• 英特尔与集和诚协同打造基于英特尔®架构的 ETC 解决方案



    概要                                                                                                                      

    全球经济与城市化的持续发展驱动了交通流量的快速增长,现有的交通基础设施无法满足快速增长的交通需求。通过对交通基础设施进行数字化和智能化升级,推动智能交通系统(ITS: Intelligent Transportation System)的建设,已成为全球各主要国家交通管理部门的重要任务。中国政府于 2019 年 9 月发布了《交通强国建设纲要》。这个纲要提出,不断推进现代综合交通运输体系的发展,到 2035 年将中国基本建设成为世界交通强国。

    其中,电子收费系统(ETC: Electronic Toll Collection)作为智能公路交通的重要组成部分,目前正在路桥和停车场收费等场景发挥着重要作用,在提升交通效率和挖掘交通数据的价值中扮演着重要角色。

    英特尔与深圳市集和诚科技开发有限公司*(以下简称:集和诚*  JHCTECH)等合作伙伴推出了面向 ETC 系统的产品和解决方案,能够在道路边缘侧与云端对于 ETC 等交通数据进行收集、处理以及分析,帮助用户加快 ETC 系统的部署,为智能交通的建设奠定坚实的基础。

    背景:快速发展的中国ETC建设

    ETC 系统可以自动检测及识别车辆,从而无需停车就能完成收费交易,使车辆快速通过收费站,缓解收费站延缓交通的瓶颈效应,提升整体交通效率。除了路桥和停车场收费,ETC 系统基于车辆身份识别和金融支付能力,以及门架系统与网络,还可以在交通控制、流量调查、路径标识、拥堵收费与治理、以及交通执法等领域发挥重要的作用。

    因此,ETC 的建设与推广已经成为构建安全、便捷、高效、绿色的现代综合交通运输体系的重要组成部分。2019 年 5 月,中国交通运输部办公厅印发《关于大力推动高速公路 ETC 发展应用工作的通知》,要求积极推动 ETC 的安装使用,为取消高速公路省界实体收费站创造条件。按照计划,到 2019 年底,中国各省(区、市)汽车 ETC 安装率将达到 80% 以上,通行高速公路的车辆 ETC 使用率达到 90% 以上,高速公路基本实现不停车快捷收费。

    其中,高速公路省界实体收费站的取消具有划时代的意义,彻底改变了高速公路的组织和运营方式,由分省运营服务变为全网运营服务,有助于加速实现高速公路的信息化、智能化和高质量发展,同时改善居民高速公路出行体验,促进物流产业高效发展,为经济发展作出重要贡献。

    与传统的人工收费(MTC: Manual Toll Collection)不同,ETC 在路侧单元(RSU: Road Side Unit)和车载单元(OBU: On- Board Unit)之间采用专用短程通信技术(DSRC: Dedicated Short Range Communications)进行信息交互,完成车辆身份识别,将相关信息通过网络送往后台,并基于与车辆绑定的银行账户信息进行结算处理,实现自动的非现金支付。

    ETC 已经被广泛应用于路桥和停车场收费,其中高速公路收费是其主要应用场景。目前,中国面向高速公路收费的 ETC 系统架构如图 1 所示。

     从图 1 可以看出,目前中国高速公路 ETC 系统包括位于高速公路入口和出口的非门架站(包括 ETC 车道和 ETC/MTC 混合车道),以及位于高速公路上的省界门架站和非省界门架站等不同收费站和车道类型,可以满足通行车辆(OBU 车辆和 CPC 车辆)的自动或人工收费需求。其中,省界门架站是一种架设在高速公路上方,具备计费和路径标识等功能的系统,其上安装了可与 OBU 进行通信的 RSU,以及高清车牌识别系统、车型分类器与车辆检测器等设备,能够在车辆正常高速行驶的情况下进行车辆身份识别与计费,替代了原来需车辆减速通过的传统省界 ETC 收费站,大大提高了通行效率。


    挑战:面向ETC系统的工业控制计算机设计


    ETC 系统中,工业控制计算机(Box PC 或 Industrial PC,简称工控机)发挥着至关重要的作用,它既与 RSU、高清车牌识别系统及其它车道设备相连,又与站级服务器(Toll Station Server)相连,完成 ETC 相关数据的计算、存储与转发,以及对各种车道设备的控制。根据其所在的 ETC 收费站和车道种类的不同,ETC 工控机的功能也不一样: 



    解决方案:基于英特尔®架构的ETC工控机解决方案

    集和诚基于英特尔®架构研发了系列 ETC 工控机,内含的英特尔®芯片与技术包括:英特尔®酷睿™系列处理器(Intel®Core™CPU)、英特尔®博锐™技术(Intel®vPro™)、英特尔®H110 和英特尔®Q170 芯片组(以及英特尔®I219-LM 和英特尔®I211-AT 以太网控制芯片(Intel®I219-LM & I211-AT Ethernet Controllers),具备算力强劲、低功耗、性能可扩展、安全可靠以及可远程管理等优点。


    英特尔与集和诚等合作伙伴密切协作,实现了软硬件紧密融合并可快速部署的 ETC 工控机产品。这些产品可广泛应用于省界门架站、非省界门架站、位于高速公路入口和出口的非门架站(包括 ETC 车道和 ETC/MTC 混合车道)等不同场景。这些 ETC 工控机产品符合严格的中国与海外相关工业标准与应用规范,均采用加固级无风扇设计,可以在 -35℃ 至 +70℃ 的宽温范围内工作,且具有防尘、防腐蚀、防震动冲击、抗电磁干扰的极高稳定可靠性,能够在恶劣的环境条件下持续可靠的稳定运行。

    上述 ETC 工控机产品的型号、应用场景和技术参数如表 1 所示。

    效果:显著提升高速公路的通行效率

    随着取消省界实体收费站项目的推进和系统的持续升级,中国高速公路 ETC 系统对于工控机的要求不断提升。目前,英特尔与集和诚合作打造的 ETC 工控机解决方案已经在不同的省(市、区)的 ETC 系统中成功应用,很好的满足了不同类型的 ETC 收费站和车道的需求。

    据中国交通运输部的统计数据显示,在取消省界实体收费站,使用带有 ETC 工控机的省界门架站之后,客车平均通过省界的时间由原来的 15 秒减少为 2 秒,货车通过省界的时间由原来的 29 秒减少为 3 秒。高速公路通行效率的提升效果非常显著。

    在中国 ETC 系统的改造升级中,基于英特尔®架构的集和诚®ETC 工控机发挥了重要的作用。仅举以下两例:

    国家高速 G65(包茂高速):该高速公路在湖南省境内路段穿越山区,气候变化频繁、海拔落差大、环境比较恶劣。使用了基于英特尔®架构的各型号集和诚®ETC 工控机,被广泛部署在省界门架站、非省界门架站和位于各个出入口的非门架站(图 2),充分满足了用户在不同场景下的应用需求, 获得了 ETC 用户的高度评价。

    国家高速 G93(成渝环线高速):其部分路段在节假日期间的车流量达到 3 万量/天左右,这对于 ETC 系统的应对能力提出了较大的挑战。在使用集和诚®ETC 工控机之后,交通管理部门能够对 ETC 计费数据进行高速处理,并且满足了稳定性和可靠性等方面的需求,舒缓了因人工收费或者省界实体收费站带来的通行瓶颈效应,进一步提升了高速公路的通行效率。

     

    展望:ETC 助力未来智能交通的车路协同

    现有的 ETC 系统除了实现路桥和停车场收费以及路径标识, 还可以被简单升级用来进行交通控制与流量调查、拥堵收费与治理,以及配合交通执法(如监测超速车辆并自动生成罚单)。

    在未来的智能交通体系(ITS)中,ETC 系统可以作为基础设施用来支持车路协同(VII: Vehicle-Infrastructure Integration),如图 3 所示。在 ETC 门架上,不仅可以部署用于 ETC 功能的 RSU 和车牌识别设备,还可以部署用于监控路面交通状况的摄像头、雷达以及其它感知设备。当这些感知设备发现异常状况或临时事件,如路面障碍物、交通事故以及路面施工的时候,可以通过基于人工智能的计算机视觉等技术,判断事件或状况类型,据此生成安全消息,通过 RSU 的 V2X 通信链路及时通知附近的车辆或行人,避免事故的发生。ETC 门架上还可以部署气象传感器,将监测到的异常气象状况(如大雾、团雾、横风或冰雹等)通过分析处理,生成相关提示信息,并通过 RSU 发送给车辆,以保障行驶安全。

    车路协同的许多场景需要基于人工智能的计算机视觉技术来进行分析处理,会对网路边缘的计算能力有较高的需求,ETC 门架上可部署移动边缘计算(MEC: Mobile Edge Computing) 设备来应对。英特尔在人工智能和边缘计算领域拥有深厚的技术积累,可以提供丰富多样的产品组合。

    如图 4 所示,针对于未来支持车路协同的 ETC 系统中的计算机视觉应用,英特尔提供了各类算力不同的通用处理器(包括英特尔®凌动™、酷睿™和至强R 系列处理,专用视觉处理器(VPU: Vision Processing Unit)英特尔®Movidius®Myriad X™以及基于 VPU 或 FPGA 的硬件加速处理方案。另外,为了支持跨不同芯片平台的开发,英特尔提供 OpenVINO™软件工具套件,其内含丰富的软件工具,极大地提升了开发者的工作效率,缩短了产品研发时间。英特尔以丰富完善的硬件和软件平台,为 ETC 系统未来的发展和演进奠定了坚实的基础。

    以数据为中心的英特尔公司将以世界领先的端到端技术、强大的底层算力以及丰富的产品组合,联合产业界伙伴,助力于全球智能交通产业的不断创新和发展。

     







     1、http://www.mot.gov.cn/zhuanti/shoufeiglzdgg/zhengcefg/201907/t20190704_3221068.html

    2、 http://m.news.cctv.com/2019/06/09/ARTIq5Q7MKChAP6UV9S7fk6i190609.shtml 

    在特定系统中对组件性能进行特定测试。硬件、软件或配置的任何差异都可能影响实际性能。考虑购买时,请查阅其他信息来源以评估性能。如欲了解有关性能及性能指标评测结果的更完整信息,请访问:http://www.intel.cn/content/www/cn/zh/benchmarks/benchmark.html

    在性能测试过程中使用的软件及工作负载可能仅针对英特尔微处理器进行了性能优化。SYSmark* 和 MobileMark* 等性能测试使用特定的计算机系统、组件、软件、操作和功能进行测量。上述任何要素的变动都有可能导致测试结果的变化。您应当参考其它信息和性能测试以帮助您完整评估您的采购决策,包括该产品与其它产品一同使用时的性能。更多信息敬请登陆 http://www.intel.cn/content/www/cn/zh/benchmarks/benchmark.html

    描述的成本降低方案旨在作为举例,说明指定的英特尔架构产品在特定环境和配置下,可能如何影响未来的成本和提供成本节省。环境各不相同。英特尔不保证任何成本和成本的节约。

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