高速公路智能交通系統邊緣計算應用研究

陳鑫

摘 要：我國高速公路工程隨著現代信息技術的發展逐漸朝著智能交通系統方向進步，邊緣計算作為網絡邊緣增加智能和計算單元能夠實現業務本地化、近距離部署等目的。通過應用邊緣計算技術能夠優化高速公路智能化系統，有助于提升高速公路的智能化水平，為國民出行提供便捷。為了進一步提高邊緣計算的應用，相關工作者需要明確邊緣計算的原理，積極落實邊緣計算技術，提高高速公路智能化水平。

關鍵詞：高速公路;智能交通;邊緣計算

1 邊緣計算原理

所謂邊緣計算，是利用開放平臺在靠近物或者數據源頭的一側提供服務，該開放平臺兼具計算、網絡、存儲、應用等諸多功能。利用網絡邊緣能夠大概地分類收集到的數據，通過邊緣化處理相應的部分數據從而將時間延遲問題有效降低，達到數據處理效率提升的效果。

通過對當前邊緣計算發展情況進行分析可知，如果沒有全面地應用邊緣計算那么無法發揮該技術的價值，為此，需要明確該技術的特點和發展趨勢。邊緣計算具有如下特點：

第一，去中心化。該特點和區塊鏈較為相似，主要是從中心將應用、存儲、計算、網絡發散到邊緣，按照就近原則提供智能化的服務，這也是在高速公路智能交通系統中應用邊緣計算的本質。

第二，非寡頭化。邊緣計算技術可以作為物聯網、移動網絡、云計算以及人工智能、運營商等各類先進技術領域的突破口，去中心化的邏輯地層和各行各類的應用都有著密切的聯系，這也是非寡頭化發展的一個趨勢。

第三，萬物邊緣化。應用性和普遍性是邊緣計算應用中主要兩個特點，這和移動互聯網、IT技術等成熟的技術一樣會經歷從陌生到普及的過程，在未來發展中邊緣計算將會得到進一步地推廣，未來萬物互聯的模式已經越來越接近人們的生活，而應用邊緣計算能夠實現物聯網發展加速的效果。

第四，安全化。安全是未來信息社會發展中最為重要也是最受關注的問題。在大數據時代，人工智能技術快速發展，數據上傳的同時數據的來源和個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現數據直接處理，從根源上將安全方面的問題有效控制。

第五，實時化。信息的整合和實時更新是信息時代化的主要體現。在未來社會中，工業控制、智慧交通、智能家居等諸多場景中都會應用到信息技術，并且民眾對于數據收集處理、網絡通信、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實時操作要求較高，同時需要實時處理無人駕駛里面的各類傳感器收集的數據，想要保證響應速度可以利用近端處理的方式取代傳統統一中心處理的模式，借助邊緣計算方法實現實時處理數據、提高數據處理速度的效果。

2 邊緣計算在高速公路智能交通系統的技術應用

相比于發達國家，我國智慧交通的建設較為緩慢，相關研究也存在一定不足。從上世紀開始，出行服務、產業發展等方面開始得到快速發展，取得了一定的成績。在智慧交通研究初期，研究的重點主要放在了采集信息和數據管理等方面，這對于解決我國大城市最為常見的交通擁堵問題有著很大的幫助。本世紀研究的重點逐漸轉移到保障交通的安全、智能化控制交通運行方面。近些年各大智能交通管理系統的應用表明我國智能交通正在朝著良好的趨勢發展，很多領域都已經開始應用綜合信息服務平臺。在高速公路智能交通系統中應用邊緣計算可以重點從如下方面展開具體工作。

2.1 目標與功能

將邊緣計算應用于高速公路智能交通系統中主要是利用智能邊緣計算單元實時處理和決策區域路段的交通信息，并且和交通控制中心建立層級決策體系，從而實現數據冗余降低、數據處理量減少的目的，保證高效地誘導和控制交通系統。

2.2 應用場景

（1）設備接入和運維養護。在高速公路工程中，機電設備類型多且數量龐大，當前不同的設備和系統的運維平臺和監控終端大多是獨立的，并且接口、協議、數據格式類型較多，這大大增加了運維的工作難度，同時受到運行環境、供配電、網絡和系統軟件等多方面因素的影響，設備的正常運行需要充分做好這些內容的運維監控。引入邊緣計算技術能夠將各類設備、系統之間的壁壘打通，實現機電設備監控內容的完善。

（2）路況監測。視頻監控、事件檢測、交通調查、環境監測等內容都是高速公路路況監測的主要內容。各項監測內容都離不開專用設備的支持，這就導致系統存在較多的冗余數據，各個數據之間關聯度不高，加上較多環節的數據采集工作，導致系統常常出現延時的問題。邊緣計算技術的應用能夠將網絡、存儲等資源的使用效率大大 提升，能夠達到路況監測數據使用效果改善的目的。具體來講，路況監測需要應用到如下內容：

第一，車/路特征識別、交通事件監測等圖像識別技術。高速公路綜合管理的基礎之一就是視頻監控。隨著現代信息社會的發展，人工智能技術的進一步應用，視頻數據已經逐漸朝著自動化應用的方向發展，而邊緣計算技術和人工智能技術的結合能夠將高速公路監測的時效性、可靠性、精確度大大提升。

第二，圖像數據提取和壓縮。作為非結構化數據，視頻數據有著較大的數據量，需要加強數據的提取和壓縮。應用層面提取和壓縮數據的最佳選擇當屬靠近數據源的路測邊緣計算。

第三，大數據、規則引擎、數據融合。傳感器采集到的大量高速公路事件監測、環境監測等數據的有效占比較低，為了解決這些問題，可以引入邊緣計算技術，能夠在路側應用大數據技術，能夠融合數據基礎，將路況監測相關應用的實時性、可靠性和精確度進一步提高。

（3）交通控制和信息發布。互通分流控制、入口控制、分道控制等都屬于高速公路交通流量控制的主要內容。在交通流量控制中交通控制器、信息發布設備應用較多，傳統的控制中存在自動化程度地、聯動不足等現象，通過邊緣計算技術的引入能夠適當下方部分決策權限，能夠實現各個系統的聯動，利用聯動設備將管控的效率提升，實現管控效果優化的目的。

3 高速公路智能交通系統邊緣計算技術應用的難點及未來發展機遇

在高速公路智能交通系統中，邊緣計算技術發揮著重要作用，同時在發展中也遇到一些難題。第一，在復雜環境下邊緣計算相關設備的運行效率會有所降低，為此，未來需要加強改善和革新這些硬件設備。第二，邊緣計算智能設備相關任務具有選擇性，如果選擇不同其緩存和運算能力、設備型號也會存在一定的差異，需要生產生特制智能設備。第三，在智能交通系統中，邊緣計算智能設備的應用數量較多，涉及到的環節也較多，為了保證系統高效運行，在未來需要加強推廣應用統一的標準。

4 結語

總而言之，在城市未來發展中，智慧交通會發揮越來越重要的作用，在未來需要加強改善交通安全性、交通擁堵等問題。通過在高速公路中應用智能交通邊緣計算技術有助于推動智能交通的進一步發展完善，有助于提升城市智能化水平。

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