陳瑞鳳，張亞偉，李 超，徐春婕

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081)

0 引言

京張高速鐵路(北京北—張家口)作為2022年北京冬奧會的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施，其智能化服務(wù)對于保障賽事順利舉辦、打造中國高鐵名片具有重要意義。京張高速鐵路智能車站作為“精品工程、智能京張”的重要組成部分，采用5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、機(jī)器人等新型信息技術(shù)[1]，借助智能感知傳感器、智能視頻監(jiān)控、手持作業(yè)終端、自助查詢機(jī)等監(jiān)測和服務(wù)設(shè)備，實時采集和感知車站內(nèi)“人員—設(shè)備—環(huán)境”各生產(chǎn)要素的狀態(tài)信息，實現(xiàn)旅客便捷出行、車站溫馨服務(wù)、生產(chǎn)高效組織、安全實時保障、設(shè)備節(jié)能環(huán)保等目標(biāo)[2]。

京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素主要包含“人員—設(shè)備—環(huán)境”等因素，這些生產(chǎn)要素是保障京張高速鐵路客運車站正常有序運營的基礎(chǔ)資源，對車站生產(chǎn)要素狀態(tài)信息的實時獲取和智能感知是維系客運生產(chǎn)作業(yè)穩(wěn)定運行所具備的先決條件[3]。

物聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)高速鐵路各類生產(chǎn)要素狀態(tài)信息感知的重要技術(shù)手段。鐵路物聯(lián)網(wǎng)正處于快速發(fā)展階段，已廣泛應(yīng)用于高速鐵路沿線運行環(huán)境監(jiān)測、車號自動識別等業(yè)務(wù)，可實現(xiàn)鐵路運輸生產(chǎn)中的狀態(tài)感知、標(biāo)識識別和定位導(dǎo)航，提升了鐵路運輸生產(chǎn)的自動化、智能化水平。物聯(lián)網(wǎng)在京張高速鐵路智能車站客運服務(wù)領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景[4]， 采用泛在感知物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實時采集車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)要素的狀態(tài)信息，對于提升客運人員管理、設(shè)備節(jié)能、環(huán)境監(jiān)測等生產(chǎn)管控業(yè)務(wù)的智能化水平具有重要意義。

由于京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素種類繁多，狀態(tài)信息類型多樣，因而需要融合多類型智能感知物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建面向生產(chǎn)要素監(jiān)測的智能車站異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系，實時采集和獲取各生產(chǎn)要素的多源狀態(tài)信息[5]。異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)運用先進(jìn)的感知識別和無線傳輸技術(shù)[6]，融合以5G窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things，NB-IoT)為代表的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)和多類型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[7]，通過異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的靈活自主組網(wǎng)，提高多源狀態(tài)信息的獲取能力，可實現(xiàn)車站運營環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)感知和無線定位導(dǎo)航等功能，優(yōu)化客運服務(wù)品質(zhì)，提升生產(chǎn)管理效率[8]。

研究針對京張高速鐵路智能車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)因素，采用融合蜂窩物聯(lián)網(wǎng)和多類型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過自主組網(wǎng)，實現(xiàn)生產(chǎn)要素多源狀態(tài)信息的泛在感知，形成智能車站物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)面向“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)要素的智能識別、定位導(dǎo)航、運用管控、狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測預(yù)警等不同功能，為智能車站旅客服務(wù)和生產(chǎn)管控的相關(guān)業(yè)務(wù)賦能。

1 基于異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素感知系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素感知技術(shù)

京張高速鐵路智能車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)要素組成示意圖如圖1所示。

其中，人員要素包括京張高速鐵路出行旅客以及車站客運工作人員。通過部署讀卡器、攝像頭、智能終端、自助查詢機(jī)等圖像采集和智能識別設(shè)備，可以自動識別旅客的身份信息，并實時獲取旅客在車站內(nèi)的位置信息，為智能車站旅客身份認(rèn)證、刷臉進(jìn)站核驗、定位導(dǎo)航以及在站內(nèi)的人像分析和追蹤等業(yè)務(wù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)信息來源。基于射頻識 別(Radio Frequency Identification，RFID)、Wi-Fi、藍(lán)牙以及超寬帶(Ultra Wideband，UWB)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，借助移動標(biāo)簽、智能終端以及可穿戴設(shè)備，可以自動識別車站工作人員的身份信息，并實時獲取工作人員的位置信息，實現(xiàn)對工作人員的精準(zhǔn)到崗定位功能，為客運作業(yè)管理、人員管理和調(diào)度提供信息支撐。

設(shè)備要素主要包括京張高速鐵路智能車站內(nèi)的客票設(shè)備、機(jī)電設(shè)備、旅服設(shè)備(如引導(dǎo)、廣播、時鐘、查詢、求助設(shè)備等)以及音視頻采集設(shè)備等設(shè)備設(shè)施和資產(chǎn)。通過標(biāo)識識別、狀態(tài)感知等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，借助5G NB-IoT、RFID、二維碼，采集客運設(shè)備的多維度信息，實時獲取各設(shè)備設(shè)施的標(biāo)識信息、位置信息和運行狀態(tài)監(jiān)控信息，實現(xiàn)對客運設(shè)備的登記、巡檢和狀態(tài)監(jiān)測等設(shè)備管控業(yè)務(wù)功能[9]。

環(huán)境要素主要包含京張高速鐵路智能車站內(nèi)的溫濕度、噪聲、亮度、空氣質(zhì)量、客流量、人群密度、異物侵限、出入口入侵監(jiān)測等。通過采用環(huán)境監(jiān)測傳感器、攝像頭等智能感知手段，實時監(jiān)測車站不同區(qū)域空間的運營環(huán)境要素和安全要素狀態(tài)信息。

1.2 京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素多源信息融合處理技術(shù)

通過構(gòu)建車站生產(chǎn)要素多源信息融合處理架構(gòu)，結(jié)合京張高速鐵路智能車站的具體客運業(yè)務(wù)需求，對生產(chǎn)要素多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，實現(xiàn)針對“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)要素的智能識別、定位導(dǎo)航、狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測預(yù)警等不同業(yè)務(wù)應(yīng)用。

京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素多源信息融合處理架構(gòu)示意圖如圖2所示，架構(gòu)可以劃分為數(shù)據(jù)獲取層、數(shù)據(jù)處理層和高級應(yīng)用層。其中，數(shù)據(jù)獲取層主要匯聚了由部署在車站內(nèi)的RFID標(biāo)簽、環(huán)境監(jiān)測傳感器、可穿戴設(shè)備、音視頻采集終端、自助服務(wù)終端和移動終端等各類數(shù)據(jù)源采集的多源生產(chǎn)要素狀態(tài)信息，構(gòu)成了生產(chǎn)要素感知信息的數(shù)據(jù)資源池；在數(shù)據(jù)處理層，經(jīng)過數(shù)據(jù)篩選和清洗處理，進(jìn)行多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的空域和時域處理，并根據(jù)不同數(shù)據(jù)類型提取數(shù)據(jù)特征，經(jīng)過分類器對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，采用特征級融合算法實現(xiàn)對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合處理；在高級應(yīng)用層，結(jié)合京張高速鐵路智能車站內(nèi)標(biāo)識識別、狀態(tài)感知、定位導(dǎo)航等不同業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)對人員身份信息和設(shè)備信息的標(biāo)識識別，對車站運營環(huán)境和客流量信息的狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測預(yù)警，以及對人員和設(shè)備的定位服務(wù)等功能。

圖2 京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素多源信息融合處理架構(gòu)示意圖Fig.2 Multi-source information fusion processing architecture for production factors in intelligent stations of Beijing-Zhangjiakou HSR

1.3 基于異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素感知系統(tǒng)總體架構(gòu)

針對京張高速鐵路智能車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)要素，采用涵蓋5G NB-IoT、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的智能車站泛在感知異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)，實時采集各生產(chǎn)要素的狀態(tài)信息，可以提高京張高速鐵路智能車站運營環(huán)境信息的獲取能力。京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素感知系統(tǒng)采用多種無線通信制式，通過靈活自主組網(wǎng)，將異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)作為重要支撐載體，為實現(xiàn)車站運營環(huán)境監(jiān)測、客運設(shè)備狀態(tài)感知、人員身份識別和無線定位導(dǎo)航等旅客服務(wù)和生產(chǎn)管控業(yè)務(wù)應(yīng)用提供重要的通信手段，保障各生產(chǎn)要素狀態(tài)信息的實時、可靠傳輸，實現(xiàn)不同生產(chǎn)要素之間高效協(xié)同和科學(xué)調(diào)配，提高運輸生產(chǎn)效率，優(yōu)化客運服務(wù)品質(zhì)。

基于異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素感知系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖3所示，運用多種智能感知物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實時采集車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)要素的多源狀態(tài)信息，通過無線異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)和融合技術(shù)，保障生產(chǎn)要素多源狀態(tài)信息的可靠、穩(wěn)定傳輸，實現(xiàn)面向智能車站旅客服務(wù)和生產(chǎn)管控的業(yè)務(wù)功能?；诋悩?gòu)物聯(lián)網(wǎng)的京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素感知系統(tǒng)架構(gòu)主要包含以下4層。

圖3 基于異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素感知系統(tǒng)總體架構(gòu)示意圖Fig.3 Overall architecture of production factor perception system based on heterogeneous IoT for intelligent stations of Beijing-Zhangjiakou HSR

（1）感知層。在車站部署多類型智能感知物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，分別采集車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)要素的多源狀態(tài)信息，實現(xiàn)對旅客、工作人員、設(shè)備設(shè)施和運營環(huán)境的身份識別、狀態(tài)感知和實時監(jiān)測。在車站特定位置部署圖像采集設(shè)備，可以智能識別旅客和工作人員的身份信息；通過部署UWB、藍(lán)牙和Wi-Fi等無線定位技術(shù)的基站設(shè)備，旅客和工作人員借助移動標(biāo)簽或智能移動終端，便可實時獲取人員的位置信息。通過將客票、機(jī)電及旅服等各類客運設(shè)備接入智能車站物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)或按照約定通信協(xié)議，車站可實時感知客運設(shè)備的運行狀態(tài)信息。在車站不同區(qū)域安裝溫度、濕度、亮度、噪聲和空氣質(zhì)量感知傳感器，可實時監(jiān)測車站內(nèi)的運營環(huán)境信息。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。將感知層的采集信息通過異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)狡脚_層，融合多種無線物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)，匯聚來自不同傳輸方式的采集信息，形成針對不同應(yīng)用場景和應(yīng)用需求的無線異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)，主要包括以5G NB-IoT為代表的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)和各類型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。其中，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備搭載在移動通信網(wǎng)絡(luò)上，需依托通信運營商的移動通信網(wǎng)絡(luò)才能實現(xiàn)多源狀態(tài)信息的可靠傳輸，目前京張高速鐵路全線已全部覆蓋5G通信網(wǎng)絡(luò)，因此，以5G NB-IoT為代表的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)可以廣泛用于京張高速鐵路車站。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自主組網(wǎng)、多跳通信、靈活部署、分布式通信等特點，較為常見的幾類無線傳感器技術(shù)包括：以RFID、藍(lán)牙、紫蜂(ZigBee)等為代表的短距離無線局域網(wǎng)；非授權(quán)頻譜的低功耗廣域網(wǎng)，如遠(yuǎn)距離無線電(Long Range Radio，LoRa)、SigFox等；基于IP協(xié)議的無線通信技術(shù)，如6LoWPAN。

（3）平臺層。通過對車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)要素多源狀態(tài)信息和客運業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集成、共享與分析處理，提供生產(chǎn)要素基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與客運業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的管理與服務(wù)功能，處于智能車站物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)樞紐位置，是智能車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)要素與業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間無縫融合的通道，為面向京張高速鐵路智能車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用賦能。

（4）應(yīng)用層。主要實現(xiàn)面向京張高速鐵路智能車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)要素的旅客服務(wù)和生產(chǎn)管控業(yè)務(wù)的應(yīng)用解決方案，為智能車站提供人員定位導(dǎo)航、客運設(shè)備運用管控、環(huán)境舒適度監(jiān)控等服務(wù)。在車站監(jiān)控中心部署的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用于存儲和處理大量的生產(chǎn)要素狀態(tài)信息，接口服務(wù)器用于提供與其他系統(tǒng)的接口，依托應(yīng)用服務(wù)器搭建“人員—設(shè)備—環(huán)境”相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用。

2 面向京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素感知的無線異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

京張高速鐵路異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)通過不同類型的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建立起 “人員—設(shè)備—環(huán)境”等車站生產(chǎn)要素多源狀態(tài)信息的采集連接和傳輸路由，保證多源狀態(tài)信息的智能感知、泛在連接、實時傳輸和數(shù)據(jù)共享，構(gòu)成集狀態(tài)感知、數(shù)據(jù)傳輸、業(yè)務(wù)應(yīng)用和協(xié)同交互為一體的基于異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素智能感知系統(tǒng)。

適用于京張高速鐵路智能車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)要素監(jiān)測的無線異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)種類繁多，按照網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以劃分為依托蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)和可自主組網(wǎng)的多類型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)傳輸性能對比如表1 所示。

表1 無線異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)傳輸性能對比Tab.1 Transmission performance comparison of wireless heterogeneous IoT

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)以5G NB-IoT為代表，NB-IoT技術(shù)構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，可依托5G通信網(wǎng)絡(luò)，具有低功耗、低時延、泛在互聯(lián)、安全可靠的特征。多類型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以自主組網(wǎng)，具有分布式通信特點，按照傳輸距離和通信協(xié)議可以進(jìn)一步劃分為：短距離無線局域網(wǎng)技術(shù)(如RFID、藍(lán)牙、ZigBee等)、非授權(quán)頻譜的低功耗廣域網(wǎng)(如LoRa，SigFox等)和基于IP協(xié)議的無線通信技術(shù)。

針對京張高速鐵路智能車站不同應(yīng)用場景下無線信號傳輸及通信質(zhì)量的變化差異，需采用不同的無線傳輸技術(shù)來滿足各類應(yīng)用模式下的無線通信服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)需求。在實際工程實施中，根據(jù)京張高速鐵路智能車站現(xiàn)場環(huán)境和業(yè)務(wù)通信需求，綜合考慮車站空間結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場供電條件、數(shù)據(jù)傳輸需求、電波空間傳播特性等因素，提出一整套車站無線異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方案，保障智能車站異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)要素泛在感知的功能。

3 面向京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素感知的無線異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方案

異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素狀態(tài)信息采集、傳輸和共享的重要支撐手段，分別依托以5G NB-IoT為代表的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)和多類型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)智能車站異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入功能，保證智能車站多源狀態(tài)信息的實時、可靠、安全傳輸。

3.1 云邊協(xié)同的5G NB-IoT蜂窩物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方案

云邊協(xié)同的5G NB-IoT蜂窩物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方案如圖4所示。在車站客運設(shè)備和運營環(huán)境監(jiān)測傳感器上搭載5G NB-IoT通信模組，旅客和工作人員借助智能終端和移動作業(yè)終端，依托車站5G 客戶前置設(shè) 備(Customer Premise Equipment，CPE)、NBIoT基站、核心網(wǎng)和移動邊緣計算(Mobile Edge Computing，MEC)服務(wù)器等5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，實時采集京張高速鐵路智能車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”生產(chǎn)要素的多源狀態(tài)信息，通過5G網(wǎng)絡(luò)上傳至MEC服務(wù)器[10]，與智能車站物聯(lián)網(wǎng)平臺協(xié)同計算，形成云邊協(xié)同的智能車站物聯(lián)網(wǎng)融合架構(gòu)，在強(qiáng)大的數(shù)據(jù)資源池中進(jìn)行多源數(shù)據(jù)融合處理和智能算法分析，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和分析結(jié)果反饋至車站終端設(shè)備。

圖4 云邊協(xié)同的5G NB-IoT蜂窩物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方案Fig.4 Network schemes of 5G cellular NB-IoT based on cloud-side collaboration

3.2 多類型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)融合組網(wǎng)方案

針對車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”生產(chǎn)要素監(jiān)測的不同應(yīng)用場景，為了保障多源監(jiān)測信息的可靠、安全傳輸，有必要提出融合短距離無線局域網(wǎng)、非授權(quán)頻譜低功耗廣域網(wǎng)和基于IP協(xié)議的無線傳輸技術(shù)的多類型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案。面向“人員—設(shè)備—環(huán)境”監(jiān)測的多類型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)融合組網(wǎng)方案如圖5所示，網(wǎng)絡(luò)融合組網(wǎng)架構(gòu)分為數(shù)據(jù)采集層、無線傳輸層、匯聚處理層和高級應(yīng)用層4層。

圖5 面向“人員—設(shè)備—環(huán)境”監(jiān)測的多類型 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)融合組網(wǎng)方案Fig.5 Fusion network scheme of multi-type wireless sensor networks for personnel-equipment-environment monitoring

在數(shù)據(jù)采集層，車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”生產(chǎn)要素所需監(jiān)測的信息來源各異，數(shù)據(jù)類型多樣，因而需要在車站不同位置部署多種類型的信息采集和感知節(jié)點；在無線傳輸層，針對車站內(nèi)不同應(yīng)用場景的信息采集類型和通信質(zhì)量需求，形成涵蓋短距離無線局域網(wǎng)、非授權(quán)頻譜低功耗廣域網(wǎng)和基于IP協(xié)議的無線傳輸技術(shù)的多類型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)融合組網(wǎng)方式；在匯聚處理層，多類型物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分別將各自接收到的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)匯聚到智能車站物聯(lián)網(wǎng)平臺的匯聚單元，匯聚單元具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)存儲和處理分析能力，提供“人員—設(shè)備—環(huán)境”多源信息存儲、數(shù)據(jù)融合處理和集成共享交互功能；在高級應(yīng)用層，經(jīng)過集成整合和融合處理后的“人員—設(shè)備—環(huán)境”多源監(jiān)測信息為智能車站旅客服務(wù)和生產(chǎn)管控業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

4 基于異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素感知系統(tǒng)成果應(yīng)用

京張高速鐵路已全線覆蓋5G通信網(wǎng)絡(luò)，車站內(nèi)也部署了多類型智能感知傳感器。因此，借助京張高速鐵路5G通信網(wǎng)和多類型傳感器融合手段，針對車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)因素，建立基于異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素感知系統(tǒng)，實現(xiàn)基于5G的旅客出行導(dǎo)航、客運設(shè)備運營管控和環(huán)境舒適度監(jiān)控等業(yè)務(wù)應(yīng)用。

針對京張高速鐵路人員定位導(dǎo)航應(yīng)用，基于智能導(dǎo)航算法，借助智能移動終端可實現(xiàn)基于5G的站內(nèi)外一體化導(dǎo)航、精準(zhǔn)定位和智能路徑規(guī)劃等功能，滿足旅客便捷出行需求。針對客運設(shè)備運營管控，采用異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)客運設(shè)備運行狀態(tài)自主感知、在線監(jiān)控、可視化展示、智能化決策與管控。針對車站環(huán)境舒適度監(jiān)控，采用多類型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等監(jiān)測手段，實時采集站內(nèi)環(huán)境信息，實現(xiàn)不同區(qū)域環(huán)境舒適度信息與安全要素狀態(tài)的智能主動感知。

通過構(gòu)建基于異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素感知系統(tǒng)，對車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)要素的狀態(tài)進(jìn)行感知、監(jiān)控及分析，一方面能夠為旅客提供更加便捷、舒適的出行體驗，提升京張高速鐵路客運服務(wù)品質(zhì)；另一方面有助于工作人員實時掌握車站整體運行狀況，確保車站安全、有序運營，便于車站“作業(yè)—人員—設(shè)備”一體化協(xié)同指揮和統(tǒng)一調(diào)度，實現(xiàn)更加快捷、高效、緊密銜接的客運作業(yè)組織。

5 結(jié)束語

針對京張高速鐵路智能車站“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)因素的多樣性，構(gòu)建了基于異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的車站生產(chǎn)要素智能感知系統(tǒng)總體架構(gòu)，梳理和對比了涵蓋蜂窩物聯(lián)網(wǎng)和多類型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的傳輸性能，分別提出了云邊協(xié)同的5G NB-IoT蜂窩物聯(lián)網(wǎng)和多類型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案，可以為面向京張高速鐵路智能車站生產(chǎn)要素感知的網(wǎng)絡(luò)部署提供方案依據(jù)和理論指導(dǎo)；通過借助移動作業(yè)終端、自助查詢機(jī)、環(huán)境感知傳感器、智能視頻監(jiān)控等智能服務(wù)設(shè)備和監(jiān)測手段，可以實現(xiàn)對車站內(nèi)“人員—設(shè)備—環(huán)境”等生產(chǎn)因素多源狀態(tài)信息的實時采集和可靠傳輸，保障對旅客服務(wù)、生產(chǎn)組織、安全保障、綠色節(jié)能等智能車站業(yè)務(wù)的支撐。