一、案例简介

国家智能网联汽车（武汉）测试示范区覆盖智慧生态城区、龙灵山风景区、凤凰工业园和军山物流港区，西至凤凰工业园，东至军山大道，北至封闭测试场，南至军山港区。

区域特点如下：

1.区域面积约90平方公里。

2.道路总长151公里。

3.交通路口总计103个。

4.示范区域场景丰富、配套条件好，含住宅区、商务区、物流区、码头、旅游风景区和产业区等。    

总体示范道路规划示意图

我司负责的V2X车路协同系统下V2I子系统的建设一期项目已完成，涵盖多种智能网联汽车测试场景，主要解决示范区中智能设备管理、设备数据采集展示、路侧环境监测、气象环境监测等问题。

二、案例背景

中国制造2025对智能网联汽车有很高的期待和要求，自2015年起，工信部就开始布局，陆续在全国各地建立智能网联汽车和智慧交通应用示范区，促进自动驾驶和车联网技术和产业的发展。中国制造2025明确指出，到2020年，掌握智能辅助驾驶总体技术及各项关键技术，初步建立智能网联汽车自主研发体系及生产配套体系。到2025年，掌握自动驾驶总体技术及各项关键技术，建立较完善的智能网联汽车自主研发体系、生产配套体系及产业群，基本完成汽车产业转型升级。

据了解，工业和信息化部已形成了《国家车联网产业标准体系建设指南(智能网联汽车)(2017年)》；工信部印发了《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018-2020年)》，将智能网联汽车列为头等培育目标。

智能网联汽车是引领我国汽车产业高质量发展的重要方向，也是5G网络的重要应用场景。为了推动新趋势的潮流，湖北省委、省政府着力打造一芯驱动、两带支撑、三区协同的高质量发展区域和产业战略布局，发展智能网联汽车就是支撑这一宏大战略落地的一大支柱。

在智能网联示范区的建设中，需要融合多种智慧系统，涉及到了种类繁多的的尖端智能设备。这些设备，是示范区从事生产经营重要工具和手段，是开发区政府的重要物资财富。搭建智能网联示范区设备管理平台，使示范区的运营建立在最佳的物质技术基础之上，保证经营的正常进行，提升服务质量，降低经营成本。设备管理，是示范区的管理水平、先进性和市场竞争力的重要标志之一。

三、案例介绍

智能设备监管平台建设主要围绕设备的实时监测、远程管理等各个环节进行智能监管,提供针对设备的录入-监控-管理。

设备生命周期监控管理，帮助企业更有效、更全面地管理设备。

项目建设实现如下功能目标：

（1）针对各厂商设备对外接口提供情况,有效采集数据。

（2）数据总线,对设备状态大数据分析处理,转换成完整、准确且格式统一的数据,并提供对外加密接口,方便调用者完全调用。

（3）运行状态监控中心,设备生命周期内运行状态数据实时展示,实时监管设备。

（4）设备管理分析中心,针对设备管理，建设报表、自检配置、上下线配置。

（5）系统管理，对系统做全局权限控制及用户管理。

（6）地信平台，针对平台作出相应的地图展示、查询、定位以及辅助分析。

运营管理调度平台相当于操作系统的设备管理器由网络管理、设备管理和终端管理三部分组成。

• 网络管理

网络管理是对示范区范围内的所有网络的监控程序，包括每种网络(5G、LTE-V、LTE-MEC、DSRC、NB-IoT)的覆盖范围、基站的用户接入数量、 数据上行下载速率等信息。网络管理员可通过网络管理程序对网络资源进行集中化管理操作， 包括配置管理、性能、 操作记录、 问题 管理、和设备控制等。

• 设备管理

设备管理是对设备寿命周期全过程的管理，包括设备状态监控、异常处理、 维修、 维护、 更新等， 设备 类型主要包括：道路设备、定位设备、 网络设施等，并通过网络对各类设备进行协调性管理，达到车路协同的目的。

• 终端管理

主要是车辆和移动终端的管理。车辆面向于 各类智能车辆、 无人驾驶车辆等， 针对车辆的行驶轨迹、 当前位置、 车速、 驾驶状态等信息进行管理、远程控制与在线更新等；移动终端主要针对用户个人终端及运营管理者的专业手持终端， 对用户行为及运营管理操作进行实时分析、 研判及决策等。

国家智能网联汽车（武汉）测试示范区设备管理平台采用新一代基于云环境的架构。

从下到上依次分为三层：数据交换层，包括定制化外部接口、数据交换管理、池化的数据资源和网络资源等云基础设施；云应用层（C层），即时空信息云平台、业务智能；展现层（T层），包括大屏应用、PC用户等多种接入智慧云应用系统，总体架构图如下所示：

应用总体列表：

国家智能网联汽车（武汉）测试示范区设备管理平台应用列表，是为全面实现用户提出的、目前可预见到的、覆盖示范区各个领域的各类设备、各种管理职能的集合。

下面列表为平台一期功能列表

设备管理功能描述表如下图：

微气象环境监测平台建设主要围绕气象的实时监测进行智能监管,提供针对设备的设备录入-气象监测-管理。设备监测管理，是为了更全面地管理示范区内的路侧设备。微气象环境监测平台需汇集所有区域设备的状态数据。通过微气象环境监测平台数据交换模块，将对接各硬件接口或网管平台（设备包含：气象环境监测站），对接口数据进行脱敏、封装、存储处理。实现对气象状况（要素：风速、风向、温度、湿度、能见度、压力、降雨量）进行监测分析、预警、展示、查询、统计和定位。便于统筹管理所有区域气象状况，提供安全可靠信息。

系统结构图如下：

监测内容为某区域内风速、风向、温度、湿度、能见度、压力、降雨量、实时统计、历史统计、历史灾害统计等等。

路侧环境监测平台建设主要围绕路面的实时监测进行智能监管,提供针对设备的录入-监控-管理。设备监控管理，是为了更全面地管理示范区内的路侧设备。路侧环境监测平台需汇集所有区域设备的状态数据。通过路侧环境监测平台数据交换模块，将对接各硬件接口或网管平台（设备包含：路面环境监测站），对接口数据进行脱敏、封装、存储处理。实现对路面状况（要素：积水、结冰、积雪、温度、湿度、湿滑程度）进行监测分析、预警、展示、查询、统计和定位。便于统筹管理所有路面状况，提供安全可靠信息。

系统网络结构图如下：

监测内容为路面积水、结冰、积雪、温度、湿度、湿滑程度、实时状态信息、灾害预警、实时统计、历史统计、历史灾害统计等等。

项目实施安装

1.施工准备

1.1材料准备

立杆已完成，杆挂设备箱到货，设备箱安装件及辅材。

1.2工具准备

登高车，架梯，脚手架等登高设备，电动螺丝刀，螺丝刀，水平尺等专业工具。

1.3施工开始前，施工技术人员熟悉、理解设计图纸以及相关的施工规范，并与施工人员一起到施工现场与设计图纸一一核对，同时做好施工设备及材料的进场工作。

设备安装之前，先向监理提供设备样品及出厂检验合格证书供监理工程师审查批准，所有设备质量均符合有关的技术标准。

（一）设备线安装

2.1设备箱采用自紧钢带抱杆安装，安装前检查钢带是否完好，调整齿完整情况，确认完好开始安装。

2.2设备箱安装高度根据立杆上出线孔高度来定位，保证设备箱底部进线孔高于立杆出线孔10公分。

2.3设备箱安装朝向与立杆出线孔朝向一致，如立杆有多个出线孔，则优先选择背阴面，其次考虑便于人员维护操作的方向。

2.4设备箱内塑料线槽无扭曲变形，与底板固定牢靠，敷设水平、垂直、各方位线槽互联；设备、电源安装位置方便维修，与底板固定牢靠；电缆、电源尾线等线缆隐蔽线槽内，机柜的美观、整齐；无空悬线头，电线、电缆的回路标记应清晰，编号准确；汇线排同一端子上导线连接不多于2根；零线汇线排与机柜连接牢固，绝缘良好；注（不同截面的导线不能接在同一端子上）

2.5箱内多股铜芯线和插接式端子连接前，端部拧紧搪锡线头无分叉或用压接端子接线；线头、螺丝、灰尘等清理干净；每根线缆都需用热缩管收口；除接线端位置有露线头外，尽可能其他的控制线、电源尾线等线缆均隐蔽线槽内，保证机柜内的美观；

2.6接线无毛刺，布线拿弯弧度要自然平滑，避免急弯，直角弯，线头整齐，无长短不齐现象；接线面每个元件的附近有标牌、标注应与图纸相符。除元件本身附有供填写的标志牌外，标志牌不得固定在元件本体上；标号应完整、清晰、牢固;标号粘贴位置应明确、醒目(单根导线需按设计图套合适尺寸的号码管，每根线缆都需打上标签)

2.7屏蔽电缆的连接时，需拧紧屏蔽线至约15mm长为上；用线鼻子把导线与屏蔽压在一起；压过的线回折在绝缘导线外层上;电缆与柜体金属有摩擦时，需加橡胶垫圈以保护电缆；电缆连接在面板和门板上时，需要加塑料管或缠电工胶带；柜体出线部分为防止锋利的边缘割伤绝缘层，必须加塑料护套。

2.8当需要外部接线时，其接线端子及元件接点距结构底部距离不得小于350mm，且应为连接电缆提供必要的空间;接线端子排应无损坏、安装可靠、绝缘良好。强弱电接线端子应分开，如有困难时，需有明显标志或用空端子隔开。正负电源之间需加一空端子隔开;接线端子需与导线截面匹配，不能用小端子接大导线，因用小端子接大导线时会造成接线困难，而且接触不良另潮湿环境采用防潮端子。

（二）线缆铺设施工

1.施工前前准备

1.1按设备清单，仔细清点到货线材，检查线缆品牌、型号、电压规格、合格证书、长度是否准确无误。

1.2确认线缆外观完好无损，没有机械损伤，绝缘层及线芯无老化现象，线缆无扭曲、折弯过的痕迹。

1.3工具准备：登高车，架梯，脚手架等登高设备，剥线钳，扎带，胶布，标签纸等。

1.4施工开始前，施工技术人员熟悉、理解设计图纸以及相关的施工规范，并与施工人员一起到施工现场与设计图纸一一核对，同时做好施工设备及材料的进场工作。线缆布放之前，先向监理提供线缆样品及出厂检验合格证书供监理工程师审查批准，所有设备质量均符合有关的技术标准。

2.安装步骤

2.1按图纸设计或现场情况，确认线路敷设路由、型号、数量

2.2按照线管路由长度剪取适当长度线缆，然后两头做好标识，线缆整体排列整齐，避免交错；有条件时需要先测试一下线缆是否断路或短路情况。

2.3用穿线器或预埋的钢丝把所有线缆拉放到位，保证线缆两端的长度合适；注意作业时不能拉伤线缆，然后做好标牌；

2.4线缆敷设完毕后，需要注意管口的防护措施（防水、防鼠），盖好电缆井盖板。

2.5线缆敷设完后需要请监理或质检部门来做隐蔽工程检查验收。

（三）设备安装

3.1设备安装：

1）安装位置的确定要求尽可能的达到最佳监视角度及监视重点；

2）监测设备支架的安装要求：和周边环境协调、美观，垂直无偏差且牢固；

3）监测设备电源的安装要求：周边通风良好，牢固，电源线良好的绝缘且套管保护，尽量就近隐蔽安装（有些安装于防护罩内）；

4）监测设备（带云台）的安装要求：和支架、防护罩有机地连为一体，安装牢固；

5）线缆的安装要求：视频线的焊接（或冷压）应符合相关工艺要求，无虚焊、漏焊（冷压要稳固，不松动），电源线和控制线线头应焊锡处理连接到接线端子，同时检查监测设备相应的设置及线缆的标识是否完整。

3.2安装工艺

1）监测设备安装前要逐个进行通电检测和粗调，检查无误后可进行安装。监测设备安装应牢靠，稳固，在安装过程中要注意成品保护，防止损坏监测设备。

2）安装前，通电检测监测设备及镜头工作是否正常并进行粗调及后焦距的调整，监测设备与镜头处于正常工作状态后，方可安装。

3）其他部件在安装前需检查监测设备机座与支架或云台的安装尺寸。

4）在搬动、架设监测设备的过程中，不得打开镜头盖。

5）监测设备、云台的安装牢固、稳固。电源线、视频线、控制线均固定，且留有余地，以不影响工作为宜。

6）初步安装好后，通电试看，进行细风检查各项功能，观察监视区域的图像质量，符合要求后再进行固定。

7）所有监测设备的电缆和电源线均应固定，并且不使插头承受电缆的自重。对于监测设备保证一体机的引出电缆留出 1m以上的余量，防止线缆影响一体机预留位置工作。

8）所有监测设备在安装过程中，均通过便携式监视器进行通电试看和细调，保证图像质量符合规范要求，保证监视方位与设计意图相吻合。

9）监测设备镜头安装位置选择避免强光直射，逆光安装，必须进行逆光安装的地方，选择将监视区的光对比度控制在最低限度范围内。

10）在每台室外固定一体机上加装视频信号避雷器和电源避雷器。

（四）系统测试

系统调试

1)监测设备视频输出测试；

2)基本应用软件设定与确认；

3)系统调试；

4)系统的接线检查；

5)系统通讯检查；

6)系统监控性能的测试；

7)系统功能测试。

系统测试项目包括：系统图像质量、系统施工质量是否符合国家有关规定，控制设备是否灵敏，系统功能是否达到设计要求。

测试内容：

1）系统质量主观评价；

2）图像质量的主观评价可采用五级损伤制评定；

3）系统质量客观测试；

4）系统质量的客观测试应在路面环境监测站标准照度下进行；系统采集数据准确度、真实性，抽查数不宜小于10%；系统的各项功能检测指标应符合设计要求。

测试步骤：监测设备指定一台监视器，用键盘分别调出要测试的摄像机画面，按五级损伤制评分分级表和主观评价项目表测试图像质量；测试者到摄像机安装地点察看安装位置是否合理，测试镜头、防护罩、支架、云台的安装质量和接头牢固情况。云台、镜头指定一台监视器，用控制键盘分别调出要测试的带云台、可变镜头的摄像机图像，用键盘分别操作云台水平活动、云台垂直转动、光圈、调焦、变倍、功能键，测试各项功能是否正常。

四、典型经验提炼

（一）具体措施和成效

在系统实施过程中可能发生的项目风险如下：

用户无法一次性准确表达需求

在系统实施时，首先要对用户现状及用户需求做详尽的描述。 通常由于用户对业务理解还在不断深化，往往在系统实施时用户对需求的描述会随着实施的不断深入而有所改变，造成系统需求的不稳定。

对策：

1.在以往公司项目实施和管理上的经验的再利用；

2.在项目实施过程中，尽量多与客户进行沟通、交流，及时了解用户方在萌芽状态的新的需求思路，协助整理新的需求描述；

3.用户与项目小组通力合作，用户方应尽早将可能定义的新的需求通告给承建方，以便确定该需求是否必要和可行，及时整理出新的需求描述。

实施范围的不断扩大及项目延期

在项目实施过程中，可能因用户对项目开始时所提出的目标和要求有所变化，造成实施范围的不断扩大和项目实施的不断延期，最终使项目搁浅。

对策：

1.建立项目实施领导小组，明确项目的目标和各自的权限；

2.配备经验丰富的项目经理；

3.定期向项目的高层管理人员和用户报告项目实施的进展及存在的问题；

4.控制实施范围的变化，形成书面文档、陈述更改原因，待管理部门批准后方可实施更改；

5.建立当项目实施出现问题时进行汇报和解决的工作流程。

系统故障风险分析

在应用软件开始运行并由用户使用之后，比较严重的系统故障对用户的正常业务应用可能带来影响，影响程度可能从工作效率降低到系统完全无法使用，甚至出现数据丢失等严重影响用户正常工作的情况。

系统故障的起因是多样的，处理一般按下列步骤进行：

1.与用户维护人员一起分析，确定故障成因；

2.如果是软件运行平台硬件故障，立即向用户方维护部门领导汇报，争取尽早联系相关硬件供应商解决问题；

3.如果因应用软件漏洞造成系统故障，应尽快修补漏洞，使系统恢复正常运行；

4.对于用户误操作造成的故障，应在软件编制时应该充分考虑纠错措施，减轻或避免误操作带来的问题；同时应重视用户培训；设备管理平台性能

基本要求

（1）网络平台性能：要求数据传输网络畅通、快捷、安全、可靠、可扩展。

（2）系统平台性能：要求采用通用性好的计算机系统、安全可靠的操作系统以及大型数据库系统，吞吐能力强，保证系统良好的性能，数据库系统必须具有良好的垂直升级能力。

（3）应用支撑平台性能：要求应用支撑平台为业务应用系统的开发和运行提供技术支撑，具备有异构系统和数据平台的信息交换能力，并具有灵活的可扩充性和高度的可配置管理性。

（4）应用系统性能：应用系统应满足用户的要求，稳定、可靠、高效。人机界面友好，输出、输入方便，图表生成灵活美观，检索、查询、统计简单快捷。

（5）系统维护性能：提供信息系统正常运行所必须的管理和维护功能，包括：数据备份与恢复、应用系统管理、信息内容管理、用户权限管理、代码维护等。

（6）要按照严格的数据格式输入，对不符合数据格式要求的输入进行提示。

时间特性要求

从用户角度讲，一般性操作≤5秒；系统响应时间≤3秒。

当用户做一些处理时间较长的操作时，能给出提示信息提醒用户。在返回数据量过大导致响应时间过长时，能提供部分响应，例如分页提取数据等，减少操作人员等待的时间。

系统稳定性

整个系统能够连续7×24小时不间断工作。系统运行每1000小时中可用时间至少不小于999小时，故障间隔时间应大于1000小时。

系统要保证数据的一致性，完整性，准确性要求达到99.99%。

对人工输入的数据以及来自不同接口的数据进行合法性检查，确保数据的有效性和规范性，并且能够对错误数据进行错误提示和纠错处理。

必须有数据存储备份，在更换平台时保证应用系统的平滑过渡。

根据统计业务的要求，以及参考同等规划的建筑物信息管理系统运行现状，本系统的主要性能指标如下：

（1）稳定性指标：系统保证7×24小时不间断运行。

（2）信息服务指标

系统查询响应时间≤3秒；系统统计响应时间≤5秒。

路侧环境监测站、气象环境监测站布设施工设计

本项目公路气象环境站应优先考虑布设在恶劣气象条件频发且对路网通行和安全影响的路段，其次考虑到地形条件和气象条件的均一性，选择一些最具代表性的地方。

大风观测（环境监测站）应安装在大风对行车安全影响严重的地方，六级以上横风将会对车辆的稳定性产生影响，比如风口、开阔地带、侧风等路段，本项目根据地形勘察分析，对由树木或建筑物遮挡容易形成侧风的地带、风口进行统计，平均路段间隔大概在1-2km左右。

路面状况监测（环境监测站）应安装在易出现打滑以及影响行车安全的地方，比如低洼、背阴等冬季容易结霜、结冰、吹雪的路段以及转弯、十字路口等视野不佳、人流量大、路状复杂的路面，本项目路状均匀，根据背阴路段、转弯、十字路口等路段统计，平均按1.5km布设比较合理。

综上所述根据公路沿线气象灾害的发生规律和分布特点，从满足公路交通行车安全需求出发，环境监测站适宜的平均布设间距在1.5km左右！

路侧环境监测站、气象环境监测站设计原则

1）兼容性原则。

系统提供灵活的设置，可兼容国内外各种传感设备，进行数据采集与处理，在保证功能的前提下，可以最大限度降低系统成本。

2）易用性原则。

系统使用人员范围广，使用人员的计算机水平层次不一，很多地方缺少计算机专业人员，该系统做到操作简便，维护简单，易学易懂。

3）可靠性原则。

硬件设计时具备操作与安全保护机制，最大限度减小用户误操作导致的错误或损失。采用可靠稳定的数据传输系统，采集中心以查询方式主动调取采集器数据，具备心跳机制，断线重连机制等，保证各项性能可以长时间稳定运行。

4）安全性原则。

系统的用户根据业务的需要，具有不同的安全级别及操作权限，系统能充分发挥操作系统、数据库、应用软件三层安全保证措施，以保证数据的安全性。

5）易二次开发、易维护性原则。

采用封装技巧，建立稳定的底层工具，核心技术文档随系统发布等手段，使具有基本技术水平的系统维护人员可以在一定程度上对系统进行较复杂的维护及一般性扩充。

6）环保节能原则。

采用无污染优化的电源管理设备，可控的系统功耗。高效节能，以较小的太阳能电源系统即可实现应有功能。

（二）借鉴意义

经济效益：

1.节约工作成本和用人成本等

边缘计算对各系统的兼容问题的解决将会为企业节省开支，也能使边缘计算在工业应用中加速。为客户提供实时服务。业务的实时性代表着只要终端发出需求，边缘计算就能以最快的速度完成响应。

2.智能化产业应用价值

无人驾驶、5G网络等领域智能化将会成为趋势。业务流程优化、运维自动化与业务创新驱动应用走向智能，边缘侧智能能够带来显著的效率与成本优势。智能化应用场景将推动行业向新的服务模式与商业模式转型。

社会效益：

1.边缘侧能提供更高等级的安全防护。边缘计算靠近于数据源头，因而需要实施端对端的防护。在某种程度上，边缘侧安全与隐私保护程度更高。

2.对于海量的终端和数据，边缘计算单元提供的服务能有效的缓解传输网络的压力，为用户提供更好的使用体验。