吳 昊(北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司,北京 100073)
物聯(lián)網(wǎng)作為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后,世界信息化發(fā)展的第三次浪潮,得到了黨中央、國(guó)務(wù)院的高度重視,已成為國(guó)家科技發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分,是未來戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)力量之一[1-3]。中央政府對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用建設(shè)高度重視,提出要發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè),帶動(dòng)科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展,并優(yōu)先從城市安全運(yùn)行、應(yīng)急管理做起。因此,推進(jìn)城市物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用建設(shè),是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要手段,是建設(shè)中國(guó)特色世界城市的具體要求,對(duì)于提升政府服務(wù)和管理水平,帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。
當(dāng)前,城市交通環(huán)境日益嚴(yán)峻,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段,為交通安全運(yùn)行和監(jiān)測(cè)預(yù)警提供科技手段的需求愈來愈迫切。北京市應(yīng)急辦發(fā)布《北京市城市安全運(yùn)行和應(yīng)急管理領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用建設(shè)工作方案》(京應(yīng)急辦發(fā)[2010] 6號(hào))[4]、北京市政府辦公廳發(fā)布《北京市城市安全運(yùn)行和應(yīng)急管理領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用建設(shè)總體方案》(京政辦發(fā)[2011]14號(hào)文)[5]均提出了北京市物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用建設(shè)的總體架構(gòu)和主要建設(shè)任務(wù)。
本文基于物聯(lián)網(wǎng)感、傳、知、用技術(shù),分析并提出了在軌道交通(包括地鐵和輕軌)的客流安全防范分析與預(yù)警系統(tǒng),以期實(shí)現(xiàn)對(duì)大客流智能安全防范手段的突破,提高大客流監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)判斷、智能預(yù)警的能力,為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通安全防范的應(yīng)用起到示范作用,促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與交通行業(yè)智能化應(yīng)用。
隨著北京市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化程度進(jìn)一步提高,軌道交通線網(wǎng)客運(yùn)量多次突破歷史記錄,各線客運(yùn)量也紛紛突破歷史記錄。最高客流值已達(dá)到727.68萬人次,相對(duì)于與2010年全路網(wǎng)最高值658.64萬人次,增幅高達(dá)10%。除2號(hào)線、8號(hào)線、機(jī)場(chǎng)線外,其余線路滿載率均超過100%,個(gè)別線路甚至超過144%,日最高
吳昊,女,畢業(yè)于中南大學(xué),工程師。主要研究方向?yàn)槌鞘熊壍澜煌ㄍㄐ判盘?hào),曾參與“北京地鐵9號(hào)線通信信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“北京地鐵14號(hào)線通信信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“北京地鐵1、2號(hào)線自動(dòng)售檢票系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“德黑蘭地鐵二、三期工程通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“軌道交通安全防范物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目“、“北京市政治中心區(qū)綜合管理物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目”等項(xiàng)目工作??瓦\(yùn)量達(dá)到了727.68萬人次。
日常情況下,平峰時(shí)段按照乘客的基本需求,以保證乘客安全、便捷、舒適為目標(biāo),充分利用場(chǎng)站的各種設(shè)施設(shè)備,實(shí)現(xiàn)效用的最大化。高峰時(shí)段在大客流沖擊下,車站的首要目標(biāo)是要保證換乘乘客的安全換乘和車站的正常運(yùn)營(yíng)。在車站任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),就要通過限流、控流、加強(qiáng)疏導(dǎo)等措施,控制客流密度,保證乘客人身和車站運(yùn)營(yíng)安全。
隨著軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的程度不斷加深,軌道交通客流量不斷攀升。車站的人群高度聚集,特別是高峰期間人群擁擠嚴(yán)重,給軌道交通的安全運(yùn)營(yíng)帶來極大的挑戰(zhàn)。
目前,在路網(wǎng)中發(fā)生大客流沖擊時(shí)政府應(yīng)急調(diào)度部門不能及時(shí)調(diào)度路面公共交通資源,造成軌道交通大客流沖擊不能得到及時(shí)有效地緩解。本文通過使用傳感器技術(shù),在軌道交通大客流沖擊易發(fā)站的換乘通道、站廳及站臺(tái)布設(shè)客流檢測(cè)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)對(duì)大客流的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);旨在及時(shí)獲知全路網(wǎng)客流信息,提升針對(duì)軌道交通客流信息的綜合分析及預(yù)警能力,以期為運(yùn)營(yíng)公司的日常運(yùn)營(yíng)、政府管理部門運(yùn)行協(xié)調(diào)、突發(fā)事件下的應(yīng)急疏散指揮提供精確的數(shù)據(jù)支撐;為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通安全防范的應(yīng)用起到示范作用。
本文提出如圖1所示的軌道交通客流安全防范分析與預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)。包括如下4個(gè)層次。
1)感知層:感知層是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源,通過在軌道交通的站廳、站臺(tái)、換乘通道、出入口各主要人流密集區(qū)域部署多種專用傳感器,實(shí)現(xiàn)分區(qū)域客流數(shù)據(jù)采集功能,可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)和獲取大客流沖擊站點(diǎn)出入口客流狀態(tài)、換乘通道客流量、站臺(tái)乘客狀態(tài)及密度等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
2)網(wǎng)絡(luò)傳輸層:網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的主要傳輸交換平臺(tái),可承載多種信息業(yè)務(wù),主要用于車站與OCC之間的信息互聯(lián)。傳輸客流統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、原始采集視頻數(shù)據(jù)、預(yù)警數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)及信息。
3)支撐層:利用支撐平臺(tái)對(duì)傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的分類和整合,利用物聯(lián)信息共享交換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)部門間的物聯(lián)信息共享,包括對(duì)部門提供物聯(lián)信息資源的管理和導(dǎo)航服務(wù),以及部門間物聯(lián)信息的交換服務(wù)。
4)應(yīng)用層:提供了日常管理,監(jiān)測(cè)預(yù)警,應(yīng)急處置,事后評(píng)估等功能,政府應(yīng)急調(diào)度人員可監(jiān)控實(shí)時(shí)客流變化,在出現(xiàn)大客流時(shí)能通過系統(tǒng)進(jìn)行輔助決策,并在事后對(duì)事件的處置及風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行總結(jié)評(píng)估。
目前市場(chǎng)上的客流量監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是基于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤與識(shí)別核心技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)處理技術(shù),在技術(shù)上劃分有基于多傳感器的數(shù)據(jù)融合技術(shù)、基于立體視覺的紅外感應(yīng)技術(shù)和智能視頻分析技術(shù),可進(jìn)行客流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化采集系統(tǒng),智能化精確采集客流量、客流方向、客流速度、客流密度等客流信息的采集。
基于立體視覺的紅外感應(yīng)系統(tǒng)是利用立體視覺攝像頭捕捉其下方的物體,由于其內(nèi)置高亮紅外LED,系統(tǒng)可以在各種亮度環(huán)境下工作,同時(shí)計(jì)數(shù)系統(tǒng)可對(duì)所有通過探測(cè)區(qū)域的物體進(jìn)行高度、形狀和運(yùn)動(dòng)方向上的分析。
基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)主要由激光掃描儀、嵌入式工控機(jī)、監(jiān)控中心管理軟件等部分組成,利用多臺(tái)激光掃描儀及攝像頭構(gòu)成分布式多模態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍環(huán)境的無縫覆蓋及多層次數(shù)據(jù)采集,以及對(duì)每個(gè)客流個(gè)體運(yùn)動(dòng)軌跡的精確檢測(cè)與跟蹤,同時(shí)進(jìn)行客流量統(tǒng)計(jì)。
智能視頻分析是指利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)視覺的方法,通過對(duì)攝像機(jī)拍攝的視頻序列進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻場(chǎng)景中所關(guān)注目標(biāo)的定位、識(shí)別和跟蹤,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行客流量的統(tǒng)計(jì)。
針對(duì)以上3種類型,進(jìn)行了性能的比較,結(jié)果如表1所示。
表1 主要客流監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)比表
本文提出如圖2所示的軌道交通客流安全防范分析與預(yù)警系統(tǒng)功能架構(gòu)。包括如下4個(gè)功能。
主要完成各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的日常管理工作,包括應(yīng)急值守、站點(diǎn)管理、統(tǒng)計(jì)分析與展示以及預(yù)案管理等功能。
1)應(yīng)急值守功能:是要建立軌道交通應(yīng)急指揮成員單位之間的值守信息的上報(bào)、接收、抄送渠道。實(shí)現(xiàn)與應(yīng)急指揮中心的互聯(lián)互通,同時(shí)完成和其他專項(xiàng)應(yīng)急指揮部等相關(guān)單位之間的信息報(bào)送和抄送。確保應(yīng)急單位之間的信息互通,為應(yīng)急工作的順利進(jìn)行提供有力保障。包括物聯(lián)圖像監(jiān)控、物聯(lián)傳感數(shù)據(jù)監(jiān)控、值守管理、值班管理、通訊錄管理功能。
2)站點(diǎn)管理功能:實(shí)現(xiàn)對(duì)車站及路網(wǎng)、路線基礎(chǔ)信息的管理與空間展示,實(shí)現(xiàn)對(duì)車站具體風(fēng)險(xiǎn)因素的管理和展示。包括基礎(chǔ)信息管理、風(fēng)險(xiǎn)因素管理功能。
3)應(yīng)急資源管理功能:提供應(yīng)急處置所必須的人員、物資、技術(shù)、裝備準(zhǔn)備等的管理工作。能夠提供應(yīng)急人員組織、應(yīng)急設(shè)備物資等方面的動(dòng)態(tài)管理,為應(yīng)急指揮調(diào)度提供保障。主要實(shí)現(xiàn)應(yīng)急隊(duì)伍管理、應(yīng)急物資管理、專家?guī)旃芾?、知識(shí)庫(kù)管理、案例庫(kù)管理、法律法規(guī)管理以及資源查詢統(tǒng)計(jì)。
4)統(tǒng)計(jì)分析與展示功能:通過建立統(tǒng)計(jì)分析與展示系統(tǒng),對(duì)路網(wǎng)、線路及車站內(nèi)發(fā)生的大客流及核化恐怖襲擊等突發(fā)事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并通過大屏幕展示在一張軌道交通客流狀態(tài)圖上,為應(yīng)急指揮調(diào)度提供保障。
5)領(lǐng)導(dǎo)桌面功能:在常態(tài)下為領(lǐng)導(dǎo)提供各種監(jiān)測(cè)和預(yù)警信息的查詢統(tǒng)計(jì),通過各種信息的分析和展示,為領(lǐng)導(dǎo)提供分析決策使用的信息桌面。主要實(shí)現(xiàn)大客流預(yù)警信息展示、軌道大客流分布車站信息展示、突發(fā)事件展示、報(bào)警信息展示、應(yīng)急預(yù)案展示、法律法規(guī)的展示、圖表統(tǒng)計(jì)分析展示、查看當(dāng)日值班人員等功能。
6)模擬演練功能:主要對(duì)演練計(jì)劃、演練方案、演練數(shù)據(jù)、演練過程管理。
7)應(yīng)急預(yù)案管理功能:預(yù)案集中存儲(chǔ)在預(yù)案庫(kù)中,預(yù)案系統(tǒng)及下級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)均可以訪問此預(yù)案庫(kù),通過權(quán)限管理對(duì)預(yù)案庫(kù)中不同的預(yù)案進(jìn)行分類管理。應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)可以查詢、管理各專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案;各應(yīng)用系統(tǒng)可以查詢、管理和使用各自對(duì)口的專項(xiàng)預(yù)案,并有權(quán)對(duì)對(duì)口專項(xiàng)預(yù)案進(jìn)行修訂。
8)后臺(tái)管理功能:實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)用戶、組織、權(quán)限的配置。為系統(tǒng)的應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大客流沖擊軌道交通突發(fā)事件的早期預(yù)警、趨勢(shì)預(yù)測(cè)和綜合研判。在相關(guān)部門協(xié)助下,監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前掌握的信息,運(yùn)用綜合預(yù)測(cè)分析模型,進(jìn)行快速換算,對(duì)客流趨勢(shì)模擬分析,確定可能的影響范圍、影響方式、持續(xù)時(shí)間和危害程度。
根據(jù)各車站客流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息和車站工作人員在線填報(bào)的客流量信息,使交通安全應(yīng)急指揮中心及時(shí)掌握各個(gè)車站及線路的大客流預(yù)警信息,并對(duì)收集到的信息進(jìn)行整理,確認(rèn)預(yù)警級(jí)別,及時(shí)向各運(yùn)營(yíng)企業(yè)和其他相關(guān)單位發(fā)出預(yù)警公告,并做好應(yīng)急資源的備勤,做好各種防范措施并及時(shí)進(jìn)行預(yù)警發(fā)布。
輔助應(yīng)急指揮人員有效部署可調(diào)度應(yīng)急隊(duì)伍、應(yīng)急物資、應(yīng)急裝備等資源,實(shí)時(shí)或及時(shí)將軌道大客流事件的發(fā)生發(fā)展情況和應(yīng)急處置狀況傳遞給相關(guān)人員,實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)指揮、有序調(diào)度和有效監(jiān)督,提高應(yīng)急效率。
在突發(fā)事件完結(jié)之后,可通過系統(tǒng)對(duì)事件進(jìn)行過程追溯,對(duì)一些基本情況和數(shù)據(jù)重新進(jìn)行梳理,并對(duì)處置過程進(jìn)行評(píng)估,最終歸檔形成案例。同時(shí)還提供風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估功能,可通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)相關(guān)站點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析并形成評(píng)估報(bào)告。
軌道交通客流安全防范分析與預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)是軌道交通精細(xì)化管理的有力支撐,其將為城市軌道交通的客運(yùn)組織管理、為城市交通運(yùn)行監(jiān)測(cè)調(diào)度中心建設(shè)提供信息服務(wù)的客流數(shù)據(jù)依據(jù),是城市軌道交通精細(xì)化管理、服務(wù)于民的重要體現(xiàn)。
本文基于對(duì)客流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析,設(shè)計(jì)了集日常管理、監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急處置、事后評(píng)估功能于一體的軌道交通客流安全防范分析與預(yù)警系統(tǒng),旨在提高軌道交通的運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平及運(yùn)營(yíng)效率,提升軌道交通安全運(yùn)營(yíng)水平,提升軌道交通應(yīng)急指揮水平,增強(qiáng)公共交通應(yīng)急處置能力。
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[4]京應(yīng)急辦發(fā)[2010]6號(hào) 北京市城市安全運(yùn)行和應(yīng)急管理領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用建設(shè)工作方案[S].
[5]京政辦發(fā)[2011]14號(hào) 北京市城市安全運(yùn)行和應(yīng)急管理領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用建設(shè)總體方案[S].