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智慧杆塔边缘计算解决方案

作者: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TACOS AI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。

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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ARM Cortex-A72架构,高速 PCIE3.0可灵活扩展NPU AI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OVS- DPDK,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。

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依托TACOS算法仓的能力 ,实践中通过对AICITY、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AI CITY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 AI PARK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AI PARK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。


来源 | 《自动化博览》2022年第二期暨《边缘计算2022专辑》


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