智慧路口,如何智慧?(上)

2020-01-13 19:06 评论 0 条

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离2019年结束,只有70天了,智能交通市场增长乏力的大局已定,往年两位数的增长,2019年怕是难以继续。这仍然是一个政策驱动为主的市场,每每国家发布重大政策,就会对相关的企业带来巨量的设备和项目需求,2019年的国家政策,一是在高速公路领域,即省界收费站取消,一是在运输管理领域,即智能视频监控报警设备安装。高速公路信息化企业在2019年大多赚得盆满钵满,设备企业双雄,金溢科技和万集科技一飞冲天的股价即是证明,集成项目方面,央企、地方国企收了大部分,而电科智能、海信网络科技、浙大中控这三家传统ITS企业,也分到了一些。

有些离题,其实并没有。城市智能交通市场这两年除了概念更好听,包装更好看的“大脑,小脑”外,在大的发展方向上,并没有其他实质性的创新和变化。阿里、华为、百度等获得”大脑”类的项目,与以往集成商获得政府项目并无本质的不同,只是项目包装更大、概念更新、下手也更狠(单一来源,动辄上亿),原来的集成商成为这些巨头的“二传”。

在ITS114看来,“大脑”在交通领域,即是公安交通集成指挥平台、交通运行监测与应急指挥平台(TOCC)的升级,在数据处理和业务协同上,做了一些文章,但最初的落点却是在路口的交通信号控制。

早在2017年交通大脑、小脑开始风靡之时,ITS114就提出,有交通大脑,相对应就应该有智慧路口的概念,路口对整个交通管控系统而言,是最重要的节点,也是体现交通信号控制系统能力、交通管理水平的重要场景。2017年的11月,智慧交通微信公众号正式提出智慧路口概念,对海康威视、哈工大交通等企业的观点和探索进行报道,2018年智能交通十大预测之一就是2018年是否有智慧路口的设备、系统原型出现。

到现在,已有电科智能、华为、高新兴、宝康电子、大华等推出了与智慧路口有关的设备和系统。尽管方向各企业从各自角度出发,对智慧路口的理解不一,推出的产品获得系统也不太一样,但总的思路却是相似的。智慧路口的未来一定是光明的,虽然一些新的技术应用仍有不确定,但方向一定是如此,所谓分久必合,在集成指挥层面如此,在路口这个节点,也是如此。

今天我们邀请到4家企业,来看看他们对于智慧路口概念的理解,以及基于这些理解所研发、应用的设备和系统,最后就是他们如何看智慧路口的未来发展与应用。

本期嘉宾:



高新兴科技集团股份有限公司平安城市与智能交通事业群副总经理 李大成
上海电科智能系统股份有限公司智能交通事业部产品研发部部长 赵益
上海宝康电子控制工程有限公司总工程师 管青
苏州科达科技股份有限公司智慧城市事业部 饶幸运
感谢这四家企业的参与,感谢四位嘉宾对于智慧路口的智慧分享。


什么是智慧路口?

智能交通这些年来的发展趋势是前端操作傻瓜化,后端架构层级化、协同化,对于路口这个简单却又非常复杂的断面节点来说,以往并没有什么集成化的发展考虑,所以才有了阿里王坚博士那句“世界上最遥远的距离是信号灯与监控探头”的名言,随着前端设备和边缘计算设备的算力极大提升,以及4G、5G等通信能力的极大提升,这种集成化也就从设想慢慢变成了现实。

传统路口的交管设备无非就几种,信号、监控及执法、诱导、检测设备,但这几年的变化是,需要检测的行为越来越多,需要采集的流量和特征数据越来越多,需要处理的数据也越来越多,简而言之就是智能化需求越来越高。
那么智慧路口到底如何智慧?
电科智能是业内最早一批将智慧路口从概念变成看得见摸得着的设备和系统的,其智能交通事业部产品研发部部长赵益认为:智慧路口就是通过路侧赋能,让数据、算法和算力这三大要素靠近外场道路和终端用户,实现路口本地数据的实时处理和及时反馈,最终实现外场道路的全息感知、万物互联和路口自我智能管控。
宝康电子的总工程师管青则认为,智慧路口中的智慧是分层次,并没有一定的定式。现在,信号机和电子警察已经是标配,信号机实现了对车辆进行时空分离,电子警察实现了对路口多种交通违法现象的全天候监管,在此基础上所叠加的新功能新技术,基本都能套上智慧的概念,可以是信号配时的优化,流量精准分析、行人过街的监管,行人、非机动车的监测、渠化优化、发光道钉,盲区预警,VR展示,甚至是在前端对各种设备进行数据汇聚与整合等。宝康电子认为,对“智慧”与否的考量,更多的还是从管理者的实战效果出发,能否帮助交通管理者从大量的路口中快速发现问题路口(诸如渠化问题、配时的设置问题、违法的问题、出现溢出或堵死的路口等)、能否帮助管理者找出路口的规律,实现信号配时与机动车流、非机动车流的自动匹配,优化完的结果有没有帮助路口拥堵的改善,是否降低了路口的事故率等等,至于实现的方式,套用现在比较流行的“云边端”模式,可以是在“边”这个层级实现,也可以是在“云”这个层级实现,宝康的技术路线中是在“云”端实现的。
高新兴集团平安城市与智能交通事业群副总经理李大成对智慧路口的理解与管青博士的看法有些相近,同样是强调实战效果,但高新兴有一个其他企业没有的优势,也就是AR的交通应用。
在高新兴看来,路口是交通元素中一个极具想象力和生命力的元素和环境,因此高新兴也给“智慧路口”赋予一些有“生命感”的概念,就是获取、付出和给予 。
如何理解?高新兴认为,首先智慧路口要试着“获取”对路口的了解和信任,不同于简单的设备感知,而是要通过更加多维度的认知,从路口的规划、路口的周边环境再到路口的信息化设施、管控现状、交通事件感知去了解路口的生命特征是如何演进的。
其次就是“付出”,当路口的生命特征和数据反馈给到管理系统,应该做什么样的努力?计算肯定是必不可少的,不管是通过边缘还是中心计算,通过数据挖掘还是人工智能,要对路口的价值进行智慧的提升,比如进行路口流量的精细化分类与监测,进行路口交通事件的深度刻画与研判等等,除计算以外,也要有能力进行“物联”,利用车联网技术,将人车路环境形成一个有机的整体,让路口变得更显鲜活。
最后就是“给与”,“智慧路口”最终是为谁服务的?它不能仅仅只是某个设备性能的提升或者说是某个算法检测精度的提高,“智慧路口”必须赋能给管理者,甚至普惠到出行者才能真正发挥它的价值。比如利用AR技术将路口的人车路环境极其直观的方式呈现给交通管理者,使得交通管理者对路口的管理变得更加的高效,利用车联网技术逐渐打通各种V2X应用,保障交通安全,提升交通效率,让出行变得更安全更美好更智慧。
落实到产品和系统层面,智慧路口又该如何呈现?ITS114遍览各地招投标信息,到目前为止,只有最近上海市金山区有明确的智慧路口项目招标,标的为3600万,电科智能能否近水楼台?
电科智能是其中唯一提供了产品结构示意图的企业,从侧面说明了电科智能在智慧路口产品上的用心颇深,也相对较为成熟。

电科智能智慧路口“端边云”三层架构示意图

当然,就像我们此前论述一样,智慧路口的思路应该是大同小异。宝康电子管青博士认为,从功能上来讲,一个智慧路口应该需要做到以下功能:远距离实时跟踪车辆轨迹,动态测算车辆到达路口时间,并结合上下游路口交通态势动态调整信号控制放行;给予特殊车辆信号优先放行策略;根据实时采集到的人、车、路、环境数据信息进行专家系统融合分析,结合深度学习给出推荐策略等。

现阶段,智慧路口的设备与系统都由那些部分组成?能够提供什么功能?
电科智能的描述最为清晰和完整,看起来是从PPT上直接复制而来:
智慧路口是通过“云边端”协同,构建“分布+集中”的双驱模式驱动交通泛感知、互联互通能力的成型和各类智能管控应用的有效运行,系统主要功能如下:
路口全息感知:构建前端泛感知体系,进行人、车、路、设、环等多维度、多来源、全要素的信息感知,为交管部门提供突发交通事件信息,满足交管部门对突发事件的确认和观察、对交通状态的巡视和主动发现交通问题的需要。
信号控制优化:充分结合边缘计算和云计算的优势特点,在路口层面建立车道级、进口级和路口级的实时分析和预警模型,自动生成并执行信号配时优化方案。而中心层面则基于区域的宏观交通OD数据进行交通流的平行仿真和区域协同管控,实现计算无处不在、管控相辅相成。
路口秩序管控:充分利用端边AI计算能力和模型能力,对城市道路交叉口的机动车、非机动车和行人三类交通参与者在路口的通行秩序进行智能监管。在云端通过和人口库、车辆库比对分析,对车辆和行人进行源头管理,同时对违法行为的时间和空间特征进行挖掘,提升对重点路口、重点对象和重点违法行为的打击能力,规范交通参与秩序,提升道路交通文明。
设备运维管理:实现资源集成管理、库存跟踪管理和流程精细管理,同时通过海量数据挖掘,实现系统质量智能感知和故障过滤、跟踪追溯,为交管部门提供现代化、信息化的智能设施设备管理手段。
李大成则继续从获取、付出、给予三个维度出发来阐述自家的产品。在“获取”上,高新兴同高德地图合作推出慧行卫士安全预警灯(智慧锥桶),可以将交通事故、占路施工、交通管制等秒级推送至交警平台和导航地图。此外在2019中国道路交通安全产品博览会上发布了智能道路一体化设备,通过信号、雷达和其他路口感知设备和RSU及边缘计算单元mec的构建,实时对路口的交通元素进行全面刻画。与电科智能的全息感知是一致的。在“付出”上,,利用交通大数据平台对路口交通信息、交通事件、V2X应用进行深度处理和分析,最后,通过高新兴交通监测AR实景指挥系统和V2X云控平台“给与”智慧路口最直观和全面的交通应用。
宝康电子的智慧路口则偏重于后端计算与协同。管青博士表示,宝康电子目前是以软硬一体化的大数据服务器为主,立足于充分利用前端已经建设的电警及卡口设备、雷达设备、以及信号机设备等,实现对路口的“六维管理”,即交通警情、信号优化与评价、流量规律、违法情况、拥堵情况等,其他针对渠化、非机动车和行人管理的功能正在逐步实现,核心的技术应该还是大数据所提供的算力以及宝康根据多年积累的行业经验所研发的交通优化算法。
苏州科达智慧城市事业部饶幸运认为一个智慧路口至少应该包括:信号控制系统、监控系统、信息处理分析及决策系统。苏州科达在设备方面有专长,一直以来致力于智能交通设备的细节完善和创新研发,推出了多合一电警以及智能斑马线等。
那么智慧路口的核心技术是什么?
各家从各自的优势出发,或许有不同的点,但我们以电科智能的总结来总结,也许其他家不会同意以下全部,但一定会认同其中一条或者几条:
以视频资源为核心的全息AI感知技术;
基于边缘计算的数据可靠性治理技术;
自组织网络通信和应用信息交互技术;

基于场景的智能管控和联动干预技术。

智慧路口落地的技术与环境条件

一个概念的产生与持续,既有现实存在的需求,也有技术上的支撑。

智慧路口概念能够实现的先决技术条件是什么?从上一章节的核心技术来看,感知技术、算力、通信技术一定是前提,对应的是视频检测、V2X、芯片、5G,至于管控和联动干预,对应的则应该是业务协同,应该是以大数据处理为基础,其他技术为配合,是一个协同的系统。
赵益与ITS114的看法有些相近,算力第一位。但并不是说边缘计算能力高于路口感知、算法模型和基础设施等要素,是分别扮演一个系统的不同角色,但之所以会有智慧路口概念的出现或者应用落地,主要是这些年芯片能力的不断提升,高性能、低功耗的芯片促使了智慧路口产品落地,而感知能力的成熟、日益凸显的交通问题和管控诉求都是智慧路口孵化的前置条件,电科智能结合多年系统集成的业务理解和建设经验,研发了守卫者(Guardian)系列的边缘计算产品,来构建“云边端”协同体系,打造智慧路口新格局。
其余三位嘉宾都认为多个技术不可偏废,智慧路口是一个系统工程。
管青博士认为,智慧路口的实现不是单一的设备能够实现的,目前最重要的还是感知检测能力,尤其是检测数据的准确性上,要实现全天候、高精度、全量、成本相对经济的进行检测,还存在一定的困难,尤其是在用户提出复用路口已建设设备数据的时候,传统的电警卡口从违法抓拍角度所能达到的数据精度用到信号配时上,就容易产生比较大的影响。一旦数据不准,也容易导致用户对“智慧”产生质疑,所以个人认为,智慧路口或者城市大脑这种“数字化交通管理”的发展,还要一个技术以外的先决条件,就是用户的期望值与各厂商的市场营销宣传要平衡。从技术本身来说,“智慧”本身是逐步发展的,现阶段是通过分析路口的数据帮助管理者发现问题,让信号配时能够“活”起来,一定程度上的缓堵,将路口以往某些需要人来管的事情变成靠机器来管(比如人行过街监管)等等。但如果管理者对“智慧”的实际效果期望过高或者各厂商对“智慧”的宣传过度,一旦实际效果与期望值产生了偏差,就很容易失去对未来发展的信心。
饶幸运表示,智慧路口能够支撑为智慧交管赋能,离不开综合技术的融合。智慧路口要真正做到交通信控以“人”为本,根据完善的道路交通基础设施,来检测人、车、路、环境等交通重要参数。同时更需要深度学习的算法,将多源数据,通过算法模型,切实给出保障路口交通安全,提高路口通行效率的决策。
李大成强调,智慧路口是多项技术共同发展催化的结果,交通设施的逐渐完善还是感知检测能力、边缘计算能力的提升,缺一不可,任何一种能力的缺失都无法真正实现有意义和实战价值的“智慧路口”。
那么现有的交叉口道路基础设施,交通管控设施,已经具备了支撑实施智慧路口的条件?
同样,不同的观点和实现路径,对这一问题有不同的理解。现阶段,电警卡口等依然是最重要的感知设备,多家的方案中,视频设备依然占据重要的位置,甚至是核心,不断提升的算力来提升其数据采集和分析的能力,为信号、诱导、缉查等功能提供支持。
宝康电子的思路即是如此。管青博士认为路口安装实施了具备检测率较高的电子警察以及联网信号机及信控平台(通信协议符合GA/T 1049.2),就可以实现比较基础的智慧功能。对于道路的规划设计而言,考虑智慧路口实施更多的设备的布设位置上,受影响的主要是杆件、供电、网络等环节上。
电科智能则是以信号机为核心。赵益表示,智慧路口的实施要针对不同的路口和管控层级来确定基础支撑环境,电科智能自2018年开始推行的智慧路口项目中对于外场的建设编写了一套标准方案,现阶段以信号控制器为核心,进行感知设备的布点设计,实现对行人、车辆、道路、设备和环境的全息感知,为智慧路口的模型应用和管控决策提供丰富的数据支撑环境。
李大成强调,路口的智慧化设施将与标识标牌一样,都是路口的基础设施。智慧路口是在交叉口基础环境、基础设施的基础上,通过智慧应用系统的赋能,提升交叉口管控手段、组织优化的成效,发挥基础环境的最高效率。从安全管控方面来说,智慧路口将对路口中的人、车进行运行监测,监管每个对象的交通合法性,提升交通执法力度与精细度。从保障通畅的方面,也是通过统筹各对象的运行需求,在云端的策略指导下,利用边缘计算使路权分配最优化,将运行效率推向极致。在事件处置上,得益于人工智能的加持,诱发事故、拥堵的因素均可及时调控,尽量将交通事件遏制在萌芽阶段。
饶幸运表示,智慧路口通过路口数据感知系统,获取路口交通态势。人、车、路、交通环境是交通管控研究对象,是研究路口交通运行状况基础数据。交通管控本身必须以“人”为本,目前国内各大厂家基本都是以车辆检测为基础数据,根据当前车流量,实时调整信号灯时间,让车辆快速通过路口。如国际最主流的SCOOT、SCATS,都是基于车辆检测的一个机动车的优化算法。现有道路很多信号控制系统和监控系统都是相互独立的,需要通过现场勘测结合现场设施,补齐智慧路口支撑设备。在新建道路交叉口规划设计建设中,需结合实际路况和业主真实需求,提供相应设备支撑对应的智慧路口控制策略。
他补充道,智慧路口理念是从人、车、路、环境四者数据感知出发。这些感知最终需要与信控系统结合,合理调整信控方案配时,保障行人安全过街,实现人、车、路统一协调,达到道路通行效率最大化。
很显然,大家普遍认为实施智慧路口的技术和环境条件已经基本具备。
此外,近两年来,交管领域在路口方面的折腾、创新很多,行人闯红灯抓拍及人脸识别、不礼让行人抓拍、智能斑马线、行人信号灯的智能化、行人过街指示灯、死亡盲区预警等等,丰富了智慧路口的外延和内涵,但这些也会成为智慧路口的标配吗?
看起来,大家都不认同这个观点。管青博士认为,这些产品或者技术应该说对路口的行人管理起到了一定的作用,但由于成本、质量或者精度的问题,目前还是以试点居多,费效比还有进一步的提升空间。他认为智慧路口中除了对机动车及信控的管理外,通过科技手段加强对非机动车和行人的管理一定会成为智慧路口的标配功能,传统的标配“电警+信号”的模式可能会发生改变,雷达和行人闯红灯监管会在路口得到更多的使用。
赵益则强调,场景应用没有标配,而是按需购买,但5G、视频AI技术有可能成为技术标配。
李大成则再次点出高新兴在车联网方向的优势,他认为,随着车联网技术发展进程的推进,智慧路口的功能模块将不断丰富与提升,并且各个模块将以高度集约化的形式出现。(本文原载于智慧交通杂志8-9月双刊)
因为文章篇幅原因,先为大家呈现上半篇,智慧路口,如何智慧?(下)将在近期推送给大家。



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本篇文章来源于微信公众号: 智慧交通

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