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    智慧路口,如何智慧?(上)

    2020-01-14 09:21:02 來源: ITS114 評論:
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    離2019年結束,只有70天了,智能交通市場增長乏力的大局已定,往年兩位數的增長,2019年怕是難以繼續。這仍然是一個政策驅動為主的市場,每每國家發布重大政策,就會對相關的企業帶來巨量的設備和項目需求,2019年的國家政策,一是在高速公路領域,即省界收費站取消,一是在運輸管理領域,即智能視頻監控報警設備安裝。高速公路信息化企業在2019年大多賺得盆滿缽滿,設備企業雙雄,金溢科技和萬集科技一飛沖天的股價即是證明,集成項目方面,央企、地方國企收了大部分,而電科智能、海信網絡科技、浙大中控這三家傳統ITS企業,也分到了一些。

    有些離題,其實并沒有。城市智能交通市場這兩年除了概念更好聽,包裝更好看的“大腦,小腦”外,在大的發展方向上,并沒有其他實質性的創新和變化。阿里、華為、百度等獲得”大腦”類的項目,與以往集成商獲得政府項目并無本質的不同,只是項目包裝更大、概念更新、下手也更狠(單一來源,動輒上億),原來的集成商成為這些巨頭的“二傳”。

    在ITS114看來,“大腦”在交通領域,即是公安交通集成指揮平臺、交通運行監測與應急指揮平臺(TOCC)的升級,在數據處理和業務協同上,做了一些文章,但最初的落點卻是在路口的交通信號控制。

    早在2017年交通大腦、小腦開始風靡之時,ITS114就提出,有交通大腦,相對應就應該有智慧路口的概念,路口對整個交通管控系統而言,是最重要的節點,也是體現交通信號控制系統能力、交通管理水平的重要場景。2017年的11月,智慧交通微信公眾號正式提出智慧路口概念,對??低?、哈工大交通等企業的觀點和探索進行報道,2018年智能交通十大預測之一就是2018年是否有智慧路口的設備、系統原型出現。

    到現在,已有電科智能、華為、高新興、寶康電子、大華等推出了與智慧路口有關的設備和系統。盡管方向各企業從各自角度出發,對智慧路口的理解不一,推出的產品獲得系統也不太一樣,但總的思路卻是相似的。智慧路口的未來一定是光明的,雖然一些新的技術應用仍有不確定,但方向一定是如此,所謂分久必合,在集成指揮層面如此,在路口這個節點,也是如此。

    今天我們邀請到4家企業,來看看他們對于智慧路口概念的理解,以及基于這些理解所研發、應用的設備和系統,最后就是他們如何看智慧路口的未來發展與應用。

    本期嘉賓:

    高新興科技集團股份有限公司平安城市與智能交通事業群副總經理 李大成

    上海電科智能系統股份有限公司智能交通事業部產品研發部部長 趙益

    上海寶康電子控制工程有限公司總工程師 管青

    蘇州科達科技股份有限公司智慧城市事業部 饒幸運

    感謝這四家企業的參與,感謝四位嘉賓對于智慧路口的智慧分享。

    什么是智慧路口?

    智能交通這些年來的發展趨勢是前端操作傻瓜化,后端架構層級化、協同化,對于路口這個簡單卻又非常復雜的斷面節點來說,以往并沒有什么集成化的發展考慮,所以才有了阿里王堅博士那句“世界上最遙遠的距離是信號燈與監控探頭”的名言,隨著前端設備和邊緣計算設備的算力極大提升,以及4G、5G等通信能力的極大提升,這種集成化也就從設想慢慢變成了現實。

    傳統路口的交管設備無非就幾種,信號、監控及執法、誘導、檢測設備,但這幾年的變化是,需要檢測的行為越來越多,需要采集的流量和特征數據越來越多,需要處理的數據也越來越多,簡而言之就是智能化需求越來越高。

    那么智慧路口到底如何智慧?

    電科智能是業內最早一批將智慧路口從概念變成看得見摸得著的設備和系統的,其智能交通事業部產品研發部部長趙益認為:智慧路口就是通過路側賦能,讓數據、算法和算力這三大要素靠近外場道路和終端用戶,實現路口本地數據的實時處理和及時反饋,最終實現外場道路的全息感知、萬物互聯和路口自我智能管控。

    寶康電子的總工程師管青則認為,智慧路口中的智慧是分層次,并沒有一定的定式?,F在,信號機和電子警察已經是標配,信號機實現了對車輛進行時空分離,電子警察實現了對路口多種交通違法現象的全天候監管,在此基礎上所疊加的新功能新技術,基本都能套上智慧的概念,可以是信號配時的優化,流量精準分析、行人過街的監管,行人、非機動車的監測、渠化優化、發光道釘,盲區預警,VR展示,甚至是在前端對各種設備進行數據匯聚與整合等。寶康電子認為,對“智慧”與否的考量,更多的還是從管理者的實戰效果出發,能否幫助交通管理者從大量的路口中快速發現問題路口(諸如渠化問題、配時的設置問題、違法的問題、出現溢出或堵死的路口等)、能否幫助管理者找出路口的規律,實現信號配時與機動車流、非機動車流的自動匹配,優化完的結果有沒有幫助路口擁堵的改善,是否降低了路口的事故率等等,至于實現的方式,套用現在比較流行的“云邊端”模式,可以是在“邊”這個層級實現,也可以是在“云”這個層級實現,寶康的技術路線中是在“云”端實現的。

    高新興集團平安城市與智能交通事業群副總經理李大成對智慧路口的理解與管青博士的看法有些相近,同樣是強調實戰效果,但高新興有一個其他企業沒有的優勢,也就是AR的交通應用。

    在高新興看來,路口是交通元素中一個極具想象力和生命力的元素和環境,因此高新興也給“智慧路口”賦予一些有“生命感”的概念,就是獲取、付出和給予 。

    如何理解?高新興認為,首先智慧路口要試著“獲取”對路口的了解和信任,不同于簡單的設備感知,而是要通過更加多維度的認知,從路口的規劃、路口的周邊環境再到路口的信息化設施、管控現狀、交通事件感知去了解路口的生命特征是如何演進的。

    其次就是“付出”,當路口的生命特征和數據反饋給到管理系統,應該做什么樣的努力?計算肯定是必不可少的,不管是通過邊緣還是中心計算,通過數據挖掘還是人工智能,要對路口的價值進行智慧的提升,比如進行路口流量的精細化分類與監測,進行路口交通事件的深度刻畫與研判等等,除計算以外,也要有能力進行“物聯”,利用車聯網技術,將人車路環境形成一個有機的整體,讓路口變得更顯鮮活。

    最后就是“給與”,“智慧路口”最終是為誰服務的?它不能僅僅只是某個設備性能的提升或者說是某個算法檢測精度的提高,“智慧路口”必須賦能給管理者,甚至普惠到出行者才能真正發揮它的價值。比如利用AR技術將路口的人車路環境極其直觀的方式呈現給交通管理者,使得交通管理者對路口的管理變得更加的高效,利用車聯網技術逐漸打通各種V2X應用,保障交通安全,提升交通效率,讓出行變得更安全更美好更智慧。

    落實到產品和系統層面,智慧路口又該如何呈現?ITS114遍覽各地招投標信息,到目前為止,只有最近上海市金山區有明確的智慧路口項目招標,標的為3600萬,電科智能能否近水樓臺?

    電科智能是其中唯一提供了產品結構示意圖的企業,從側面說明了電科智能在智慧路口產品上的用心頗深,也相對較為成熟。

    image.png

    電科智能智慧路口“端邊云”三層架構示意圖

    當然,就像我們此前論述一樣,智慧路口的思路應該是大同小異。寶康電子管青博士認為,從功能上來講,一個智慧路口應該需要做到以下功能:遠距離實時跟蹤車輛軌跡,動態測算車輛到達路口時間,并結合上下游路口交通態勢動態調整信號控制放行;給予特殊車輛信號優先放行策略;根據實時采集到的人、車、路、環境數據信息進行專家系統融合分析,結合深度學習給出推薦策略等。

    現階段,智慧路口的設備與系統都由那些部分組成?能夠提供什么功能?

    電科智能的描述最為清晰和完整,看起來是從PPT上直接復制而來:

    智慧路口是通過“云邊端”協同,構建“分布+集中”的雙驅模式驅動交通泛感知、互聯互通能力的成型和各類智能管控應用的有效運行,系統主要功能如下:

    路口全息感知:構建前端泛感知體系,進行人、車、路、設、環等多維度、多來源、全要素的信息感知,為交管部門提供突發交通事件信息,滿足交管部門對突發事件的確認和觀察、對交通狀態的巡視和主動發現交通問題的需要。

    信號控制優化:充分結合邊緣計算和云計算的優勢特點,在路口層面建立車道級、進口級和路口級的實時分析和預警模型,自動生成并執行信號配時優化方案。而中心層面則基于區域的宏觀交通OD數據進行交通流的平行仿真和區域協同管控,實現計算無處不在、管控相輔相成。

    路口秩序管控:充分利用端邊AI計算能力和模型能力,對城市道路交叉口的機動車、非機動車和行人三類交通參與者在路口的通行秩序進行智能監管。在云端通過和人口庫、車輛庫比對分析,對車輛和行人進行源頭管理,同時對違法行為的時間和空間特征進行挖掘,提升對重點路口、重點對象和重點違法行為的打擊能力,規范交通參與秩序,提升道路交通文明。

    設備運維管理:實現資源集成管理、庫存跟蹤管理和流程精細管理,同時通過海量數據挖掘,實現系統質量智能感知和故障過濾、跟蹤追溯,為交管部門提供現代化、信息化的智能設施設備管理手段。

    李大成則繼續從獲取、付出、給予三個維度出發來闡述自家的產品。在“獲取”上,高新興同高德地圖合作推出慧行衛士安全預警燈(智慧錐桶),可以將交通事故、占路施工、交通管制等秒級推送至交警平臺和導航地圖。此外在2019中國道路交通安全產品博覽會上發布了智能道路一體化設備,通過信號、雷達和其他路口感知設備和RSU及邊緣計算單元mec的構建,實時對路口的交通元素進行全面刻畫。與電科智能的全息感知是一致的。在“付出”上,,利用交通大數據平臺對路口交通信息、交通事件、V2X應用進行深度處理和分析,最后,通過高新興交通監測AR實景指揮系統和V2X云控平臺“給與”智慧路口最直觀和全面的交通應用。

    寶康電子的智慧路口則偏重于后端計算與協同。管青博士表示,寶康電子目前是以軟硬一體化的大數據服務器為主,立足于充分利用前端已經建設的電警及卡口設備、雷達設備、以及信號機設備等,實現對路口的“六維管理”,即交通警情、信號優化與評價、流量規律、違法情況、擁堵情況等,其他針對渠化、非機動車和行人管理的功能正在逐步實現,核心的技術應該還是大數據所提供的算力以及寶康根據多年積累的行業經驗所研發的交通優化算法。

    蘇州科達智慧城市事業部饒幸運認為一個智慧路口至少應該包括:信號控制系統、監控系統、信息處理分析及決策系統。蘇州科達在設備方面有專長,一直以來致力于智能交通設備的細節完善和創新研發,推出了多合一電警以及智能斑馬線等。

    那么智慧路口的核心技術是什么?

    各家從各自的優勢出發,或許有不同的點,但我們以電科智能的總結來總結,也許其他家不會同意以下全部,但一定會認同其中一條或者幾條:

    以視頻資源為核心的全息AI感知技術;

    基于邊緣計算的數據可靠性治理技術;

    自組織網絡通信和應用信息交互技術;

    基于場景的智能管控和聯動干預技術。

    智慧路口落地的技術與環境條件

    一個概念的產生與持續,既有現實存在的需求,也有技術上的支撐。

    智慧路口概念能夠實現的先決技術條件是什么?從上一章節的核心技術來看,感知技術、算力、通信技術一定是前提,對應的是視頻檢測、V2X、芯片、5G,至于管控和聯動干預,對應的則應該是業務協同,應該是以大數據處理為基礎,其他技術為配合,是一個協同的系統。

    趙益與ITS114的看法有些相近,算力第一位。但并不是說邊緣計算能力高于路口感知、算法模型和基礎設施等要素,是分別扮演一個系統的不同角色,但之所以會有智慧路口概念的出現或者應用落地,主要是這些年芯片能力的不斷提升,高性能、低功耗的芯片促使了智慧路口產品落地,而感知能力的成熟、日益凸顯的交通問題和管控訴求都是智慧路口孵化的前置條件,電科智能結合多年系統集成的業務理解和建設經驗,研發了守衛者(Guardian)系列的邊緣計算產品,來構建“云邊端”協同體系,打造智慧路口新格局。

    其余三位嘉賓都認為多個技術不可偏廢,智慧路口是一個系統工程。

    管青博士認為,智慧路口的實現不是單一的設備能夠實現的,目前最重要的還是感知檢測能力,尤其是檢測數據的準確性上,要實現全天候、高精度、全量、成本相對經濟的進行檢測,還存在一定的困難,尤其是在用戶提出復用路口已建設設備數據的時候,傳統的電警卡口從違法抓拍角度所能達到的數據精度用到信號配時上,就容易產生比較大的影響。一旦數據不準,也容易導致用戶對“智慧”產生質疑,所以個人認為,智慧路口或者城市大腦這種“數字化交通管理”的發展,還要一個技術以外的先決條件,就是用戶的期望值與各廠商的市場營銷宣傳要平衡。從技術本身來說,“智慧”本身是逐步發展的,現階段是通過分析路口的數據幫助管理者發現問題,讓信號配時能夠“活”起來,一定程度上的緩堵,將路口以往某些需要人來管的事情變成靠機器來管(比如人行過街監管)等等。但如果管理者對“智慧”的實際效果期望過高或者各廠商對“智慧”的宣傳過度,一旦實際效果與期望值產生了偏差,就很容易失去對未來發展的信心。

    饒幸運表示,智慧路口能夠支撐為智慧交管賦能,離不開綜合技術的融合。智慧路口要真正做到交通信控以“人”為本,根據完善的道路交通基礎設施,來檢測人、車、路、環境等交通重要參數。同時更需要深度學習的算法,將多源數據,通過算法模型,切實給出保障路口交通安全,提高路口通行效率的決策。

    李大成強調,智慧路口是多項技術共同發展催化的結果,交通設施的逐漸完善還是感知檢測能力、邊緣計算能力的提升,缺一不可,任何一種能力的缺失都無法真正實現有意義和實戰價值的“智慧路口”。

    那么現有的交叉口道路基礎設施,交通管控設施,已經具備了支撐實施智慧路口的條件?

    同樣,不同的觀點和實現路徑,對這一問題有不同的理解?,F階段,電警卡口等依然是最重要的感知設備,多家的方案中,視頻設備依然占據重要的位置,甚至是核心,不斷提升的算力來提升其數據采集和分析的能力,為信號、誘導、緝查等功能提供支持。

    寶康電子的思路即是如此。管青博士認為路口安裝實施了具備檢測率較高的電子警察以及聯網信號機及信控平臺(通信協議符合GA/T 1049.2),就可以實現比較基礎的智慧功能。對于道路的規劃設計而言,考慮智慧路口實施更多的設備的布設位置上,受影響的主要是桿件、供電、網絡等環節上。

    電科智能則是以信號機為核心。趙益表示,智慧路口的實施要針對不同的路口和管控層級來確定基礎支撐環境,電科智能自2018年開始推行的智慧路口項目中對于外場的建設編寫了一套標準方案,現階段以信號控制器為核心,進行感知設備的布點設計,實現對行人、車輛、道路、設備和環境的全息感知,為智慧路口的模型應用和管控決策提供豐富的數據支撐環境。

    李大成強調,路口的智慧化設施將與標識標牌一樣,都是路口的基礎設施。智慧路口是在交叉口基礎環境、基礎設施的基礎上,通過智慧應用系統的賦能,提升交叉口管控手段、組織優化的成效,發揮基礎環境的最高效率。從安全管控方面來說,智慧路口將對路口中的人、車進行運行監測,監管每個對象的交通合法性,提升交通執法力度與精細度。從保障通暢的方面,也是通過統籌各對象的運行需求,在云端的策略指導下,利用邊緣計算使路權分配最優化,將運行效率推向極致。在事件處置上,得益于人工智能的加持,誘發事故、擁堵的因素均可及時調控,盡量將交通事件遏制在萌芽階段。

    饒幸運表示,智慧路口通過路口數據感知系統,獲取路口交通態勢。人、車、路、交通環境是交通管控研究對象,是研究路口交通運行狀況基礎數據。交通管控本身必須以“人”為本,目前國內各大廠家基本都是以車輛檢測為基礎數據,根據當前車流量,實時調整信號燈時間,讓車輛快速通過路口。如國際最主流的SCOOT、SCATS,都是基于車輛檢測的一個機動車的優化算法?,F有道路很多信號控制系統和監控系統都是相互獨立的,需要通過現場勘測結合現場設施,補齊智慧路口支撐設備。在新建道路交叉口規劃設計建設中,需結合實際路況和業主真實需求,提供相應設備支撐對應的智慧路口控制策略。

    他補充道,智慧路口理念是從人、車、路、環境四者數據感知出發。這些感知最終需要與信控系統結合,合理調整信控方案配時,保障行人安全過街,實現人、車、路統一協調,達到道路通行效率最大化。

    很顯然,大家普遍認為實施智慧路口的技術和環境條件已經基本具備。

    此外,近兩年來,交管領域在路口方面的折騰、創新很多,行人闖紅燈抓拍及人臉識別、不禮讓行人抓拍、智能斑馬線、行人信號燈的智能化、行人過街指示燈、死亡盲區預警等等,豐富了智慧路口的外延和內涵,但這些也會成為智慧路口的標配嗎?

    看起來,大家都不認同這個觀點。管青博士認為,這些產品或者技術應該說對路口的行人管理起到了一定的作用,但由于成本、質量或者精度的問題,目前還是以試點居多,費效比還有進一步的提升空間。他認為智慧路口中除了對機動車及信控的管理外,通過科技手段加強對非機動車和行人的管理一定會成為智慧路口的標配功能,傳統的標配“電警+信號”的模式可能會發生改變,雷達和行人闖紅燈監管會在路口得到更多的使用。

    趙益則強調,場景應用沒有標配,而是按需購買,但5G、視頻AI技術有可能成為技術標配。

    李大成則再次點出高新興在車聯網方向的優勢,他認為,隨著車聯網技術發展進程的推進,智慧路口的功能模塊將不斷豐富與提升,并且各個模塊將以高度集約化的形式出現。(本文原載于智慧交通雜志8-9月雙刊)

    因為文章篇幅原因,先為大家呈現上半篇,智慧路口,如何智慧?(下)將在近期推送給大家。

  • 關鍵字: 智慧路口
  •    責任編輯:劉艷
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