AI算法主要执行者，边缘服务器深度应用助力智慧城市建设
近年来，随着万物互联时代的到来和无线网络的普及，网络边缘的设备数量及其产生的数据量都急剧增长。在这种情况下，以云计算为代表的集中式处理模式将无法高效地处理边缘设备产生的数据，边缘服务器应运而生。
智慧城市运行过程中拥有海量的数据，需要对海量数据的处理、分析和利用有战略思考、合理分工及深度分析，利用好边缘服务器，能够帮助政府更及时地做出决策，提高城市的智能化水平、系统的效率与安全水平和市民的生活质量。
我国的智慧城市发展到了哪种程度？遇到了什么瓶颈？边缘服务器又有什么优势？如何助力智慧城市发展？陆洋等人给出了一些分析和展望。
01
中国智慧城市的发展现状与瓶颈
智慧城市是通过综合运用现代科学技术，整合信息资源，统筹业务应用系统，加强城市规划、建设、管理、服务智慧化的新理念和现代城市发展新模式。
智慧城市的核心特征在于其智慧，而智慧的实现，有赖于建设广泛覆盖的信息网络，具备深度互联与共享的信息体系，构建业务联动的高等级智能发展的新机制，实现系统的自我进化和人工智能的深度应用。
总体上，中国智慧城市发展经历了3个阶段。
1）萌芽阶段（智慧城市概念提出之前）。强调数字城市概念，更多注重数据的获取和传输。
2）探索试点阶段（2010—2015年）。智慧城市建设热潮启动，多个部门均在参与，智慧城市在数据处理、应用、决策支持、互联互通等方面取得了明显进步。
3）体系创新阶段（2016—至今）。新型智慧城市概念提出，并指出智慧社会发展方向。其目标在于集中数据资源，通过高效统一的城市运行调度，实现精准细致的城市治理。
总体来看，中国智慧城市建设仍属于初始阶段，仍然面临缺乏一体化的体制机制，缺乏有思想深度和战略水平的顶层设计，缺少具有权威性的行业规范，各个职能部门之间的信息孤岛现象严重等主要问题。
02
边缘服务器优势及定位
边缘服务器是安装于路侧，可以存储各种类型的交通数据并进行边缘计算的服务器硬件的统称，是端-边-云整体架构中的关键一环，是实现边缘计算的物理基础，它能够大幅降低网络负载，提高响应速度，降低能源消耗。
从城市交通管控的角度出发，城市交通控制的核心功能之一是信号控制，信号控制负责调配不同方向交通流的通行权并优化道路的通行能力。
将信号控制服务器升级为信控边缘服务器，它将承担硬件集成、信控、数据存储、数据处理、互联通信几大功能。
这种将信号控制与边缘计算合二为一的做法，在硬件效率、成本性价比、AI算法部署等几个方面具有显著的优势。
01
硬件优势
边缘服务器在硬件方面便于连接路侧各类感知设备，传输距离短，传输延迟低，能够提供一定的计算和存储能力。
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分担云中心压力
利用大量的边缘服务器分担数据存储的解决方案在性价比、数据的传输实时性及数据安全性等方面具有优势。将信号控制器经过改造形成边缘服务器的升级成本总体上小于建设同等级性能的中央数据中心。
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AI算法的本地化部署
未来在车路协同控制、自动驾驶、自动物流运输等领域，人工智能算法的下发和执行都应该放在路侧，从而确保低延迟。因此，边缘端的算法部署是边缘服务器的作用之一。
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未来智慧城市系统架构设计
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基于边云协同的城市交通整体架构
在中央大脑+边缘服务器的这种双层控制模式下，中央大脑与各个边缘服务器之间、灵活而高效信息通信协议的制定与开发是有机整合上下双层的关键。系统架构如图所示。
02
边缘服务器的主要功能
边缘服务器具备数据计算、网络、存储和应用的能力，通过接收由边缘设备传送过来的感知数据和请求，经运算分析后将结果返回边缘设备，对边缘设备进行控制，其具体功能包括：通过接入所有智能硬件实现交通信息的全感知；对接入数据质量进行管理；为中央大脑分担海量多源数据的存储压力（例如视频、图片），将必要信息加工上报中央大脑，将必要统计信息上传并保存大量原始数据；为中央大脑分担计算任务等等。
03
双层架构中边缘侧的特点与优势
1）通过边缘计算交通控制器分担云中心的计算和存储压力，可以减少机房内硬件设备的配置，降低建设成本。
2）通过边缘计算交通控制服务器可以实现边缘设备的互联互通，从而可以对其进行联动控制，提升了整体交通控制效果。
3）边缘计算交通控制服务器可以为自动驾驶等新生应用场景的发展提供支撑，为稽查布控等高时效性需求的原始应用场景提供支撑。
04
结论
01
智慧城市、智能交通及边缘计算的关系
智能交通是构成智慧城市的重要组成部分，也是智慧城市建设的重要环节、关键内容和优先领域。
1）智能交通与智慧城市具备相同的使命，其最终目标是解决城市建设发展过程中存在的城市病。
2）智能交通作为智慧城市的先行者，将为智慧城市的构建奠定基础，智能交通前期建设的感知、传输、融合、数据中心等功能可同时支撑智慧城市中智慧城市治理、智慧民生服务、智慧产业经济、智慧文明宜居等功能。
3）智慧城市的发展战略应充分考虑智能交通的建设现状，持续优化促进智能交通系统的建设内容，支撑实现智慧城市的发展目标。
边缘服务器是边缘计算的物理基础，因此在端-边-云3层架构中起到基本计算单元的角色定位。
未来，边缘服务器应作为智能服务的一种模式，成为智慧城市的基本细胞、城市智能交通系统的基本单元。
02
边缘服务器的深度应用展望
1）引领交通管理与控制的革命性变化。
深化边云协同的交通控制架构，切实落实边缘计算如下关键功能：实时动态分析能力；交通设施设备智能管理能力；支撑交通信息服务功能；基于大数据支撑的交通管理一体化；为功能创新提供研究基础支撑。
2）具备全面支撑车路协同能力。
成为车路通信、车车通信的硬件基础；在车辆优先控制和自动驾驶应用场景中，边缘服务器提供车辆与信号控制机之间的双向通信，并且开发专门的控制策略支撑这些应用场景；作为上层平台与车辆之间的信息中转器。此外，边缘服务器还应具备路侧智能感知功能、大数据处理能力等能力，成为自动驾驶路侧全智能模板。
3）担任AI算法的主要执行者角色，发挥重要作用。
边缘计算服务将完成原始数据的清理、AI 算法实施、数据融合、交通控制一个链条的工作。非常适合高级辅助驾驶、自动驾驶、事件识别、紧急报警、人群管控等各种应用场景。
4）实现信息全面共享、融合和深度应用。
未来，边缘服务器能够实现与主流感知设备的全连接，具备实时采集融合多领域信息的能力；连接云端和终端用户实现跨领域数据的融合共享，为跨领域分析奠定基础；融合人工智能等关键技术，具备跨领域数据存储、处理分析能力。
5）成为智慧城市基本细胞。
边缘服务器作为智慧城市的基本细胞，应具备以下功能：海量数据分类、分级、分主题云存储；跨领域大数据分析研判能力；大范围综合现状分析、态势分析及专题领域态势分析；为业务联动提供分析与评估支撑；为智慧城管、智慧教育、智慧医疗等提供数据存储、传输、分析、研判和初步评估功能。
6）成为城市智能交通系统的基本单元。
边缘服务器作为城市智能交通系统的基本单元，具备构建不同功能的标准化可组装模块，能够根据区域特点和需求生成不同组合功能模块。
本文作者：陆洋，李平，周庆华作者简介：陆洋，北京普创智通交通规划设计有限公司，博士，研究方向为智慧城市、交通控制、交通大数据及自动驾驶等。
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