清華同方：用智慧交通為城市新經(jīng)濟(jì)賦能

李權(quán)云

58.8%，平常的數(shù)字，卻因其所代表的含義令人矚目。日前，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布了2017年經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。其中，第三產(chǎn)業(yè)增加值對(duì)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率達(dá)58.8%，最終消費(fèi)支出對(duì)GDP增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率同樣達(dá)到58.8%。兩個(gè)數(shù)字讓我們看到，中國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已從主要靠工業(yè)拉動(dòng)轉(zhuǎn)為工業(yè)、服務(wù)業(yè)共同拉動(dòng)；從需求結(jié)構(gòu)看，已從主要依靠投資拉動(dòng)轉(zhuǎn)為投資和消費(fèi)共同拉動(dòng)。

經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)化既是供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革不斷深入的結(jié)果，也說明國(guó)家建設(shè)城市新經(jīng)濟(jì)的步伐正在加快。當(dāng)前，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新經(jīng)濟(jì)代表產(chǎn)業(yè)正以核心底層技術(shù)的角色融入各個(gè)行業(yè)。智慧型城市建設(shè)從最初的概念化階段，逐漸顯露出極具潛力的發(fā)展態(tài)勢(shì)，也向城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的轉(zhuǎn)型升級(jí)提出了新的要求。

國(guó)務(wù)院專門印發(fā)的《“十三五 ” 現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》明確指出，“促進(jìn)交通產(chǎn)業(yè)智能化變革，推動(dòng)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能控制等技術(shù)與交通運(yùn)輸深度融合，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施和載運(yùn)工具數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，運(yùn)營(yíng)運(yùn)行智能化”。隨著黨的十九大明確提出建設(shè)“交通強(qiáng)國(guó)”的戰(zhàn)略目標(biāo)，以智慧化技術(shù)手段推動(dòng)交通運(yùn)輸發(fā)展質(zhì)量變革、效率變革和動(dòng)力變革成為城市新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要板塊。

城市交通進(jìn)入“智慧時(shí)代”

據(jù)公安部交通管理局公布，截至2017年底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.10億輛；根據(jù)交通運(yùn)行指數(shù)和車輛平均速度統(tǒng)計(jì)，全國(guó)11%的城市處于擁堵狀態(tài)。

“交通擁堵已經(jīng)成為了一個(gè)大城市病，而軌道交通因其定時(shí)定點(diǎn)且運(yùn)力大，已成為人們青睞的交通工具?！鼻迦A同方智慧交通公司總經(jīng)理段文凱表示。

根據(jù)中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)最新披露信息，截至2017年底，中國(guó)內(nèi)地累計(jì)有34個(gè)城市建成投運(yùn)城軌線路5021.7公里；“十三五”期間，國(guó)內(nèi)軌道交通運(yùn)營(yíng)總里程將達(dá)6000公里，總投資增加近2萬億元。

“智慧交通的本質(zhì)就是把智能制造的基因融入城市交通建設(shè)，實(shí)現(xiàn)從單純的信息化、自動(dòng)化向智能化轉(zhuǎn)型?！倍挝膭P指出。目前，清華同方正以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能應(yīng)用為主線，從交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)化布局出發(fā)，在解決交通行業(yè)運(yùn)營(yíng)管理難題的同時(shí)，也在緩解老百姓日常出行中的痛點(diǎn)。

“隨著城市軌道交通的網(wǎng)絡(luò)化布局發(fā)展，以前單條線路獨(dú)立運(yùn)行的控制系統(tǒng)想要達(dá)到全網(wǎng)的智能化運(yùn)營(yíng)管理比較難，這就需要構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的信息集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)軌道交通運(yùn)營(yíng)管理向網(wǎng)絡(luò)化、智能化和智慧化轉(zhuǎn)型?！倍挝膭P對(duì)記者說。

據(jù)悉，清華同方剛剛中標(biāo)青島地鐵線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理與指揮系統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目，這是其在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施的第六個(gè)同類項(xiàng)目，技術(shù)成熟，已形成規(guī)?；l(fā)展態(tài)勢(shì)。

清華同方在綜合監(jiān)控方面的技術(shù)積累得益于與清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等學(xué)科共同推進(jìn)的產(chǎn)學(xué)研實(shí)踐。早在1996年，清華同方前身——清華人工環(huán)境公司就成功獲得了伊朗德黑蘭地鐵設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的承建合同，開始介入地鐵信息化系統(tǒng)建設(shè)行業(yè)。

“在伊朗地鐵項(xiàng)目里，所用到的控制系統(tǒng)，從軟件到硬件，包括控制器和傳感器，已全部實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)生產(chǎn)，這也是當(dāng)時(shí)中國(guó)高科技‘走出去的典范。”段文凱回憶道。

作為國(guó)內(nèi)首個(gè)線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)指揮中心系統(tǒng)的承建單位，清華同方曾成功實(shí)施了北京市軌道交通路網(wǎng)管理服務(wù)中心工程指揮中心系統(tǒng)的建設(shè)，并在此后陸續(xù)承建了廣州、深圳、西安、青島等多個(gè)一線城市的同類項(xiàng)目?！捌渲?，廣州地鐵線網(wǎng)指揮平臺(tái)尤其具有代表性?！倍挝膭P補(bǔ)充道。

根據(jù)廣州市政府統(tǒng)計(jì)，目前廣州軌道交通運(yùn)營(yíng)總里程達(dá)390.60公里，位居全國(guó)前三，日均客流量達(dá)760萬人次。不斷加快建設(shè)步伐的城市軌道交通，為市民帶來高效與便捷的同時(shí)，也給軌道交通運(yùn)營(yíng)者帶來了巨大的挑戰(zhàn)。龐大的客流壓力、運(yùn)力的統(tǒng)一調(diào)配以及應(yīng)急事件的及時(shí)處置，都是運(yùn)營(yíng)管理者需要面對(duì)的問題。

廣州市區(qū)地鐵線路多達(dá)13條，各條線路都是單獨(dú)運(yùn)營(yíng)管理的。每條線路中的行車控制、送電停電、照明開關(guān)、空調(diào)開關(guān)、售票檢票等功能大多是按時(shí)間表進(jìn)行控制的，對(duì)于日常實(shí)際運(yùn)營(yíng)中遇到的突發(fā)情況應(yīng)變不及時(shí)，精細(xì)化管理、多線路聯(lián)動(dòng)等也不到位。而且，各條線路冗雜的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)沉積在各線路信息化平臺(tái)里如一個(gè)個(gè)“信息孤島”，沒有得到進(jìn)一步利用。

2016年，清華同方承建的廣州地鐵線網(wǎng)指揮平臺(tái)落成。基于云計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，系統(tǒng)在保持各線路控制功能的前提下，綜合各線路數(shù)據(jù)形成線網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)與線網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)信息和統(tǒng)計(jì)信息的同界面展示?！霸趶V州地鐵線網(wǎng)指揮中心，你可以通過一個(gè)大屏看到廣州市內(nèi)任何一條線路、任何一個(gè)車站的信息?！倍挝膭P說。

線網(wǎng)指揮平臺(tái)針對(duì)各線路“信息孤島”的問題，集中采集數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)中心，再通過大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，針對(duì)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理者的需求進(jìn)行進(jìn)一步數(shù)據(jù)開發(fā)利用，為管理決策提供數(shù)據(jù)支持，實(shí)現(xiàn)了行車調(diào)度指揮、電力調(diào)度、客流監(jiān)察、應(yīng)急事件處理等子系統(tǒng)在線網(wǎng)指揮平臺(tái)上的統(tǒng)一管控，從而提高管理效率，實(shí)現(xiàn)低成本、精細(xì)化、智能化運(yùn)營(yíng)。預(yù)計(jì)到2020年，該平臺(tái)將接入19條軌道交通線，為廣州地鐵提供更加系統(tǒng)的服務(wù)。

“統(tǒng)一平臺(tái)對(duì)交通大數(shù)據(jù)的采集利用，還可以為公眾提供更加細(xì)致的交通生活訊息服務(wù)，比如提供軌道交通服務(wù)手機(jī)APP，人們就可以隨時(shí)隨地了解地鐵的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息?！?段文凱指出，該系統(tǒng)不僅可以提高軌道交通的通行效率，更可以直接為居民出行帶來舒適便捷。

“城市軌道交通越發(fā)達(dá)，能耗問題越嚴(yán)重。以北京為例，北京地鐵耗電量初步估算將超過一個(gè)中等城市的日常生活耗電量，而在地鐵耗能里，除了牽引列車的能耗，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)耗能占比也是非常大的。”段文凱分析道。據(jù)測(cè)算，2015年北京市軌道交通的用電量達(dá)到14億度，約相當(dāng)于73萬戶三口之家一年的用電量。隨著新線路開通運(yùn)營(yíng)，此數(shù)據(jù)仍在一路上漲。

2016年，北京地鐵8、9號(hào)線采用的同方通風(fēng)空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)完成改造并投入使用。根據(jù)詳細(xì)地實(shí)測(cè)對(duì)比分析，年節(jié)電量超過1000萬度，節(jié)能效果超過了業(yè)內(nèi)人士的預(yù)期。

除了城市軌道交通信息管理平臺(tái)和地鐵節(jié)能控制系統(tǒng)，清華同方以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)平臺(tái)為核心，關(guān)聯(lián)上層智慧應(yīng)用，集成了線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)指揮中心系統(tǒng)（NCC）、綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、站臺(tái)門系統(tǒng)（PSD）等十余種系統(tǒng)解決方案，形成M+城市級(jí)軌道交通解決方案，為全國(guó)二十余個(gè)城市的50余條地鐵線路提供了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、靈活擴(kuò)展、安全高效的智能化平臺(tái)，服務(wù)線路里程達(dá)1300余公里，實(shí)現(xiàn)了這些城市軌道交通體系的智慧型綜合管控。

給交管部門安一雙“慧眼”

建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸由大到強(qiáng)的歷史性轉(zhuǎn)變，必須建設(shè)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的交通基礎(chǔ)設(shè)施。其中，至關(guān)重要的是智能化路網(wǎng)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施體系建設(shè)。

據(jù)交通運(yùn)輸部統(tǒng)計(jì)，截至2017年底，中國(guó)高速公路總里程已達(dá)到14.1萬公里。按照每?jī)晒镌O(shè)置一路攝像頭的管理標(biāo)準(zhǔn)，僅用于高速路面（不含收費(fèi)站等）監(jiān)控的攝像頭已將近十萬路。

然而，中國(guó)高速路網(wǎng)監(jiān)測(cè)依然存在硬件設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、智能化不足的問題，大量監(jiān)測(cè)視頻影像只能靠人眼去觀察識(shí)別，對(duì)突發(fā)事故不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，且時(shí)常出現(xiàn)因人工疲勞導(dǎo)致的漏報(bào)。同時(shí)，交通信息無法互聯(lián)互通、缺乏智能共享，大量系統(tǒng)采集的實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)被封存和閑置，很難形成交通網(wǎng)的有效管理，以及對(duì)應(yīng)急事件的預(yù)測(cè)預(yù)警體系。

“現(xiàn)階段，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能技術(shù)的成熟落地，我們已經(jīng)可以通過機(jī)器深度學(xué)習(xí)的能力，形成交通問題分析模型，提高智慧交通的管理和服務(wù)能力?！鼻迦A同方大數(shù)據(jù)本部人工智能視頻技術(shù)中心總經(jīng)理趙英博士表示。

作為人口流動(dòng)大省，河南省在完善內(nèi)聯(lián)外通高速公路網(wǎng)的同時(shí)，也在加快建設(shè)智慧交通、綠色交通。為解決高速擁堵、降低事故危害、控制尾氣排放等難題，河南省交通廳率先采用了清華同方人工智能“慧眼達(dá)”系統(tǒng)。

趙英指出，該系統(tǒng)基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)和熵變理論體系，自主研發(fā)出系列基礎(chǔ)算法和應(yīng)用算法，針對(duì)包括路面交通監(jiān)控系統(tǒng)在內(nèi)的視頻大數(shù)據(jù)，進(jìn)行視頻設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和交通運(yùn)行參數(shù)采集，實(shí)現(xiàn)路況智能化預(yù)測(cè)預(yù)警。

“河南省交通廳意識(shí)到了公路監(jiān)控視頻人為讀取識(shí)別存在的資源浪費(fèi)、視覺疲勞問題，試圖尋找能實(shí)現(xiàn)機(jī)器識(shí)別的解決方案。但依附于監(jiān)控硬件升級(jí)換代的技術(shù)需要更換現(xiàn)有的道路攝像頭，將是一筆不小的財(cái)政支出。我們的‘慧眼達(dá)系統(tǒng)基于人工智能技術(shù)，對(duì)很早的模擬攝像頭也可以進(jìn)行兼容，滿足了用戶不更換攝像頭，充分利用現(xiàn)有公路資源實(shí)現(xiàn)智慧高速建設(shè)的初衷。”趙英回憶道。

針對(duì)視頻圖像速度和物理世界里真實(shí)速度之間的差異，系統(tǒng)通過采用容易測(cè)量的物理量，構(gòu)建宏觀熵模型，大幅提升了車速的檢測(cè)精度，并通過群體宏觀狀態(tài)和個(gè)體速度之間的關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通事件的精確檢測(cè)，解決傳統(tǒng)視頻設(shè)備交通事件檢測(cè)準(zhǔn)確率低、圖像捕獲價(jià)值不高的問題。同時(shí)，系統(tǒng)可以通過路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)分析實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻盲區(qū)的預(yù)測(cè)，通過較少特征點(diǎn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，使視頻在高度惡劣天氣中仍可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤。

目前，清華同方人工智能“慧眼達(dá)”系統(tǒng)已對(duì)河南省境內(nèi)23條主要高速干線、6400余公里高速公路上的57個(gè)監(jiān)控分中心、3500余路視頻實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測(cè)，解決了夜晚、隧道、惡劣天氣、視頻盲區(qū)等復(fù)雜場(chǎng)景下的視頻檢測(cè)難題。

“傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)是基于淺層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)單的判定分類，而機(jī)器深度學(xué)習(xí)是建立在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更深、應(yīng)用參數(shù)更多的基礎(chǔ)上的，網(wǎng)絡(luò)可從原來的十幾層到現(xiàn)在的上百層甚至更深。我們的系統(tǒng)就是建立在機(jī)器深度學(xué)習(xí)上的。”趙英表示，河南省已經(jīng)把機(jī)器深度學(xué)習(xí)的成果運(yùn)用進(jìn)去，并且每年都會(huì)進(jìn)行版本更新，現(xiàn)在已經(jīng)更新到3.0版本。隨著技術(shù)進(jìn)步和版本更新，全網(wǎng)運(yùn)行下來的誤報(bào)率會(huì)越來越低。

“我們也在抓緊改進(jìn)算法，到2017年國(guó)慶黃金周的時(shí)候，顯示出的效果特別好。”趙英說。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年上半年已投入使用的人工智能“慧眼達(dá)”系統(tǒng)準(zhǔn)確觸發(fā)擁堵報(bào)警近400起、停車1000余起、撞車逆行幾十起，在各大節(jié)假日中為近千萬公眾提供了實(shí)時(shí)路況信息，節(jié)省因擁堵造成的直接經(jīng)濟(jì)損失上百萬元。

繼河南之后，清華同方人工智能“慧眼達(dá)”系統(tǒng)已在山東、內(nèi)蒙古、湖南、青海等10省區(qū)的道路交通網(wǎng)中投入試用?！爸袊?guó)是攝像頭最多的國(guó)家。”趙英笑稱，“而有攝像頭的地方，人工智能‘慧眼達(dá)就可以發(fā)揮效能。除了智慧高速領(lǐng)域，我們已經(jīng)在城市道路、城市管理、城市公安、地下管廊，甚至公共安全、反恐維穩(wěn)等智慧化領(lǐng)域，都做了相應(yīng)的技術(shù)產(chǎn)品儲(chǔ)備，這個(gè)市場(chǎng)未來將是爆炸式的?！?/p>

推進(jìn)智慧交通需要一座橋梁把尖端技術(shù)與社會(huì)需求連在一起?！扒迦A同方在做一件‘頂天立地的事兒。我們與清華大學(xué)在共建產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)，把云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等高科技切實(shí)服務(wù)于城市發(fā)展，這是‘立地；我們又以市場(chǎng)應(yīng)用為導(dǎo)向反哺科研創(chuàng)新，助力創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)，這是‘頂天?，F(xiàn)在我們已開始聯(lián)合清華大學(xué)和相關(guān)政府部門，未來我們會(huì)利用‘慧眼達(dá)采集的大數(shù)據(jù)庫(kù)，開發(fā)更多便民、利民的智慧服務(wù)?！壁w英表示。

交通強(qiáng)國(guó)不是一蹴而就。發(fā)揮科技創(chuàng)新的引領(lǐng)作用，推動(dòng)當(dāng)下已有交通基礎(chǔ)設(shè)施的聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸業(yè)提質(zhì)增效，讓交通智能成果全民共享，加速消解各地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的不平衡，這也是發(fā)展城市新經(jīng)濟(jì)的初衷。

“清華同方作為智慧城市建設(shè)的國(guó)家隊(duì)，做的事業(yè)關(guān)系國(guó)家信息安全、公共安全、城市生態(tài)的建設(shè)，在這方面我們責(zé)無旁貸?！鼻迦A同方智慧交通公司總經(jīng)理段文凱說。