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智慧高速边云协同解决方案

发布时间:2021-03-12 16:45:33

拓维信息系统股份有限公司是行业一体化解决方案及服务提供商,华为智能硬件生产销售商。公司成立于1996年,2008年在深交所上市(股票代码:SZ.002261),以湖南为总部,拥有近80个分支机构,员工4000余名。公司先后获得国家规划布局内重点软件企业、国家计算机信息系统集成壹级资质企业、中国互联网百强企业、中国行业信息化杰出供应商、中国教育信息化突出贡献奖、能力成熟度模型CMMI-DEV五级资质等荣誉资质,拥有400+自主产权软件产品。

解决方案名称:智慧高速边云协同解决方案

申报单位或企业:拓维信息系统股份有限公司

单位或企业的概况

拓维信息系统股份有限公司是行业一体化解决方案及服务提供商,华为智能硬件生产销售商。公司成立于1996年,2008年在深交所上市(股票代码:SZ.002261),以湖南为总部,拥有近80个分支机构,员工4000余名。公司先后获得国家规划布局内重点软件企业、国家计算机信息系统集成壹级资质企业、中国互联网百强企业、中国行业信息化杰出供应商、中国教育信息化突出贡献奖、能力成熟度模型CMMI-DEV五级资质等荣誉资质,拥有400+自主产权软件产品。

拓维信息拥有20余年的行业沉淀和技术实力,业务涵盖软件服务、教育科技、移动游戏,覆盖全国33省、海外10+国家。顺应时代发展,响应国家战略,公司以5G、AI、大数据、物联网、边缘计算为核心技术,联合华为等全球领先的科技公司,聚焦数字政府、教育、交通、制造、运营商等重要行业和业务领域,服务超过1000+家政企客户,为其提供行业一体化解决方案和一站式全生命周期的综合服务。   

合作单位

湖南省交通运输厅、湖南高速公路、教育部考试中心、长沙市教育局、华为、腾讯、湖南中烟、三一重工、中联重科、中国移动、中国联通、长郡教育集团、中国公路协会、天津鲲鹏计算产业技术创新战略联盟、边缘计算产业联盟、湖南鲲鹏计算产业技术创新战略联盟、工业互联网产业联盟、教育信息化2.0联盟、机电一体化应用联盟等。

推荐理由 

拓维信息系统股份有限公司是行业一体化解决方案及服务提供商,华为智能硬件生产销售商。获得了国家规划布局内的重点软件企业、国家计算机信息系统集成一级资质企业、中国互联网百强企业、中国行业信息化杰出供应商、中国教育信息化突出贡献奖、CMMI最高级别(5级)评估等荣誉资质,承担了国家科技重大专项“核高基”、国家科技部863计划等重大项目。

作为华为鲲鹏产业链核心合作伙伴,拓维信息携手华为与湖南、贵州等多个省份展开深度合作,打造基于鲲鹏的自主品牌服务器和行业标杆应用,共建鲲鹏产业生态,聚焦边缘计算、云计算,通过边云协同方式,以创新解决方案和技术服务持续推动计算产业发展。

智能交通领域是拓维信息的主航道之一,同时也是华为在交通领域的核心合作伙伴,是领先级的合作伙伴。也是中国公路协会成员之一。拓维信息在2011年参与省交通厅十二五规划,正式服务于交通运输信息化领域,到现在为止已经持续耕耘了近十年时间,产品和解决方案覆盖的交通业务领域越来越全面,目前已经涵盖了大数据应用、交通大脑、联网治超、交通安全生产、高速联网大数据中心、高速计费/拆账收费、智慧隧道、交通机电物联网、公众服务出行、城市一卡通等方面,获得了客户的一致好评。

解决方案基本情况   

解决方案名称:智慧高速边云协同解决方案  

解决方案涉及领域:智能交通

解决方案的目标和概述:

一、行业痛点

在国家经济快速增长的大背景之下,高速公路越趋于四通八达,路网逐渐完善,高速公路的征费标准也发生了转变,比如载货类汽车当前是按按计重收费方式征费,转变前是按照车辆类型征费。然而,即使征费标准在不断的完善,逃费的方式还是五花八门的,逃费现象严重,通行费用流失重大。另外,高速公路自从联网收费以来,高速公路公司如何实现路段间的收费,如何监管收费情况,如何构建一体化的稽核模式和管理服务等等问题,都是目前工作重点,是亟待解决的问题。

1. 偷逃费问题突出

高速省界收费站撤站收费的推出,对高速收费现有模式提出了新的挑战。当前司机逃费的方式千变万化,从而导致通行费严重流失。据有关报道,在全国许多省份已经出现偷逃高速通行费行为,河南、重庆、湖北、广东等地均曝光出单人金额累计高达上万元的高速逃费事件。以广东省为例,2018年高速共发现缴费异常情况多达2亿条记录,而通过人工稽核实际追缴成功的仅为55万次,每年损失超过5亿元。现有人工为主的稽核方式已难以满足日益增长的需求量。

2. 稽核能力严重不足

当前人工稽核方式较为落后,需调取大量的信息并人工识别,并以执法人员现场蹲点方式为主,导致稽核效率低下,耗费人力物力且存在偶然性,准确性难以保证。车辆通行数据庞大,人工稽核难免会出现漏查、误查等情况。且内部工作人员与车主的私下勾结,使得稽核监管难度愈发增大,如何由内至外,从根本上全方位提高高速收费稽核能力是当前面临的重大问题。

3. 没有构建稽核生态,难以形成闭环

高速公路目前的稽核业务系统相对独立,加上以人工为主的形式下,各自为战的处境愈发明显。鉴于没有前面的顶层设计做基础,以及各业务系统建设之时只是考虑到覆盖当前业务的信息化需求,各个业务系统之间存在信息壁垒,功能尚不能互通,数据无法共享,缺乏形成证据链的通路。难以构成整体稽核生态,形成闭环,发挥生态在应用层面、管理层面、分析层面、服务层面的作用。

二、解决方案主要目标

方案基于边云协同、多流水融合路径、大数据、AI、边缘计算等智能化技术,构建高速业务稽核模型库,丰富稽核管理的手段,提高稽核的效率与准确性,通过智能化的稽核手段,多范围打击偷逃费行为,实现高速计费、收费的公平公正,最大化减少高速费流失。实现高速公路自由流收费稽核全闭环业务流。通过深度挖掘车辆抓拍图像,多维度分析车辆结构化、通行轨迹、超时等方式,真实还原通行过程车辆信息,为偷逃费稽核提供证据链判定。为高速公路联网计费、设备物联监控、通行数据分析、稽核管理体系搭建、清分结算工作提供支撑。大力推进高速收费清单“一张网”建设,增强高速运营服务能力,构建智慧高速系统。

三、解决方案概述

拓维信息智慧高速边云协同解决方案,基于边缘计算+云计算协同,依托Atlas人工智能计算平台底座,结合多流水融合路径、大数据、AI等智能化技术,构建高速业务稽核模型库,丰富稽核管理手段,提高效率与准确性,多范围打击偷逃费行为。方案基于云边协同的部署形式,通过边缘计算、AI、大数据等新ICT技术实现高速公路自由流收费稽核全闭环业务流。通过深度解析挖掘车辆抓拍图像,多维度分析车辆特征、通行轨迹、超时等方式,真实还原通行过程车辆信息,为偷逃费稽核提供证据链判定。为高速公路联网计费、设备物联监控、通行数据分析、稽核管理体系搭建、清分结算工作提供数据支撑,最大化减少高速通行费损失,保证高速计费的公平公正。

四、系统架构 

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拓维智慧高速云边协同解决方案涵盖了“云边端”的全联接服务,由端层、边缘层、云层三个部分组成。

端层包含了各种物联设备和其他数据。其中终端设备包含RSU天线、摄像头等设备。其他数据中,源系统包含了车道系统、门架系统等源数据;外部系统包含了车管所、部中心等外部源数据;

边缘层包含了拓维信息边缘一体机以及华为侧相关产品。拥有六大边缘能力。包括边缘实时计算、业务协同网关、机电设备物联、AI流量卸载、车辆特征分析、事件识别算法。其中拓维信息边缘一体机包含了设备物联协议适配服务产品,通过出色的集成能力,向下链接物联端和设备端,能够全方位使能设备物联;以及多级图片压缩、传输、存储处理服务产品,实现云端传输时减少设备响应时间,减少从设备到云端的数据流量。华为侧包含了Atlas 500、Atlas 800、昇腾310 处理器、鲲鹏 920 处理器等相关产品,实现边缘计算+AI+边缘物联的组合出击。

云层包含了路网模型、标签体系、模型引擎、图搜服务、路径拟合及海量图片在内的六大云端能力和常用的视频云、大数据等新型ICT技术。上述同时向上对应拓维信息稽核业务场景,可全面实现设备、数据、应用之间的融合。   

代表性及推广价值:

一、方案亮点

二、应用情况

湖南省高速公路年偷逃费金额约4亿。目前湖南正在全省部署AI稽核(湖南全省约400个收费站,正在陆续部署)。湖南省ETC费显工程在5月6日正式上线,为了探索ETC费显计费新模式下的稽核思路,湖南高速积极开展收费稽核系统有效性验证工作,试点共涉及12 个收费站的45个门架的图片数据处理,分析统计5月6日到8月31日的偷逃费情况。

通过这四个月的验证工作,在偷逃费行为方面,我们发现疑似网内循环、疑似假冒免费OBU、卡签车牌不一致、大车小标/货车客标、疑似私开道口、跑长买短等新型逃费行为。针对这些行为,采用有别于传统的数据分析方式,利用AI技术提高了数据分析有效性,可以精准找出部分大车小标车辆、屏蔽了CPC卡甚至屏蔽车牌的车辆等,还原偷逃费车辆行驶轨迹。同时在运营管理层面,对交易金额和交易次数的收费站进行TOP排名,对于排名靠前的收费站进行了整顿。通过这些整顿行动,无论车辆数、行程次数以及逃费金额都有较大减少,稽核行动取得较好效果。

在追缴金额方面,分析统计疑似偷逃费预估>3000万/年。按湖南省偷逃费补缴规则可按2-6倍追缴(省份间追缴规则有差异,部分省份不是按倍数追缴),预估追缴金额可达1~2亿元左右。

下一步,湖南省高速将建立覆盖全湖南高速的标签体系,建立车辆逃费风险评估体系,实现逃费风险预知;实现实时稽核,在出口对漏收车辆实现拦截;借助AI和大数据技术,发现内部运营管理的潜在问题,发现设备故障。针对绿通车、货车等团伙作案,全面深入开展收费稽核工作。

三、联合发布

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今年8月27日,在重庆召开的第二十二届中国高速公路信息化大会上,拓维信息携手湖南省高速公路集团联网收费中心和华为联合发布了"AI收费稽核创新方案”,将AI技术和云边端协同架构应用于高速收费稽核业务,快速形成偷逃费证据链,为各级收费稽核提供数据支撑服务,达到应收尽收,有效消除收费争议,提升服务质量的目标。

在发布会上,湖南省高速公路集团联网收费中心副主任谭峰分享了AI收费稽核创新方案在湖南省的成功实践:“在试运行3个月的试点路段中发现了多起疑似偷逃费行为,大幅提高了收费稽核的工作效率。通过与华为、拓维信息的合作,借助业界领先的云、计算、AI及集成一体化方案,实现了敏捷创新,加快推进了湖南智慧高速建设的步伐。

四、技术示范效应

五、商业价值

全国取消省界收费站工作已全面铺开,基本已全部实现自由流收费模式,而此情况下,计费不精准、偷塔费猖獗等负面效应几乎出现在每一个省份,如何解决这些问题,成为每个省高速公路管理机构主要痛点。对此,湖南高速通过采用拓维智慧高速AI稽核及计费增强解决方案首创的多流水融合路径、大数据、AI、边缘计算等智能化技术,构建高速业务稽核模型库,实现全域数据融合,车辆精细感知,车辆轨迹精准还原,提高稽核效率与准确性,多范围打击偷逃费行为,每年减少2个亿左右通行费的损失,具有作为行业典型示范效应。

同时,基于拓维近20年的物联网技术沉淀,基于边缘一体机物联网关构建的一体化高速机电设备联网感知系统,实现对高速机电设备的一站式监控、管理与运维,通过设备健康大数据分析,实现设备预防性维护,减少设备故障发生率,使客户设备运维效率提升20%,设备可靠性提升30%,大大降低了业主的运维成本。

六、社会价值

党中央、国务院高度重视深化收费公路制度改革、取消高速公路省界收费站工作。2019年3月,《政府工作报告》中提出“深化收费公路制度改革,推动降低过路过桥费用,治理对客货运车辆不合理审批和乱收费、乱罚款,两年内基本取消全国高速公路省界收费站,实现不停车快捷收费,减少拥堵、便利群众”。随着取消省界收费站,高速公路的收费方式将发生很大的改变。由于交通运输部“撤站”方案做出较大调整,ETC高调出场,这预示着,ETC自由流收费将成为高速公路取消省界站后收费的主要趋势。自由流收费技术为取消省界站后实现全国联网收费改革提供了适合的技术解决方案。

在开放式自由流收费新形势下,分段计费方式,交易场景碎片化、频繁化,会诱发各种偷逃通行费情况。同时,漏收、错收异常可能也会随之增多。按照新的设计,自由流收费将依托ETC门架系统计费和收费,门架系统的稳定性、可靠性是关键,但收费环境多、情况复杂,错漏风险变得难以把控。此外,收费主责权分散,并回归路段,主体增多后,收费情况将变得更复杂,如何帮助路段创造条件与省中心进行精准记账、对账校核管理变得更为迫切。高速稽核是高速运营的“千里眼、顺风耳、啄木鸟”。在高速公路稽核查处治理车辆偷逃费案例中,如何在千万条交易数据中发现逃费车辆,并追缴漏掉通行费是必须深刻研究的重点课题,也是如何做好高速公路“医生”重要职责。

同时,偷逃费影响的不只是通行费流失,由于计费不精准,造成的“乱收费”、“天价收费”、“不明收费”等异常情况,这些社会舆论对高速公路管理机构,乃至国家交通管理部门形成了巨大的社会负面影响。解决计费和稽核问题,是对国家交通发展社会影响和经济效益的双重发展。

解决方案详细介绍:

一、系统架构

根据云-边-端总体方案架构如下图:

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拓维智慧高速云边协同解决方案涵盖了“云边端”的全联接服务,由端层、边缘层、云层三个部分组成。

端层包含了各种物联设备和其他数据。其中终端设备包含RSU天线、摄像头等设备。其他数据中,源系统包含了车道系统、门架系统等源数据;外部系统包含了车管所、部中心等外部源数据;

边缘层包含了拓维信息边缘一体机以及华为侧相关产品。拥有六大边缘能力。包括边缘实时计算、业务协同网关、机电设备物联、AI流量卸载、车辆特征分析、事件识别算法。其中拓维信息边缘一体机包含了设备物联协议适配服务产品,通过出色的集成能力,向下链接物联端和设备端,能够全方位使能设备物联;以及多级图片压缩、传输、存储处理服务产品,实现云端传输时减少设备响应时间,减少从设备到云端的数据流量。华为侧包含了Atlas 500、Atlas 800、昇腾310 处理器、鲲鹏 920 处理器等相关产品,实现边缘计算+AI+边缘物联的组合出击。

云层包含了路网模型、标签体系、模型引擎、图搜服务、路径拟合及海量图片在内的六大云端能力和常用的视频云、大数据等新型ICT技术。上述同时向上对应拓维信息稽核业务场景,可全面实现设备、数据、应用之间的融合。

二、边缘智慧AI

边缘AI一体机采用atlas 边缘计算平台,在收费站通过取消省界收费站项目国标协议接入门架,通过扩展协议接入车道系统。在边缘侧通过边缘稽核引擎实现AI图片压缩、AI图片增强分析、分级存储、运行监测和业务网关,实现门架、车道的流量卸载、运行状态监测和边缘稽核基础数据的智能感知、智能取证、图片存储等功能。采用国标协议向省中心提供卸流后的标准流水,采用稽核扩展协议实现图片AI处理后的结构化数据为省中心提供统一的稽核基础数据。IEF通过站部链路对边缘一体机进行统一管理,提供配置、安装、升级、运行状态监测等功能。

1、 边缘实时计算

边缘AI一体机可将路段设备采集的信息进行实时计算,辨别打车小标、遮挡车牌、发行数据不一致等异常行为,进行实施稽核。同时可将省中心平台在路网全量车中识别发现的可疑车辆信息进行接收,车道出口稽核队员或监控班班长可以使用边缘实时稽核系统快速掌握将出现在或可能出现在改出口的可以车辆的信息。对于跨省车辆的联合执法,可以使用Pad接收边缘一体机的稽核信息推送,实现实时在途疑似车辆稽核。

2、 业务协同网关

业务网关提供标准化接口协议,实现全流水接入。同时可接入图片业务和运行检测业务的标准扩展协议。实现计费与稽核业务协同处理。

3、 机电设备物联

可通过机电一体化物联平台,将路段所有机电化设备进行连接。采集全业务流水数据,并在在云端提供统一的设备/应用监控、日志采集等运维能力,提供完整的边缘和云协同的一体化服务能力。

4、 AI流量卸载

图片的智能压缩可以实现为满足行业应用中在百亿级别图片中快速查询提供基础,也将降低图片传输的带宽需求,从而降低接入网网络投资成本。图片压缩采用基于深度神经网络的对象检测技术,将在图片背景中自动识别出主体对象(如车牌或者人脸)并逐一定位,通过车牌识别实现主体车辆对象和背景的分离。图片压缩流量卸载子系统将具备对图片压缩20-50倍的能力,千万张级别的图片文件数据量规模经图片压缩流量卸载处理后,存储空间大约占TB级别,网络带宽需求也将为压缩前的1/20-1/50。

5、 车辆特征分析

通过在AI 图片压缩过程中,将图片的基础结构和信息输出,包括车牌、车辆位置、存储信息等为稽核提供基础数据支撑。同时通过AI增强处理,实现车辆扩展信息分析、以图搜索特征向量索引,以及车辆Re-ID获取,实现车辆特征分析。

6、 事件识别算法

通过构建稽核引擎,建立高速路段异常事件模型。将路段流水数据及车辆特征分析数据进行拟合比对,利用图片AI增强识别能力,构建事件识别算法。实现在边缘侧实时识别异常事件。

三、省中心智慧大脑

1、 路网模型

对路网中的所有路径、方向等路网元素建模,包括:岔路口、收费站进出口、门架、互通点、桥梁、隧道等。根据到互通点的方向分别生成互通点的有向图,根据节点在主路的位置来确定节点之间是否有通路。通过省部HTTP/HTTPS REST 接口直接对接路网模型生成子系统,实现路网模型的快速接入。

2、 标签体系

通过车辆用户基础数据、历史通行数据、稽查数据、信用数据等构建标签体系,建立车辆逃费风险评估体系,通行指标体系,支付指标体系,异常通行指标体系、近期行为指标辅助逃费审查、风险预知。

3、 模型引擎

模型引擎包括计算模型管理和模型执行服务两部分。计算模型管理主要是提供稽核模型,稽核模型除了基础统计规则,也会包含一些负责的描述统计模型和预测模型,模型管理提供管理这些模型文件和参数的功能。模型执行服务主要是系统后台提供的根据稽核计算模型中管理模型文件,参数,来执行模型的服务。

4、 图搜服务

图像搜索(ImageSearch)基于深度学习与图像识别技术,结合不同应用业务和行业场景,利用特征向量化与搜索能力,帮助客户从指定图库中搜索相同或相似的图片。本方案采用云边结合的方案,在边缘侧采用atlas 的AI推理能力处理图片的特种向量化,在省中心索引所有收费站出入口和门架的图片数据提供搜索能力。

5、 路径拟合

结合流水,图片检索、路网模型等多维信息,实现车辆路径拟合,并提供车辆路径的查询数据服务。可精准识别车辆实际行驶路径,实现高速公路按实际行驶路径收费。

6、 海量图片

根据高速业务需求需要实现省内高速公路门架、收费站入、出口所有车道(含 MTC、ETC)的高清车牌识别,高清车牌识别结果(车牌信息和图片)的存储,并实现图片数据查询和管理便捷、可靠、高效;完善现有多义性路径识别系统、接入交警卡口识别数据辅助路径识别建设,识别点高清车牌识别图片文件也需要高性能的查询和方便的管理功能。

针对海量图片的存储归档和快速查询能力,采用大数据分布式存储做为存储引擎,能够将图片小文件快速存储归档,提供多副本容错机制,并向客服系统、稽核系统、站点系统、证据调用等系统提供快速查询定位的服务。

三、方案亮点

1. 多路径融合,还原行车轨迹

前台车牌和ETC/CPC标示信息识别,中台路径还原融合,实现行车轨迹精准还原。

2. 边缘一体,云边协同

利用边缘计算+AI+边缘物联的组合,以综合通行数据为基础,进行大数据预测分析,提升稽核效率与准确性。

3. 多流水数据融合,收费稽核智能纠偏

通过端侧数据与其他业务系统数据之间的智能处理与融合,实现融合纠偏,得到最完整、最有说服力、最实时的收费稽核证据链。

4. 多维度AI稽核引擎,确保收费安全可控

方案具有4个特色及多维AI稽核模型库,支持N个稽核应用场景,确保自由流收费安全可控。

5. 海量图片高效处理

基于图片处理的全流程,从图片的产生、传输、存储、应用各个环节采用针对性的处理,保障海量图片的高效传输与便捷应用;同时对海量图片提供图搜服务引擎,满足图找图的搜索功能。

产业营销能力介绍

无时间限制,可通过各方传媒渠道、展会、研讨会、发布会等多种形式,线上+线下进行产品方案宣讲、产品演示、案例介绍等,并可实地考察案例现场,了解产品实际效果。