数字化转型 | 数字孪生智慧站点系统的联合设计说明

点击上方 “高速公路那点事儿”，再点击右上角的“···”，选择设为星标

数字孪生智慧站点系统主要由安装在外场的激光雷达、车牌抓拍摄像机、路侧定焦监控摄像机、广场高杆全景球机、边缘计算服务器和安装在收费站内的数据处理服务器、管理工作站以及配套的数字时空底座、边缘数据中台、全域跟踪系统及其他辅助软硬件组成。

数字时空底座

为了实现基础设施数字化与智慧化应用赋能，需要建设收费站区域的数字时空底座，包括高精度地图采集与制图、三维建模与三维引擎、高精时间同步服务。

对激光雷达感知覆盖区域进行高精度地图绘制，建立收费站区域的空间参考系，用于激光雷达与视频等传感器的标定、单点感知结果的连续衔接，地图平面精度不大于10cm。

在高精地图的基础上进行收费广场、收费车道的数字孪生建模，支持雷达车辆检测数据的动态叠加。

边缘数据中台

在云舱内设置平台管理服务器，搭载边缘数据中台，实现终端设备层协议定制、边缘网关、边缘数据接入与处理、应用管理等功能。

边缘数据中台通过页面可以配置多种协议的接入，满足长连接的实时性需求和短连接的数据接入需求，定制的终端设备层协议包含激光雷达协议定制、情报板协议定制、ETC交易系统协议定制、卡口相机协议定制等。

协议定制完成后，利用边缘网关功能实现对前端驱动管理和数据下发。在边缘数据中台，边缘数据接入与处理主要通过服务总线来完成，用于实现设备与平台的正常交互。

系统支持边缘数据接入、数据分发与管理、数据存储。为了实现对应用层业务系统的支撑，系统支持应用管理功能，包含对不同应用系统的接口管理、服务挂载、页面配置、设备实时在线监测。

全域跟踪系统

在云舱中设置一套边缘计算服务器，搭载全域跟踪系统，接入边缘数据中台的数据，将单点位感知信息、车辆特征识别的信息、ETC预交易/预读的信息与数字时空底座相结合，通过多源数据融合技术，实现多目标在收费站区域的连续跟踪。

全域跟踪系统包括目标分类、多源数据融合、全息化车辆、车辆全域跟踪、交通事件检测、交通事件证据链提取、交通事件回放、指标统计。

在交通参与者检测方面，为满足车辆全域跟踪与精准信息服务要求。

可视化展示子系统

可视化展示子系统将高精地图和三维引擎相结合，基于统一的时空基准，实时将交通实景和事件信息在数据中台上进行数字重构，提供与真实场景时空基准一致的数字化映射。

可视化展示子系统包含全景三维、数字站点、路侧设备孪生、车辆身份绑定孪生全域感知结果孪生、特种车辆孪生、分流场景孪生、交通事件孪生、历史场景回放等功能模块。美化后的UI展示画面，能够支持用户管理、报表输出等基本功能。

运用AR实景信息融合叠加技术与收费站运营管理的各类数据进行深度融合展示，提升管理者多角度信息获取和分析。通过数字孪生系统中自带的AR实景地图应用模块将前端高位摄像机与后端实景地图进行融合，叠加多种资源和数据信息，满足收费站运营管理者在收费、管理、应急过程中对宏观、细节、不同角度的监测和管理需求，实现收费站的运行监测和管理更加便捷。

研判分析子系统

研判分析子系统通过对出入口区域的交通运行状态、环境状态和交通安全演变规律进行数据统计、状态研判及运行规律分析，功能包括拥堵分析、车辆行为分析、预交易成功率分析、实时运行状态、运行趋势分析、运行数据统计、服务水平分析；车流图谱、占有率图谱、通行速度图谱、交通事件图谱。

信息发布子系统

为了保障分流诱导成功率，建设信息发布子系统，对接分流诱导子系统进行信息发布。包括异常信息报送、异常信息核验、分级诱导策略制定、车辆诱导信息制定与发布、系统联动等功能。

设备运维管理子系统

设备运维管理子系统实现数字通道收费系统设备管理及数据统计，包括门架侧ETC相关数据及设备状态信息统计、引导信息统计、车道流量统计、车道异常情况统计、天线工作状态统计等。

硬件配置

激光雷达安装在上下高速的匝道口分合流处，其安装高度为5-6米，用于对车辆位置、速度、航向的检测，并与车牌抓拍摄像机采用同点安装，每个车牌抓拍摄像机负责获取区域范围内运动车辆的车牌信息，识别车辆特征，车牌抓拍摄像机朝车头安装，车牌识别单元采用由雷达触发和视频触发的混合工作方式。。

雷达专用边缘计算服务器安装在外场的设备机箱内，并与激光雷达、跟踪监控摄像机、车牌抓拍摄像机以及其他设备进行连接。

边缘计算服务器、数据服务器配置在收费站机房，搭载车辆特征识别系统，实现车辆特征识别和两客一危车辆识别。

同时，在边缘计算服务器中，搭载激光雷达单点位融合感知系统，实现激光雷达感知结果级数据输出，将激光雷达实时输出的交通参与者位置、速度等结果数据，与车辆特征信息进行绑定。

数字孪生工作站配置在收费站云舱，数字孪生智慧站点系统实现对相关设备的配置、管理、授权和与监控系统的数据交互等工作。

边缘计算服务器接入至现场的工业以太网交换机，实现与中心设备现场设备相互连接。

在入口收费站渐宽段起点处，设置1根T杆，安装1套激光雷达，2套视频融合相机，用于实现对收费广场上行驶车辆的定位、行驶轨迹跟踪、车速检测，实现对收费广场异常事件的发现，排队长度检测，同时检测行人和非机动车信息，为收费站管理业务做预警提示。

从出口预交易门架到收费岛之间，间隔150m-220m安装1套激光雷达，采用L杆方式进行路侧安装，利用光纤环网传输进行数据传输。

在收费站渐变段和收费站广场，安装3套激光雷达，两套激光雷达安装于收费雨棚下方，一套安装于渐宽段中段，互相形成感知重叠，每套激光雷达增加2台融合相机，实现收费广场区域精细化的车道级拥堵检测、行人与非机动车检测、交通事件检测。

---END---

大家都在看：

数字化转型 | 高速公路交易异常车辆预警平台应用研究

从“风口”到“幕后”，基于边缘设备的垂直小模型（边缘人工智能）可行性思考

数字化转型 | 数字孪生高速的建设概述

点击下方卡片，可以快速关注：

感谢关注、转发、在看、点赞！