智慧桿塔邊緣計算解決方案
發布時間：2022-05-23 00:00:00
特斯聯智慧桿塔邊緣計算解決方案通過對多行業的信息進行采集、傳輸、分析、挖掘和發布，構建一張智慧感知網絡，實現智能照明、環境監控、公共安全、便民服務、城市治理全方位聯動，極大提升多元智慧化服務效能。
作者：特斯聯科技集團有限公司
1 目標和概述
1.1 行業挑戰
在智慧城市建設的不斷發展過程中，城市基礎設 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”現象， 還存在同一個 路口桿體建設、線纜部署帶來的重復地面開挖問題，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。城市專一功能基礎設施模式在城市高速發展中弊端 日漸凸顯。
1.2 方案目標
特斯聯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、數字廣播、公共Wi-Fi、一鍵報警、 環境監測、綠色充電、信息發布、設施監管、車路協同 等多種功能，實現桿體資源、地下空間資源等的共享， 節約大量運維成本，極大地提升了城市各領域的精細化 管理水平和城市資源的集約化利用效率。其次通過標準 化接口多方共享，同時支持智慧功能的按需演進，將各 種前沿技術和應用集于一身的新型信息基礎設施，在智 慧城市中扮演“末梢神經元”的角色。通過對多行業的 信息進行采集、傳輸、分析、挖掘和發布，構建一張智 慧感知網絡，實現智能照明、環境監控、公共安全、便 民服務、城市治理全方位聯動，極大提升多元智慧化服 務效能。
1.3 功能創新
特斯聯智慧桿塔邊緣計算解決方案，作為特斯聯 CITY OS+SaaS+AIoT+AI創新服務產品解決方案體系 的重要組成部分，融合業務應用平臺和系統生態能力， 實現智慧桿塔模塊之間及外部系統的交互聯動，構建全 域智能化；同時邊緣計算智能網關具備場景定義AI能 力，數據結構化、價值最大化，并可持續升級，安全穩 定高效。
基于邊云協同的架構設計，融合TACOS AI算法倉能力，進行智能決策，可以實現例如視頻結構化、智能偵測報警等功能，并聯動顯示屏以及數字廣播，運用圖片及語音合成技術進行個性化提醒。
基于邊緣自治的架構設計，融合TACOS資源調度管理能力，預設應急事件聯動策略，可以對例如防疫事件、火災事件、地震預警、臺風預警、暴雨預警等做出相應的亮屏顯示及廣播提醒；實現攝像機+廣播場景智能聯動，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。實現通過經緯度信息或環境光照感知，智能調整燈光亮度，有效減少碳排放。
2 方案介紹
特斯聯智慧桿塔邊緣計算解決方案，基于邊緣云計算、AI、5G、大數據管理技術，給用戶提供一個集智能照明、環境監測、機器視覺、無線覆蓋、信息發布、緊急呼叫、綠色能源、設施監管、數字廣播等功能于一身，并通過智能邊緣網關實現多場景下智能聯動的整體解決方案。同時支持5G微基站部署、車路協同RSU部署等功能。
圖1 解決方案系統及組網架構圖
整個解決方案基于CITY OS+SaaS+AIoT基礎設施 +AI創新服務架構設計：TACOS統一調度軟硬件資源， 實現全局管理、調度、決策，并配合第三方數據指導運 營。邊緣側實現數據匯聚處理，完成數據的采集、清 洗、過濾和本地數據的安全保護，結構化數據上云，根 據場景定義AI算法、算力組合與邊云協同工作，并實 現與本地關聯的物聯網系統的智能化聯動。端側完成 AIoT數據的基礎采集。
硬 件 平 臺 采 用 異 構 計 算 架 構 方 案 CPU+GPU+NPU，基于核心板+AI算力模塊+底板分 離的結構，四核處理器ARM Cortex-A72架構，高速 PCIE3.0可靈活擴展NPU AI算力單元，支持8路原生 網口，高速網絡采用硬件數據路徑加速架構，支持數 據包解析、分類和分發，調度、包排序和擁塞管理的 隊列管理，緩沖區分配和反分配的硬件緩沖區管理。 軟件層支持完整的數據平面開發套件（Data Plane Development Kit，DPDK）環境，同時支持OVS- DPDK，用于網絡應用中數據包的高性能處理。
軟件平臺架構如圖2所示。
依托TACOS算法倉的能力 ，實踐中通過對AICITY、AI PARK、智慧園區場景所需要的量化指標進行分析，定制和優化了各維度AI算法引擎，主要包括視頻結構化、智能偵測報警（絆線入侵、區域入侵、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），發揮智慧桿塔邊緣計算高性能、高吞吐、高并發、強實時性等計算優勢，確保數據分析的有效性、實時性和針對性。
在數據應用方面，在智慧桿塔邊緣計算實時數據分 析的基礎上，與TACOS協同進行長時的數據統計與查 詢類應用、設備等平臺性管理工作。同時可以和第三方 平臺數據打通，完成更多維度的數據管理與分析。
在數據安全方面，依托于智慧桿塔邊緣計算能力， 實現了從前端到平臺的全鏈路安全策略。從外至內縱深 防護的思想，首先實施網絡結構及網絡邊界的安全，其 次實施關鍵信息化基礎設施的安全防護，最后，在達到 覆蓋基本安全要求的基礎上，加強數據安全管理等。
3 代表性及推廣價值
特斯聯智慧桿塔邊緣計算解決方案是特斯聯邊緣計 算在智慧城市AIoT基礎設施領域的有效嘗試，圍繞特 斯聯AI CITY城市級智能操作系統TACOS的業務和技術 場景持續創新，在行業內具有代表性和創新性。
特斯聯智慧桿塔邊緣計算解決方案在重慶高新區 AI PARK項目打造技術示范點，一站式集成了照明、 Wi-Fi、信息發布、充電樁、環境監測、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AI PARK室外的智慧化亮點。
特斯聯智慧桿塔邊緣計算解決方案在深圳寶安區 某5G公園項目中應用，集5G基站、智能照明、機器視 覺、環境監測、無線通信、應急求助、信息交互等功能 于一體，構建新型智慧城市全面感知網絡；通過基于 TACOS的邊云協同、邊緣側自治設備之間的聯動和信 息互聯互通，實現了危險區域預警、抽煙監測、街頭躺 臥、單車違規停放預警、人群打架斗毆監測等多種應用 場景的管控，項目自建成以來，共檢測并預警超過8000 條12種異常事件，為打造一個安全、文明、宜居的社會 公共區域環境作出了重要貢獻。
特斯聯智慧桿塔邊緣計算解決方案在多個AI CITY、AI PARK、智慧園區項目應用中， 多個維度持 續提升商業價值、社會價值，通過集成多種設備于一 身，實現“多桿合一”，減少重復建設，節省項目投資 成本，通過裝維平臺、一鍵安裝App，節省人工成本； 通過智能化的系統設計，有效分析異常事件，及時預 警，提升社會公共安全服務的品質與效率。
來源 | 《自動化博覽》2022年第二期暨《邊緣計算2022專輯》
