东土基于边缘计算的智能交通解决方案

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东土基于边缘计算的 智能交通解决方案 全球首创 AUTBUS 宽带总线国际标准 • IEC 61158-TP28, IEC 61784-CPF22 • 2011 年以来中国工业控制领域唯一 IEC 国际标 准 主导及参与 3 项国际标准 /12 项国家 标准 • EPA/IEC 61158 ，现场总线 • IEC 62439, 高可靠冗余技术 • IEEE C37.238, 高精确时钟同步在电力行业应用 • GB/T 30094, 工业以太网交换机技术规范 全球工业互联网技术创新引领者 国际工业控制技术变革者 使命：构建中国面向未来的“自主可 控”的工业控制体系 东土科技“标准战略” - 工业互联网标 准 起草工业互联网国家标准 工业互联网架构及试验验证平台 工业物联网架构及试验验证平台 工业控制网络标准研究和验证平台建设 工业自动化功能安全和工业信息安全标准研究和验证平台建设 系统时钟同步管理与测试通用规范 科研成果 承担了 8 项核高基课题 完成了 11 项 863 计划 发明专利： 1058 项（含已授权和已受理） 世界人工智能大会组委会与福布斯联合在中国举办首届全球工业 智能领域“湛卢奖”评选活动，活动的主题为“创新 . 融合 . 筑基， 开启智能工业未来”，评委由联合国工业发展组织、工业互联网产 业联盟（ AII ）、美国工业互联网联盟（ IIC ）、中国工程院专 家和知名投资机构代表，以及美国、欧盟等行业的权威代表组成， 东土科技和西门子中国共同获得“湛卢奖”技术创新奖。 工信部主办 2019 中国首届工业互联网大赛决赛， 14 名院士作 为顾问评委，东土科技中央研究院智能制造团队从 1009 个项 目中脱颖而出，以“基于软件定义控制与流程的工业互联网解决 方案”荣获最高荣誉一等奖。 东土科技荣誉 联合东北大学工业自动化 国家重点实验室 共同打造全球领先的新一 代工业互联网架构控制系 统 英特尔公司全球工业业务总裁 东土科技操作系统与英特尔公 司全球合作 东土科技战略合作伙伴 东土科技操作系统和芯片 与国家新能源汽车创新中心战略合作 东土集团制造及教育中心 坐落于湖北省宜昌市，集“研发中心、测试中心、制造 仓储中心、培训中心及附属配套中心”五位一体，是东 土科技制造业务中心，是面向全球的工业以太网科技 产业园基地，被誉为“中国的工业 4.0 版工业互联网产业 园”。 云服务（ Openstack ） 安全机制 道实时操作系统（内核） 自主可控、软件定义控制技术架构 实现云平台和实时控制的融合统一 承 载 人 工 智 能 软 件 定 义 未 来 Linux CF 可视化 app 供应 app 物流 app 协同制 造 app 财务 app 应用层 Intewel l 现场层 应用层 Intewel l 现场层 工业大 数据分 析 传感器 运动控 制 仪器仪 表 智能终 端 操作单 元 行业 app 项目案例： - 广州市公安局南沙区分局南沙区道路交通信号控制升级改造 （二期） 建设项目及南沙市政项目 ，合计约 100 台已投入使用； 其他项目包括： - 北京中关村试点项目、石景山杨庄试点项目； - 东莞滨海湾新区项目、东莞西平信控试点项目； - 广州增城道路建设项目； - 广州黄埔区开萝大道车路协同试点项目； - 宜昌点军区信号控制升级项目 研究成果： - 相关研究获得国家发改委基于“ 互联网 + ” 城市 智能 交 通 平 台 设 计 与 研 发 项 目 资 金 支 持 （批号 [2015] 1247 ）。 - 《交通控制服务器》外观设计专利证书 - 《 一种智能交通的分布式冗余控制方法及系统》 专利证书 - 北京市新技术新产品（服务） 证书 - 中关村首台（套） 重大技术装备试验、示范设备 东土智能交通解决方案的核心竞争力 - 用新一代的工业物联网技术去推动智能交通行业向数字化转型 东土工业物联 网架构和工业 级产品的核心 技术 清华交通研究 院交通行业的 经验与核心算 法 北方工大智能 交通的多年行 业积累， 算法， 应用理解 东土科技 基于边缘计算 的智能交通解 决方案 交通视 频系统 充电桩 管理 路灯管理 车路协同 井盖监测 城市环境 监测 水位监测 交通资 源配置 交通执 法管理 道旁停 车管理 交通信 息服务 交通信 号控制 档案及 事故管 理 交通信 息服务 数据 交通视 频系统 数据 交通资 源配置 数据 数据 数据如何承载？ 数据如何计算？ 数据如何通信？ 数据如何才能真正体现其存在的价值？ 数据 数据 数据 交通信 号控制 法管理 交通执 车路协同 道旁停 车管理 档案及 事故管 理 充电桩 管理 数据 数据 数据 数据 路灯管理 工业级产品， 一体化铸造 壳体， 融合通信 、 传感器 接入 、 存储 、 计算 、 控制、 服务及高精度时钟等于一 体的高性能智能交通服务 器 高性能双 CPU 配置， 拥有强大的运算 能力， 可接入丰富的网络设备， 具备 二次业务功能定制与开发能力 可实现前端设备全 IP 化控制 采用群体智能化， 区域协同自适应、 网状结构， 协同控制， 虚拟化中心， 自主学习的方式，交互控制自动愈 合，自主发现 丰富的接入能力， 可以接入视频 、 地磁 、 线 圈等多种设备， 并且具备 I/O 接口 、 RJ45 接 口 、光纤接口等 全国首个厂家做到： 数据开放 、 平台统一， 并将积极推动中国交 通行业平台统一标准视作己任 智能交通服务器特点 高度 集成 接入 能力 计算 能力 高可 靠性 全 IP 化 控制 模式 数据 开放 基于东土全自主可控芯片 、 操 作系统及总线技术开发 军工级的结构设计 工业级的系统架构 自主 可控 具备 AI 与边缘计算的交通服务器 • 融合通信、传感器接入、计算、控制于一体的高性能智能交通服务 器 • 遍布城市道路的智慧城市边缘计算节点网络 全球首创的 HOURSIS 2025 智能交通 AI 管理平台融合边缘计算、区块链交通调 度自适应算法、图像识别、数据共享、 两线制总线等技术， 实现智能交通网络 感知和城市大脑人工智能算法的协同统 一。 信号控制器 信息发布 处理器 交通信号控 制系统软件 档案及事故 管理软件 将传统的单 一功能的信 号控制器提 升为融合安 全网络、交 通信息感知、 高性能数据 处理、存储、 控制功能于 一体的智能 节点服务器， 为互联网 + 交通提供基 础装备支撑 创新性软 / 硬件模块化集 成 通过统一 的平台软 件打通不 同应用模 块，实现 统一权限 管理、数 据的融汇 与贯通， 充分发掘 数据的最 大价值 交通信息服 务系统软件 交通执法管 理系统软件 视频处理器 网络传输设 备 / 安全设备 交通视频系 统软件 传感器接 入 / 处理设 备 传统硬件 传统软件 高度集成 高度集成 • 实时或更快的数据处理和分析 数据处理更靠近源，而不是外部数据中 心或云，这样可以缩短延迟时间。 • 降低成本 企业在本地设备上的数据管理解决方案 所花费的成本低于云和数据中心网络。 • 减少网络流量 随着物联网设备数量的增加，数据生成 继续以创纪录的速度增长。结果，网络 带宽变得更加有限，压倒了云，导致更 大的数据瓶颈。 • 提高应用程序效率 通过降低延迟级别，应用程序可以更高 效、更快速地运行。 云计算 农业及智能农场 个人穿 戴 雾计算 卫生保健 制造 业 交通及运输 网络控制 边缘计算 基于大数据通过 对城市或城市交 通相关信息的获 取、交互、理解、 判断、决策、应 用来更好地实现 对城市或城市交 通的治理和服务， 通过类似于人类 大脑的感知、认 知、决策和指挥 能力来缓解城市 或城市交通的问 题并提供服务 云边结合 = 智慧城市的未 来 基于宏观视角的云计算 + 基于现场实时数据的边缘计 算 数据驱动的边缘计算交通应用架构 东土 Intewell 操作系统及云平台 东土全自主可控硬件平台及强大的计算能力 电 子 警 察 应 用 车 路 协 同 计 算 交 通 诱 导 隧 道 防 汛 防 火 雷 达 数 据 处 理 地 磁 数 据 处 理 智 慧 停 车 管 理 公 交 优 先 数据通信与交 换 智 慧 城 管 应 用 视 频 数 据 处 理 标准控制协议 基 础 架 构 APP 应用 设备驱动 数据存储 基础控制 交通检测 边缘计算与去中心化技术，每个路口 的决策都与周边路口信息及决策相关 联，取代了传统的中央计算与控制模 型 • 基于边缘计算，网络化控制 • 以“堵点”为中心的动态计算单元 • 多点联动，实现干线、区域自适 应 核心算法采用边缘计算与人工智能技术， AI 人工智能机器学 习 以机器学习的方式实现从交通现场信息采集到生成与实施 交通优化策略的完美闭环，实时根据交通现场流量信息实 施优化策略 行业现状 问题 解决思路 现场的数据中心和智能控制节点 • 现场设备综合接入（检测器，视频， RSU 接口 …） • 数据识别 • 数据整合 • 边缘计算 • 场景辨识、交通事件检测 • 控制优化 • 去中心化控制 • 车路协同服务 • 向中心平台：协议归一，统一接入 • 协议兼容性： GB25280 ， GB/T20999 ， NTCIP ， SCATS ，海信 … • 未来：提供开放的开发标准，允许第三 方二次开发 • 信号机接入能力有限 主流信号机仅支持开关量输入， 新 型检测设备数据无法接入，数据大 量衰减 • 信号机智能程度有限 无法实现多源数据的融合，无法实 现交通场景的辨识， 无法实现针对 具体场景的信号优化控制 • 信号机控制模式单一 中心控制模式及单一的流量数据无 法满足根据复杂场景实现实时自适 应的需求，响应时间完全取决于中 心的计算能力和网络带宽及稳定性 检测设备多源 • 设备：线圈，地磁， 视频， 雷 达 ，互联网 … • 接口：以太网， DI/DO ， 串口… • 协议： GA/T920 ， DI/DO ，私有协议 … • 数据：存在，流量， 速度， 位置，排队，车牌 … 信号机、中心系统 • 检测器接口单一 （以开关 量为主） • 功能参差不齐 • 理念、协议不统一 基于路口感知自适应控制所面临的挑战 检测数据接入 交通场景辨识 优化联动控制 原有： • 流量 / 车辆存 在 基于边缘计算的交 通场景辨识 基于全息数据和时 空模型的交通信号 优化 新增： • 速度 • 车辆属性 • 多源检测数据 融合 • 旅行时间估计 • 方案层面优化： 检测数据融合 • 占有率 • 短时交通流预 的基础上，定 • 排队 测 时生成优化的 • 车辆轨迹 • 车辆位置 • 交通状态评价 • 交通延误评估 信号控制方案； • 实时优化：每 • 行人检测 • 非机动车检测 • 交通场景辨识： 路口路段交通 态势、溢出、 空放、死锁等 交通场景 秒实时生成各 相位 / 阶段的放 行状态，实现 秒级实时自适 应优化控制； 实现场景化联 动控制和上下 游路口间协同 联动 数据融合与精细化场景控制 网络汇聚实现多源数据接入，边缘计算提升数据 实时处理能力，场景化控制实时响应交通流变化 • 完全自主可控硬件方案 • 自主知识产权的国产实 时操作系统 Intewell • 可扩展的 GPU 单元 • 软件定义优化控制能力 东土边缘计算服务器系列 主要功能描述如下： - 现场设备综合接入： 线圈、地磁、 雷 达 等车辆检测器 ， 视频 ， RSU 接口 … - 视频 AI ： AI 算法实现对视频流的目标检测和跟踪等 - 数据融合： 将各种不同类型、 不同维度的检测数据结 构化 - 边缘计算：交通大数据处理与决策 - 场景辨识：交通场景与交通事件检测 - 控制优化： 方案优化 ， 方案选择 ，秒级实时自适应 ， 事件驱动等 - 去中心化控制： 在边缘计算的基础上 ， 实现路口级区 域交通信号优化控制 - 车路协同服务： 提供 RSU 接口及可扩展的 C-V2X ， 为车路协同、 自动驾驶奠定基础 - 面向中心系统提供标准的通讯协议 ， 真正做到多系统 统一接入 - 接 入 并 控 制 第 三 方 品 牌 信 号 机 ： 标 准 通 讯 协 议 支 持 （ GB/T20999 ， NTCIP 等） ，或厂家承诺提供协议 - 未来可提供开放的信号控制体系和开发标准 ， 允许第 三方进行二次开发 - 内置网管和网络安全功能 • 强大的算力 • 32TOPS • 丰富的以太网接口 • 千兆以太网电口： ≥ 8 路 • 千兆光纤端口： ≥ 4 路 • 串行接口 • RS485 ： ≥ 4 路 • RS232 ： ≥ 4 路 • 开关量接口 • 输入： 32 路，可扩展 • 输出： 32 路，可扩展 • 扩展接口 • 4G/5G • miniPCIE 存储 • USB 雅典娜路口数据中心： ATHENA 1000 • 检测层 • 视频： 已完成对接海康威视，大华， 宇视 • 地磁： 已完成对接迈锐， 顺通， 鑫贝诚 • 雷 达 ： 已完成对接慧尔视，西安象德 • 线圈 • 红外 • 行人检测 • 信号控制层 • 已完成对接 GB/T20999-2017 协议 • 已完成对接 GB25280-2016 协议 • 已完成对接 NTCIP 协议 • 其它协议 • 控制中心层 • 不改变现有信号机与中心系统结构 • 检测数据结构化后上报中心系统，可定制的通 讯协议 ATHENA 1000 雅典娜路口数据中心 • 以中心控制为主 • 根据信号机控制 模式进行切换 • 20999 • 25280 • NTCIP • GA/T920 系统架构 中心系统 信号机 安装于路口具备边缘计算 能力的交通服务器 : • 交通感知数据采集与分析 • 以堵点为中心的边缘计算算 法 • 车路协同为车端提供边缘侧 结构化分析数据 • 车路协同为车端提供交通信 号实时状态数据， 并计算行 车规划建议 优 势 ：东土车路协同方案能 够打破封闭的信控通信协议， 贯通信号控制系统，实现真 正意义上的车路协同 悬挂在路灯上专用 边缘计算服务器： • 人车物结构化分析 • 交通违法检测 • 流量信息采集 • 交通事件检测 • 城市综合治理检测 • 交通设施监控 V2X 与无人驾驶 序号 场景 通信方式 通信距离 延时 定位精度 1 前向碰撞预警 V2V >300m <100ms <1.5m 2 交叉口碰撞预警 V2V/V2I >150m <100ms <5m 3 左转辅助 V2V/V2I >150m <100ms <5m 4 盲区预警 V2V >150m <100ms <1.5m 5 逆向超车预警 V2V >300m <100ms <1.5m 6 紧急制动预警 V2V >150m <100ms <1.5m 7 异常车辆提醒 V2V >150m <100ms <1.5m 8 车辆失控预警 V2V >300m <100ms <1.5m 9 道路危险状况提示 V2I >300m <100ms <5m 10 限速预警 V2I >300m <100ms <5m 11 闯红灯预警 V2I >150m <100ms <1.5m 12 弱势交通参与者预警 V2P/V2I >150m <100ms <5m 13 绿波车速引导 V2I >150m <200ms <1.5m 14 车内标牌 V2I >150m <500ms <5m 15 前方拥堵提醒 V2I >150m <500ms <5m 16 紧急车辆提醒 V2V >150m <100ms <5m 17 汽车近场支付 V2I >150m <500ms XXX 车路协同标准对于时延的要求 Intewell 操作系统赋能车路协同应 用 Intewell 操作系统的加持使得东土交通服务器成为车路协同应用中满足多个场景、以 及多个人、车、物的位置、速度、状态等信息的高实时性边缘计算的绝佳物理载体。 同时，集成了信控功能的交通服务器天然就是信号、及道路交通数据汇聚的最佳选择。 隧道防 灾 系统 广州黄埔汇星路隧道、开源隧道，实现基于边缘计算的隧道监控应急管理平台 液位计 隧道区域 球机 150 米 射灯涉水线 三种类型设备可选： 1 、电动开合式门 闸 2 、电动液压升降 柱 射灯涉水线 电动导向门 150 米 行车方向 信号灯 可变情报板 3 、电动道 闸 交通控制边缘计算服务器 运营管理中心 筒形摄像机 电动导向门 电动伸缩门 行车方向 球机 专网 地面 道路 匝道 区 域 通过控制匝道 汇入车流，实 现快速路综合 控制目标 上下游协同控制 高速