文/俞軍燕、祝唯、陸橋、彭偉澤，廣州地鐵集團(tuán)有限公司

車站管理是城軌交通運(yùn)營(yíng)管理的核心業(yè)務(wù)板塊之一，但傳統(tǒng)車站工控系統(tǒng)存在如下問題：一是傳統(tǒng)已建的信息系統(tǒng)，大多為垂直系統(tǒng)，“煙囪化”嚴(yán)重，專業(yè)間無交互，車站缺乏打通各專業(yè)的集中式管理系統(tǒng)，及具備總攬全局的信息展示與控制中心；二是車站監(jiān)控中心集中且單一，站務(wù)人員只能在特定場(chǎng)所對(duì)車站進(jìn)行監(jiān)控及日常業(yè)務(wù)處理，其他站務(wù)人員由于缺乏監(jiān)控終端而無法及時(shí)了解車站情況并采取必要的措施；三是目前主要通過人工操作的方式來處理站務(wù)日常工作（如人工設(shè)備巡檢、人群引流等），人力投入成本較高。

隨著客流量的增加及地鐵線網(wǎng)的迅速發(fā)展，日常業(yè)務(wù)發(fā)生量及站務(wù)人員數(shù)量將呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，將給運(yùn)營(yíng)管理帶來更大難度。新時(shí)代軌道交通急需運(yùn)用各類先進(jìn)智能技術(shù)來解決以往車站管理運(yùn)作的難題。因此，本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)地鐵車站的智慧車站全景系統(tǒng)，并結(jié)合廣州塔智慧站示范工程，闡述其在地鐵車站管理中的應(yīng)用。

一、現(xiàn)狀分析及思路

傳統(tǒng)地鐵車站運(yùn)營(yíng)環(huán)境所涉及的設(shè)備系統(tǒng)約20多種，涵蓋了日常車站管理工作必須的功能模塊，包括機(jī)電設(shè)備管理、安防管理、照明、乘客服務(wù)、信息發(fā)布、設(shè)備運(yùn)維、能源管理、環(huán)境檢測(cè)等。每套系統(tǒng)都包括各種類型、性能、功能、形態(tài)不同的設(shè)備。這些專業(yè)系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置、孤島運(yùn)行，存在系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜、層級(jí)多、設(shè)備配置數(shù)量多且利用率低等問題，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換及共享，為城市軌道交通車站的運(yùn)營(yíng)、維護(hù)和管理帶來了諸多不便。此外，各專業(yè)系統(tǒng)的PC（Personal Computer）端界面，集中設(shè)置在車控室內(nèi)，車控室外的站務(wù)人員無法及時(shí)了解車站情況，因而，傳統(tǒng)信息系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí)存在一定滯后性。

因此，要實(shí)現(xiàn)地鐵車站管理的智慧升級(jí)，關(guān)鍵在于打破各專業(yè)系統(tǒng)間的壁壘，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)主要設(shè)備的物聯(lián)接入，并最終實(shí)現(xiàn)信息的集中化和移動(dòng)化管理。鑒于此，本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)了智慧車站全景系統(tǒng)，其總體設(shè)計(jì)思路包括：第一，基于先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)主要設(shè)備的物聯(lián)接入，使各設(shè)備具有自動(dòng)感知能力；第二，匯聚各專業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對(duì)各專業(yè)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，并形成統(tǒng)一的信息中心和指揮中心；第三，通過多個(gè)智能終端來實(shí)現(xiàn)站務(wù)管理信息化。如：通過大屏指揮終端總攬全局，展示整個(gè)車站的全局信息，并下達(dá)跨專業(yè)的聯(lián)動(dòng)指令；通過PC端實(shí)現(xiàn)輔助監(jiān)控與任務(wù)配置；通過PAD（Portable Android Device）端，實(shí)現(xiàn)不受區(qū)域限制的站務(wù)監(jiān)控與管理。

二、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧車站全景系統(tǒng)，包括“設(shè)備層、物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)關(guān)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層、智能終端層”5個(gè)層級(jí)。其中，設(shè)備層由各專業(yè)系統(tǒng)設(shè)備組成；物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)關(guān)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各專業(yè)設(shè)備的統(tǒng)一接入，為數(shù)據(jù)連接和系統(tǒng)集中控制奠定基礎(chǔ)；平臺(tái)層對(duì)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而匯聚各專業(yè)數(shù)據(jù)，形成全局信息；應(yīng)用層則面向車站管理的各個(gè)專題進(jìn)行專業(yè)的數(shù)據(jù)分析與算法設(shè)計(jì)；智能終端層包括大屏端、PC端和PAD端3類終端系統(tǒng)。具體系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧車站全景系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.設(shè)備層由地鐵站內(nèi)各類運(yùn)作設(shè)備及設(shè)備管理系統(tǒng)組成，被系統(tǒng)接入的設(shè)備都存于設(shè)備層中。設(shè)備層通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議將各類設(shè)備接到物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)關(guān)層，從而不斷上報(bào)設(shè)備及系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。同時(shí)，設(shè)備層還接收智能終端下發(fā)的控制指令，執(zhí)行場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)的設(shè)備動(dòng)作（如閘機(jī)開關(guān)等）。

2.物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)關(guān)層是系統(tǒng)接入底層設(shè)備的關(guān)鍵模塊，承接了設(shè)備和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接入，對(duì)站內(nèi)各系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控。將各類設(shè)備的數(shù)據(jù)和消息統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，翻譯成平臺(tái)層可識(shí)別的數(shù)據(jù)和消息；將智能終端下發(fā)的指令轉(zhuǎn)換成各設(shè)備可理解的命令。物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)關(guān)層包括業(yè)務(wù)服務(wù)層、標(biāo)準(zhǔn)消息構(gòu)成層、協(xié)議適配層和感知延伸層4個(gè)部分。

在廣州塔智慧車站示范工程中，通過物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)設(shè)備及系統(tǒng)的物聯(lián)接入，兼容物聯(lián)網(wǎng)常用的通訊協(xié)議（包括MODBUS、BACNET、MQTT、IEC104、KNX、OPC、RTSP、ONVIF等等），支持SDK集成和通訊協(xié)議連接等多種接入方式，可實(shí)現(xiàn)信息的大范圍、深層次匯集，構(gòu)建信息技術(shù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為上層應(yīng)用提供設(shè)備接入能力、協(xié)議轉(zhuǎn)換能力、邊緣數(shù)據(jù)處理能力等，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通眾多業(yè)務(wù)系統(tǒng)和設(shè)備的物聯(lián)功能。智慧車站全景系統(tǒng)接入超過20個(gè)專業(yè)系統(tǒng)（包括智能安檢、列車自動(dòng)監(jiān)控等），逾1000個(gè)設(shè)備、逾100路視頻、8種通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了信息分發(fā)便捷操控和站務(wù)移動(dòng)化的管理運(yùn)作。

3.平臺(tái)層主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理和數(shù)據(jù)匯聚，設(shè)備和系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入后，由平臺(tái)層進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而構(gòu)建車站全局的信息中心和指揮中心。平臺(tái)層包括設(shè)備管理和數(shù)據(jù)匯聚兩個(gè)部分。

（1）設(shè)備管理包括設(shè)備注冊(cè)、設(shè)備和系統(tǒng)狀態(tài)上報(bào)、控制指令下發(fā)3部分。通過設(shè)備層和物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)關(guān)層接入的設(shè)備和系統(tǒng)，在平臺(tái)上進(jìn)行注冊(cè)，將設(shè)備和系統(tǒng)ID通過一定的規(guī)則轉(zhuǎn)化成平臺(tái)內(nèi)唯一的ID，并根據(jù)用戶權(quán)限表進(jìn)行權(quán)限映射；持續(xù)接入設(shè)備和系統(tǒng)上報(bào)的信息，基于人工智能算法，對(duì)上報(bào)的設(shè)備和系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而獲取設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，匹配設(shè)備和系統(tǒng)適合的運(yùn)行策略；站務(wù)人員通過各個(gè)終端對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)下發(fā)業(yè)務(wù)控制命令，這些業(yè)務(wù)控制命令會(huì)在平臺(tái)層分解為各設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作并下發(fā)到設(shè)備。

（2）數(shù)據(jù)匯聚：各專業(yè)的數(shù)據(jù)接入后，平臺(tái)層會(huì)通過標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成口徑統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，匯聚并構(gòu)建成整體信息，供應(yīng)用層進(jìn)行按專題的計(jì)劃或分析。最終，車站全局性的信息會(huì)在大屏終端顯示，從而為站務(wù)管理決策提供參考。

4.應(yīng)用層在平臺(tái)層之上，根據(jù)車站運(yùn)作管理的實(shí)際需要，研發(fā)各個(gè)專題應(yīng)用，如客流預(yù)測(cè)與引導(dǎo)、設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控、設(shè)備異常上報(bào)、視頻巡站等。應(yīng)用后臺(tái)基于人工智能算法（如人數(shù)識(shí)別算法、扶梯異常行為檢測(cè)算法等），將各種設(shè)備和系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行組合分析與判斷預(yù)測(cè)，并發(fā)出輔助站務(wù)人員的一系列提示、警報(bào)，或自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備規(guī)則聯(lián)動(dòng)。

5.智能終端層是系統(tǒng)成果的最終呈現(xiàn)，包括大屏端、PC端和PAD端。大屏端可實(shí)現(xiàn)車站的全域監(jiān)控與集中展現(xiàn)（如：客流情況、環(huán)境情況、列車到站信息、全視頻、設(shè)備設(shè)施監(jiān)控、值班人員情況、報(bào)警通知等），實(shí)現(xiàn)以第一人稱在場(chǎng)景內(nèi)自由行走的漫游功能，通過漫游功能查看設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。此外，大屏端還可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的設(shè)備遠(yuǎn)程控制。PC端是智慧車站全景系統(tǒng)的配置平臺(tái)和操作平臺(tái)，可進(jìn)行數(shù)據(jù)輔助展現(xiàn)和配置管理（如，信息配置、設(shè)備控制、設(shè)備設(shè)施配置、系統(tǒng)維護(hù)等）。PAD端具有移動(dòng)化優(yōu)勢(shì)，可不受區(qū)域限制地實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的站務(wù)管理工作。如：查看車站的物理空間、客流信息、設(shè)備信息等；提供導(dǎo)航能力、服務(wù)乘客的信息查詢能力；對(duì)卷閘門、電扶梯、閘機(jī)等設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制；實(shí)現(xiàn)與管理系統(tǒng)的互動(dòng)，上報(bào)巡視中發(fā)現(xiàn)的異常信息。3種終端通過平臺(tái)層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。

三、系統(tǒng)的應(yīng)用

研發(fā)的智慧車站全景系統(tǒng)，在廣州塔示范站的應(yīng)用功能包括智能客流引導(dǎo)、智能安防、智能站務(wù)和綜合信息發(fā)布。

1.智能客流引導(dǎo)?；谝曨l客流統(tǒng)計(jì)、客流熱力圖與遷移圖計(jì)算等，智慧車站全景系統(tǒng)可迅速獲取客流數(shù)據(jù)及客流形態(tài)，并每隔15分鐘自動(dòng)判斷、顯示客流引導(dǎo)方案，站務(wù)人員可在PAD端進(jìn)行“一鍵客控”。同時(shí)，基于系統(tǒng)設(shè)置的設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制功能，自動(dòng)對(duì)相關(guān)設(shè)施設(shè)備（如，閘機(jī)、電子導(dǎo)向、廣播、智能照明等）進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。此外，終端系統(tǒng)的三維地圖可顯示人流熱力分布圖，顯示實(shí)時(shí)客流數(shù)和不同階段的預(yù)測(cè)客流數(shù)（圖2），提供客流信息查詢、客流預(yù)警等能力，使站務(wù)人員能及時(shí)掌握精準(zhǔn)的站內(nèi)客流情況并采取對(duì)應(yīng)措施。

圖2 客流監(jiān)控

（二）智能安防。智慧車站全景系統(tǒng)共接入超過100個(gè)攝像頭，涵蓋車站出入口、通道、站廳、站臺(tái)、隧道等全站管理區(qū)域，可在大屏端實(shí)現(xiàn)全站實(shí)時(shí)監(jiān)控（圖3）。在全站監(jiān)控的基礎(chǔ)上，智慧車站全景系統(tǒng)可基于圖像識(shí)別及視頻分析技術(shù)（如，禁區(qū)監(jiān)控、安全帽檢測(cè)、火災(zāi)檢測(cè)、人臉布控等），實(shí)現(xiàn)安全異動(dòng)行為的研判，使站務(wù)人員可按需實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)區(qū)域、乘客高危行為等的全程防控與及時(shí)預(yù)警?；谌四槻杉O(shè)備、視頻分割、自動(dòng)數(shù)字化、自動(dòng)關(guān)聯(lián)、視頻結(jié)構(gòu)化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安檢數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、視頻智能化檢索等功能。此外，智能安防還可以與智能客流引導(dǎo)、智能終端等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮。

圖3 全站視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控

（三）智能站務(wù)。智慧車站全景系統(tǒng)可基于大屏端、PC端和PAD端，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)建筑、系統(tǒng)和設(shè)備的全方位集中監(jiān)控（圖4），并將分散的設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、聚集、聯(lián)動(dòng)分析，從而擺脫人工收集信息、人工分析決策的低效模式。此外，該系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程場(chǎng)景聯(lián)控功能，如：一鍵開關(guān)站（即一鍵完成開關(guān)站操作及部分設(shè)備的操控）；遠(yuǎn)程視頻巡站（通過智能終端依次調(diào)取車站內(nèi)的視頻監(jiān)控畫面，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程巡站；巡站時(shí)間可從30分鐘降至3分鐘，見圖5）；遠(yuǎn)程設(shè)備控制（閘機(jī)、電子導(dǎo)向、電梯、照明等設(shè)備）等。

圖4 大屏端運(yùn)營(yíng)指揮中心界面

圖5 視頻巡站功能

（四）綜合信息發(fā)布

綜合信息發(fā)布系統(tǒng)旨在使站內(nèi)各設(shè)備的孤立信息，具備可聯(lián)動(dòng)的模式化控制，并通過PIDS、電子導(dǎo)引屏、廣播、App等渠道，實(shí)現(xiàn)一體化管理與發(fā)布。具體包括：通過公眾號(hào)、App等方式發(fā)布客流信息，使乘客及時(shí)通過地鐵APP了解客控信息；通過電子導(dǎo)引屏、廣播、門匾、LED屏等終端，發(fā)布車站擁擠度、出行指引、客流控制導(dǎo)引等信息；當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或人員出現(xiàn)意外時(shí)，通過PIDS、電子導(dǎo)引屏、廣播等發(fā)布公告信息，避免故障或意外擴(kuò)大；結(jié)合車站內(nèi)外的交通信息，提供聯(lián)乘服務(wù)指引，使站內(nèi)外信息得以有效整合。

四、展望

本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及集成化、移動(dòng)化管理模式研發(fā)一種智慧車站全景系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于設(shè)備全息感知、系統(tǒng)集成聯(lián)控、終端移動(dòng)操控的高度自運(yùn)轉(zhuǎn)的全時(shí)全景車站管理模式，完成新時(shí)代城市軌道交通智能化及信息化的發(fā)展模式驗(yàn)證，形成落地先行的創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，支撐廣州地鐵數(shù)字化轉(zhuǎn)型，可推廣至線路、線網(wǎng)應(yīng)用。未來，新時(shí)代軌道交通將主要圍繞乘客服務(wù)和運(yùn)營(yíng)管理兩大業(yè)務(wù)，利用互聯(lián)網(wǎng)的思維和技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)軌道交通進(jìn)行重構(gòu)和再造，致力于打造全時(shí)空精準(zhǔn)便捷的乘客服務(wù)和全景式靈活高效安全的運(yùn)營(yíng)管理，滿足新時(shí)代乘客多元化的服務(wù)需求。

1.乘客服務(wù)方面，將以人為本，主動(dòng)延伸服務(wù)價(jià)值，通過智能客服、多元票務(wù)、資訊服務(wù)、自適應(yīng)誘導(dǎo)、生活服務(wù)等新業(yè)態(tài)的構(gòu)建，打造新時(shí)代乘客出行服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化的資訊服務(wù)、多元化的票務(wù)服務(wù)、生活化的增值服務(wù)，確保乘客可在出行全鏈條過程中，通過線上、線下多渠道獲取及時(shí)、精準(zhǔn)、豐富的多元化運(yùn)輸場(chǎng)景服務(wù)。

·全時(shí)空的資訊服務(wù)：打造全時(shí)空服務(wù)平臺(tái)，構(gòu)建“虛擬客服+人工客服”相輔的資訊服務(wù)平臺(tái)，支持APP、微信、官網(wǎng)及車站自助客服中心等線上+線下設(shè)備應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)一鍵式響應(yīng)服務(wù)。通過大數(shù)據(jù)挖掘乘客需求，提供“個(gè)性化”主動(dòng)資訊服務(wù)。

·精準(zhǔn)的客運(yùn)組織：通過點(diǎn)線面客流精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐，行車-客運(yùn)自適應(yīng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)能精準(zhǔn)投放；匹配場(chǎng)景，預(yù)見性啟動(dòng)不同客流控制模式，并對(duì)乘客發(fā)送車站信息引導(dǎo)。

·便捷的票務(wù)服務(wù)：構(gòu)建多元支付手段+多元票種選擇+多元購(gòu)票方式+生物特征無感過閘的多元便利的票務(wù)體系；搭建線上（APP）+線下（自助客服中心等）完善的自助票務(wù)處理渠道。

2.運(yùn)營(yíng)管理方面，將圍繞以乘客出行為中心的服務(wù)本質(zhì)，通過精準(zhǔn)靈活的運(yùn)輸組織、協(xié)同高效的調(diào)度指揮、全景管控的車站管理、體系迭代的智能運(yùn)維、集成一體的安防技術(shù)等五大新業(yè)態(tài)的構(gòu)建，全面構(gòu)筑精準(zhǔn)高效的運(yùn)營(yíng)管理體系，實(shí)現(xiàn)運(yùn)能的精準(zhǔn)投放、調(diào)度的智能聯(lián)動(dòng)、車站的無人值守、設(shè)備的主動(dòng)運(yùn)維、安防的一站式管理。

·精準(zhǔn)靈活的運(yùn)輸服務(wù)：基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的精準(zhǔn)客流預(yù)測(cè)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)宏觀、中觀與微觀客流的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，再匹配超前的規(guī)劃設(shè)計(jì)和列車全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)靈活的運(yùn)能配置、多樣化的行車方式，支撐運(yùn)能的精準(zhǔn)投放。

·協(xié)同高效的調(diào)度指揮：通過設(shè)備物聯(lián)接入、信息獲取立體化等手段，實(shí)現(xiàn)多維度全息感知、情況看得見、指令聽得見、位置找得到的可視化指揮調(diào)度；通過前段感知、多媒體融合、智能決策、多渠道信息報(bào)送等手段，實(shí)現(xiàn)通信指揮全融合、調(diào)度控制一體化、調(diào)度處置智能化，最后達(dá)到精準(zhǔn)調(diào)度決策、高效調(diào)度指揮。

·全景管控的車站服務(wù)：通過車站 “人、機(jī)、環(huán)”全方位動(dòng)態(tài)智能感知，構(gòu)建基于設(shè)備全息感知、系統(tǒng)集成聯(lián)控、終端移動(dòng)操控的全時(shí)全景車站管理模式，實(shí)現(xiàn)區(qū)域站點(diǎn)集中值守和遠(yuǎn)郊車站無人值守的管理模式。

·體系迭代的智能運(yùn)維：將依托在線監(jiān)測(cè)、故障診斷和預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)融合、專家分析決策、全壽命周期管理等關(guān)鍵技術(shù)，形成基于狀態(tài)感知的精準(zhǔn)維護(hù)維修模式和面向線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景需求的智能決策，最終形成體系迭代的智能運(yùn)維。

·集成一體的安防技術(shù)：融合了多元智能安檢技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人物同檢、無感掃描、集中判圖、精準(zhǔn)識(shí)別等功能，為乘客提供“一站式、無感化”的安檢服務(wù)，提升乘客的通行體驗(yàn)以及地鐵線網(wǎng)大客流通行能力。