馬偉杰

(上海地鐵第一運(yùn)營有限公司，200003，上海//高級工程師)

2014年8月上海軌道交通10號線投用全自動(dòng)駕駛功能，列車以全自動(dòng)運(yùn)行的模式(自動(dòng)喚醒、自檢、出庫、駕駛、停站、報(bào)站、開關(guān)門、折返、回庫、洗車、休眠等)，實(shí)現(xiàn)了理想的運(yùn)營計(jì)劃安排,縮短了行車間隔,提高了運(yùn)營服務(wù)水平和系統(tǒng)運(yùn)能。全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)在提供高效、自動(dòng)化服務(wù)的同時(shí)具有高度的可靠性和安全性。

根據(jù)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的管理經(jīng)驗(yàn)，智能運(yùn)維系統(tǒng)開發(fā)基于車站運(yùn)維管理場景,利用現(xiàn)有自控系統(tǒng)，開發(fā)車站智能化管理平臺，實(shí)現(xiàn)更加全面、智能的運(yùn)維應(yīng)用，從而提高車站運(yùn)營效率及服務(wù)水平。

智慧車站系統(tǒng)涵蓋了設(shè)備管理、客運(yùn)管理、生產(chǎn)計(jì)劃監(jiān)控、應(yīng)急指揮及車站站務(wù)管理等功能。該系統(tǒng)啟用后車站現(xiàn)場所有的生產(chǎn)、服務(wù)信息都將集中到車控室進(jìn)行顯示、分析和處理，指揮現(xiàn)場作業(yè)的命令亦將從車控室發(fā)送至車站各個(gè)崗位，有效地提升了車站乘客服務(wù)水平及綜合管理能力。

1 上海軌道交通10號線新江灣城智慧車站總體策劃

結(jié)合采用全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的車站運(yùn)營場景，設(shè)計(jì)智慧車站的總體功能，具體實(shí)現(xiàn)車站態(tài)勢全感知、客運(yùn)服務(wù)智能化和人員管控精細(xì)化，全面支持多職能隊(duì)伍的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)崗位復(fù)合和減員增效。一方面確定車站運(yùn)營需求，定義車站管理內(nèi)容，明確運(yùn)營場景，并以車站各崗位作業(yè)內(nèi)容為引導(dǎo)，轉(zhuǎn)換車站智能化需求；另一方面梳理現(xiàn)有的技術(shù)支持，如系統(tǒng)設(shè)備和大數(shù)據(jù)支撐，以及車站現(xiàn)有的工作流程、臺賬記錄、崗位標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)案文本等，并從車站運(yùn)營管理、設(shè)備管理和人員管理智能化以及故障聯(lián)動(dòng)、消防聯(lián)動(dòng)、大客流應(yīng)急聯(lián)動(dòng)需求進(jìn)行梳理，并從人員布崗作業(yè)、信息流轉(zhuǎn)和設(shè)備聯(lián)動(dòng)三方面確定功能需求和系統(tǒng)配置。

上海軌道交通10號線新江灣城站是全自動(dòng)駕駛線路的終點(diǎn)折返車站,車站配置綜合監(jiān)控系統(tǒng),并且正在進(jìn)行多職能隊(duì)伍建設(shè)，非常適合進(jìn)行智慧化升級。以該站作為試點(diǎn)車站，利用車站的綜合監(jiān)控及其子系統(tǒng)，新增輔助分析系統(tǒng)，對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理和綜合再建模，開發(fā)更加全面、智能的運(yùn)維應(yīng)用，全面提高車站的運(yùn)營效率及服務(wù)水平。

2 智慧車站需具有的典型功能

智慧車站需要一顆智慧的大腦，將相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)行整合。對新江灣城站的綜合監(jiān)控系統(tǒng)(ISCS)進(jìn)行了升級，形成了新江灣城站的綜合運(yùn)管平臺(ISCS-SOM)，如圖1所示。ISCS-SOM可實(shí)現(xiàn)場景化控制、車站設(shè)備專家管理及智能乘客服務(wù)等功能。

圖1 新江灣城智慧車站ISCS-SOM系統(tǒng)架構(gòu)圖

通過將SVG(可縮放矢量圖形)嵌入集成系統(tǒng)平臺，實(shí)現(xiàn)車站日常設(shè)備運(yùn)行、客運(yùn)管理、人員管理等信息的處置和監(jiān)視。通過將各集成和互聯(lián)系統(tǒng)的信息進(jìn)行整合，提供一個(gè)友好、完整、統(tǒng)一的人機(jī)界面。

2.1 運(yùn)營場景設(shè)置和系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

采集車站日常運(yùn)營、應(yīng)急處置等場景中車站設(shè)備和人員的聯(lián)動(dòng)需求，制作成為車站預(yù)設(shè)場景。按照車站運(yùn)營場景劃分，聯(lián)動(dòng)功能可分為車站開/關(guān)、低峰客流、高峰客流、大客流應(yīng)急及車站設(shè)備定期檢測維護(hù)等部分。當(dāng)滿足場景觸發(fā)條件時(shí)，智慧車站系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)或者停止相應(yīng)設(shè)備，并提示員工布崗位置，以及實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場客流信息等。

2.2 車站狀態(tài)全息感知和智能控制

在全站范圍內(nèi)增設(shè)智能感知設(shè)備的手段，實(shí)現(xiàn)全息感知現(xiàn)場信息的同時(shí)，識別車站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)(場景)及環(huán)境信息，以做到車站日常運(yùn)行條件的精細(xì)化掌控。

采集和記錄車站典型區(qū)域測試點(diǎn)的溫度、濕度及二氧化碳濃度等環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。匯總ISCS采集的車站及所轄區(qū)間機(jī)電設(shè)備(通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備、給排水設(shè)備、智能照明、電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)卷簾門、VRV(變制冷劑流量)空調(diào)系統(tǒng))的運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警信息，從而實(shí)現(xiàn)對被控設(shè)備各種模式的自動(dòng)控制。

根據(jù)車站環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和控制策略，實(shí)現(xiàn)對車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備和空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行模式的切換控制和運(yùn)行頻率調(diào)節(jié)，在滿足乘客舒適性要求的條件下，可降低設(shè)備能耗及提高經(jīng)濟(jì)效益；通過對空調(diào)冷水閥的開度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)系統(tǒng)與水系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制，從而降低車站綜合能耗。

統(tǒng)計(jì)車站和區(qū)間設(shè)備的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，并根據(jù)設(shè)備保養(yǎng)要求，對設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)提供建議提示。根據(jù)有關(guān)機(jī)電設(shè)備的平均使用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)主備用設(shè)備的自動(dòng)切換運(yùn)行，從而延長此類設(shè)備(如各種水泵等)的使用壽命。

2.3 智能乘客服務(wù)

在新江灣城站公共區(qū)設(shè)置旅服機(jī)器人。旅服機(jī)器人利用機(jī)器人的深度學(xué)習(xí)、人臉識別等人工智能解決方案實(shí)現(xiàn)車站內(nèi)智能導(dǎo)覽、智能講解、智能應(yīng)答及智能導(dǎo)航；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。以設(shè)置在車站站廳與出入口結(jié)合部、站廳付費(fèi)區(qū)的顯示終端為載體，向乘客發(fā)布各類運(yùn)營服務(wù)信息(如車站出入口信息、周邊環(huán)境與公交接駁信息、列車服務(wù)信息、換乘方案及票價(jià)、乘客須知、旅游信息等)，實(shí)現(xiàn)與乘客的信息查詢交互，引導(dǎo)乘客以更高效、更便捷的方式出行。緊急情況下，車站的電子導(dǎo)引系統(tǒng)能快速接收OCC(運(yùn)營控制中心)或車站綜合監(jiān)控工作站發(fā)布的緊急信息，保證了發(fā)布的快捷性。

2.4 智能視頻分析

智能視頻分析系統(tǒng)可分析乘客行為。當(dāng)乘客在視頻內(nèi)出現(xiàn)了摔倒、擁擠、大客流、異常行為等狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警。車控室監(jiān)控工作站收到報(bào)警信息后，自動(dòng)彈出相應(yīng)視頻和報(bào)警，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)自動(dòng)啟動(dòng)語音廣播，并向操作員提示建議措施。智能視頻分析系統(tǒng)包括站臺客流密度分析、旅客摔倒分析、扶梯口擁堵分析、自動(dòng)扶梯運(yùn)行監(jiān)測分析、異常事件實(shí)時(shí)提示及智能語音播報(bào)等功能。例如,站臺客流密度分析是通過視頻信息對站臺人員密度進(jìn)行分析，從而判斷站臺區(qū)域人數(shù)情況，并根據(jù)配置的基數(shù)來得到當(dāng)前站臺的客流密度。

2.5 智能維護(hù)專家

ISCS-SOM構(gòu)建了車站受控對象(電力及機(jī)電等設(shè)備)維護(hù)管理數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了對受控對象設(shè)備的全信息管理；對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行開發(fā)，通過數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)學(xué)建模、大數(shù)據(jù)分析及機(jī)器學(xué)習(xí)等手段，完成對設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)控制、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析等操作，為設(shè)備的動(dòng)態(tài)維護(hù)和故障原因判別提供了智能輔助手段。同時(shí)配置了單兵維保功能，該功能中多職能隊(duì)伍隨身佩戴集實(shí)時(shí)視頻、音頻攝錄、照相錄音及藍(lán)牙定位等功能于一體的單兵裝備，通過建立遠(yuǎn)程視頻對講，實(shí)時(shí)將圖像傳輸至車站和OCC，使OCC人員能與多職能隊(duì)伍通過實(shí)時(shí)溝通指導(dǎo)故障排除工作。

2.6 智能布崗

建立以時(shí)間軸拓展的任務(wù)管理系統(tǒng)，對車站各崗位人員采取任務(wù)化管理模式，通過系統(tǒng)下達(dá)可執(zhí)行、可傳達(dá)、可確認(rèn)的任務(wù)，崗位人員接收信息后明確當(dāng)天工作內(nèi)容、完成時(shí)間及完成地點(diǎn)等，便于作業(yè)精細(xì)化管理，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

3 ISCS-SOM架構(gòu)

建設(shè)新江灣城智慧車站，對車站ISCS進(jìn)行了升級，成為新江灣城站的ISCS-SOM。ISCS-SOM采用B/S(瀏覽器/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)和TCP/IP(傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)。根據(jù)業(yè)務(wù)劃分不同，將ISCS-SOM分別部署在生產(chǎn)網(wǎng)和管理網(wǎng)，兩者通過單向隔離網(wǎng)閘進(jìn)行互聯(lián)，詳細(xì)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 ISCS-SOM架構(gòu)圖

ISCS-SOM的硬件分為兩層：

1)就地監(jiān)視控制級。包括原ISCS監(jiān)控涵蓋的子系統(tǒng)硬件，以及為支撐改造后的ISCS-SOM應(yīng)用需要安裝的攝像機(jī)、通信管理機(jī)、傳感器及表計(jì)等前端感知設(shè)備。

2)ISCS-SOM管理級。包括原ISCS服務(wù)器等硬件，以及為實(shí)現(xiàn)ISCS-SOM應(yīng)用需要的服務(wù)器、工作站及通信接口設(shè)備等后端集成分析設(shè)備。

ISCS-SOM軟件分為3層：

1)數(shù)據(jù)接口層。包括原ISCS接口軟件，以及符合新接入子系統(tǒng)要求的接口軟件。上述軟件專門用于數(shù)據(jù)采集和協(xié)議轉(zhuǎn)換，主要由通信接口設(shè)備完成。

2)數(shù)據(jù)處理層。用于實(shí)時(shí)對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，該層主要由車站原ISCS服務(wù)器處理數(shù)據(jù)，且新增數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫提供ISCS-SOM的應(yīng)用功能。

3)人機(jī)接口層。用于處理人機(jī)接口，該層主要由操作終端進(jìn)行操作，對原有ISCS界面進(jìn)行合理規(guī)劃和整合，實(shí)現(xiàn)場景化車站運(yùn)營的日常使用功能。該層通過系統(tǒng)服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)，然后在操作站顯示的人機(jī)界面上完成各種操作。

ISCS-SOM網(wǎng)絡(luò)基于原車站ISCS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)充，新接入智能照明、冷機(jī)節(jié)能管理、智能視頻分析、智慧水務(wù)及環(huán)境監(jiān)測等子系統(tǒng)。ISCS-SOM網(wǎng)絡(luò)由局域?qū)雍同F(xiàn)場層組成。

1)局域?qū)?。車站級局域網(wǎng)為冗余的100 Mbit/s交換式工業(yè)以太網(wǎng)，且符合IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，采用TCP/IP協(xié)議；車站級骨干網(wǎng)采用千兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，分別配置千兆以太網(wǎng)接口和百兆以太網(wǎng)接口。

2)現(xiàn)場層。即各子系統(tǒng)執(zhí)行層面上的網(wǎng)絡(luò)，采用工業(yè)控制以太網(wǎng)絡(luò)。

4 結(jié)語

新江灣城智慧車站的建成應(yīng)用，將大大提高車站的管理服務(wù)水平，更加契合全自動(dòng)駕駛時(shí)代對車站建設(shè)的要求。隨著后續(xù)ISCS-SOM運(yùn)行數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)的積累，將進(jìn)一步推動(dòng)城市軌道交通車站的智慧化建設(shè)。