特斯聯(lián)科技集團有限公司

1 目標(biāo)和概述

1.1 行業(yè)挑戰(zhàn)

在智慧城市建設(shè)的不斷發(fā)展過程中，城市基礎(chǔ)設(shè)施不僅存在路燈、交通信號、道路指示、行人交通信號、運營商基站等“多桿林立”現(xiàn)象，還存在同一個路口桿體建設(shè)、線纜部署帶來的重復(fù)地面開挖問題，不僅影響城市市容市貌，同時還造成了城市空間資源的浪費。城市專一功能基礎(chǔ)設(shè)施模式在城市高速發(fā)展中弊端日漸凸顯。

1.2 方案目標(biāo)

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案首先融合了智能照明、機器視覺、數(shù)字廣播、公共Wi-Fi、一鍵報警、環(huán)境監(jiān)測、綠色充電、信息發(fā)布、設(shè)施監(jiān)管、車路協(xié)同等多種功能，實現(xiàn)桿體資源、地下空間資源等的共享，節(jié)約大量運維成本，極大地提升了城市各領(lǐng)域的精細(xì)化管理水平和城市資源的集約化利用效率。其次通過標(biāo)準(zhǔn)化接口多方共享，同時支持智慧功能的按需演進，將各種前沿技術(shù)和應(yīng)用集于一身的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施，在智慧城市中扮演“末梢神經(jīng)元”的角色。通過對多行業(yè)的信息進行采集、傳輸、分析、挖掘和發(fā)布，構(gòu)建一張智慧感知網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)智能照明、環(huán)境監(jiān)控、公共安全、便民服務(wù)、城市治理全方位聯(lián)動，極大提升多元智慧化服務(wù)效能。

1.3 功能創(chuàng)新

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案，作為特斯聯(lián)CITY OS+SaaS+AIoT+AI創(chuàng)新服務(wù)產(chǎn)品解決方案體系的重要組成部分，融合業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺和系統(tǒng)生態(tài)能力，實現(xiàn)智慧桿塔模塊之間及外部系統(tǒng)的交互聯(lián)動，構(gòu)建全域智能化；同時邊緣計算智能網(wǎng)關(guān)具備場景定義AI能力，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、價值最大化，并可持續(xù)升級，安全穩(wěn)定高效。

基于邊云協(xié)同的架構(gòu)設(shè)計，融合TACOSAI算法倉能力，進行智能決策，可以實現(xiàn)例如視頻結(jié)構(gòu)化、智能偵測報警等功能，并聯(lián)動顯示屏以及數(shù)字廣播，運用圖片及語音合成技術(shù)進行個性化提醒。

基于邊緣自治的架構(gòu)設(shè)計，融合TACOS資源調(diào)度管理能力，預(yù)設(shè)應(yīng)急事件聯(lián)動策略，可以對例如防疫事件、火災(zāi)事件、地震預(yù)警、臺風(fēng)預(yù)警、暴雨預(yù)警等做出相應(yīng)的亮屏顯示及廣播提醒；實現(xiàn)攝像機+廣播場景智能聯(lián)動，例如檢測到游客在某一座椅有物品遺留，通過就近廣播提醒。實現(xiàn)通過經(jīng)緯度信息或環(huán)境光照感知，智能調(diào)整燈光亮度，有效減少碳排放。

2 方案介紹

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案，基于邊緣云計算、AI、5G、大數(shù)據(jù)管理技術(shù)，給用戶提供一個集智能照明、環(huán)境監(jiān)測、機器視覺、無線覆蓋、信息發(fā)布、緊急呼叫、綠色能源、設(shè)施監(jiān)管、數(shù)字廣播等功能于一身，并通過智能邊緣網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)多場景下智能聯(lián)動的整體解決方案。同時支持5G微基站部署、車路協(xié)同RSU部署等功能。

系統(tǒng)及組網(wǎng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 解決方案系統(tǒng)及組網(wǎng)架構(gòu)圖

整個解決方案基于CITY OS+SaaS+AIoT基礎(chǔ)設(shè)施+AI創(chuàng)新服務(wù)架構(gòu)設(shè)計：TACOS統(tǒng)一調(diào)度軟硬件資源，實現(xiàn)全局管理、調(diào)度、決策，并配合第三方數(shù)據(jù)指導(dǎo)運營。邊緣側(cè)實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚處理，完成數(shù)據(jù)的采集、清洗、過濾和本地數(shù)據(jù)的安全保護，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)上云，根據(jù)場景定義AI算法、算力組合與邊云協(xié)同工作，并實現(xiàn)與本地關(guān)聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化聯(lián)動。端側(cè)完成AIoT數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)采集。

硬件平臺采用異構(gòu)計算架構(gòu)方案CPU+GPU+NPU，基于核心板+AI算力模塊+底板分離的結(jié)構(gòu)，四核處理器ARMCortex-A72架構(gòu)，高速PCIE3.0可靈活擴展NPUAI算力單元，支持8路原生網(wǎng)口，高速網(wǎng)絡(luò)采用硬件數(shù)據(jù)路徑加速架構(gòu)，支持?jǐn)?shù)據(jù)包解析、分類和分發(fā)，調(diào)度、包排序和擁塞管理的隊列管理，緩沖區(qū)分配和反分配的硬件緩沖區(qū)管理。軟件層支持完整的數(shù)據(jù)平面開發(fā)套件（Data Plane Development Kit，DPDK）環(huán)境，同時支持OVSDPDK，用于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中數(shù)據(jù)包的高性能處理。

軟件平臺架構(gòu)如圖2所示。

圖2 軟件平臺架構(gòu)圖

依托TACOS算法倉的能力，實踐中通過對AI CITY、AI PARK、智慧園區(qū)場景所需要的量化指標(biāo)進行分析，定制和優(yōu)化了各維度AI算法引擎，主要包括視頻結(jié)構(gòu)化、智能偵測報警（絆線入侵、區(qū)域入侵、穿越圍欄、徘徊檢測、物品遺留、物品搬移、快速移動、停車檢測、人員聚集），發(fā)揮智慧桿塔邊緣計算高性能、高吞吐、高并發(fā)、強實時性等計算優(yōu)勢，確保數(shù)據(jù)分析的有效性、實時性和針對性。

在數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，在智慧桿塔邊緣計算實時數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，與TACOS協(xié)同進行長時的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與查詢類應(yīng)用、設(shè)備等平臺性管理工作。同時可以和第三方平臺數(shù)據(jù)打通，完成更多維度的數(shù)據(jù)管理與分析。

在數(shù)據(jù)安全方面，依托于智慧桿塔邊緣計算能力，實現(xiàn)了從前端到平臺的全鏈路安全策略。從外至內(nèi)縱深防護的思想，首先實施網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)邊界的安全，其次實施關(guān)鍵信息化基礎(chǔ)設(shè)施的安全防護，最后，在達到覆蓋基本安全要求的基礎(chǔ)上，加強數(shù)據(jù)安全管理等。

3 代表性及推廣價值

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案是特斯聯(lián)邊緣計算在智慧城市AIoT基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的有效嘗試，圍繞特斯聯(lián)AICITY城市級智能操作系統(tǒng)TACOS的業(yè)務(wù)和技術(shù)場景持續(xù)創(chuàng)新，在行業(yè)內(nèi)具有代表性和創(chuàng)新性。

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案在重慶高新區(qū)AIPARK項目打造技術(shù)示范點，一站式集成了照明、Wi-Fi、信息發(fā)布、充電樁、環(huán)境監(jiān)測、緊急呼叫等功能需求。項目自建成以來，以智能、高效、可靠和低碳的運營效果成為AIPARK室外的智慧化亮點。

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案在深圳寶安區(qū)某5G公園項目中應(yīng)用，集5G基站、智能照明、機器視覺、環(huán)境監(jiān)測、無線通信、應(yīng)急求助、信息交互等功能于一體，構(gòu)建新型智慧城市全面感知網(wǎng)絡(luò)；通過基于TACOS的邊云協(xié)同、邊緣側(cè)自治設(shè)備之間的聯(lián)動和信息互聯(lián)互通，實現(xiàn)了危險區(qū)域預(yù)警、抽煙監(jiān)測、街頭躺臥、單車違規(guī)停放預(yù)警、人群打架斗毆監(jiān)測等多種應(yīng)用場景的管控，項目自建成以來，共檢測并預(yù)警超過8000條12種異常事件，為打造一個安全、文明、宜居的社會公共區(qū)域環(huán)境作出了重要貢獻。

特斯聯(lián)智慧桿塔邊緣計算解決方案在多個AI CITY、AI PARK、智慧園區(qū)項目應(yīng)用中，多個維度持續(xù)提升商業(yè)價值、社會價值，通過集成多種設(shè)備于一身，實現(xiàn)“多桿合一”，減少重復(fù)建設(shè)，節(jié)省項目投資成本，通過裝維平臺、一鍵安裝App，節(jié)省人工成本；通過智能化的系統(tǒng)設(shè)計，有效分析異常事件，及時預(yù)警，提升社會公共安全服務(wù)的品質(zhì)與效率。

摘自《自動化博覽》2022年2月刊