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★ 成都四為電子信息股份有限公司

1 概述

1.1 項(xiàng)目情況介紹

太子城客運(yùn)樞紐位于張家口市崇禮區(qū)太子城高鐵站東側(cè)，太子城高鐵站與規(guī)劃1號路之間。作為2022年冬奧會(huì)崇禮賽區(qū)的重要配套工程，本工程解決由城際鐵路與區(qū)域短途交通的換乘功能，涉及交通工具涵蓋公交、巴士、出租車、社會(huì)車輛等，同時(shí)為奧運(yùn)期間從高鐵站方向而來的旅客提供安檢區(qū)域。

交通是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)脈，智慧交通是智慧城市建設(shè)的重要構(gòu)成部分，智慧客運(yùn)交通樞紐也是智慧交通中的重要一環(huán)。為落實(shí)習(xí)近平總書記“綠色、開放、共享、廉潔”辦奧運(yùn)的重要指示精神，京張高鐵將“促進(jìn)京津冀一體化發(fā)展和全面展示中國高鐵建設(shè)新成就的創(chuàng)新示范線”作為設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，致力打造“智慧高鐵”。太子城客運(yùn)樞紐設(shè)計(jì)向京張高鐵看齊，致力建設(shè)成為“智慧客運(yùn)交通樞紐”。

1.2 項(xiàng)目挑戰(zhàn)

基于綜合交通樞紐監(jiān)管對象多的特性，目前大多數(shù)機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)均采用傳統(tǒng)的中心服務(wù)器加工作站模式——各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行維護(hù)，不利于系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和維護(hù)管理。會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)：

（1）信息孤島：系統(tǒng)之間缺乏有效集成。

圖1 信息孤島

（2）海量數(shù)據(jù)帶來的管理困難。

圖2 海量數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)

（3）信息傳遞存在最后1公里問題。

圖3 信息傳遞挑戰(zhàn)

1.3 系統(tǒng)的創(chuàng)新性

（1）通過對建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、能源管理系統(tǒng)（EMS）、智能照明等各個(gè)子系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行能耗、能效、環(huán)境、安全、告警的集中監(jiān)控；

（2）統(tǒng)籌管理各個(gè)系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)，為綜合客運(yùn)交通樞紐的智慧應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐；

（3）實(shí)現(xiàn)覆蓋數(shù)據(jù)生命周期各階段的全維度數(shù)據(jù)安全保障體系，提升數(shù)據(jù)支撐能力和數(shù)據(jù)服務(wù)能力，打造統(tǒng)一的綜合交通樞紐數(shù)據(jù)基底。

2 系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)

基于云計(jì)算技術(shù)的客運(yùn)交通樞紐智慧管理系統(tǒng)是基于云計(jì)算技術(shù)的智慧樞紐管理系統(tǒng)平臺，能夠采集各類模擬量、數(shù)字量、開關(guān)量、視頻、音頻、文檔等數(shù)據(jù)、信息；在廣泛互聯(lián)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)云、邊協(xié)同，完成數(shù)據(jù)分析和計(jì)算；利用組態(tài)化工具實(shí)現(xiàn)圖形化展示；提供監(jiān)視、報(bào)警、控制、管理和運(yùn)維等融合應(yīng)用功能；支持GIS、BIM接口（BIM Engine）；支持大數(shù)據(jù)接口；支持人工智能。

2.1 系統(tǒng)功能

（1）超強(qiáng)的連接能力：支持不同的工業(yè)現(xiàn)場協(xié)議：包括PLC、CNC、電力、樓宇、環(huán)保等專用協(xié)議等。同時(shí)考慮對不同協(xié)議進(jìn)行點(diǎn)表的配置。

（2）安全的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)：通過訪問管理、安全執(zhí)行環(huán)境、數(shù)據(jù)加密、傳感器、網(wǎng)關(guān)和軟件編排平臺之間的認(rèn)證等多種安全措施確保網(wǎng)絡(luò)訪問的安全。

（3）基于云計(jì)算的大數(shù)據(jù)處理：計(jì)算是物聯(lián)網(wǎng)的核心硬件層和核心軟件層的集合，也是物聯(lián)網(wǎng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)代表了物聯(lián)網(wǎng)的信息層（數(shù)據(jù)海洋），是物聯(lián)網(wǎng)智慧和意識產(chǎn)生的基礎(chǔ)。

（4）智能化的邊緣計(jì)算能力：在資產(chǎn)或流程附近實(shí)施計(jì)算能力的第一線，可以對事件進(jìn)行智能或協(xié)調(diào)的響應(yīng)，并有助于減輕云上的數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)。同時(shí)具有接近零延遲，較小的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，增加的彈性，減少的數(shù)據(jù)暴露以及較低的數(shù)據(jù)管理成本的特點(diǎn)。

（5）引入時(shí)序數(shù)據(jù)處理：時(shí)序數(shù)據(jù)是基于時(shí)間的一系列的數(shù)據(jù)。往過去看可以做成多維度報(bào)表，揭示其趨勢性、規(guī)律性、異常性；往未來看可以做大數(shù)據(jù)分析，機(jī)器學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)預(yù)測和預(yù)警?？梢哉f時(shí)序數(shù)據(jù)庫是存儲物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的最佳選擇。

（6）數(shù)據(jù)模型化：針對工業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)不僅僅需要支持以設(shè)備對象建模同時(shí)還需要以業(yè)務(wù)對象方式建模。

（7）可編輯的設(shè)計(jì)器：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)可視化是非常多樣的。不僅有工業(yè)組態(tài)的可視化，還需要有儀表板以及KQI儀表板的可視化。同時(shí)還需要一些專業(yè)視圖和類似BI同時(shí)支持時(shí)序數(shù)據(jù)的分析儀表板可視化能力。

（8）業(yè)務(wù)閉環(huán)能力：IIoT的數(shù)據(jù)可以為多個(gè)人、多個(gè)部門、多個(gè)企業(yè)服務(wù)。數(shù)據(jù)分享是趨勢同時(shí)數(shù)據(jù)分享越廣價(jià)值越大。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

可以進(jìn)行多個(gè)樞紐的鏈接擴(kuò)展，指定一個(gè)樞紐作為總監(jiān)控中心，對其它的樞紐進(jìn)行日常監(jiān)控及聯(lián)動(dòng)。

3 系統(tǒng)核心技術(shù)

3.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的云計(jì)算

（1）彈性服務(wù)：服務(wù)的規(guī)模可快速伸縮，以自動(dòng)適應(yīng)業(yè)務(wù)負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化。用戶使用的資源同業(yè)務(wù)的需求相一致，避免了因?yàn)榉?wù)器性能過載或冗余而導(dǎo)致的服務(wù)質(zhì)量下降或資源浪費(fèi)。

（2）資源池化：資源以共享資源池的方式統(tǒng)一管理。利用虛擬化技術(shù)，將資源分享給不同用戶，資源的放置、管理與分配策略對用戶透明。

（3）按需服務(wù)：以服務(wù)的形式為用戶提供應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)存儲、基礎(chǔ)設(shè)施等資源，并可以根據(jù)用戶需求，自動(dòng)分配資源，而不需要系統(tǒng)管理員干預(yù)。

（4）高可靠性：使用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)的高可靠性，使用云計(jì)算相比使用本地計(jì)算機(jī)可靠。

（5）泛在接入：用戶可以利用各種終端設(shè)備（如PC電腦、筆記本電腦、智能手機(jī)等）隨時(shí)隨地通過互聯(lián)網(wǎng)訪問云計(jì)算服務(wù)。

（6）人工智能:通過物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生、收集海量的數(shù)據(jù)存儲于云平臺，利用云計(jì)算人工智能對信息進(jìn)行分析、加工，生成相關(guān)技術(shù)應(yīng)用。

3.2 工業(yè)微服務(wù)

（1）易于集成

以微服務(wù)的方式將基于不同行業(yè)、不同領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)知識所提煉出來的各類原始機(jī)理算法模型集成起來，封裝成可獨(dú)立調(diào)試運(yùn)行的單一功能或服務(wù)模塊，提升易用性和可維護(hù)性。

（2）云化部署

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中基于工業(yè)微服務(wù)模塊進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用開發(fā)，既能夠借助工業(yè)微服務(wù)并行開發(fā)、分布運(yùn)行的特點(diǎn)，有效發(fā)揮平臺海量數(shù)據(jù)接入、資源彈性配置、云化部署運(yùn)行等優(yōu)勢。

（3）組件式開發(fā)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺采用工業(yè)微服務(wù)的方式將CAD、CAE、DCS、MES、SCADA等傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用軟件拆解成獨(dú)立的功能模塊，實(shí)現(xiàn)對原有生產(chǎn)體系的解耦，隨后在平臺中構(gòu)建起富含各類功能與服務(wù)的微服務(wù)組件池，并按照實(shí)際需求來調(diào)用相應(yīng)的微服務(wù)組件，進(jìn)行高效率和個(gè)性化的面向用戶的工業(yè)應(yīng)用研發(fā)，整個(gè)軟件研發(fā)的技術(shù)門檻和投入成本大大降低。

3.3 工業(yè)時(shí)序數(shù)據(jù)庫

工業(yè)時(shí)序數(shù)據(jù)庫是分布式的支持實(shí)時(shí)分析的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。將所有采集的工況數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。滿足數(shù)據(jù)量巨大的時(shí)序數(shù)據(jù)的要求?？梢詧?zhí)行常用的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算操作。指定時(shí)間段和指定區(qū)域查找操作。按到期日期來刪除數(shù)據(jù)。滿足數(shù)據(jù)以“寫操作為主，讀操作為輔”的場景要求。特點(diǎn)是：

（1）實(shí)時(shí)性的性能高；

（2）高可靠性；

（3）快速查詢；

（4）實(shí)時(shí)分析性能高；

（5）維護(hù)、升級、擴(kuò)容簡單；

（6）數(shù)據(jù)處理和分析能力強(qiáng)（支持靈活快速的查詢分析能力）；

（7）水平擴(kuò)展能力強(qiáng)；

（8）數(shù)據(jù)吞吐量大。

3.4 基于Web的工業(yè)組態(tài)工具

（1）提供豐富的基于JavaScript界面類庫

提供完整的基于HTML5圖形界面組件庫。使用該工具可以輕松構(gòu)建現(xiàn)代化的、跨桌面和移動(dòng)終端的企業(yè)應(yīng)用，無需擔(dān)憂跨平臺兼容性，及觸屏手勢交互等棘手問題。

（2）提供監(jiān)控可視化解決方案

可快速創(chuàng)建和部署，高度可定制化，并具有強(qiáng)大交互功能的拓?fù)鋱D形及表盤圖表等應(yīng)用。適用于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的界面呈現(xiàn)，可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜驮O(shè)備管理，以及大氣治理、城市供水、電力、燃?xì)獾茸詣?dòng)化（HMI/SCADA）領(lǐng)域。

（3）提供強(qiáng)大的基于WebGL技術(shù)的3D圖形引擎

提供了一套獨(dú)特的WebGL層抽象，將Model–View–Presenter（MVP）的設(shè)計(jì)模型延伸應(yīng)用到了3D圖形領(lǐng)域。使用戶更關(guān)注于業(yè)務(wù)邏輯功能，不必將精力投入復(fù)雜3D渲染和數(shù)學(xué)等非業(yè)務(wù)核心的技術(shù)細(xì)節(jié)。

（4）支持與實(shí)時(shí)綁定（biding）：遙測、遙信、遙控。

（5）支持自定義圖形分層。

（6）支持基于GIS地圖的圖層編輯及分層顯示。

3.5 視頻一體化

（1）便捷：基于Web頁面觀看監(jiān)控畫面，訪問統(tǒng)一地址。

（2）易用：無須安裝任何自有插件、監(jiān)控APP等，減少資源消耗。

（3）解決方案多樣化：支持局域網(wǎng)內(nèi)的視頻設(shè)備組網(wǎng)管理，也支持公網(wǎng)/局域網(wǎng)混合組網(wǎng)，通過統(tǒng)一接口進(jìn)行管理訪問。

（4）與業(yè)務(wù)功能緊密關(guān)聯(lián)：根據(jù)業(yè)務(wù)需要可將視頻功能嵌入相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與視頻的聯(lián)動(dòng)和操作（SCADA-視頻一體化）。

（5）跨平臺：跨平臺支持PC端、安卓端、iOS蘋果端等主流終端。

（6）兼容性好：支持市面上大部分的RTSP/Onvif協(xié)議設(shè)備：IPCamera/NVR/編碼器等。

（7）無限制：對接自有流媒體服務(wù)器平臺，不限制瀏覽人數(shù)。

（8）支持航拍：基于航拍視頻的特點(diǎn)，提供專有解決方案。

3.6 移動(dòng)應(yīng)用

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控/報(bào)警：采集數(shù)據(jù)通過終端可以實(shí)時(shí)進(jìn)行查看，對于異常數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)接收到報(bào)警信息。

（2）智能巡檢：根據(jù)巡檢計(jì)劃，自動(dòng)生成各類巡檢任務(wù)，自動(dòng)推送給執(zhí)行人，支持二維碼、NFC等多種掃描執(zhí)行方式，異常情況可以同步上報(bào)。

（3）電子資料離線查詢：針對偏遠(yuǎn)無線信號差的情況，移動(dòng)應(yīng)用支持預(yù)先下載設(shè)備資料，在無數(shù)據(jù)信號的情況下可以進(jìn)行電子資料的查看。

4 結(jié)語

目前機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)的中心服務(wù)器加工作站模式，各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行維護(hù)，不利于提高整個(gè)客運(yùn)交通樞紐系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和維護(hù)管理方便性。通過基于云計(jì)算技術(shù)的客運(yùn)交通樞紐智慧管理系統(tǒng)研究，建設(shè)新型客運(yùn)交通樞紐智慧管理系統(tǒng)極為必要，降低客戶維護(hù)工作量，起到減人增效的作用。

基于云計(jì)算技術(shù)的客運(yùn)交通樞紐智慧管理系統(tǒng)具備與其它客運(yùn)樞紐相關(guān)業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)及鐵路部門相關(guān)業(yè)務(wù)信息平臺的數(shù)據(jù)共享交換能力，實(shí)現(xiàn)覆蓋數(shù)據(jù)生命周期各階段的全維度數(shù)據(jù)安全保障體系，提升數(shù)據(jù)支撐能力和數(shù)據(jù)服務(wù)能力，打造統(tǒng)一的綜合交通樞紐數(shù)據(jù)基底。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年12月刊