地鐵智慧車站的應(yīng)用

羅阿靜

（深圳達(dá)實(shí)智能股份有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

城市軌道交通發(fā)展迅速，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模快速擴(kuò)展，路網(wǎng)規(guī)模，特別是路網(wǎng)復(fù)雜程度顯著增加[1]。根據(jù)《2019中國(guó)城市軌道交通市場(chǎng)發(fā)展報(bào)告》，截止2019年12月31日，全年共有包括上海、北京、廣州、南京、武漢、重慶等38座城市開通運(yùn)營(yíng)179條城市軌道交通線路，總里程達(dá)5 948.24 km，車站3 850座。

一個(gè)地鐵車站內(nèi)僅弱電系統(tǒng)就包含通信系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、綜合安防系統(tǒng)。而這些系統(tǒng)還包含許多小系統(tǒng)，例如綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等。地鐵車站內(nèi)系統(tǒng)繁多，目前大多車站站務(wù)人員在日常工作中需要同時(shí)操作多個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)來完成工作，工作容易出錯(cuò)，且存在重復(fù)工作的情況。比如車站開站、關(guān)站時(shí)需要單獨(dú)操作照明系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、電扶梯系統(tǒng)、卷簾門系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、PIS（乘客資訊系統(tǒng)）、CCTV（視頻監(jiān)控系統(tǒng)）等，工作強(qiáng)度大。

面對(duì)如此繁雜的車站規(guī)模，為減少運(yùn)營(yíng)成本，提高工作效率，智慧車站的建設(shè)已經(jīng)刻不容緩。2019年7月25日交通運(yùn)輸部印發(fā)的《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》中提出，數(shù)字交通是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要領(lǐng)域，是以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素和核心驅(qū)動(dòng)，促進(jìn)物理和虛擬空間的交通運(yùn)輸活動(dòng)不斷融合、交互作用的現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系。

1 總體方案

智慧車站的主要任務(wù)可以描述為面向乘客提供全方位便捷出行體驗(yàn)，面向設(shè)備提供智能維護(hù)數(shù)據(jù)支撐，面向站務(wù)管理提供全景狀態(tài)管控，面向車站管理提供決策支持，從而實(shí)現(xiàn)更安全的運(yùn)營(yíng)、更智慧的服務(wù)和更高效的管理[2]。

現(xiàn)有的智慧車站大都以站級(jí)ISCS（綜合監(jiān)控系統(tǒng)）為基礎(chǔ)，通過與車站的其它專業(yè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，采集各類專業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)本車站內(nèi)部的所有設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和車站內(nèi)部智能化運(yùn)營(yíng)管理，包括車站全景感知、客流分析預(yù)測(cè)與展示、智慧視頻分析告警、一鍵開關(guān)站、智慧巡檢、車站電子臺(tái)賬等功能。

車站智慧化是以運(yùn)營(yíng)、運(yùn)維、服務(wù)三大主體對(duì)象作為研究方向，探索應(yīng)用新一代設(shè)施設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境自動(dòng)化感知、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、三維等技術(shù)，并增強(qiáng)與各專業(yè)的接口，以對(duì)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，并用信息組、數(shù)據(jù)可視化的方法進(jìn)行決策輔助展示[3]。

智慧車站通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)采集及分析、智慧運(yùn)維、物聯(lián)網(wǎng)等在內(nèi)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)化、可視化、協(xié)同化、集成化和智慧化管理，可以集客運(yùn)管理、設(shè)備管理、站務(wù)管理于一體，并提供車站全景感知、物資管理、智慧發(fā)布、一鍵開關(guān)站、智能場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)等功能，在保證地鐵正常運(yùn)營(yíng)之外，提前預(yù)防和控制地鐵運(yùn)營(yíng)管控風(fēng)險(xiǎn)，從而有效提升地鐵運(yùn)營(yíng)管理水平并減少運(yùn)營(yíng)成本。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

智慧車站尚在發(fā)展階段，各地對(duì)此并沒有一個(gè)固有的要求，主要還是應(yīng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)需求開發(fā)。但系統(tǒng)總體架構(gòu)主要由感知層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層3部分構(gòu)成。

（1）感知層：感知層是智慧車站的基礎(chǔ)，智慧車站的所有信息都來源于此。由現(xiàn)場(chǎng)就地級(jí)設(shè)備構(gòu)成，包括車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）監(jiān)控涵蓋的子系統(tǒng)硬件，以及為支撐智慧車站新增功能的應(yīng)用而需要增設(shè)的傳感器、單兵設(shè)備等前端感知設(shè)備。

（2）數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層主要用于數(shù)據(jù)的采集及處理。包括車站ISCS系統(tǒng)服務(wù)器、FEP等硬件，以及為智慧車站新增的專用服務(wù)器等數(shù)據(jù)處理設(shè)備。用于實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)管理，新增數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)主要由車站ISCS系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫提供。

（3）應(yīng)用層：應(yīng)用層根據(jù)站務(wù)/乘客/管理人員需求展示采集到的信息。此部分是在數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)上完成的，目前并沒有固定的要求，主要還是根據(jù)需求開發(fā)相關(guān)平臺(tái)應(yīng)用。用于處理人機(jī)接口的數(shù)據(jù)可視化人機(jī)界面，對(duì)原有ISCS系統(tǒng)界面合理規(guī)劃、整合，能夠?qū)崿F(xiàn)場(chǎng)景化車站運(yùn)營(yíng)的日常操作。

可將此系統(tǒng)類比為一臺(tái)計(jì)算機(jī)，鍵盤、鼠標(biāo)等采集站務(wù)/乘客/管理人員所需的信息，即感知層；主機(jī)收集和處理來自鍵盤、鼠標(biāo)的信息，即數(shù)據(jù)層；顯示器用于展示站務(wù)/乘客/管理人員希望顯示器能展示的內(nèi)容，即應(yīng)用層。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

3 軟件平臺(tái)及功能

系統(tǒng)軟件平臺(tái)可采用JAVA等語言進(jìn)行開發(fā)，兼容MODBUS TCP/IP、SOCKET、HTTPS等多種不同的通信協(xié)議。具有完善的冗余管理機(jī)制，單個(gè)模塊/部件故障甚至部分交叉故障不會(huì)引起數(shù)據(jù)的丟失和系統(tǒng)的癱瘓；具有異常捕獲功能并提供異常處理與恢復(fù)功能；還具有完善的操作權(quán)限管理和事件記錄功能。

智慧車站軟件平臺(tái)配套相關(guān)應(yīng)用軟件，包含智能客控應(yīng)用軟件、智能安防應(yīng)用軟件、智能站務(wù)管理軟件、綜合信息發(fā)布系統(tǒng)軟件和移動(dòng)站務(wù)軟件等，具有良好開放性、高可靠性、可移植性、可維護(hù)性，軟件基于模塊化進(jìn)行設(shè)計(jì)，方便未來系統(tǒng)的擴(kuò)展。

不同的人員因其身份不同所需的信息不一致，智慧車站可根據(jù)不同需求展示不同的信息。目前的智慧車站軟件平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)無感票務(wù)、智能客服、智慧安檢、智能照明、5G技術(shù)應(yīng)用、移動(dòng)站務(wù)管理、全息感知、場(chǎng)景控制、信息發(fā)布、數(shù)據(jù)分析、一鍵開/關(guān)站等功能，如圖2所示。

圖2 智慧車站軟件平臺(tái)

智慧車站以實(shí)現(xiàn)車站自動(dòng)運(yùn)行為目標(biāo)，從各個(gè)場(chǎng)景的具體需求出發(fā)，采用智能化、信息化等手段實(shí)現(xiàn)車站與各系統(tǒng)及設(shè)備之間的聯(lián)動(dòng)，打造全新的車站自動(dòng)運(yùn)行場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)場(chǎng)景的自動(dòng)控制和預(yù)案聯(lián)動(dòng)[4]，具體如下。

（1）無感票務(wù)：基于人臉識(shí)別技術(shù)在APM(自動(dòng)旅客運(yùn)輸)線實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別無感通行新體驗(yàn)[5]。

（2）智慧安檢：可將現(xiàn)場(chǎng)安檢設(shè)備檢測(cè)到的信息集中匯總處理，站務(wù)人員、管理者能及時(shí)監(jiān)測(cè)安檢終端識(shí)別的危險(xiǎn)信息，并作出應(yīng)急防御。

（3）智能照明：可對(duì)車站照明設(shè)備實(shí)現(xiàn)模式控制，對(duì)當(dāng)前照明模式進(jìn)行展示，對(duì)接入照明設(shè)備、模式不符和單控設(shè)備數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

（4）全息感知：可實(shí)現(xiàn)車站客流/環(huán)境/能耗概況、車站設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)及實(shí)時(shí)告警事件、車站站臺(tái)門、列車擁擠度等信息的監(jiān)測(cè)展示。

（5）信息發(fā)布：可實(shí)現(xiàn)設(shè)備各項(xiàng)指標(biāo)排行、設(shè)備故障數(shù)量、告警數(shù)量統(tǒng)計(jì)及趨勢(shì)分析等信息的監(jiān)測(cè)展示。

（6）數(shù)據(jù)分析：可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源統(tǒng)計(jì)分析展示、異常信息進(jìn)行報(bào)警等信息展示分析。

（7）一鍵開/關(guān)站：地鐵內(nèi)設(shè)備眾多，地鐵結(jié)束運(yùn)營(yíng)后，運(yùn)營(yíng)及站務(wù)人員需關(guān)閉部分設(shè)備，如卷簾門、照明設(shè)備、安檢設(shè)備等；此功能可實(shí)現(xiàn)在開/關(guān)站時(shí)一鍵完成相關(guān)動(dòng)作，無需運(yùn)營(yíng)站務(wù)人員逐個(gè)開關(guān)機(jī)，提高工作效率。

（8）智慧客服：通過機(jī)器人在地鐵站內(nèi)輔助人工提供服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)全天候客服，進(jìn)一步提升地鐵站服務(wù)的便利性、可靠性與規(guī)范性[6]。

智慧功能項(xiàng)目選取以業(yè)務(wù)需求為主導(dǎo)[7]，可根據(jù)站務(wù)/乘客/管理人員所需要的信息進(jìn)行定制化開發(fā)，不同人員可選擇不同的功能，此處不一一贅述。

4 結(jié)束語

智慧車站是一個(gè)廣泛的概念，智慧是通過各種科技化、工業(yè)化的手段使人類的生活和工作更方便、便捷，不同的城市對(duì)于智慧車站有著不同的需求。智慧車站的建設(shè)核心在于利用智能設(shè)備和系統(tǒng)來輔助車站的日常運(yùn)營(yíng)管理工作[8]。為滿足軌道交通發(fā)展要求與地鐵運(yùn)營(yíng)實(shí)際需求，減少運(yùn)營(yíng)成本，提高工作效率，上海、深圳、西安、青島等地新建線路已開始建設(shè)智慧車站。就目前而言，智慧車站還處于發(fā)展階段，相信在不久的未來，通過共同努力，可以打造一個(gè)真正的智慧車站。