高速公路智能交通系統(tǒng)邊緣計(jì)算應(yīng)用研究

陳鑫

摘 要：我國(guó)高速公路工程隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展逐漸朝著智能交通系統(tǒng)方向進(jìn)步，邊緣計(jì)算作為網(wǎng)絡(luò)邊緣增加智能和計(jì)算單元能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)本地化、近距離部署等目的。通過應(yīng)用邊緣計(jì)算技術(shù)能夠優(yōu)化高速公路智能化系統(tǒng)，有助于提升高速公路的智能化水平，為國(guó)民出行提供便捷。為了進(jìn)一步提高邊緣計(jì)算的應(yīng)用，相關(guān)工作者需要明確邊緣計(jì)算的原理，積極落實(shí)邊緣計(jì)算技術(shù)，提高高速公路智能化水平。

關(guān)鍵詞：高速公路;智能交通;邊緣計(jì)算

1 邊緣計(jì)算原理

所謂邊緣計(jì)算，是利用開放平臺(tái)在靠近物或者數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)提供服務(wù)，該開放平臺(tái)兼具計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、應(yīng)用等諸多功能。利用網(wǎng)絡(luò)邊緣能夠大概地分類收集到的數(shù)據(jù)，通過邊緣化處理相應(yīng)的部分?jǐn)?shù)據(jù)從而將時(shí)間延遲問題有效降低，達(dá)到數(shù)據(jù)處理效率提升的效果。

通過對(duì)當(dāng)前邊緣計(jì)算發(fā)展情況進(jìn)行分析可知，如果沒有全面地應(yīng)用邊緣計(jì)算那么無法發(fā)揮該技術(shù)的價(jià)值，為此，需要明確該技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。邊緣計(jì)算具有如下特點(diǎn)：

第一，去中心化。該特點(diǎn)和區(qū)塊鏈較為相似，主要是從中心將應(yīng)用、存儲(chǔ)、計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)發(fā)散到邊緣，按照就近原則提供智能化的服務(wù)，這也是在高速公路智能交通系統(tǒng)中應(yīng)用邊緣計(jì)算的本質(zhì)。

第二，非寡頭化。邊緣計(jì)算技術(shù)可以作為物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算以及人工智能、運(yùn)營(yíng)商等各類先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域的突破口，去中心化的邏輯地層和各行各類的應(yīng)用都有著密切的聯(lián)系，這也是非寡頭化發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。

第三，萬物邊緣化。應(yīng)用性和普遍性是邊緣計(jì)算應(yīng)用中主要兩個(gè)特點(diǎn)，這和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、IT技術(shù)等成熟的技術(shù)一樣會(huì)經(jīng)歷從陌生到普及的過程，在未來發(fā)展中邊緣計(jì)算將會(huì)得到進(jìn)一步地推廣，未來萬物互聯(lián)的模式已經(jīng)越來越接近人們的生活，而應(yīng)用邊緣計(jì)算能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展加速的效果。

第四，安全化。安全是未來信息社會(huì)發(fā)展中最為重要也是最受關(guān)注的問題。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，人工智能技術(shù)快速發(fā)展，數(shù)據(jù)上傳的同時(shí)數(shù)據(jù)的來源和個(gè)人隱私也逐漸暴露出來，尤其是有的重要信息和金融吸納骨干，而利用邊緣計(jì)算的方法可以將這一不安全的上傳步驟省略，能夠利用近端邊緣方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)直接處理，從根源上將安全方面的問題有效控制。

第五，實(shí)時(shí)化。信息的整合和實(shí)時(shí)更新是信息時(shí)代化的主要體現(xiàn)。在未來社會(huì)中，工業(yè)控制、智慧交通、智能家居等諸多場(chǎng)景中都會(huì)應(yīng)用到信息技術(shù)，并且民眾對(duì)于數(shù)據(jù)收集處理、網(wǎng)絡(luò)通信、用戶交互速率等多方面有著越來越高的要求。比如近期興起的無人駕駛技術(shù)實(shí)時(shí)操作要求較高，同時(shí)需要實(shí)時(shí)處理無人駕駛里面的各類傳感器收集的數(shù)據(jù)，想要保證響應(yīng)速度可以利用近端處理的方式取代傳統(tǒng)統(tǒng)一中心處理的模式，借助邊緣計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)、提高數(shù)據(jù)處理速度的效果。

2 邊緣計(jì)算在高速公路智能交通系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

相比于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)智慧交通的建設(shè)較為緩慢，相關(guān)研究也存在一定不足。從上世紀(jì)開始，出行服務(wù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面開始得到快速發(fā)展，取得了一定的成績(jī)。在智慧交通研究初期，研究的重點(diǎn)主要放在了采集信息和數(shù)據(jù)管理等方面，這對(duì)于解決我國(guó)大城市最為常見的交通擁堵問題有著很大的幫助。本世紀(jì)研究的重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到保障交通的安全、智能化控制交通運(yùn)行方面。近些年各大智能交通管理系統(tǒng)的應(yīng)用表明我國(guó)智能交通正在朝著良好的趨勢(shì)發(fā)展，很多領(lǐng)域都已經(jīng)開始應(yīng)用綜合信息服務(wù)平臺(tái)。在高速公路智能交通系統(tǒng)中應(yīng)用邊緣計(jì)算可以重點(diǎn)從如下方面展開具體工作。

2.1 目標(biāo)與功能

將邊緣計(jì)算應(yīng)用于高速公路智能交通系統(tǒng)中主要是利用智能邊緣計(jì)算單元實(shí)時(shí)處理和決策區(qū)域路段的交通信息，并且和交通控制中心建立層級(jí)決策體系，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余降低、數(shù)據(jù)處理量減少的目的，保證高效地誘導(dǎo)和控制交通系統(tǒng)。

2.2 應(yīng)用場(chǎng)景

（1）設(shè)備接入和運(yùn)維養(yǎng)護(hù)。在高速公路工程中，機(jī)電設(shè)備類型多且數(shù)量龐大，當(dāng)前不同的設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)維平臺(tái)和監(jiān)控終端大多是獨(dú)立的，并且接口、協(xié)議、數(shù)據(jù)格式類型較多，這大大增加了運(yùn)維的工作難度，同時(shí)受到運(yùn)行環(huán)境、供配電、網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)軟件等多方面因素的影響，設(shè)備的正常運(yùn)行需要充分做好這些內(nèi)容的運(yùn)維監(jiān)控。引入邊緣計(jì)算技術(shù)能夠?qū)⒏黝愒O(shè)備、系統(tǒng)之間的壁壘打通，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備監(jiān)控內(nèi)容的完善。

（2）路況監(jiān)測(cè)。視頻監(jiān)控、事件檢測(cè)、交通調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)等內(nèi)容都是高速公路路況監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容。各項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容都離不開專用設(shè)備的支持，這就導(dǎo)致系統(tǒng)存在較多的冗余數(shù)據(jù)，各個(gè)數(shù)據(jù)之間關(guān)聯(lián)度不高，加上較多環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集工作，導(dǎo)致系統(tǒng)常常出現(xiàn)延時(shí)的問題。邊緣計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等資源的使用效率大大 提升，能夠達(dá)到路況監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)使用效果改善的目的。具體來講，路況監(jiān)測(cè)需要應(yīng)用到如下內(nèi)容：

第一，車/路特征識(shí)別、交通事件監(jiān)測(cè)等圖像識(shí)別技術(shù)。高速公路綜合管理的基礎(chǔ)之一就是視頻監(jiān)控。隨著現(xiàn)代信息社會(huì)的發(fā)展，人工智能技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，視頻數(shù)據(jù)已經(jīng)逐漸朝著自動(dòng)化應(yīng)用的方向發(fā)展，而邊緣計(jì)算技術(shù)和人工智能技術(shù)的結(jié)合能夠?qū)⒏咚俟繁O(jiān)測(cè)的時(shí)效性、可靠性、精確度大大提升。

第二，圖像數(shù)據(jù)提取和壓縮。作為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，視頻數(shù)據(jù)有著較大的數(shù)據(jù)量，需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)的提取和壓縮。應(yīng)用層面提取和壓縮數(shù)據(jù)的最佳選擇當(dāng)屬靠近數(shù)據(jù)源的路測(cè)邊緣計(jì)算。

第三，大數(shù)據(jù)、規(guī)則引擎、數(shù)據(jù)融合。傳感器采集到的大量高速公路事件監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)的有效占比較低，為了解決這些問題，可以引入邊緣計(jì)算技術(shù)，能夠在路側(cè)應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠融合數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，將路況監(jiān)測(cè)相關(guān)應(yīng)用的實(shí)時(shí)性、可靠性和精確度進(jìn)一步提高。

（3）交通控制和信息發(fā)布?；ネǚ至骺刂啤⑷肟诳刂?、分道控制等都屬于高速公路交通流量控制的主要內(nèi)容。在交通流量控制中交通控制器、信息發(fā)布設(shè)備應(yīng)用較多，傳統(tǒng)的控制中存在自動(dòng)化程度地、聯(lián)動(dòng)不足等現(xiàn)象，通過邊緣計(jì)算技術(shù)的引入能夠適當(dāng)下方部分決策權(quán)限，能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，利用聯(lián)動(dòng)設(shè)備將管控的效率提升，實(shí)現(xiàn)管控效果優(yōu)化的目的。

3 高速公路智能交通系統(tǒng)邊緣計(jì)算技術(shù)應(yīng)用的難點(diǎn)及未來發(fā)展機(jī)遇

在高速公路智能交通系統(tǒng)中，邊緣計(jì)算技術(shù)發(fā)揮著重要作用，同時(shí)在發(fā)展中也遇到一些難題。第一，在復(fù)雜環(huán)境下邊緣計(jì)算相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行效率會(huì)有所降低，為此，未來需要加強(qiáng)改善和革新這些硬件設(shè)備。第二，邊緣計(jì)算智能設(shè)備相關(guān)任務(wù)具有選擇性，如果選擇不同其緩存和運(yùn)算能力、設(shè)備型號(hào)也會(huì)存在一定的差異，需要生產(chǎn)生特制智能設(shè)備。第三，在智能交通系統(tǒng)中，邊緣計(jì)算智能設(shè)備的應(yīng)用數(shù)量較多，涉及到的環(huán)節(jié)也較多，為了保證系統(tǒng)高效運(yùn)行，在未來需要加強(qiáng)推廣應(yīng)用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

總而言之，在城市未來發(fā)展中，智慧交通會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用，在未來需要加強(qiáng)改善交通安全性、交通擁堵等問題。通過在高速公路中應(yīng)用智能交通邊緣計(jì)算技術(shù)有助于推動(dòng)智能交通的進(jìn)一步發(fā)展完善，有助于提升城市智能化水平。

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