深圳地鐵智慧車站建設淺析

文/趙奕，深圳地鐵運營集團副總經(jīng)理

近年來，隨著新一代信息技術的不斷發(fā)展和應用，以及國家對于“新基建”布局的加速，我國城軌交通行業(yè)信息化建設步入快速發(fā)展階段。如何借助現(xiàn)代化信息手段，提升軌道交通互連互通水平，建立全自動運行運營管理體系,打造軌道交通與常規(guī)公交、慢行系統(tǒng)三網(wǎng)融合的一體化綠色交通，深度挖掘大數(shù)據(jù)等智慧化應用以實現(xiàn)智慧運營、提升風險管控水平，為乘客提供多元化、經(jīng)濟化及個性化的服務，成為近幾年關注的熱點。

一、深圳地鐵智慧車站建設概況

深圳地鐵運營集團結合自身發(fā)展現(xiàn)狀，依托《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》《城市軌道交通云平臺網(wǎng)絡架構技術規(guī)范》，基于業(yè)務痛點、積極探索新技術應用并整合資源、試點推廣，分步分階段推進智慧車站的建設。目前已在深圳地鐵11號線機場站和7號線深云站，以城軌云為基礎，通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等信息技術的應用，以智慧客服、設備健康管理、高效運營為目標，開展多項智能應用試點建設工作，提升乘客出行體驗、車站運營效率和設備健康管理。

通過構建以城軌云為基礎的城軌數(shù)字平臺，實現(xiàn)生產(chǎn)設備系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、智能運維系統(tǒng)、移動端數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。打造基于設備全息感知、系統(tǒng)集成聯(lián)控、終端移動操控、高度自運轉的全時全景智慧車站管理系統(tǒng)，實時提供車站全場景動態(tài)信息服務、自主服務及其與周邊商業(yè)、公共服務設施的一體化信息共享及聯(lián)動，實現(xiàn)車站設備、人員和乘客的智能化管理，同時積極探索創(chuàng)建區(qū)域站點集中值守和遠郊車站無人值守的管理模式。

深圳地鐵智慧車站建設實現(xiàn)三個轉型：①乘客服務從傳統(tǒng)人工服務+被動服務到主動服務+精準服務+高效服務+增值服務的轉型；②運行管理從傳統(tǒng)基于崗位+分專業(yè)設備+閉環(huán)管理到安全、高效人機協(xié)同+數(shù)字化的轉型；③車站設備管理從傳統(tǒng)計劃檢修+紙質(zhì)記錄向狀態(tài)修+生命周期管理+數(shù)字化轉型。

二、關鍵核心技術

深圳地鐵智慧車站基礎設施及平臺建設通過搭建大數(shù)據(jù)平臺、統(tǒng)一無線通信網(wǎng)絡、統(tǒng)一定位系統(tǒng)、統(tǒng)一BIM三維模型，為智慧車站客運服務、車站管理提升及設備健康管理項目提供應用基礎。

（一）城軌數(shù)字平臺

利用云平臺及大數(shù)據(jù)平臺技術，結合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、融合通信、視頻智能分析等信息化技術，搭建城軌數(shù)字平臺，為各專業(yè)數(shù)據(jù)應用提供計算、存儲、網(wǎng)絡資源，實現(xiàn)車站業(yè)務上云，承載智慧車站的乘客服務管理、站務管理，應急指揮等業(yè)務功能。同時，建立起車站各設備系統(tǒng)間的通信和聯(lián)動策略，實現(xiàn)設備系統(tǒng)間互聯(lián)互通。以模塊化應用開發(fā)滿足業(yè)務應用場景需求，預留外部應用接入接口，滿足技術迭代發(fā)展需要。

智慧車站管理系統(tǒng)整體架構分為終端層、網(wǎng)絡聯(lián)接（基礎設施）層、數(shù)字平臺層、智慧應用層四個部分：

1.終端層：對地鐵車站內(nèi)各個不同專業(yè)的子系統(tǒng)進行統(tǒng)一監(jiān)控與采集，其中對接的子系統(tǒng)或專業(yè)包括：SIG、ISCS、BAS、FAS、PIS、AFC、LIF、PSD、ACS、通風空調(diào)、低壓、供電、給排水、環(huán)境設施、信息導引發(fā)布系統(tǒng)、智能客服系統(tǒng)、施工管理、EMS、ISDS、PA、CCTV、咨詢發(fā)布系統(tǒng)、BIM系統(tǒng)等。

2.網(wǎng)絡聯(lián)接基礎設施層：為智慧車站數(shù)字運營平臺提供連接至深云過渡云的網(wǎng)絡資源以及各終端層接入平臺提供網(wǎng)絡支持。

3.數(shù)字平臺層：針對接入的數(shù)據(jù)按照不同分類、不同重要程度與實時性要求，進行實時流式處理與離線分析處理。

4.智慧應用層：基于數(shù)字平臺層提供的實時處理和離線分析處理的數(shù)據(jù)能力，可在現(xiàn)有應用場景的基礎上進一步深化應用，搭建“車站智慧服務、智慧車站管理、設備智慧運維、車站智慧巡檢”等功能，滿足車站業(yè)務需求。

實現(xiàn)一站式車站運營工作管理、設備聯(lián)動、突發(fā)事件告警、運營一鍵響應及處理，實現(xiàn)車站環(huán)境及數(shù)據(jù)信息的可視化。實時提供車站全場景動態(tài)信息服務，滿足車站運營生產(chǎn)組織常態(tài)及應急需求，實現(xiàn)客流監(jiān)控分析、運營風險預警、應急預案可視化、人員設備定位監(jiān)控、運營資源調(diào)配、事件處置輔助決策等功能。科學組織車站運營生產(chǎn)，提高生產(chǎn)組織的效率和效果。

（二）數(shù)據(jù)共享及大數(shù)據(jù)應用

基于城軌云基礎架構搭建的深圳地鐵運營測試中心，匯聚車輛系統(tǒng)、信號車載設備系統(tǒng)、乘客資訊系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)， CLC中心數(shù)據(jù)、電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)及離散的軌道、供電、受電弓等檢測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多專業(yè)數(shù)據(jù)匯聚。

深圳地鐵運營大數(shù)據(jù)平臺融合數(shù)倉采用數(shù)據(jù)主題方式，在按專業(yè)劃分數(shù)據(jù)主題的基礎上，結合專業(yè)關聯(lián)性設置多專業(yè)數(shù)據(jù)主題。融合數(shù)倉按通用接口統(tǒng)一提供跨專業(yè)數(shù)據(jù)服務，為跨專業(yè)辨識數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)平臺將支持數(shù)據(jù)目錄可視化查閱。

在線網(wǎng)層面搭建運營集團級智慧平臺，集成多專業(yè)智慧應用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和集中展示，為線網(wǎng)運營及車站業(yè)務輔助決策提供專業(yè)關鍵數(shù)據(jù)及分析結果。

（三）智慧車站管控系統(tǒng)

智慧車站管控系統(tǒng)位于系統(tǒng)架構的應用層，在城軌數(shù)字平臺的基礎上，實現(xiàn)了對車站設備的狀態(tài)監(jiān)測、客流數(shù)據(jù)的分析和預測、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的分析，并針對車站不同的運營場景，制定了相應的預案執(zhí)行計劃，系統(tǒng)根據(jù)所有數(shù)據(jù)的分析結果，切換運營場景，執(zhí)行預案內(nèi)容，消除了人工執(zhí)行的滯后性，提高了車站運營的安全和效率，實現(xiàn)了車站的智慧化運營。

智慧車站管控系統(tǒng)分為管控平臺和移動站務系統(tǒng)，其中管控平臺包括全息感知、設備感知、智能運維、綜合安防、運營場景、信息發(fā)布和數(shù)據(jù)分析7個功能模塊；移動站務系統(tǒng)包括全景感知、客流感知、設備感知、人員感知、智能運維、站務管理6個功能模塊。

智慧車站數(shù)字平臺：車站平臺實現(xiàn)與視頻聯(lián)動進行安全確認并接受視頻分析結果，同時與綜合監(jiān)控建立接口，實現(xiàn)一鍵開關站底層控制、客流數(shù)據(jù)展示及智能信息發(fā)布等。

（四）無線系統(tǒng)網(wǎng)絡

一張全面覆蓋車站站廳站臺、設備區(qū)及隧道，含生產(chǎn)和辦公區(qū)域的無線WIFI網(wǎng)絡,可實現(xiàn)多種功能和滿足生產(chǎn)、辦公的各種需求：為智慧車站的各種傳感器、智慧運維系統(tǒng)和設備、移動巡檢終端設備、物資盤點系統(tǒng)設備、各系統(tǒng)設備智能診斷的終端和傳感器、智慧車輛系統(tǒng)、移動辦公提供無線通信網(wǎng)絡；提供人員定位功能（精度5-10米）；為乘客提供WIFI服務。

全車站部署無線訪問接入點，實現(xiàn)移動設備WiFi通信、室內(nèi)定位及客流密度檢測。

（五）寬帶集群智能系統(tǒng)

引進基于公網(wǎng)4G網(wǎng)絡的1.8GHz LTE-M寬帶集群智能通信指揮系統(tǒng)，讓一線人員在實際工作中使用智能集群調(diào)度指揮系統(tǒng)，滿足各站臺日常獨立工作，相鄰站臺、過站司機，應急事件指揮調(diào)度的需要，并且解決了現(xiàn)有通話效率低，攜帶多種系統(tǒng)終端混用，僅有窄帶語音業(yè)務等實際痛點。

利用公眾通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)調(diào)度智能分組設計、車站自動巡更、現(xiàn)場視頻存儲及分發(fā)等功能。

（六）BIM建模

利用BIM技術搭建深云、機場站的站廳站臺、出入口通道，站內(nèi)設備設施、管線、導線標識、廣告燈箱等可視化三維立體模型，可實現(xiàn)設備設施的基礎信息、故障及維保記錄快速查詢，實現(xiàn)關鍵設備遙測、遙控，快速定位故障點等多種功能，實現(xiàn)車站設備智慧運維，同時車站BIM建模也是站內(nèi)導航、應急處置等項目可視化及功能優(yōu)化的重要基礎支撐。

（七）智能音視頻技術

智慧車站采集120路攝像頭視頻，驗證了24類視頻智能識別功能，支持車站數(shù)字化平臺自動彈窗報警觸發(fā)聯(lián)動。實現(xiàn)共包括煙火檢測、客流計數(shù)、客流密度、客流受阻、卷簾門下行人檢測、特殊人員（輪椅）檢測、電梯有人檢測、區(qū)域入侵檢測、設備房熱成像共9種前景物體檢測技術應用。特征模式分析應用包括：司機疲勞檢測、人員跌倒檢測、人員恐慌檢測、人員在離崗、物品遺留檢測、閘機尾隨檢測共6種。運動模式分析應用包括：進站排隊時間、司機立崗作業(yè)標準檢測、站務接發(fā)車標準化作業(yè)檢測、隔欄傳物檢測、扶梯逆行檢測共5種。視頻后臺還在支持圖像質(zhì)量檢測、錄像完整性檢測、設備運行狀態(tài)檢測、統(tǒng)計數(shù)據(jù)可視化共4種運維功能。

視頻實時分析自動扶梯運行情況，發(fā)現(xiàn)人員逆行、跌倒， 視頻后臺反饋信號給車站平臺，車站平臺彈窗告警，支持人員聯(lián)動，在確認安全情況下，也可進行遠程啟停操作。

三、綜合效益分析

（一）經(jīng)濟效益分析

以一條30座車站的線路為例，在既有線路上改造并實現(xiàn)以上智慧化功能預估需投資3.72億元，改造完成后每年可實現(xiàn)增收節(jié)支約5200萬元，預計7.2年可收回投資成本；在新線建設階段增加以上智慧化功能，預估投資可降至2.1億元，每年可實現(xiàn)5200萬元收益，預計4年可收回投資成本。隨著技術成熟度和應用水平的不斷提高，車站智慧化帶來的經(jīng)濟效益將更加顯著。

（二）社會效益分析

1.提升乘客出行體驗：智慧乘客服務主要聚焦提升乘客出行體驗，解決乘客出行過程中信息獲取不暢通、個性化需求無法滿足等問題，以“主動服務、智能精準推送”為方向，以掌上地鐵為線上服務統(tǒng)一入口，集成線下數(shù)智服務，場景化點對點給乘客一體化貼心服務。服務市民從起點到終點的全過程，打造數(shù)字化、智能化的出行方式。

2.提升車站管理水平：基于車站員工工作場景需求，解決車站員工無法及時感知車站運營態(tài)勢、突發(fā)應急事件響應滯后、車站管理效率低下等業(yè)務痛點，通過對設備系統(tǒng)進行改造，滿足車站管理提升的需求。

3.提升設備運維智能化管理水平：對車站機電、票務、供電、通訊及信號等設備開展健康管理，解決設備巡查困難、巡視檢修人力成本高、設備狀態(tài)難以監(jiān)測等痛點，實現(xiàn)對設備的智慧化維修管理，為合理制定維修方案、自動生成工單及報表、降低對員工檢修經(jīng)驗的依賴提供支撐，逐步實現(xiàn)以狀態(tài)修替代計劃檢修，提高維修的精準性和經(jīng)濟性。

探索智慧車站最佳實踐，引領行業(yè)創(chuàng)新，推動企業(yè)發(fā)展及轉型。以一流管理、一流設施、一流技術、一流服務打造全球軌道交通標桿的企業(yè)愿景為目標，通過技術創(chuàng)新、系統(tǒng)試用、標準探索及融合驗證等手段，總結建設經(jīng)驗，完善設備設施，加大創(chuàng)新力度，形成統(tǒng)一標準，力爭業(yè)內(nèi)領先地位，引領行業(yè)創(chuàng)新。通過轉型，可以借助數(shù)字化創(chuàng)新，加快內(nèi)部流程、業(yè)務模式等方面的變革，從而拉動軌道交通產(chǎn)業(yè)升級，推動產(chǎn)業(yè)生態(tài)重構。