計算中心2022年8月科技情報簡報
發布時間:2022-08-30 06:38

一、阿里云發布超融合數字孿生平臺

交通運輸部于2021年12月印發的《數字交通“十四五”發展規劃》提出,到2025年,“一腦、五網、兩體系”的發展格局基本建成,行業數字化、網絡化、智能化水平顯著提升。其中,“一腦”即打造綜合交通運輸“數據大腦”,加強數據資源的整合共享、綜合開發和智能應用。

近日,阿里云發布超融合數字孿生平臺?;跀底謱\生等數字化技術,阿里云正在助力打造更加高效、安全、便捷的交通出行和管理模式。

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▲圖為阿里云副總裁張磊發布超融合數字孿生平臺

(一)構建真實世界的“數字副本”

北京市交管局搭建了冬奧交通安保一體化平臺,提升交通管理智慧調度能力,在冬奧會期間實現了處置效能提升10%,擁堵指數下降10%;在成都東站樞紐,阿里云協助成都交通運行協調中心(TOCC)將公共交通、私家車等多種模式的交通數據在數字孿生世界中融合,一旦出現大客流,便可提前調度各種交通出行方式的供給,實現快速疏散客流。

數字孿生實現了物理空間和數字空間的對應關系,在無法靠現實世界試錯模擬的情況下,管理者可以通過數字空間中的分析、仿真與預測技術,對不同決策的影響進行推演評估,從而不斷優化決策讓運營、管理與服務更高效。

(二)四域數據融合計算,秒級輸出高效管理

阿里云將云邊端協同技術與數字孿生技術融合,可對所有設備在邊緣端進行統一監管、統一預警和統一算法部署,實時掌握設備在線情況和數據質量,將城市交通場景設備在線率提升至90%以上、高速公路場景設備在線率提升至95%以上。

7月21日,阿里云發布了超融合數字孿生平臺。阿里云超融合數字孿生平臺的感知、仿真、控制、渲染場景均采用一套數據底座,可將彼此隔離的四域數據進行充分融合和計算,保障孿生世界中分析推演的速度與準確性,并在對應的真實世界場景中實現業務價值。

據介紹,阿里云超融合數字孿生平臺的感知速度更快,算法時延小于100毫秒。在算力方面,可支持大規模城市級的宏中微觀一體化仿真,秒級輸出結果支持實時決策。同時,超融合數字孿生平臺應用大規模三維可視化渲染技術,CPU/GPU資源消耗僅為傳統方法的十分之一,使系統更穩定。

(三)打造開放數據中臺,賦能“大屏”兼顧“小屏”

6月,阿里云在云峰會發布了產業智能OpenTrek,包含了具備行業屬性的數據平臺和智能產品,以及聯合合作伙伴在兩者之上開發的行業解決方案,數字孿生則是產業智能OpenTrek的五大核心技術之一。OpenTrek通過構建行業數據中臺,充分激活數據要素的潛能,幫助解決跨行業的共性復雜問題,助推業務升級。

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▲圖為2022阿里云合作伙伴大會介紹OpenTrek

在超融合數字孿生平臺的設計上,阿里云把在融合感知、計算推演、決策優化和可視渲染域的技術都進行封裝,提供模塊化組件和低成本、自動化的數字孿生服務,以降本增效為目標,讓更多企業和高校能夠使用數字孿生技術,并提升合作伙伴的自主研發和持續改進能力。

(四)實踐案例

1.智慧城市——昆明“智慧交管大腦平臺”“云邊端”協同實現秒級感知響應

2021年昆明市路網高峰行程延時指數同比2020年下降2.77%,降幅位居全國前列。這背后是昆明市與阿里云建設的集多種業務系統于一身的“智慧交管大腦平臺”,推動了昆明市城市交通管理的數字化升級。

昆明市地處云貴高原,城市布局和路網結構具有很強的向心性,重要的功能區基本都聚集在核心區。機動車保有量連年攀升,出行需求持續高速增長,早晚高峰時段擁堵明顯。依托智能路側終端設備、云計算、大數據等,阿里云將“云邊端”協同技術與數字孿生技術融合,為昆明打造一體化智慧交通解決方案。

首先,通過雷達和視頻傳感器等“端”側設備的智能化升級,對城市道路運行情況進行全量感知和信息收集;其次,將感知設備收集的信息進行融合,在“邊緣”側進行實時計算并生成優化方案,發送至設置在多個路口的信號控制系統來執行;然后,在“云”端進行區域級的優化控制策略的制定與執行。

昆明作為國內首個城市級大規模采用“云邊端”一體化智慧交通解決方案的城市,如今,通過路側新增的傳感器以及邊緣計算終端,可以將路口的全量信息實時還原,一部分路口還實現了全息感知,因此可在路口實現車道級的精細化感應控制。AI感知設備檢測路口實時流量,并自適應控制路口信號燈配時,從而提高路口通行效率。

截至目前,智慧交通項目已經完成了全市521個交通路口的智能化改造,503個路口實施了“綠波帶”,12條干線的通行延誤時間平均降幅達10.5%。

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▲圖為昆明智慧交管平臺

2.智慧高速——成宜高速公路“數字平行世界”全天候感知降低事故風險

車輛駛入成宜高速公路,即使車身沒有安裝傳感器,當有其他車經過車輛盲角時,車主也能通過App收到碰撞預警……成宜高速已成為四川省內首條全要素、全覆蓋的智慧高速公路。借力阿里云數字孿生技術后,成宜高速交通事故率下降明顯,“零事故”天數從每周0.5天提升至1.8天,交通事故數量下降20%。

成宜高速線路全長約157公里,由于當地通行環境復雜、多云霧,發生交通事故風險較高。數字孿生應用需要結合實時多源感知數據,給予及時反饋和處理,建立成宜高速公路的“感知體系”至關重要。

對此,阿里云為成宜高速每間隔800米樹立一根智慧桿,除了配備高精攝像頭之外,還布設了兩百余套阿里云雷視融合感知設備以及各類氣象感知設備。通過全線全覆蓋的雷達、視頻等多種傳感器共同工作,即使在濃霧、大雨等極端天氣下,系統也能清晰成像,感知能力不受影響。同時,通過阿里巴巴達摩院AI算法,結合3D高清地圖,利用“車路協同”解決方案,可對高速公路上的人、車、環境實現全量、全天候、全程精準感知與判斷。

在此基礎上,成宜高速通過毫秒級數字孿生技術構建了“數字平行世界”?!皵底制叫惺澜纭睂F實里的高速公路用三維的方式給做了1∶1的數字化還原,從物理世界到數字平行世界的延遲在數百毫秒以內,實現了車輛身份全標定、行車軌跡全還原、交通事件可追溯。

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▲圖為成宜高速公路“數字平行世界”

從感知端發現事件到處置、分析,再到推送給不同主體,形成這一閉環僅需不到300毫秒。數字孿生平臺智能算法可幫助主動識別交通事故,自動生成事件告警工單,通過一鍵定位、一鍵通知與處置流程可視化,推動資源合理安排和事件快速處理。如今,成宜高速交通事故處置時間平均縮短30分鐘,事故處置效率提升了40%。

除了服務于政府監管和企業運營,結合全天候的精準感知,“數字平行世界”還能讓前方出現的交通事故、擁堵等狀況,通過手機App以毫秒級的速度傳遞給后方的駕車人員,從而降低交通事故發生概率。

 二、江蘇交控基于新基建的高清視頻上云應用

江蘇交通控股有限公司(以下簡稱“江蘇交控”)為進一步健全路網感知體系,全面支撐路網指揮調度、應急管理工作,下發了《關于全面開展路網視頻監控加密工作的通知》,要求在“十四五”末之前實現視頻全覆蓋、無死角。同時要求江蘇交控所屬單位對相應的視頻平臺進行改造升級,滿足視頻增加所需存儲、調用、轉發要求,增加事件檢測、視頻巡檢等功能,按照統一標準實現省部兩級視頻平臺對接。

在高速公路監控系統中,圖像的清晰度直接影響了AI分析的準確率,現有的低清視頻已經不能滿足AI分析需求。通過上傳高清視頻數據到云平臺,實現高速公路視頻數據在云平臺存儲(回看)、轉碼、分發與分析。實現道路事件檢測、惡劣天氣預警、養護時機預判、公路沿路設施檢測,充分發揮視頻資源價值。江蘇交控打造的高清視頻上云應用以“自主可控、安全可靠、降本增效、技術創新”為主要目標,致力于建設“可視、可測、可控、可服務”的高速公路運行監測體系。

目前,高清視頻上云應用已經在寧杭高速落地試驗。七一前夕,江蘇高速的調度和養護等工作人員,可以通過江蘇高速的“調度云”平臺,實時調看高清視頻。該應用符合交通運輸部技術規范要求的各項功能,具有低延時、高并發、高可靠等特點,并且支持通過AI算法實現路面質量AI巡檢、高速公路沿線設施AI巡檢。同時,可以向高速公路職能管理單位以及第三方合作單位提供高清視頻服務。

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▲圖為高清視頻上云應用展示界面

江蘇高速高清視頻云平臺沿用“視頻云聯網”理念,基于“云、網、邊、端”新基建底座一體化的高清視頻云平臺,實現高清視頻資源的云端統一管控、實時調看、錄像回放、秒級切換、高并發訪問、遠程云臺控制、事件分析。

云,在云端建設統一、自研的跨云視頻管控平臺,可實時同步在任何品牌的公有云、私有云、數據中心等地進行存儲(回看)、轉碼、分發與多引擎AI分析。

網,通過自研去中心化的“一網多云”技術,實現跨云連接與云邊協同,形成線上線下“算網一體”的高速公路高清視頻上云新基建解決方案。

邊,通過在邊緣使用自研視頻聚合技術連接各品牌網絡視頻錄像機,實現統一的視頻聚合。

端,可根據自身監控系統建設需求和整體規劃,部署不同品牌的前端監控設備。

支撐高清視頻巡檢,支持多引擎AI分析。通過與國內多家AI算法廠商的合作,并結合高速公路實際場景、海量路況數據進行訓練,不斷完善算法。高清監控視頻能夠實時查看路網監測快速識別出視頻中的道路擁堵、道路施工、車輛逆行、行人闖入、車輛違停等事件;可以實現監測路面工程養護,分析出路面裂縫、路面拋灑物等路面質量為問題;也可以對公路沿路設施進行監測,并第一時間推送異常信息。

自研“一網多云”技術,形成“算網一體”的新基建解決方案。江蘇交控去中心化的“一網多云”技術是在網絡層面顛覆式升級。從基于云網邊端的“云網融合”架構,升級成“算網一體”架構,從“一云多網”升級成“一網多云”,從而能有效承載江蘇高速所有實時、脫機業務,并對業務的高吞吐、高并發、低時延、高可靠、高安全等提供技術保障。

高清視頻上云更加安全可靠。虛擬機容災公共云平臺上虛擬機通過彈性負載均衡服務,避免出現單點故障。云平臺配備SSL證書組件,考慮到視頻云系統為公眾提供Web訪問服務,在公共云平臺配備Web應用防火墻,對網站及微信公眾號的業務流量進行惡意特征識別及防護。同時,傳輸高清視頻的SD-WAN網絡也具有高可靠性。

高清視頻上云工程減少了建設與使用成本。在不增加現有帶寬的情況下,復用SD-WAN網絡的帶寬實現高清視頻上云,節省了上行帶寬和專線費用。高清視頻的接入不僅豐富了“六朵云”(黨建云、內控云、資管云、服務云、收費云和調度云)的生態,也提高了提升視頻綜合管理的平臺能力。

高清視頻上云項目作為新基建承載的一項重要業務,將新一代云計算與人工智能技術融入公路行業發展,完善了高速公路可視化管理體系。該項目充分利用現有新基建能力、創新的合作模式、分布式節點等方式,不僅做到了“以我為主、自主可控”,有效解決了傳統網絡建設周期長、成本高、可靠性低、安全性差、運維不及時等一系列問題。高清視頻上云應用是全國高速公路視頻云聯網江蘇方案的再一次是升級,突破了20年來的行標,為高速公路數字經濟的發展打下了堅實的基礎。

三、基于ETC的高速公路服務智能化解決方案—“交通守望者(TraffiCatcher)

7月27-28日,第二十四屆中國高速公路信息化大會暨技術產品博覽會在長沙國際會展中心隆重舉行。交通運輸部路網監測與應急處置中心聯網結算服務部副主任劉旭作題為《ETC守護您的出行——路網智慧出行,數字化應用的思考》的報告。劉旭認為,要以通行能力倍增,安全事故倍減為目標,構建從公路汽車出行向鐵路、民航、水運融合發展的智慧出行場景化服務。以下為劉旭的演講實錄。

劉旭認為數字化轉型的目的和意義是業務優化與服務優化,從而為客戶提供更好的出行服務。因此,在此次主題論壇上,劉旭選擇《ETC守護您的出行——路網智慧出行,數字化應用的思考》這個題目,即從出行角度探討數字化轉型。

(一)演變

為提高通行效率,提升服務質量,我國高速公路經歷了從人工收費向電子收費、單路段收費向省內聯網收費、省內聯網收費向全國聯網收費、再到“全國一張網”運營服務的發展歷程。

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▲圖為我國高速公路收費發展歷程

高速公路模式最初是分段建設、分段運營、分段收費,為了打通堵點,收費業務從分段收費到省內聯網到全國聯網,都在為提高高速公路通行效率而努力。經過全國ETC聯網和取消高速公路省界收費站,實現了全國一張網運營、一體化服務”格局。當前基于ETC的聯網收費系統成為高速公路規模最大、用戶數最多的生產型信息系統和最大道路安全網。取消高速公路省界收費站之后,高速公路的擁堵大幅降低,原省界收費站區域平均通行速度大幅提高。

(二)探索

近年來,國家和交通運輸部出臺多項相關交通政策文件:《交通強國建設綱要》《交通運輸部推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見》《加快推進高速公路聯網收費系統優化升級實施方案》《關于深入開展ETC服務提升工作的通知》《關于進一步做好貨車ETC發行服務有關工作的通知》《數字交通“十四五”發展規劃》《公路“十四五”發展規劃》《“十四五”公路養護管理發展綱要》《國家公路網規劃》等,均提及交通智能化、交通數字化、交通強國建設等。

伴隨著多項交通文件的出臺,近年來多個省份發布了智慧高速的建設標準、規范和指南,多地路段通過不同方式開展智慧高速建設試點示范。劉旭認為,標準規范的最終目的不是為了某一個路段的智能化與智慧化,而是通過試驗示范,構建一張智慧公路網,實現全部公路網的智能化,進而提升安全和效率。

基于安全與效率這兩個共同目標,在不同路段、不同智慧高速建設試點的實踐中,通過不同技術路線中采用的不同技術、不同硬件與軟件、不同的解決方案,吸取成功經驗,逐步形成一條主要技術路線。這條技術路線需要具備兩方面特點:其一,技術成熟度高,能夠真正解決交通行業的難點和痛點;其二,技術應用成本可控,企業經營有邊際收益與邊際成本,需要考慮哪種技術路線是成本可控的。

(三)交通守望者

基于此,在7月27日上午的開幕式上,路網監測與應急處置中心發布了基于ETC的高速公路服務智能化解決方案—“交通守望者(TraffiCatcher)”?!敖煌ㄊ赝摺碑a品全面應用AI技術,提高車輛信息、路面狀態、路況災害等識別的正確性,對擁堵事件、交通事故、車輛平均通行速度、公路流量、公路氣象、車輛違停、車輛逆行、行人闖入等開展監測和分析。

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▲圖為基于ETC的高速公路服務智能化解決方案“交通守望者”

當前如何充分利用并發揮收費、監控、通信三大機電系統的最大價值?如何利用機電系統在交通安全與效率方面起到作用?該系統通過前端感知設備(視頻監控監測、雷達及其他監控監測設備)感知前端事件并傳遞到路段中心,由路段中心進行事件判定和發布決策,發布至事件上游的ETC門架,由ETC車輛接收后可提前采取安全措施,從而避免二次事故發生。當遇到重大交通事故,為避免前方路段擁堵,可以在前端收費站或前端樞紐之前的門架進行預警,提醒出行者繞行,緩解事故路段的交通壓力、避免二次事故。

1.關鍵節點能力提升

路網關鍵節點有收費站、服務區、長大橋梁、長大隧道、邊坡及交通流量極大的路段等。當前在無法做到真正全域全要素精準感知的情況下,首先要提升關鍵節點的能力。

收費站。收費站關注收費的快速與準確,通行快速暢通。

服務區。服務區需要充分考慮路段車流特征、當地區域特征,通過線上線下結合,實現主動引導、精準服務、交旅融合。事實上,服務區真正服務客戶的同時,也能為業務服務。比如,服務區可對用戶進行分流疏導;當ETC的車輛進入服務區,可通過天線通信,檢測ETC賬戶狀態是否正常,如有問題,可直接在服務區進行售后服務,解決問題;也可在服務區進行發行、售后服務、綠通預檢等。這樣既緩解了出口收費站的擁堵,又使客戶有良好的通行體驗。

長大隧道??稍谒淼乐性鲈OETC天線,結合雷達、攝像頭等,輔以數字孿生技術,進行更全面的事件檢測和感知,路段和隧道管理實現事件檢測、車道級管理和應急處置。在隧道口和上游收費站、服務區、3km處增設門架,進行隧道狀態提醒,引導車流延遲進入隧道或繞行。同時,可有效提升事件的處置效率。

2.覆蓋全網、協同性強的運營服務支撐體系

當前各地除感知設備布設不同以外,系統架構也存在很多不同。有的依賴于前端與現場,有的依賴于后端的云端。對此,劉旭認為應該充分融合收費系統與監控系統,升級通信系統,未來構建以部級中心為核心節點,省級或集團中心、路段級為骨干節點,門架收費站為邊緣節點的全網業務云體系,從而支撐從前端感知,到事件判定及做出發布與應急處置決策,再到用戶觸達的全流程業務支撐。

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▲圖為“交通守望者”的運營服務支撐體系

ETC服務正在拓展,ETC從高速公路收費領域延展到安全與效率提升的高速路運營服務領域,從動態交通延伸到靜態交通,從公路交通延展到城市交通……ETC將依托自動識別、電子扣費、不停車通行、海量用戶等特性,加速滲透到城市停車、加油、充電等應用場景,形成從高速到城市、從路內到路外的車生活生態圈。

兩億多的ETC用戶,大量的應用場景,ETC本身既能提高通行效率,又具有節能減排效果。對此,面向“雙碳”戰略,服務低碳、高效出行,能夠構建可持續的ETC碳普惠閉環體系。當前要研究一套雙碳客戶服務的體系,顯示ETC節能減排的效果,在真正為國家節能減排作出貢獻的同時,也能回饋客戶,從而建立一套生態體系。

3.ETC與智慧高速、車路協同、自動駕駛

ETC除了具有支付通行費與停車費等支付功能外,ETC本身是一個通信手段,不僅具備單向信息發布能力,也可以進行雙向信息交互。路網監測與應急處置中心也在與合作伙伴開展ETC技術標準研究,技術標準升級之后,從窄帶通信升級到寬帶通信,便可以進行更多信息交互。因此,未來ETC也是車路協同的一種解決方案與技術路線。

當ETC實現車路協同的時候,可以向車輛傳遞超視距信息,同時結合車輛自身智能感知視距內的信息,實現協同式的自動駕駛,這也是未來的一個發展方向。

未來,希望通過ETC賦能高速公路的交通以外,更多延展到未來綜合交通運輸體系。經過2000多年的斗轉星移與歲月更迭,看到了交通的“變”與“恒”,“恒”的是對交通出行安全與效率不變的初心與愿望,“變”的是通過創新驅動服務客戶的創新服務形態與服務模式。

 四、江蘇交控探索“無桿無島”自由流公路收費

近日,江蘇交通控股有限公司所屬徐州機場高速公路收費站改建項目完成ETC“無桿無島”機電設計系列改進方案,方案的完成為后續建設打下堅實基礎。改建后的徐州機場收費站將成為江蘇首個無島化、設備集約化試點“自由流”收費站。新收費站將采用ETC“無桿自由流”交易方式提高收費效率、運用多功能智慧機器人自助收費等多種方法,實現車道“無島窄島化”設計理念,展現江蘇交控探索“自由流”試點的最新成果,助力公眾“快速暢行 品質服務”出行體驗感提升。

(一)“設備集約化”設計,及時取票更便利

通過集約化設計,項目將多種設備功能集成于少量核心設備中。收費島上原有分布的近10部設備預計可減少40%,收費島也因此“瘦身”,寬度由2.2米縮窄至1.6米。人工半自動收費MTC車道上2部一體式智能收費機器人具備收卡機、掃碼支付、信息顯示屏、票據打印機等多種設備功能,并將代替人工收費亭進行自動收費,駕駛員可以便利地使用機器人進行自助繳費。使用CPC通行卡、ETC卡的車輛駕駛員按下機器上的“打印發票”按鈕,就能當場拿到紙質打印的發票。無論是自助繳費還是打印發票都非常方便,公眾順暢出行體驗感將得到大幅提升。

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▲圖為ETC無桿自由流收費模式示意圖

(二)“無桿自由化”設計,無感收費更快捷

江蘇交控持續探索高速“自由流”通行,將5G傳輸技術和“無欄桿”通行模式,與“匝道預交易+車道二次交易驗證+入口追繳+收費信用體系”交易體系進行融合,實現ETC車輛“無桿、無感”通行。駕駛ETC車輛的公眾在駛過匝道ETC預交易門架之前,ETC預收費系統會提前完成計費、扣費交易,行駛至收費站出口時,駕駛員無需剎車即可“無感”過站。收費廣場的ETC和MTC車道只需核對交易車輛名單和補充交易就可完成車輛行程、費用等信息收集,ETC交易最快30毫秒即可完成,預計交易時間將降低80%。

江蘇交控提出的“自由流”設計“三化”創新理念,將大幅提升徐州機場收費站通行效率和通行體驗。下一步,江蘇交控將穩步推進徐州機場無島化“自由流”試點項目工程建設,繼續踐行江蘇高速“有卡無亭、無卡有站、無卡無站”的“自由流”三步走戰略,并計劃于2022年推廣實現省內10個路段、20個大流量擁堵收費站的“準自由流”改造工程,為江蘇高速早日實現“自由流”打好堅實基礎,助力智慧高速建設,為建設交通強省、打造交通運輸現代化示范區貢獻江蘇交控力量。




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