东南大学物联网交通应用研究中心
东南大学物联网交通应用研究中心
北京时间:
面向未来的智慧道路解决方案与实践
2021-07-11 16:49   作者:来源:智能交通技术   推荐人:周坤   来源:   浏览:82   我要评论

一、 发展背景

(一) 作为道路信息化载体的杆件缺乏统一规划,设备共用与数据整合不足,影响城市景观

政府部门职能分割导致道路两侧杆件林立,各类检测设备重复占用空间资源,凌乱的布设影响城市景观。各部门杆件信息无法整合,道路智能化功能单一,缺乏统一部署和有效融合。

(二) 人工道路巡查效率低,非现场执法智能化监管手段匮乏

道路规划、道路管养、运输管理、交通执法和安全应急等道路责任单位,普遍存在人员编制不足,巡查力量薄弱,在道路监管工作中,智慧监管空白,存在管理短板。支撑非现场执法的外场设备严重不足,智能化监管手段匮乏,存在监管难、取证难、执法难的问题。

(三) 以机动车为主交通控制体系难以满足高品质慢行交通的要求

交叉口信号控制大多以单点优化为主,全局控制效率低,对行人优先的策略不足。在路口处缺乏新型交通设施(地面红绿灯、道钉等),针对行人安全的提醒有待提升。

(四) 道路与车辆的智能化发展水平失衡,难以支撑车路协同交互

车路协同、自动驾驶时代,交通信息的感知将由传统的关注交通流信息的感知转向面向基础设施的环境感知、车辆行驶状态的精细感知以及V2X的异构互联通信交互。纯靠车辆本身的AI在短时间内难以实现安全自动驾驶,需要道路智能化、精细化感知以支撑V2X应用。

综上所述,可感知、可运营、可管控、可服务是未来城市和交通发展的重要趋势。


二、 智慧道路解决方案

(一) 智慧道路的定义及定位.

智慧道路是借助物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术,构建以数据为核心,以信息的收集、处理、分析和发布为主线,实现道路基础设施数字化、管理科学化、运行高效化和服务品质化,从而解决交通问题、降低运行能耗、提升出行体验的新型道路。

智慧道路的主要目标,就是要通过引入U型管廊和多功能智能杆,多功能路边设备箱等设计理念,对城市道路相关的所有道路基础设施和城市服务功能,进行统一规划,统一建设,统一运维,以及资源共享和信息融合,是支撑未来智慧城市、智能网联汽车和车路协同发展的最重要的城市基础设施。


(二) 智慧道路解决方案

图3所示的智慧道路系统建立以智慧灯杆为主要载体的全对象、全时空、全粒度的道路全息感知体系,实现人-车-路-云的全要素协同管控。

1. 功能效果

(1)多杆合一:打造设施设备集约化管理,实现数据高度整合共享。

以路灯杆为核心载体,深度集成智慧道路所需的设备,预留未来车路协同场景下的新增设备的接口,实现多杆合一与数据整合,并针对各部门业务需求提供数据接入权限。

(2)全息感知:实现道路全时空范围覆盖,设备多功能高度复用。

采集车流数据、人流量、路面险情、交通事件、环境气象等23种道路交通信息。基于人工智能算法,实现对视频图像的边缘计算和云校核,极速精准识别道路异常事件,并实现自动预警与上报。

(3)泛在互联:支持基础设施物联网接入和车路协同交互。

全面支持接入LoRa、NB-IoT、LTE-V2X等通信协议或技术,实现信息感知全面接入及车路短程通信,可为未来物联网、车联网技术的应用奠定基础。

(4)“云-边-端”一体化协同:形成面向未来的智慧道路技术支撑体系。

基于业务需求与资源约束,构建“云-边-端”为一体的动态任务分配技术,减轻云端压力。

(5)慢行品质提升:体现以人为本的全程服务理念。

沿线提供WiFi、城市广播音乐、信息屏、智能照明等多元慢行服务,为市民发布最近的公交到站信息、自行车道指引、施工占道提醒、周边建筑楼宇、城市公园等信息服务,提升行人慢行品质。

2. 方案设计

构建以智慧灯杆、智慧信控为核心产品,以智慧道路管理平台为应用界面的智慧道路系统。

1) 智慧灯杆

以智慧路灯为硬件载体,挂载多元化智能路侧设备,同时预留未来新增设备挂载的接口,实现对道路设备设施的集约化管理。

(1) 高清摄像头,同时基于标准的前端硬件设备,结合视频AI识别算法,实现实时监控道路交通状况,采集交通流数据,如流量、速度、车辆类型等参数;准确判别道路异常情况,包括路面险情、设施损毁、交通事件;实时交通违法监控与治安监控,为执法、办案提供取证依据。

(2) 信息交互LED屏,实现对路况、停车位、周边楼宇/景点、行程时间、公交到站、道路施工、天气、交通事故等多元信息的动态整合和智能化发布,在公交站台附近可充当临时电子站牌。

(3) IP广播,信息交互屏内集成的广播音响可以实现新闻、启事、音乐、比赛赛况等不同内容的对外音频广播。

(4) WiFi无线网络及嗅探,为公众提供道路沿线的无线网络服务,嗅探信号覆盖范围内的移动终端,监测人流量密度,实现人群聚集预警,辅助应急处置。

(5) 物联网中继,支持沿线智能边坡、智能井盖、智能垃圾桶、路贴、隧道/桥梁传感器等物联网设备的数据接入。

(6) LED智能照明灯,充分利用各时段人流量的情况实现分时段对路灯亮度自由调节,功能更细化,支持远程手动/自动、电力回路/有线网络/NB-IoT等多种控制方式。

(7) SOS呼叫器,实现与指挥控制中心的语音通话,自动语音识别,迅速上报警情。

(8) 边缘计算节点,搭载人工智能机器学习算法,支持前端视频图像“端到端”的深度学习算法与VA挖掘,满足智慧城市管理要求。

2) 智慧信控

结合路口布设的广域雷达等传感器,实现数据自采集与信号控制策略的自适应耦合联动,支持信号主动优先控制、行人过街控制、绿波带以及区域最优化配时。

(1) 车路协同:以信号优先控制策略为指导,基于多目标雷达实时获取路口的社会车辆到达情况,同时根据路侧设备(LTE-V/ 5G/DSRC)的双向毫秒级通讯连续感知特殊标记车辆的位置和信号状态,在线生成推荐车速和信号调整方案。

(2) 行人过街控制:基于视频和红外热成像对等候区、过街区的行人实现精确检测,根据机动车排队时间与行人等候时间实现均衡放行;同时,为保证行人安全,将适当自动延长行人绿灯相位,保证行人过街安全。

(3) 信号自适应控制:基于“多源数据融合+定制化”控制策略,实现从单一线圈断面数据到“断面+区段+路径多源数据”的全时空分类感知转变;同时面向全交通需求分级控制,可针对各场景需求输出定制化解决方案。

3) 智慧道路管理平台

智慧道路集成化管理平台的功能定位总体概括为数据汇聚与融合,数据标准化与分级共享,运行监测和应急联动,如图 5所示。

(1) 数据汇聚与融合:前端数据集中采集与处理,形成原始数据资源池、特征数据资源池和关键中间件;

(2) 数据标准化与分级共享:为各级政府部门、行业和公众提供分级标准化数据共享接口;

(3) 运行监测和应急联动:可视化展示跨行业融合的数据指标,定期形成报告,支持跨部门协同指挥。

基于智慧灯杆,借助信息技术和传感技术组建信息感知和传输网,建设标准统一、高度可扩展、可扩充的智慧道路集成化管理平台,有利于打破信息传输孤岛,避免基础智能设施的重复建设,实现高度数据共享。基于智慧道路集成化管理平台,实现大数据交互环境下的全息感知、视频AI透镜、无线服务、车路协同、应急协同、数据可视化、资产生命周期管理等智慧道路核心功能,提供“数据采集-数据共享-城市服务”的智慧城市闭环服务。


相关阅读
发表评论
姓名:
联系方式:
评论专区
东南大学 东南大学交通学院 清华大学 同济大学 西南交通大学 北京航空航天大学 上海交通大学 浙江大学
University of Wisconsin - Madison University of Michigan Rensselaer Polytechnic Institute Santa Clara University Rutgers University
交通运输部路网监测与应急处置中心 江苏省交通运输厅 南京智库联盟 江苏交通控股有限公司 江苏高速公路联网营运管理有限公司
中心概况研究动态新闻中心合作交流加入我们
Copyright © 2019 东南大学物联网交通应用研究中心 All Rights Reserved.