理，资产的状态、变更履历自动追溯。支持移动端数据采集，提升资产管理的时效性和便捷度。同时基于人工智能、大数据分析技术，实现隧道内设备快速接入、故障精准检测、资产设备全生命周期管理以及运维的全流程可视化管理。实践证明养护过程闭环率达到100%，机电设备完好率不低于95%。

4 效益分析

当前，社会发展进入新的关键时期。该时期既是一个黄金发展期，也是一个矛盾凸显期，事故灾害、公共卫生和社会安全等领域暴露的问题逐渐突出。在建设和谐社会的背景下，切实加强应急管理、提升交通出行效率、提高预防和处置突发公共事件的能力，是构建社会主义和谐社会的重要内容，也是全面履行政府职能、提高行政能力的迫切要求。

广州市近年来发生的多起重大突发公共事件、城市内涝等，严重损害了人民生命和财产安全，社会和民众对政府处理危机的能力和速度要求越来越高，危机应对和危机处理能力已成为广大民众对政府执政能力的重要评价标准。

应急平台升级建设是应急管理的一项基础性工作，对于建立和健全统一指挥、功能齐全、反应灵敏、运转高效的应急机制，预防和应对自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件，减少突发公共事件造成的损失，具有重要意义。其产生的效益主要分为管理效益、经济效益、社会效益和科技效益四大部分。

4.1 管理效益

基于边缘计算+AIOT的实时智能交通控制系统可实现日常交通管控，提高通行效率，应急险情发生时可快速推荐涉险车辆、人员逃离方案，有效提升城市交通管理及应急管理水平。

隧道防汛控制系统，可使决策管理部门从整体上监测、掌控所辖区域各隧道运行的态势，为相关主管部门提供科学决策的有力依据，有效提升城市管理水平。

4.2 经济效益

通过本期项目建设，可有效整合交管局、应急管理局、路政局等各部门的既有资源，有效减少政府和企业部门信息重复采集、节省人力成本，提高信息利用率和时效性，产生直接经济效益。

4.3 社会效益

本期项目建设采用了先进的通信系统和信息化管理系统，可大大提高对突发、应急、特殊和灾难性事件的快速反应能力，有利于创建良好的社会服务和高效顺畅的社会运行机制，提高社会的整体减灾防灾、灾后恢复能力，有利于保护人民生命财产安全；有利于稳定社会秩序，营造和谐社会。一方面，可以帮助广州市政府应急管理局更好地开展日常的应急值守工作；在发生突发事件时，通过该系统各类信息得以及时反馈至应急指挥中心，能够有效辅助市领导的决策指挥工作，提升应急处置效果；另一方面，通过该平台，各应急联动部门在处置突发事件过程中，彼此之间的信息交互和业务协同更方便快捷，减少了因突发事件处置不及时带来引发衍生或次生事件的可能性，以降低人民生命财产损失。

4.4 科技效益

本期项目建设使用了边缘计算、人工智能、软件定义PLC等多种高新技术，通过技术转移和扶持，可以有效带动我市应急产业的快速发展和相关科研课题的研究，进一步提升我市应急响应和应急处置能力。

5 项目意义概述

通过本期项目建设，从技术上整合交通管控与应急指挥孤立资源，达到“及时了解，快速反应，准确决策，统一调度，妥善处置，全程监控”的目的，是代表最广大人民根本利益的集中体现，是一项民心工程。

本期项目创新建设是应急管理的一项基础性工作，对于建立和健全统一指挥、功能齐全、反应灵敏、运转高效的应急机制，预防和应对自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件，减少突发公共事件造成的损失，具有重要意义。

本项目系统具备兼容、集成多种感知及控制终端的能力，可在不改造或少改造现有基础设施上进行建设部署，大大降低了交通控制系统升级换代、隧道防汛应急系统建设的成本和难度，具备模式复制和应用推广的优良基础条件。基于技术应用的示范性、前沿性，本项目将带动现有信号控制系统与应急指挥系统架构整体升级，促进相关信号机、视频检测装置、传感器设备、网络及存储设备以及交通信息服务等上下游软硬件行业增进联动、全面发展。

摘自《自动化博览》2022年10月刊