《城市智能交通设备管理大数据平台关键技术与应用》

随着中国城市化进程的迅速发展,城市交通问题已经成为制约城市发展的瓶颈。为进一步提升城市交通现代化管理水平和管理效率,各地投入巨资建设了大量的智能化交通设备。但是类型多样、标准不同、分布广范、实时性高、关联性强等智能交通设备,缺乏有效的管理和运维技术,在线率低、兼容性差、故障研判难、运维效率低等问题,严重制约了城市交通管理水平和运行效率的提升。

该项目针对上述问题展开,基于多协议、多标准消息中间件技术开发了智能设备数据采集平台,实现了多源异构设备数据采集、融合与传输;通过对系统故障产生并发性、随机性问题的研究,基于大数据分析的方法,研发了运行状态动态分析与智能诊断系统;针对运维时效性的要求,基于边缘计算理论与技术,实现了运维操作自动执行、灵活扩展和快速交付;研究了基于边缘计算与云计算协同的运维方法,开发了面向城市交通的智能运维系统,形成了智能交通设备运维技术体系,为城市交通智能设备的高效管理与运行维护提供了重要技术支撑。

主要研究内容如下:

(1)多源异构智能装备数据融合技术针对智能交通设备多样性数据协同的问题,研发了基于多协议、多标准消息中间件技术,屏蔽了底层平台之间的异构性,解决了不同设备的通信机制问题;设计了多种类型的数据交换模式,在边缘节点处开发了智能网关,采用基于流式分析方法进行数据汇聚的二次处理,屏蔽了操作系统和网络协议的差异,解决了设备多元异构和数据协同共享问题,实现了智能交通系统互联、数据聚合和协同共享。

(2)基于边缘计算的智能诊断技术根据智能交通设备边缘侧数据量大、本地应用多的要求,研究了边缘侧智能设备系统优化模型的建模方法,构建了自动需求响应的边缘计算节点分层模型,以分布式信息处理的方式实现边缘端的智能自治;根据智能设备各层次结构与功能关系,对运行数据中的相关性和因果性利用故障树进行大数据关联分析,差异性评估智能装备运行状态,挖掘故障产生原因和途径,实现智能装备运行状态监测与故障智能诊断;利用边缘端的嵌入式计算能力,采用同步运行机制和智能诊断技术,实现远端设备故障快速识别与自行恢复,提高智能交通系统的稳定性和设备可用性。相对于传统的运维方式,故障识别率增加了15%,自动恢复率达到80%。

(3)基于边缘计算与云计算协同的智能装备运维方法针对智能交通系统运维效率低以及整体性、兼容性、协同性等要求高的问题,研究了智能交通系统鲁棒优化模型,提出了边缘计算与云计算协同的能设备运维的研究思路,设计了开放性、普适性、统一性平台级多层智能运维架构,开发了特大城市级交通的智能设备大数据管理平台,建立泛在、动态、多层次、可重构的城市交通运维技术体系。通过云端交互协作技术研究,利用边缘计算实现运行状态数据的实时采集、分析计算以及故障的快速识别与响应处理;云端利用汇聚处理高价值数据,通过大数据分析预测设备运行规律和隐患,云端下发到边缘侧,实现了运维业务执行的云化集中部署、大规模统一配置与协同优化,有效提升了运维企业的工作效率和核心竞争力。

该技术成果获得国家授权专利5项、软件著作权20项,成果评价为“国内领先”。自2016年,通过该公司以及联通系统集成河南分公司、武汉飞沃科技、河南昭美电子、掌联科技、观海通信等20余家运维企业推广应用,在河南郑州市、湖北武汉市等100多个城市实现了智能交通设备高效管理,取得直接经济效益3.4亿元,完成万余次的运维任务,取得间接经济效益达30亿元,创造良好的经济和社会经济效益,有效提升了智能交通产业核心竞争力,应用前景广阔。项目还培养硕士生5人,完成技术培训2000余人次,已经形成这一领域重要技术力量。

成果说明

自2016年起,项目结合实际工程进行了推广应用,形成了高效率、智能化的新一代交通智能装备运维体系,得到了市场和政府监管部门的一致认可,设备在线率稳定在90%以上,同时使80%的设备故障实现自动恢复,有效保障了城市交通安全和高效运行,创造良好的经济和社会经济效益。 通过河南中裕广恒科技股份有限公司以及联通系统集成有限公司河南省分公司、武汉飞沃科技有限公司、河南昭美电子科技有限公司、河南掌联科技有限公司、河南观海通信安装工程有限公司等20余家运维企业应用,在河南省郑州市、河南省新乡市、湖北省武汉市等100多

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