深圳地鐵數字地鐵項目探索與實踐

文：劉曉溪丨深圳市地鐵集團有限公司高級經理

深圳市地鐵集團有限公司為推進全面數字化轉型工作，攜手華為技術有限公司，于2020年初成立“數字地鐵”一期項目聯合項目組，采取雙項目經理制，以“打造全球智慧城軌標桿”為愿景，聚焦軌道建設、運營、置業、商業、物業及集團管理支撐等核心業務領域，推進全業務、全流程、全系統的數字化轉型建設。“數字地鐵”一期項目于2020年11月30日上線試運行，2021年7月1日正式上線運行，邁出了數字化轉型的第一步。

一、建設背景

（一）企業數字化轉型背景

城市軌道交通是現代城市交通系統的重要組成部分，是“兩新一重”重點建設領域。在“智慧城市”“2025智能制造”“互聯網+”、“交通強國”“中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要”等戰略的指引下，通過數字化轉型，建設“智慧軌道交通”已成為軌道交通行業未來的發展方向。

深圳市地鐵集團有限公司（以下簡稱：深鐵集團）承擔著深圳90%以上的軌道交通建設和運營任務。軌道建設方面，“三鐵”在建里程567公里。到2035年,深圳市域內國家鐵路、城際鐵路和城市軌道交通總里程將超過2000公里，未來十年深鐵集團都將處于建設高峰期。軌道運營方面，從2004年建成開通第一條地鐵，截至2021年，深鐵運營的各類軌道交通（含地鐵【不含港鐵4號線】、鐵路、有軌電車）共計433.3公里，日均客運量579.02萬人次。21個“站城一體化”項目邁向產業融合3.0時代，城市地上地下空間融合將愈加緊密，城市更多區域將迎來地鐵時代。

為提高深鐵集團管理水平，支撐企業快速發展，提升企業綜合實力，需全面開啟數字化轉型升級。一方面通過數據集中和資源整合，廣泛地搜集、分析和處理集團運行的各類信息，及時掌握集團運行的總體態勢，另一方面通過智能分析和預測，使深鐵集團業務管理單位能夠快速預見問題、應對危機，為集團管理者提供決策支持。

（二）數字地鐵建設背景

結合數字化轉型的目標，經過對現狀的深入調研，我們發現深鐵集團數字化建設存在散點式發展、數據共享度低、未能有效承接戰略要求等突出問題，急需破除系統壁壘，實現信息系統更敏捷的響應和業務數據互聯互通。

1.網絡及設備復雜，資源不足

“數字地鐵”一期建成之前，生產網與管理網網絡無法互通，管理網和管理網之間鏈路復雜，數據中心已沒有空余機柜和服務器。深鐵集團業務系統主要搭建在物理機和Vmware虛擬化平臺，各直管單位系統或搭建在自己單位微型機房，或搭建在公有云上，虛擬化程度不高，設備及系統分散，多廠商設備并存，無法做到統一管理。

2.信息碎片化，缺乏數據集成

深鐵集團經過多年的信息化建設，但是各個系統只能提供單一領域范圍內的視圖，無法提供全面的集團綜合運行信息，關鍵信息數據被埋藏在各個職能部門的不同系統中，普遍缺乏拉通、集成、共享。

3.數據分析應用程度不高，缺乏輔助決策

數據資源沒有得到很好的挖掘，一方面，數據量大且口徑眾多，缺乏數據的進一步標準化梳理，調查分析回應不及時，預測發展趨勢存在困難。另一方面，大量業務數據，處于沉淀狀態，數據缺乏有效融合，無法快速發現深鐵集團運行中的問題，更無法提供強有力的決策分析。

4.急需統一視圖，全面掌握運行態勢

政治、經濟、天氣、重大活動、安全、輿情等與企業運行緊密關聯，環境促使集團運轉越來越精密，而各單位上報的情況往往僅圍繞各自領域，造成“只見樹木不見森林”，集團管理者缺乏全面、綜合、關聯的態勢信息，無法從整體上感知集團的實時運行狀態，也無法及時發現異常情況。

二、建設目標

以構建深圳地鐵“智慧城軌”的數智底座為目的，“數字地鐵”一期項目按照基礎設施及平臺建設先行，優先補齊基礎設施和平臺短板，適當超前建設，打破傳統“煙囪式”架構的工作思路，確立了 “打基礎、補短板、建平臺”的工作方針，構建了“1+2+1”四個平臺、四個基礎組件和三個應用系統，主要建設目標如下：

1.實現集團運行綜合監測，實時掌握總體運行態勢

全面整合集團各部門、直管單位的重要指標數據，建立集團層面運行監測體系，實現對深鐵集團運行態勢的立體化、可視化、動態化展示，形成“深圳地鐵智能運行全景圖”。

2.通過海量信息的挖掘分析，實現智能高效的決策支持

充分發揮深鐵集團運行中的海量信息價值，通過多渠道接報、語音融合調度、視頻融合調度等先進的技術手段實現一張屏可視，一張圖管理，一張網聯動。通過大數據智能分析深鐵集團運行的各類相關數據，為集團管理者提供決策依據，以此全面提升集團運行管理的水平。

3.建設統一的集團綜合協調機制，實現緊急事件的快速響應與協同聯動

依托云計算、大數據、AI構建全融合、協同化、流程化的智能應急指揮系統，實現緊急事件的快速響應與協同聯動。結合集團突發事件預案、三防預案等預案，打造應急事件事前預警、事發值守、事中指揮調度、事后總結評估全過程閉環的集團級應急指揮中心。

三、建設規劃

深鐵集團全面數字化轉型以“打造全球智慧城軌標桿”為愿景，通過全業務、全流程、全系統的數字化轉型項目建設，分三階段實現“六個一”的建設目標，即集團一盤棋、安全一張網、建設一張圖、運行一張表、服務一條線、管理一塊屏。按照全面數字化轉型的頂層藍圖規劃，秉承融合互通、能力開放、資源共享的理念，構建了數字地鐵總體技術架構，如圖1所示。

圖1 深圳地鐵數字地鐵技術架構

“數字地鐵”一期項目內容涵蓋基礎設施層、數字平臺層、業務應用層三個方面，在對集團各業務板塊進行資源整合、數據整合、應用服務整合的基礎上，通過數據分析、視頻分析、人工智能等新技術支撐實現集團整體的態勢感知、業務可視、智能輔助決策和應急聯動指揮，助力深圳地鐵的智慧化建設和數字化轉型，提高深圳地鐵的運行效率、安全保障和服務水平。

四、產品選型

地鐵行業屬于關鍵基礎設施領域，深鐵集團基于安全可信任、自主可供應、創新可競爭、開放可兼容的指導思想，在產品選型方面“數字地鐵”一期項目全面采用國產化設備、數據庫、平臺軟件、應用軟件。

深圳地鐵“數字地鐵”一期項目采用華為鯤鵬全棧云作為核心技術，打造了自主可控城軌云。通過華為云FusionInsight技術構建了大數據分析平臺，采用領先的5G+大數據方案，并構建其數據資產中心和運行監控中心，有效地承載了地鐵各業務系統，支撐態勢感知、決策支持、應急響應等數據分析，數據分析效率從周級縮短至分鐘級，實現高效運營，推動深圳步入全聯接數字化軌道交通新時代。

五、實施過程

“數字地鐵”一期項目于2020年3月啟動，于5月啟動微模塊機房安裝，6月完成“智繪深鐵”移動辦公平臺及應急指揮系統應急值守模塊上線試運行，7月完成云計算平臺調試工作并正式對外提供服務，8月完成四個平臺和四個基礎組件部署，10月完成應急指揮系統和態勢呈現系統大屏開發，11月組織用戶進行各系統的聯合測試及用戶培訓，歷時9個月的艱苦奮戰，克服疫情等影響因素，2020年11月30日“數字地鐵”一期項目全面上線試運行，且于2021年7月1日正式上線運行。

在實施過程中，項目組組織需求調研294次，涉及單位31家，經35次匯報，238次專項會議討論，最終確定了用戶需求書和技術規格書，并完成詳細設計方案。用戶培訓30場，共計培訓人數600余人，運維培訓32場，共計培訓人數100余人，考試25場，參加考試人數400余人。在8個月試運行期間，收集實現新需求76項，解決用戶問題288項。

六、建設情況及成效

“數字地鐵”一期項目實現了資源統一上云管理，數據集中匯聚，業務系統統一認證，移動端辦公應用集中入口的統籌管理目標。項目通過等級保護2.0測試及專業第三方測評，共取得了3項軟件著作權。“云計算”“大數據”“企業數據倉庫”“融合通信”“機器學習”正在推動深鐵集團內外部的業務協同和數據賦能。“數字地鐵”一期項目的成功建設，標志著深鐵集團數字化轉型取得了實質性進展，邁出了堅實一步。

（一）搭建“四個平臺”

“數字地鐵”一期項目建成了集團級云數據中心，搭建了深鐵集團云平臺、大數據平臺、融合通信平臺和集成平臺等“四個平臺”。

1.云平臺

云平臺共有13580核CPU資源，19614.12GB內存資源，2688.74TB塊存儲。平臺通過虛擬化技術將IT基礎資源云化，向集團管理系統提供了統一的計算、存儲、網絡、安全資源。截至2021年，云平臺已向35個業務系統提供了服務。與傳統模式相比，云化的建設模式將提高50%的設備利用率。

2.大數據平臺

大數據平臺為深鐵集團提供大數據基礎服務、人工智能服務、數據支撐應用服務以及數據處理分析服務。截至2021年，已匯集了財務、資產管理、統計分析、安全管理、商業管理等28個關鍵系統數據，數據容量超過37TB，初步構建了集團企業級數據倉庫。通過大數據平臺對1898個業務指標進行規劃梳理，對1578張表進行了數據治理，建立了9個主題域、917個主題模型、85個專題模型，實現了343個業務指標的自動計算。支撐了深鐵集團一企一屏、態勢呈現、決策分析、應急指揮、CDMC等業務系統的數據分析呈現。

3．融合通信平臺

融合通信平臺實現了固話、手機、視頻監控、視頻會議的互聯互通，為應急指揮及重要會議提供音視頻通信和融合會商服務。目前，融合通信平臺視頻管理模塊已接入城際鐵路建設、地鐵建設、地鐵運營、房地產開發、地鐵周邊視頻共計3萬余路視頻監控，建立了外部單位視頻共享的統一出口，為后續集團安全態勢的全局化、可視化奠定了基礎。通過該平臺及系統，深鐵集團成為深圳市首家占道視頻監控與市交通局視頻聯網平臺成功對接的單位，預計為集團占道視頻監控建設工程節省10億元資金。同時，融合通信平臺已為深鐵集團各單位日常各類視頻會議提供了保障服務。

4．集成平臺

集成平臺對內實現關鍵系統數據的采集，對外提供統一的數據接口。通過多次協調深鐵集團內部原系統開發廠商、外部深圳市國資委和政數局等單位，成功實現了內外部數據共享，并節省接口費用300萬元。對接精準氣象系統獲取氣象數據，實時聯動應急預案,為應急指揮系統提供分區逐時天氣預報和氣象預警信息；對接深圳機場地面交通中心,提供機場站列車預達時刻和進出站客流量，為機場旅客提供出行指引；對接福田區交通局提供地鐵列車位置及時刻表，為市民公共交通出行，提供便捷查詢和智能決策；向市住建局市政站提供盾構機數據；向南山區政數局提供南山區運營實時客流數據。

（二）組建“四個基礎組件”

“數字地鐵”一期項目組建了統一用戶管理、移動辦公、地圖服務、可視化服務等“四個基礎組件”，并于2020年9月10日對外提供服務。這解決了深鐵集團移動辦公入口多、系統用戶密碼數量多、地圖數據及可視化能力缺乏等問題，為遠程辦公提供技術支撐。

1.統一用戶管理平臺

統一用戶管理平臺提供集團企業級統一認證和身份管理服務，員工訪問一次、認證一次，即可登錄所有具備權限的可信應用，增強員工辦公體驗，提升內部信息安全，提高管理和運維效率。目前，平臺已正式接入38個業務系統，管理用戶數量47632（其中內部用戶26953，外部用戶20679），并持續穩定運行。

2．移動辦公平臺

移動辦公平臺借助私有化企業微信打造了“智繪深鐵”APP，作為集團內部即時通訊、即時待辦提醒、移動辦公應用的統一入口。目前，APP已集成了集團內部 84個系統，拉通了內外部用戶合計4萬余人。移動辦公平臺還提供了企業云盤和在線文檔工具，實現了辦公文檔的多終端高效訪問及安全高效的權限共享協作。目前，企業云盤存儲各類辦公文件7000余個，在線文檔已創建辦公云文件11000余個，極大提升了協同辦公效率。

3．地圖服務平臺

地圖服務提供離線地圖數據及服務，可提供集團共享的POI、地鐵線路、路網、背景和建筑物等數據，及基礎地圖、統一圖層、POI搜索、路徑規劃、正/逆地理編碼、柵格地圖和坐標統一等服務。目前，地圖服務已支撐了應急指揮系統、態勢呈現系統、一企一屏等系統的使用。

4．可視化服務平臺

可視化平臺提供地圖數據整合能力、3D模型導入能力、快捷方便的可視化設計能力，結合數據分析，將用戶業務體系內部各類多源、海量的數據以圖形的方式呈現出來，支持大屏端、PC端及APP端的可視化頁面開發。可視化平臺在“一企一屏”及資源系統圖表開發過程中起到了加速器的作用，助力了系統快速上線。

（三）開發“三個應用系統”

“數字地鐵”一期項目開發了應急指揮系統、態勢呈現系統、決策分析系統等“三個應用系統”，于2020年11月15日完成系統測試。“三個應用系統”經過業務梳理、指標分析、計算邏輯驗證、流程設計集中展示了深鐵集團多年來的建設成果和1898項指標，為集團管理者實時決策提供了數據支撐。

1.應急指揮系統

應急指揮系統（圖2）借助“四個平臺”和“四個基礎組件”能力，實現了應急搶險車輛GPS定位實時顯示，建設及運營視頻實時通過手機端/PC端調取，多種設備融合通信召開應急現場會議，集團級三防預案和突發事件預案數字化。

圖2 應急指揮系統

應急指揮系統已完成了對深鐵集團及7家主要下屬單位的三防預案及突發應急預案功能覆蓋，成功與深鐵集團BIM平臺實現了技術融合。目前接入視頻監控3.8萬余路、GPS定位車輛189輛、車站305個（其中運營線路11條，共284座車站；有軌電車2條，共21座車站）、工點631個、救援隊伍184支、風險源169處、物資倉庫417處、社會公共資源7類（含消防隊、派出所、醫院、協議酒店、街道辦、避難場所、交警隊）；啟動三防響應80次、上報事件106件、氣象預警231次、發送預警短信110105條、融合會商1645次、查看視頻監控6840次。

2.態勢呈現系統

態勢呈現系統通過整合各單位運行數據建立指標監測體系，通過可視化平臺實現全集團運行態勢的立體化、動態化、交互性展示，已成為深鐵集團對外展示的重要窗口之一。目前態勢呈現已展示集團板塊398項指標、直管單位1189項指標、三維展示473項指標，總計展示2060項指標。其中，盾構數據、車站客流數據、車廂擁擠度數據、每日上線列車等均為實時數據。“態勢呈現系統”于2021年亮相北京國際城市軌道交通展覽會，獲得業界廣泛關注。

3.決策分析系統

決策分析系統（圖3）以跨部門海量數據為基礎，利用大數據挖掘技術，對集團人力、財務、商業、運營、經營等板塊業務進行數據分析和預測，為相關業務對象提供決策輔助支撐。目前，決策分析系統輸出數據集寬表143張，業務指標計算規則301個，開發算法模型3個（1個為機器學習模型），開發乘客數據標簽與特征164個。

圖3 決策分析系統PC端

七、經驗總結

“數字地鐵”一期項目是一個大型信息化建設項目，具有建設內容多、牽涉單位、部門多，涉及專業廣，業務需求多等難點，又疊加外部疫情等不利因素，但是經過項目組的不懈努力，在3個月內建成了集團級云數據中心，9個月內項目整體上線試運行，創造了深圳地鐵速度。

1.統一規劃、統一建設

全面數字化轉型推進之初，深鐵集團根據數字化轉型藍圖規劃，啟動數字地鐵“一期”項目，按照全面數字化轉型規劃的第一階段建設內容，主要搭建四大基礎平臺及四大基礎組件，初步構建了深鐵集團的數智中樞，為集團數字化轉型奠定了基礎。

2.領導掛帥，組織保障

為推進“數字地鐵”一期項目快速落地，切實壓實主體責任，深鐵集團副總經理親自決策部署，由集團信息管理中心統籌，成立了由深鐵集團領導、職能部門和分子公司、華為公司相關負責人組成的聯合項目組，由集團高層領導擔任項目總體負責人，由各部門、各直管單位領導擔任項目責任人，并設立項目管理執行團隊、項目管理辦公室、技術管理組、業務與需求組等組織機構，梳理了項目實施重點、難點，制定了項目實施計劃，有計劃、分步驟快速推進項目落地，從組織上保障集團從信息化向數字化、智能化、智慧化的快速轉型。

3.業務與IT深度融合

“數字地鐵”一期項目采用的雙項目經理制，業務經理負責業務需求，IT經理負責技術實現，同時從業務和IT技術兩方面快速推動項目實施。在深鐵集團各單位項目經理的帶領下，聯合團隊深入業務一線，廣泛調研，獲取大量翔實的一線需求及業務數據。在試運行期間，成立用戶意見反饋組，聽取用戶意見并優化改進，真正實現業務與IT技術的深度融合，建設成為有用、易用、實用的數字化系統。

4.秉承真抓實干精神

在“數字地鐵”一期項目推進的9個多月里，聯合團隊成員奔跑在業務一線，設計方案、技術攻關、聯合調試到深夜。深圳地鐵人以真抓實干的精神，全力以赴推進項目進展，形成項目過程文檔2400余篇。

接下來，深鐵集團將在“數字地鐵”一期項目基礎上，逐步建設完善集團端層和基礎設施層，進一步構建和升級集團“1+5+1”通用平臺（即“1”云平臺，“5”通用平臺：大數據平臺、融合通信平臺、視頻分析平臺、物聯網平臺、GIS平臺，“1”數據集成平臺），著力應用層建設，全面實現“六個一”目標，為軌道交通安全、運行、服務等領域的工作效率提升和管理模式變革提供技術支撐，最終實現智慧地建城軌、建智慧的城軌、智慧運營和智慧管控。