2024年5月27日发(作者:顾萝)
文章编号
:
1009-4539
(2020)
11
-0083
-06
•
设计咨询
•
基于物联网的智慧地铁信息系统设计
王晓
(通号通信信息集团有限公司北京
100070)
摘要
:
智慧地铁将智能感知
、云计算
、大数据
、
人工智能
、
移动互联
、
协同控制等技术
,
与运营服务
、
设备维护
、
装备
制造
、工程施工等业务深度融合,
可推进城市轨道交通系统向信息化
、
协同化
、
智能化方向发展
。
本文以智慧地铁
的服务
、
运营和运维需求为出发点
,
研究并设计了基于物联网的智慧地铁信息系统
。
在分析智慧地铁综合管控信
息系统功能需求的基础上
,详细介绍了系统功能组成
,并对系统的核心物联网平台的构成和运行流程进行了描述
。
关键词
:
智慧地铁物联网信息系统
中图分类号
:
U28
;
TP27
文献标识码
:
A
DOI
:
10.
3969/j.
issn.
1009-4539.
2020.
11.021
Design
of
Smart
Metro
Information
System
Based
on
IOT
WANG
Xiao
(
CRSC
Communication
&
Information
Group
Co.
Ltd.
,
Beijing
100070
,
China)
Abstract
:
Smart
metro
integrates
intelligent
perception
,
cloud
computing
,
big
data,
artificial
intelligence
,
mobile
internet
,
collaborative
control
and
other
technologies
with
operation
services
,
equipment
maintenance
,
equipment
manufacturing
,
engineering
construction
and
other
businesses
,
which
will
develop
urban
rail
transit
system
towards
information
,
collaboration
and
intelligence.
Starting
from
the
service
,
operation
and
maintenance
requirements
of
smart
metro,
the
paper
studies
and
designs
the
smart
metro
information
system
based
on
IOT.
On
the
basis
of
analyzing
the
functional
requirements
of
smart
metro
integrated
management
and
control
information
system
,
it
introduces
the
function
module
compositions
of
the
system
in
detail
,
and
describes
the
composition
and
operation
process
of
the
IOT
platform
,
which
is
the
core
of
the
system.
Key
words
:
smart
metro
;
internet
of
things
;
information
system
1
概述
党的十九大报告做出了建设网络强国
、
交通强
国
、
数字中国的战略部署
,
提出推动大数据
、
物联
能感知
、
云计算
、
大数据
、
人工智能
、
移动互联
、
协同
控制等技术
,
与运营服务
、
设备维护
、
资源开发等业
务深度融合⑴
,
对推进城市轨道交通系统向网络
化
、
协同化
、
智能化方向发展
,
实现城市轨道交通的
服务
、
调度
、
运营
、
维修
、
救援等智能化
,
使得乘客服
网
、
人工智能技术与实体经济深度融合
,
为国家经
济和社会发展指明了方向
。
地铁建设作为重大民
务更加人本化
、
企业管理更加精细化
、
运维管理更
加智能化
、
资产经营模式更加多元化
,
提升地铁公
共服务水平和治理能力⑵
。
建设智慧地铁
,
实现城
市轨道交通运营
、
服务的智慧化
,
是促进城市发展
生工程
,
因其运量大
、
快速准时
、
绿色低碳等特点,
已成为解决大城市交通问题的首选
。
现有地铁系
统包括列车自动控制系统
、
供电系统
、
自动售检票
系统
、
监控系统等多个子系统
,
子系统各自独立
,
数
据分散于各个子系统
,
无法得到充分有效利用
,
系
的有力抓手
,
同时
,
地铁地下及其周边上盖综合体
的协同发展是大
、
中智慧城市建设的重要环节⑶
。
统整体协同性和智能化水平不高
。
智慧地铁将智
智慧地铁概念的内涵可以理解为一种新型的
公交服务系统
,
使地铁具有决策
,
学习
,
创新和互动
收稿日期:
2020
-
09
-
02
作者简介
:
王晓
(
1978
-
)
,男,
浙江绍兴人
,
工程师
,
博士
,
主要从事信
息亲统开发和
j
言息处理方面的研究工作
;
:
wangxi-
的能力
,
核心是使用新一代的思想和技术来重塑
人
、
车
、
基础设施和管理系统之间的关系
,
使人们摆
脱地铁系统的束缚
,
实现从传统地铁到智能地铁的
ao3@
crsc.
cn
铁道建筑技术
RAILWAY
CONSTRUCTION
TECHNOLOGY
2020(11)
83
•
设计咨询
・
转变过程⑷
。
智慧地铁需具备的功能包括智能服
勤
、
生产经营计划
、
资产等数据功能
,
在二
、
三维地
图中展示车辆
、
设备
、
人员等位置信息及关联的业
务
、
智能运营
、
智能运维
、
智能管理等多方面
A7
】
。
实现智慧地铁的基础是利用物联网
、大数据
、
人工智能等信息技术
,
技术建设包含地铁运营
、
服
务各类数据的综合管控信息系统⑻
。
利用物联网
务信息和属性信息功能
。
(3)
分析结果可视化
具有区域内异常信息图形化展示功能
,
包括设备
故障
、
环境异常
、
人员异常、
空间拥挤程度等信息根据
技术
,
可实现信息全面
、
实时
、
精准的采集和融合
,
将使地铁各系统的互联和信息共享达到更高的程
度
,
为智能化运行控制
、
服务管理提供数据支撑
,
结
合大数据
、
云计算技术
,
促进地铁智能化进一步发
严重程度
,
突出
、
可视化展示
,
总体态势可视化展示
。
(4)
关联展示
根据具体业务需求进行人
、
机
、
物
、
法
、
环等相
关信息要素可视化关联展示分析
。
展
㈢
;
利用大数据技术
,
可连通各业务
“
神经元
”
,
赋
予地铁感知能力
,
融合客流数据
、
设备运行数据
、
管
(5)
视频融合展示
将视频信息融合于二
、
三维
GIS
模型中
,
实现视
理数据和外部数据
,
建设
“
地铁大脑
”
,
通过大数据
分析让地铁学会
“
思考
”
⑼
,
形成数据驱动的感知一
决策一执行一体化业务新模式
3)
;
利用人工智能技
频与地理位置联动
,
虚实结合展示视频
。
2.2
统一数据管理
(1)
数据集成存储
根据各领域应用
,
将终端采集数据
、
内部生产
运营数据
、
外部相关数据
、
地理信息数据等相关应
术可以准确识别
、
理解包含视频监控数据
,
引入人
工智能技术可以实现地铁站的运营服务
、
车站管
理
、
安全防护等场景化智能分析控制
。
本文以智慧地铁的服务
、
运营和运维需求为出
用数据
,
集成
、
融合存储
。
发点
,
在分析梳理智慧地铁综合管控信息系统功能
需求的基础上
,
研究系统的建设
、
设计思路
,
以期为
(2)
数据统一管理
系统对内提供统一规范的数据格式
,
对外提供
规范的数据接口
,
并对数据格式及接口进行维护
,
对集成数据及接入数据进行统一管理
。
我国智慧地铁的建设发展提供一定技术支撑
。
2
系统需求分析
基于物联网的智慧地铁信息系统面向管理方
提供统一智能的运营指挥管理智能化基础服务
,面
(3)
数据共用及共享
系统为内部模块和应用系统提供公共数据资
源池进行数据共用;为外部系统提供相关数据共享
。
向作业人员提供智能化
、
自动化作业交互基础组
件
,
面向政府或第三方系统提供统一的数据服务
,
面向普通客户提供智慧
、
便捷的基础智慧化服务支
2.3
统一大数据挖掘
、
智能服务
・
刃
(1)
人工智能库
搭建统一的知识库
/
算法库
/
规则库
/
模型库
,
撑算法
。
基于此需求系统数据信息层需实现数据
共用
,
打破信息孤岛
;统一存储
、
计算
、
网络资源管
对知识
、
算法
、
规则
、
模型进行统一管理
,
能够自主
更新及优化扩展
。
理;统一对外接口
、
统一用户管理
;
可视化集成展
示
。
管理中实现统一指挥
、
协同联动
、
辅助智能决
策
。
设备侧实现统一接入
、
统一监控
、
智能联动
。
(2)
场景模型
根据不同领域应用场景,不同行业业务搭建模
型模板
,
能对模板进行统一维护
、
升级
。
系统功能设计满足集成数据展示
、
统一数据管理
、
统一
AI
服务
、
统一智能化运营管理
、
统一系统管理
。
2.1
数据展示⑴
]
(3)
数据分析
对实时现状数据进行数据分析
,
结合历史数
据
,
进行设备
、
运营
、
生产环境变化趋势分析预测
。
(1)
基础地形建筑设施数字化
将地形
、
建筑结构
、
设备设施基于三维模型和
地理信息进行二三维可视化展示功能
。
(4)
辅助决策
对历史运营生产数据
、
设备维护数据
、
事件信
息数据
,
进行分析挖掘
,
引入知识库
、
决策树等技
(2)
数据可视化
以表格
、
列表
、
图形(饼状图
、
柱状图)
、
视频画
面
、
流程图
、
甘特图等形式展示设备状态
、
人员考
术
,
为事件提供科学的最佳决策
。
(5)
智能服务
为智能终端设备提供面向业务的智慧化支持
。
84
铁道建筑技术
RAILWAY
CONSTRUCTION
TECHNOLOGY
2020(11)
・
设计咨询
・
2.4
统一智能化运营管理
对账号
、
授权
、
认证
、
审计的统一管理
,
对不同
(1)
智能人员调配
用户进行角色分类管理
,
并赋予对应的访问账号和
根据运营需要及突发事件情况,结合人员的位
操作权限,通过访问认证和审计
,
保证系统访问和
置
、
技能等情况
,
进行人员智能指挥调度
。
操作的安全性和合理性
。
(2)
设备设施管理
(2)
统一资源调度
实现统一设备接入
、
设备实时状态监控
、
设备
对存储资源
、
计算资源
、
网络资源进行统一管
远程控制
,
可根据业务需要实现灵活的设备联动控
理
、
动态调配
,
实现实时监测资源的使用情况
,
并对
制
、
自动控制配置
。
辅助决策设备维护
、
维修
、
停用
未来使用量进行智能预测评估
,
满足资源的动态按
时间
,
由故障修向状态修转变
。
需分配
。
(3)
运营生产指挥
实现多部门协同工作
,
打通工作流程,共享工
3
系统功能设计
作信息
,
实现协同联动工作
。
3.1
逻辑分层结构
2.5
统一的系统管理
如图
1
所示
,
系统可划分为感知层
、
网络层
、
平
(1)
统一用户管理
台层
、应用层
。
智
慧
设备管理与
环境监测与
车站运营智
应急指挥
应用层
地
铁
监控
能耗
能感知
管理
数据存储
平台管理
大数据分析
智能处理
流娱依服务
二三维
GIS
工作沆引李;
服务
....
53
物
I
生金周期
I
I
数据解析
]
I
设备联动
I
I
I
管理
联
接
物模型
设备创建
入
I
设备彩子
分布式
I
设备接入
I
I
I
I
I
设备升级
I
I
流转规则
I
协调
服务器
感知层
智能仪表
摄像头
RFID
烟感
安检设备
图
1
基于物联网的智慧地铁信息系统分层架构
(1)
感知层
(2)
网络层
感知层的功能是感知
、
识别地铁站设备或环境
网络层依托互联网
、
移动互联网
、
局域网或通
状态,并且实时采集
、
捕获信息
,
感知设备包括智能
信专网
,
实现地铁站信息的传送
。
提供网络连接的
仪表
、
温湿度传感器、
摄像头
.RFID
识别
、
安检设备
相关控制功能
,
接入和输送资源控制
,
为内外部设
等
,
通过地铁站各个传感器获取信息
,
并通过接收
备与平台层之间提供通信和数据通道
,
实现站内外
网关获得控制命令
。
设备数据和命令的接入和传输
。
铁道建筑技术
RAILWAY
CONSTRUCTION
TECHNOLOGY
2020(11)
85
•
设计咨询
•
(3)
平台层
平台层主要实现地铁站内外多网络
、
多协议
、
多
平台
、
多地域的设备快速接入,提供设备与平台间稳
行业专业技术的深度接触
,
完成物体信息的协同
、
共享
、
分析
、
决策等功能
,
形成智能化应用的解决方
案
,
从而实现物联网在智慧地铁行业的运用
,解决
包括设备管理
、
环境监测
、
能耗监测
、
运营感知以及
定安全的双向通信
,
提供完善的设备管理和运维能
力,提供多重防护保障设备云端安全
。
同时
,
根据平台
内部集成的分布式存储
、
平台管理
、
大数据分析
、
人工
智能分析和空间位置服务,
提供数据的流式和离线计
应急管理等应用子系统的需求问题
,
提供智慧地铁
行业通用的综合管控
。
3.2
功能组成
如图
2
所示,
系统以应用层接口为分界
,
向上是
包含应用管理和系统管理两个应用层功能模块的
智慧地铁应用平台
,
向下是集接入
、
计算
、
存储
、管
理等功能模块于一体的物联网平台
。
算
、
数据存储
、
数据融合
、
基于机器学习的数据分析和
挖掘
、
智能化视频分析
、
资源共享
、统一管理等能力
。
(4)
应用层
应用层的功能是实现物联网信息技术与终端
应用管理
]1
系统管理
应用层接口
莹间位置服务
其他服务
|工作;
安全与
物联网服务
设备生命
周期管理
大数据分析
设备获动
隐私
H
设备监控
升级管理
实时数据
分析
大数据数
据检索
设备创球
网阿
赛戒
:
£范层
”
卜部莪
48
揍口
图
2
基于物联网的智慧地铁信息系统功能架构
(1)
物联网平台以传感器接入
、数据集成
、
统一
的服务接口为核心功能
,
具备连接与整合
、
云计算和
平台服务
、
大数据分析与平台安全保障
,向下接入分
物联网设备统一监控
、
管理
。
②
大数据分析实现数据清洗
、
融合
、
加工处理
、
数据分析及可视化展示
。
根据业务应用需求对数
散的传感层
,
汇集数据,向上面向应用服务提供应用
开发的基础性平台和统一的接口
。
主要包括
:
物联网服务包括实现传感器
①
据挖掘
、
分析返回可视化结果
。
功能包括数据清
洗
、
数据格式规范化
、
数据融合
、
大数据数据检索
、
、
设备普适性接
数据建模
、
数据挖掘
、
实时数据分析
、
离线分析
、
数
入
,
通过建立传感器产品的数字模型实现传感器数
据标准化
,
后创建设备模型
,
再绑定实际设备
,
连接
据可视化展示
。
③
智能分析服务面向应用需求提供智能化处
理结果
。
包括
:
图像识别
、
语音识别
、
文本识别
、
回
后在线调试
,
保证设备信息稳定接入
,
实现对大量
86
铁道建筑技术
RAILWAY
CONSTRUCTION
TECHNOLOGY
2020(11)
•
设计咨询
•
归预测
、
自然语言理解
、
知识图谱等算法服务
。
④
数据储存为整个平台提供可靠
、
高速
、
安全
的存储
、
查询接口服务
。
功能包括原始数据归档
、
②系统管理模块面向智慧地铁应用平台的管
理员
,
赋予管理员最高权限
,
通过与管理员交互完
成人员管理
、
角色管理
、
权限管理和安全管理等应
文件数据存储
、
时序数据存储
、
结构化数据存储
、数
据查询接口
。
用平台公共服务管理功能
。
⑤
系统管理与运维模块实现包括人员管理
、
角
色
/
权限管理
、
系统日志
、
系统配置
、
平台数据监测
、
4
物联网平台的结构和运行流程
基于物联网的智慧地铁运营管控信息系统以
物联网平台为核心
。
物联网平台由物联接入子系
平台告警管理功能
。
⑥
空间位置服务模块主要面向应用端提供二
统
、
数据存储子系统、
计算服务子系统和平台管理
三维地图基础服务及导航
,
空间计算服务
。
⑦
安全与隐私模块贯穿整个系统
,
保证数据传
子系统组成
。
物联接入子系统实现物联传感设备
的数据接入
、
消息路由
、
数据解析关联和分发
,
以及
消息持久化和流式处理;数据存储子系统用于对传
统关系型存储结构与非关系型存储结构进行整合,
输安全,
数据隐私符合国家要求
。
⑧
应用层接口是物联网平台对前端提供的接
口
,
包括:产品模型接口
,设备管理接口,
联动规则
接口
,
大数据分析接口
,
人工智能服务接口
,
空间位
置服务接口等
。
解决不同业务应用中不同格式
、
不同访问模式的海
量数据的存储需求
;
计算服务子系统重点完成海量
数据的处理分析
,
同时为上层业务应用提供方便使
(2)
智慧地铁应用平台建立在物联网平台之
上
,
融合了智慧地铁行业的多个应用子系统
,
包括
设备管理与监控
、
环境监测与能耗
、
车站运营智能
用的数据处理分析服务;平台管理子系统负责对整
个平台系统进行运维监管
、
作业调度
、
资源协调和
安全保障等
。
感知
、
应急指挥管理
、
乘客自助服务
、
信息发布和后
台管理等
。
主要包括
:
①应用管理模块直接面向地铁站的工作人员和
如图
3
所示
,
物联网平台以物联接入子系统为
消息传输中枢
,
以平台管理子系统为指挥中心,
人
工智能和大数据分析作为系统大脑
,
数据存储子系
统记录系统运行过程中的所有数据
。
同时
,
平台可
集成面向应用的
GIS
系统
、
工作流引擎
、
流媒体服务
管理者
,
提供包括综合看板
、
设备管理与监控
、
环境监
测与能耗
、
应急指挥管理
、
车站运营智能感知、
乘客自
助服务
、
信息发布等应用服务和全局监管功能
。
等
,
向应用层支撑智慧地铁各项业务应用需求
。
地铁站
内外
传感
设备
智
想
地
挟
业
务
应
用
其他
外部
图
3
物联网平台的信息处理流程
铁道建筑技术
RAILWAY
CONSTRUCTION
TECHNOLOGY
2020
(11)
87
•
设计咨询
・
[3]
周庆国
,
刘洋
,
范增财.地铁域地下空间上盖建筑综合
5
结束语
地铁的智能化
、智慧化发展需要先进的信息采集
、
[4]
[5]
[6]
[7]
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体开发模式探究
[J].
铁道建筑技术
,2019(2)
=54
-
58.
魏运
,
白文飞,李宇杰.智慧地铁需求分析及功能规划
研究
[J].
都市快轨交通
,2020(1):40
-48.
侯文军
,
吴彩秀.地铁车辆智慧运维平台研究
[J].
电
力机车与城轨车辆
,2019(6)
:
1
-3.
辛欣.大数据和人工智能发展中的智慧地铁运维研究
数据管理
、
信息分析的手段
。
针对现有地铁系统运行
的大量数据利用率不高
、
各子系统之间联动水平较低
、
系统智能化水平不高等问题
,
本文以智慧地铁服务
、
运
营
、
运维为岀发点,对开发智慧地铁信息系统有关问题
进行了研究,提出了基于物联网的智慧地铁信息系统,
建立广泛连接的协同
、
安全
、
高效
、
智能的物联网平台,
[J].
科学技术创新
,2020(11):58
-59.
江志彬
,
陈菁菁
,
谷金晶.地铁智慧车站的内涵和实践
途径
[J].
城市轨道交通研究
,2019(9)
:
6-9.
实现传感器快速接入
,
大规模设备的批量管理,大量设
备数据信息存储和智能化分析
,
在物联网平台基础上,
根据智慧地铁的应用场景
,
构建多面向业务应用的服
刘墨.大数据与人工智能将推动中国高铁运维快速发
展
[J]
•高科技与产业化
,2018(8)
:
22
-25.
[9]
顾伟华
,
黄天印
,
郭鹏
,
等.城市轨道交通大数据体系
建设的思考
[J].
城市轨道交通研究
,2018(9):1
-4.
务,是智慧地铁信息系统的建设思路
。
随着地铁智慧
化应用需求的不断深化,越来越多的城市提出智慧地
铁建设规划,物联网
、
人工智能
、
大数据等新一代信息
技术的快速发展将进一步推动智慧地铁的落地
。
参考文献
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都市快轨交通
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陈晓凤
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谢豆
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郑菲
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陈占省
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顾勤龙.基于
REST
架构的离散制造业
物联网平台
[J].
浙江工业大学学报
,2015(4)
:
425
-430.
(本文责编
:余春红)
(上接第
77
页)
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张广潭.钢拱桥拼装施工关键技术研究
[J].
铁道建
(1)
主索
、
起重索
、
牵引索的受力状态满足规范
要求
,
该缆索吊装系统可为其他同类桥型提供参考
。
(2)
主索弧长随着跑车位置靠近跨中而逐渐增
大,并在跨中达到最大值
488.
89
m
。
筑技术
,
2018(12):73
-76.
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(3)
主索垂度随着跑车位置靠近跨中而逐渐增
大,并在跨中达到最大值
37.93
m
。
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88
铁道建筑技术
RAIL
WA
Y
CONSTRUCTION
TECHNOLOG
Y
2020
(11)
2024年5月27日发(作者:顾萝)
文章编号
:
1009-4539
(2020)
11
-0083
-06
•
设计咨询
•
基于物联网的智慧地铁信息系统设计
王晓
(通号通信信息集团有限公司北京
100070)
摘要
:
智慧地铁将智能感知
、云计算
、大数据
、
人工智能
、
移动互联
、
协同控制等技术
,
与运营服务
、
设备维护
、
装备
制造
、工程施工等业务深度融合,
可推进城市轨道交通系统向信息化
、
协同化
、
智能化方向发展
。
本文以智慧地铁
的服务
、
运营和运维需求为出发点
,
研究并设计了基于物联网的智慧地铁信息系统
。
在分析智慧地铁综合管控信
息系统功能需求的基础上
,详细介绍了系统功能组成
,并对系统的核心物联网平台的构成和运行流程进行了描述
。
关键词
:
智慧地铁物联网信息系统
中图分类号
:
U28
;
TP27
文献标识码
:
A
DOI
:
10.
3969/j.
issn.
1009-4539.
2020.
11.021
Design
of
Smart
Metro
Information
System
Based
on
IOT
WANG
Xiao
(
CRSC
Communication
&
Information
Group
Co.
Ltd.
,
Beijing
100070
,
China)
Abstract
:
Smart
metro
integrates
intelligent
perception
,
cloud
computing
,
big
data,
artificial
intelligence
,
mobile
internet
,
collaborative
control
and
other
technologies
with
operation
services
,
equipment
maintenance
,
equipment
manufacturing
,
engineering
construction
and
other
businesses
,
which
will
develop
urban
rail
transit
system
towards
information
,
collaboration
and
intelligence.
Starting
from
the
service
,
operation
and
maintenance
requirements
of
smart
metro,
the
paper
studies
and
designs
the
smart
metro
information
system
based
on
IOT.
On
the
basis
of
analyzing
the
functional
requirements
of
smart
metro
integrated
management
and
control
information
system
,
it
introduces
the
function
module
compositions
of
the
system
in
detail
,
and
describes
the
composition
and
operation
process
of
the
IOT
platform
,
which
is
the
core
of
the
system.
Key
words
:
smart
metro
;
internet
of
things
;
information
system
1
概述
党的十九大报告做出了建设网络强国
、
交通强
国
、
数字中国的战略部署
,
提出推动大数据
、
物联
能感知
、
云计算
、
大数据
、
人工智能
、
移动互联
、
协同
控制等技术
,
与运营服务
、
设备维护
、
资源开发等业
务深度融合⑴
,
对推进城市轨道交通系统向网络
化
、
协同化
、
智能化方向发展
,
实现城市轨道交通的
服务
、
调度
、
运营
、
维修
、
救援等智能化
,
使得乘客服
网
、
人工智能技术与实体经济深度融合
,
为国家经
济和社会发展指明了方向
。
地铁建设作为重大民
务更加人本化
、
企业管理更加精细化
、
运维管理更
加智能化
、
资产经营模式更加多元化
,
提升地铁公
共服务水平和治理能力⑵
。
建设智慧地铁
,
实现城
市轨道交通运营
、
服务的智慧化
,
是促进城市发展
生工程
,
因其运量大
、
快速准时
、
绿色低碳等特点,
已成为解决大城市交通问题的首选
。
现有地铁系
统包括列车自动控制系统
、
供电系统
、
自动售检票
系统
、
监控系统等多个子系统
,
子系统各自独立
,
数
据分散于各个子系统
,
无法得到充分有效利用
,
系
的有力抓手
,
同时
,
地铁地下及其周边上盖综合体
的协同发展是大
、
中智慧城市建设的重要环节⑶
。
统整体协同性和智能化水平不高
。
智慧地铁将智
智慧地铁概念的内涵可以理解为一种新型的
公交服务系统
,
使地铁具有决策
,
学习
,
创新和互动
收稿日期:
2020
-
09
-
02
作者简介
:
王晓
(
1978
-
)
,男,
浙江绍兴人
,
工程师
,
博士
,
主要从事信
息亲统开发和
j
言息处理方面的研究工作
;
:
wangxi-
的能力
,
核心是使用新一代的思想和技术来重塑
人
、
车
、
基础设施和管理系统之间的关系
,
使人们摆
脱地铁系统的束缚
,
实现从传统地铁到智能地铁的
ao3@
crsc.
cn
铁道建筑技术
RAILWAY
CONSTRUCTION
TECHNOLOGY
2020(11)
83
•
设计咨询
・
转变过程⑷
。
智慧地铁需具备的功能包括智能服
勤
、
生产经营计划
、
资产等数据功能
,
在二
、
三维地
图中展示车辆
、
设备
、
人员等位置信息及关联的业
务
、
智能运营
、
智能运维
、
智能管理等多方面
A7
】
。
实现智慧地铁的基础是利用物联网
、大数据
、
人工智能等信息技术
,
技术建设包含地铁运营
、
服
务各类数据的综合管控信息系统⑻
。
利用物联网
务信息和属性信息功能
。
(3)
分析结果可视化
具有区域内异常信息图形化展示功能
,
包括设备
故障
、
环境异常
、
人员异常、
空间拥挤程度等信息根据
技术
,
可实现信息全面
、
实时
、
精准的采集和融合
,
将使地铁各系统的互联和信息共享达到更高的程
度
,
为智能化运行控制
、
服务管理提供数据支撑
,
结
合大数据
、
云计算技术
,
促进地铁智能化进一步发
严重程度
,
突出
、
可视化展示
,
总体态势可视化展示
。
(4)
关联展示
根据具体业务需求进行人
、
机
、
物
、
法
、
环等相
关信息要素可视化关联展示分析
。
展
㈢
;
利用大数据技术
,
可连通各业务
“
神经元
”
,
赋
予地铁感知能力
,
融合客流数据
、
设备运行数据
、
管
(5)
视频融合展示
将视频信息融合于二
、
三维
GIS
模型中
,
实现视
理数据和外部数据
,
建设
“
地铁大脑
”
,
通过大数据
分析让地铁学会
“
思考
”
⑼
,
形成数据驱动的感知一
决策一执行一体化业务新模式
3)
;
利用人工智能技
频与地理位置联动
,
虚实结合展示视频
。
2.2
统一数据管理
(1)
数据集成存储
根据各领域应用
,
将终端采集数据
、
内部生产
运营数据
、
外部相关数据
、
地理信息数据等相关应
术可以准确识别
、
理解包含视频监控数据
,
引入人
工智能技术可以实现地铁站的运营服务
、
车站管
理
、
安全防护等场景化智能分析控制
。
本文以智慧地铁的服务
、
运营和运维需求为出
用数据
,
集成
、
融合存储
。
发点
,
在分析梳理智慧地铁综合管控信息系统功能
需求的基础上
,
研究系统的建设
、
设计思路
,
以期为
(2)
数据统一管理
系统对内提供统一规范的数据格式
,
对外提供
规范的数据接口
,
并对数据格式及接口进行维护
,
对集成数据及接入数据进行统一管理
。
我国智慧地铁的建设发展提供一定技术支撑
。
2
系统需求分析
基于物联网的智慧地铁信息系统面向管理方
提供统一智能的运营指挥管理智能化基础服务
,面
(3)
数据共用及共享
系统为内部模块和应用系统提供公共数据资
源池进行数据共用;为外部系统提供相关数据共享
。
向作业人员提供智能化
、
自动化作业交互基础组
件
,
面向政府或第三方系统提供统一的数据服务
,
面向普通客户提供智慧
、
便捷的基础智慧化服务支
2.3
统一大数据挖掘
、
智能服务
・
刃
(1)
人工智能库
搭建统一的知识库
/
算法库
/
规则库
/
模型库
,
撑算法
。
基于此需求系统数据信息层需实现数据
共用
,
打破信息孤岛
;统一存储
、
计算
、
网络资源管
对知识
、
算法
、
规则
、
模型进行统一管理
,
能够自主
更新及优化扩展
。
理;统一对外接口
、
统一用户管理
;
可视化集成展
示
。
管理中实现统一指挥
、
协同联动
、
辅助智能决
策
。
设备侧实现统一接入
、
统一监控
、
智能联动
。
(2)
场景模型
根据不同领域应用场景,不同行业业务搭建模
型模板
,
能对模板进行统一维护
、
升级
。
系统功能设计满足集成数据展示
、
统一数据管理
、
统一
AI
服务
、
统一智能化运营管理
、
统一系统管理
。
2.1
数据展示⑴
]
(3)
数据分析
对实时现状数据进行数据分析
,
结合历史数
据
,
进行设备
、
运营
、
生产环境变化趋势分析预测
。
(1)
基础地形建筑设施数字化
将地形
、
建筑结构
、
设备设施基于三维模型和
地理信息进行二三维可视化展示功能
。
(4)
辅助决策
对历史运营生产数据
、
设备维护数据
、
事件信
息数据
,
进行分析挖掘
,
引入知识库
、
决策树等技
(2)
数据可视化
以表格
、
列表
、
图形(饼状图
、
柱状图)
、
视频画
面
、
流程图
、
甘特图等形式展示设备状态
、
人员考
术
,
为事件提供科学的最佳决策
。
(5)
智能服务
为智能终端设备提供面向业务的智慧化支持
。
84
铁道建筑技术
RAILWAY
CONSTRUCTION
TECHNOLOGY
2020(11)
・
设计咨询
・
2.4
统一智能化运营管理
对账号
、
授权
、
认证
、
审计的统一管理
,
对不同
(1)
智能人员调配
用户进行角色分类管理
,
并赋予对应的访问账号和
根据运营需要及突发事件情况,结合人员的位
操作权限,通过访问认证和审计
,
保证系统访问和
置
、
技能等情况
,
进行人员智能指挥调度
。
操作的安全性和合理性
。
(2)
设备设施管理
(2)
统一资源调度
实现统一设备接入
、
设备实时状态监控
、
设备
对存储资源
、
计算资源
、
网络资源进行统一管
远程控制
,
可根据业务需要实现灵活的设备联动控
理
、
动态调配
,
实现实时监测资源的使用情况
,
并对
制
、
自动控制配置
。
辅助决策设备维护
、
维修
、
停用
未来使用量进行智能预测评估
,
满足资源的动态按
时间
,
由故障修向状态修转变
。
需分配
。
(3)
运营生产指挥
实现多部门协同工作
,
打通工作流程,共享工
3
系统功能设计
作信息
,
实现协同联动工作
。
3.1
逻辑分层结构
2.5
统一的系统管理
如图
1
所示
,
系统可划分为感知层
、
网络层
、
平
(1)
统一用户管理
台层
、应用层
。
智
慧
设备管理与
环境监测与
车站运营智
应急指挥
应用层
地
铁
监控
能耗
能感知
管理
数据存储
平台管理
大数据分析
智能处理
流娱依服务
二三维
GIS
工作沆引李;
服务
....
53
物
I
生金周期
I
I
数据解析
]
I
设备联动
I
I
I
管理
联
接
物模型
设备创建
入
I
设备彩子
分布式
I
设备接入
I
I
I
I
I
设备升级
I
I
流转规则
I
协调
服务器
感知层
智能仪表
摄像头
RFID
烟感
安检设备
图
1
基于物联网的智慧地铁信息系统分层架构
(1)
感知层
(2)
网络层
感知层的功能是感知
、
识别地铁站设备或环境
网络层依托互联网
、
移动互联网
、
局域网或通
状态,并且实时采集
、
捕获信息
,
感知设备包括智能
信专网
,
实现地铁站信息的传送
。
提供网络连接的
仪表
、
温湿度传感器、
摄像头
.RFID
识别
、
安检设备
相关控制功能
,
接入和输送资源控制
,
为内外部设
等
,
通过地铁站各个传感器获取信息
,
并通过接收
备与平台层之间提供通信和数据通道
,
实现站内外
网关获得控制命令
。
设备数据和命令的接入和传输
。
铁道建筑技术
RAILWAY
CONSTRUCTION
TECHNOLOGY
2020(11)
85
•
设计咨询
•
(3)
平台层
平台层主要实现地铁站内外多网络
、
多协议
、
多
平台
、
多地域的设备快速接入,提供设备与平台间稳
行业专业技术的深度接触
,
完成物体信息的协同
、
共享
、
分析
、
决策等功能
,
形成智能化应用的解决方
案
,
从而实现物联网在智慧地铁行业的运用
,解决
包括设备管理
、
环境监测
、
能耗监测
、
运营感知以及
定安全的双向通信
,
提供完善的设备管理和运维能
力,提供多重防护保障设备云端安全
。
同时
,
根据平台
内部集成的分布式存储
、
平台管理
、
大数据分析
、
人工
智能分析和空间位置服务,
提供数据的流式和离线计
应急管理等应用子系统的需求问题
,
提供智慧地铁
行业通用的综合管控
。
3.2
功能组成
如图
2
所示,
系统以应用层接口为分界
,
向上是
包含应用管理和系统管理两个应用层功能模块的
智慧地铁应用平台
,
向下是集接入
、
计算
、
存储
、管
理等功能模块于一体的物联网平台
。
算
、
数据存储
、
数据融合
、
基于机器学习的数据分析和
挖掘
、
智能化视频分析
、
资源共享
、统一管理等能力
。
(4)
应用层
应用层的功能是实现物联网信息技术与终端
应用管理
]1
系统管理
应用层接口
莹间位置服务
其他服务
|工作;
安全与
物联网服务
设备生命
周期管理
大数据分析
设备获动
隐私
H
设备监控
升级管理
实时数据
分析
大数据数
据检索
设备创球
网阿
赛戒
:
£范层
”
卜部莪
48
揍口
图
2
基于物联网的智慧地铁信息系统功能架构
(1)
物联网平台以传感器接入
、数据集成
、
统一
的服务接口为核心功能
,
具备连接与整合
、
云计算和
平台服务
、
大数据分析与平台安全保障
,向下接入分
物联网设备统一监控
、
管理
。
②
大数据分析实现数据清洗
、
融合
、
加工处理
、
数据分析及可视化展示
。
根据业务应用需求对数
散的传感层
,
汇集数据,向上面向应用服务提供应用
开发的基础性平台和统一的接口
。
主要包括
:
物联网服务包括实现传感器
①
据挖掘
、
分析返回可视化结果
。
功能包括数据清
洗
、
数据格式规范化
、
数据融合
、
大数据数据检索
、
、
设备普适性接
数据建模
、
数据挖掘
、
实时数据分析
、
离线分析
、
数
入
,
通过建立传感器产品的数字模型实现传感器数
据标准化
,
后创建设备模型
,
再绑定实际设备
,
连接
据可视化展示
。
③
智能分析服务面向应用需求提供智能化处
理结果
。
包括
:
图像识别
、
语音识别
、
文本识别
、
回
后在线调试
,
保证设备信息稳定接入
,
实现对大量
86
铁道建筑技术
RAILWAY
CONSTRUCTION
TECHNOLOGY
2020(11)
•
设计咨询
•
归预测
、
自然语言理解
、
知识图谱等算法服务
。
④
数据储存为整个平台提供可靠
、
高速
、
安全
的存储
、
查询接口服务
。
功能包括原始数据归档
、
②系统管理模块面向智慧地铁应用平台的管
理员
,
赋予管理员最高权限
,
通过与管理员交互完
成人员管理
、
角色管理
、
权限管理和安全管理等应
文件数据存储
、
时序数据存储
、
结构化数据存储
、数
据查询接口
。
用平台公共服务管理功能
。
⑤
系统管理与运维模块实现包括人员管理
、
角
色
/
权限管理
、
系统日志
、
系统配置
、
平台数据监测
、
4
物联网平台的结构和运行流程
基于物联网的智慧地铁运营管控信息系统以
物联网平台为核心
。
物联网平台由物联接入子系
平台告警管理功能
。
⑥
空间位置服务模块主要面向应用端提供二
统
、
数据存储子系统、
计算服务子系统和平台管理
三维地图基础服务及导航
,
空间计算服务
。
⑦
安全与隐私模块贯穿整个系统
,
保证数据传
子系统组成
。
物联接入子系统实现物联传感设备
的数据接入
、
消息路由
、
数据解析关联和分发
,
以及
消息持久化和流式处理;数据存储子系统用于对传
统关系型存储结构与非关系型存储结构进行整合,
输安全,
数据隐私符合国家要求
。
⑧
应用层接口是物联网平台对前端提供的接
口
,
包括:产品模型接口
,设备管理接口,
联动规则
接口
,
大数据分析接口
,
人工智能服务接口
,
空间位
置服务接口等
。
解决不同业务应用中不同格式
、
不同访问模式的海
量数据的存储需求
;
计算服务子系统重点完成海量
数据的处理分析
,
同时为上层业务应用提供方便使
(2)
智慧地铁应用平台建立在物联网平台之
上
,
融合了智慧地铁行业的多个应用子系统
,
包括
设备管理与监控
、
环境监测与能耗
、
车站运营智能
用的数据处理分析服务;平台管理子系统负责对整
个平台系统进行运维监管
、
作业调度
、
资源协调和
安全保障等
。
感知
、
应急指挥管理
、
乘客自助服务
、
信息发布和后
台管理等
。
主要包括
:
①应用管理模块直接面向地铁站的工作人员和
如图
3
所示
,
物联网平台以物联接入子系统为
消息传输中枢
,
以平台管理子系统为指挥中心,
人
工智能和大数据分析作为系统大脑
,
数据存储子系
统记录系统运行过程中的所有数据
。
同时
,
平台可
集成面向应用的
GIS
系统
、
工作流引擎
、
流媒体服务
管理者
,
提供包括综合看板
、
设备管理与监控
、
环境监
测与能耗
、
应急指挥管理
、
车站运营智能感知、
乘客自
助服务
、
信息发布等应用服务和全局监管功能
。
等
,
向应用层支撑智慧地铁各项业务应用需求
。
地铁站
内外
传感
设备
智
想
地
挟
业
务
应
用
其他
外部
图
3
物联网平台的信息处理流程
铁道建筑技术
RAILWAY
CONSTRUCTION
TECHNOLOGY
2020
(11)
87
•
设计咨询
・
[3]
周庆国
,
刘洋
,
范增财.地铁域地下空间上盖建筑综合
5
结束语
地铁的智能化
、智慧化发展需要先进的信息采集
、
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数据管理
、
信息分析的手段
。
针对现有地铁系统运行
的大量数据利用率不高
、
各子系统之间联动水平较低
、
系统智能化水平不高等问题
,
本文以智慧地铁服务
、
运
营
、
运维为岀发点,对开发智慧地铁信息系统有关问题
进行了研究,提出了基于物联网的智慧地铁信息系统,
建立广泛连接的协同
、
安全
、
高效
、
智能的物联网平台,
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实现传感器快速接入
,
大规模设备的批量管理,大量设
备数据信息存储和智能化分析
,
在物联网平台基础上,
根据智慧地铁的应用场景
,
构建多面向业务应用的服
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。
随着地铁智慧
化应用需求的不断深化,越来越多的城市提出智慧地
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、
人工智能
、
大数据等新一代信息
技术的快速发展将进一步推动智慧地铁的落地
。
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(本文责编
:余春红)
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铁道建
(1)
主索
、
起重索
、
牵引索的受力状态满足规范
要求
,
该缆索吊装系统可为其他同类桥型提供参考
。
(2)
主索弧长随着跑车位置靠近跨中而逐渐增
大,并在跨中达到最大值
488.
89
m
。
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主索垂度随着跑车位置靠近跨中而逐渐增
大,并在跨中达到最大值
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