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  • 清华同方:用智慧交通为城市新经济赋能

    2018-03-06 10:33:53 来源:中国新闻周刊网 评论:
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    清华同方正以云计算、大数据和人工智能应用为主线,从交通基础设施网络化布局出发,在解决交通行业运营管理难题的同时,也在缓解老百姓日常出行中的痛点。

    58.8%,平常的数字,却因其所代表的含义令人瞩目。日前,国家统计局发布了2017年经济数据。其中,第三产业增加值对国内生产总值增长的贡献率达58.8%,最终消费支出对GDP增长的贡献率同样达到58.8%。两个数字让我们看到,中国产业结构已从主要靠工业拉动转为工业、服务业共同拉动;从需求结构看,已从主要依靠投资拉动转为投资和消费共同拉动。

    经济结构的双重优化既是供给侧结构性改革不断深入的结果,也说明国家建设城市新经济的步伐正在加快。当前,大数据、云计算、人工智能等新经济代表产业正以核心底层技术的角色融入各个行业。智慧型城市建设从最初的概念化阶段,逐渐显露出极具潜力的发展态势,也向城市交通基础设施的转型升级提出了新的要求。

    国务院专门印发的《"十三五"现代综合交通运输体系发展规划》明确指出,“促进交通产业智能化变革,推动云计算、大数据、物联网、移动互联网、智能控制等技术与交通运输深度融合,实现基础设施和载运工具数字化、网络化,运营运行智能化”。随着党的十九大明确提出建设“交通强国”的战略目标,以智慧化技术手段推动交通运输发展质量变革、效率变革和动力变革成为城市新经济发展的重要板块。

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    广州地铁线网指挥中心

    城市交通进入“智慧时代”

    据公安部交通管理局公布,截至2017年底,全国机动车保有量达3.10亿辆;根据交通运行指数和车辆平均速度统计,全国11%的城市处于拥堵状态。

    “交通拥堵已经成为了一个大城市病,而轨道交通因其定时定点且运力大,已成为人们青睐的交通工具。”清华同方智慧交通公司总经理段文凯表示。

    根据中国城市轨道交通协会最新披露信息,截至2017年底,中国内地累计有34个城市建成投运城轨线路5021.7公里;“十三五”期间,国内轨道交通运营总里程将达6000公里,总投资增加近2万亿元。

    “智慧交通的本质就是把智能制造的基因融入城市交通建设,实现从单纯的信息化、自动化向智能化转型。”段文凯指出。目前,清华同方正以云计算、大数据和人工智能应用为主线,从交通基础设施网络化布局出发,在解决交通行业运营管理难题的同时,也在缓解老百姓日常出行中的痛点。

    “随着城市轨道交通的网络化布局发展,以前单条线路独立运行的控制系统想要达到全网的智能化运营管理比较难,这就需要构建网络化的信息集成系统,实现轨道交通运营管理向网络化、智能化和智慧化转型。”段文凯对记者说。

    据悉,清华同方刚刚中标青岛地铁线网运营管理与指挥系统的建设项目,这是其在全国范围内实施的第六个同类项目,技术成熟,已形成规模化发展态势。

    清华同方在综合监控方面的技术积累得益于与清华大学建筑技术科学、自动化、计算机等学科共同推进的产学研实践。早在1996年,清华同方前身——清华人工环境公司就成功获得了伊朗德黑兰地铁设备监控系统的承建合同,开始介入地铁信息化系统建设行业。

    “在伊朗地铁项目里,所用到的控制系统,从软件到硬件,包括控制器和传感器,已全部实现自主研发生产,这也是当时中国高科技‘走出去’的典范。”段文凯回忆道。

    作为国内首个线网运营指挥中心系统的承建单位,清华同方曾成功实施了北京市轨道交通路网管理服务中心工程指挥中心系统的建设,并在此后陆续承建了广州、深圳、西安、青岛等多个一线城市的同类项目。“其中,广州地铁线网指挥平台尤其具有代表性。”段文凯补充道。

    根据广州市政府统计,目前广州轨道交通运营总里程达390.60公里,位居全国前三,日均客流量达760万人次。不断加快建设步伐的城市轨道交通,为市民带来高效与便捷的同时,也给轨道交通运营者带来了巨大的挑战。庞大的客流压力、运力的统一调配以及应急事件的及时处置,都是运营管理者需要面对的问题。

    广州市区地铁线路多达13条,各条线路都是单独运营管理的。每条线路中的行车控制、送电停电、照明开关、空调开关、售票检票等功能大多是按时间表进行控制的,对于日常实际运营中遇到的突发情况应变不及时,精细化管理、多线路联动等也不到位。而且,各条线路冗杂的运营数据沉积在各线路信息化平台里如一个个“信息孤岛”,没有得到进一步利用。

    2016年,清华同方承建的广州地铁线网指挥平台落成。基于云计算和大数据分析技术,系统在保持各线路控制功能的前提下,综合各线路数据形成线网综合监控系统与线网综合业务系统,实现了实时信息和统计信息的同界面展示。“在广州地铁线网指挥中心,你可以通过一个大屏看到广州市内任何一条线路、任何一个车站的信息。”段文凯说。

    线网指挥平台针对各线路“信息孤岛”的问题,集中采集数据形成数据中心,再通过大数据分析平台,针对城市轨道交通运营管理者的需求进行进一步数据开发利用,为管理决策提供数据支持,实现了行车调度指挥、电力调度、客流监察、应急事件处理等子系统在线网指挥平台上的统一管控,从而提高管理效率,实现低成本、精细化、智能化运营。预计到2020年,该平台将接入19条轨道交通线,为广州地铁提供更加系统的服务。

    “统一平台对交通大数据的采集利用,还可以为公众提供更加细致的交通生活讯息服务,比如提供轨道交通服务手机APP,人们就可以随时随地了解地铁的实时动态信息。” 段文凯指出,该系统不仅可以提高轨道交通的通行效率,更可以直接为居民出行带来舒适便捷。

    “城市轨道交通越发达,能耗问题越严重。以北京为例,北京地铁耗电量初步估算将超过一个中等城市的日常生活耗电量,而在地铁耗能里,除了牵引列车的能耗,通风空调系统耗能占比也是非常大的。”段文凯分析道。据测算,2015年北京市轨道交通的用电量达到14亿度,约相当于73万户三口之家一年的用电量。随着新线路开通运营,此数据仍在一路上涨。

    2016年,北京地铁8、9号线采用的同方通风空调节能控制系统完成改造并投入使用。根据详细地实测对比分析,年节电量超过1000万度,节能效果超过了业内人士的预期。

    除了城市轨道交通信息管理平台和地铁节能控制系统,清华同方以云计算、大数据平台为核心,关联上层智慧应用,集成了线网运营指挥中心系统(NCC)、综合监控系统(ISCS)、环境与设备监控系统(BAS)、站台门系统(PSD)等十余种系统解决方案,形成M+城市级轨道交通解决方案,为全国二十余个城市的50余条地铁线路提供了结构简洁、灵活扩展、安全高效的智能化平台,服务线路里程达1300余公里,实现了这些城市轨道交通体系的智慧型综合管控。

    给交管部门安一双“慧眼”

    建设交通强国,实现交通运输由大到强的历史性转变,必须建设具有国际竞争力的交通基础设施。其中,至关重要的是智能化路网监测基础设施体系建设。

    据交通运输部统计,截至2017年底,中国高速公路总里程已达到14.1万公里。按照每两公里设置一路摄像头的管理标准,仅用于高速路面(不含收费站等)监控的摄像头已将近十万路。

    然而,中国高速路网监测依然存在硬件设备标准不统一、智能化不足的问题,大量监测视频影像只能靠人眼去观察识别,对突发事故不能及时发现,且时常出现因人工疲劳导致的漏报。同时,交通信息无法互联互通、缺乏智能共享,大量系统采集的实时交通数据被封存和闲置,很难形成交通网的有效管理,以及对应急事件的预测预警体系。

    “现阶段,随着大数据、云计算和人工智能技术的成熟落地,我们已经可以通过机器深度学习的能力,形成交通问题分析模型,提高智慧交通的管理和服务能力。”清华同方大数据本部人工智能视频技术中心总经理赵英博士表示。

    作为人口流动大省,河南省在完善内联外通高速公路网的同时,也在加快建设智慧交通、绿色交通。为解决高速拥堵、降低事故危害、控制尾气排放等难题,河南省交通厅率先采用了清华同方人工智能“慧眼达”系统。

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    清华同方”慧眼达“人工智能视频分析系统。

     赵英指出,该系统基于机器深度学习和熵变理论体系,自主研发出系列基础算法和应用算法,针对包括路面交通监控系统在内的视频大数据,进行视频设备状态监测和交通运行参数采集,实现路况智能化预测预警。

    “河南省交通厅意识到了公路监控视频人为读取识别存在的资源浪费、视觉疲劳问题,试图寻找能实现机器识别的解决方案。但依附于监控硬件升级换代的技术需要更换现有的道路摄像头,将是一笔不小的财政支出。我们的‘慧眼达’系统基于人工智能技术,对很早的模拟摄像头也可以进行兼容,满足了用户不更换摄像头,充分利用现有公路资源实现智慧高速建设的初衷。”赵英回忆道。

    针对视频图像速度和物理世界里真实速度之间的差异,系统通过采用容易测量的物理量,构建宏观熵模型,大幅提升了车速的检测精度,并通过群体宏观状态和个体速度之间的关联性,实现对交通事件的精确检测,解决传统视频设备交通事件检测准确率低、图像捕获价值不高的问题。同时,系统可以通过路网运行状态分析实现对视频盲区的预测,通过较少特征点对目标进行识别,使视频在高度恶劣天气中仍可实现目标跟踪。

    目前,清华同方人工智能“慧眼达”系统已对河南省境内23条主要高速干线、6400余公里高速公路上的57个监控分中心、3500余路视频实现了实时检测,解决了夜晚、隧道、恶劣天气、视频盲区等复杂场景下的视频检测难题。

    “传统机器学习是基于浅层神经网络进行简单的判定分类,而机器深度学习是建立在网络结构更深、应用参数更多的基础上的,网络可从原来的十几层到现在的上百层甚至更深。我们的系统就是建立在机器深度学习上的。”赵英表示,河南省已经把机器深度学习的成果运用进去,并且每年都会进行版本更新,现在已经更新到3.0版本。随着技术进步和版本更新,全网运行下来的误报率会越来越低。

    “我们也在抓紧改进算法,到2017年国庆黄金周的时候,显示出的效果特别好。”赵英说。据统计,2017年上半年已投入使用的人工智能“慧眼达”系统准确触发拥堵报警近400起、停车1000余起、撞车逆行几十起,在各大节假日中为近千万公众提供了实时路况信息,节省因拥堵造成的直接经济损失上百万元。

    继河南之后,清华同方人工智能“慧眼达”系统已在山东、内蒙、湖南、青海等10省的道路交通网中投入试用。“中国是摄像头最多的国家。”赵英笑称,“而有摄像头的地方,人工智能‘慧眼达’就可以发挥效能。除了智慧高速领域,我们已经在城市道路、城市管理、城市公安、地下管廊,甚至公共安全、反恐维稳等智慧化领域,都做了相应的技术产品储备,这个市场未来将是爆炸式的。”

    推进智慧交通需要一座桥梁把尖端技术与社会需求连在一起。“清华同方在做一件‘顶天立地’的事儿。我们与清华大学在共建产学研平台,把云计算、大数据、人工智能等高科技切实服务于城市发展,这是‘立地’;我们又以市场应用为导向反哺科研创新,助力创新型国家建设,这是‘顶天’。现在我们已开始联合清华大学和相关政府部门,未来我们会利用‘慧眼达’采集的大数据库,开发更多便民、利民的智慧服务。”赵英表示。

    交通强国不是一蹴而就。发挥科技创新的引领作用,推动当下已有交通基础设施的联网优化,实现交通运输业提质增效,让交通智能成果全民共享,加速消解各地区经济社会发展的不平衡,这也是发展城市新经济的初衷。

    “清华同方作为智慧城市建设的国家队,做的事业关系国家信息安全、公共安全、城市生态的建设,在这方面我们责无旁贷。”清华同方智慧交通公司总经理段文凯说。


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