★ 成都四为电子信息股份有限公司

1 概述

1.1 项目情况介绍

太子城客运枢纽位于张家口市崇礼区太子城高铁站东侧，太子城高铁站与规划1号路之间。作为2022年冬奥会崇礼赛区的重要配套工程，本工程解决由城际铁路与区域短途交通的换乘功能，涉及交通工具涵盖公交、巴士、出租车、社会车辆等，同时为奥运期间从高铁站方向而来的旅客提供安检区域。

交通是城市经济发展的动脉，智慧交通是智慧城市建设的重要构成部分，智慧客运交通枢纽也是智慧交通中的重要一环。为落实习近平总书记“绿色、开放、共享、廉洁”办奥运的重要指示精神，京张高铁将“促进京津冀一体化发展和全面展示中国高铁建设新成就的创新示范线”作为设计的出发点，致力打造“智慧高铁”。太子城客运枢纽设计向京张高铁看齐，致力建设成为“智慧客运交通枢纽”。

1.2 项目挑战

基于综合交通枢纽监管对象多的特性，目前大多数机电设备管理系统均采用传统的中心服务器加工作站模式——各个系统独立运行维护，不利于系统运行的可靠性和维护管理。会导致出现：

（1）信息孤岛：系统之间缺乏有效集成。

图1 信息孤岛

（2）海量数据带来的管理困难。

图2 海量数据的挑战

（3）信息传递存在最后1公里问题。

图3 信息传递挑战

1.3 系统的创新性

（1）通过对建筑设备监控系统（BAS）、能源管理系统（EMS）、智能照明等各个子系统的集成，实现机电设备状态、运行能耗、能效、环境、安全、告警的集中监控；

（2）统筹管理各个系统的全部数据，为综合客运交通枢纽的智慧应用提供数据服务支撑；

（3）实现覆盖数据生命周期各阶段的全维度数据安全保障体系，提升数据支撑能力和数据服务能力，打造统一的综合交通枢纽数据基底。

2 系统功能及结构

基于云计算技术的客运交通枢纽智慧管理系统是基于云计算技术的智慧枢纽管理系统平台，能够采集各类模拟量、数字量、开关量、视频、音频、文档等数据、信息；在广泛互联的基础上，实现云、边协同，完成数据分析和计算；利用组态化工具实现图形化展示；提供监视、报警、控制、管理和运维等融合应用功能；支持GIS、BIM接口（BIM Engine）；支持大数据接口；支持人工智能。

2.1 系统功能

（1）超强的连接能力：支持不同的工业现场协议：包括PLC、CNC、电力、楼宇、环保等专用协议等。同时考虑对不同协议进行点表的配置。

（2）安全的工业物联网网络：通过访问管理、安全执行环境、数据加密、传感器、网关和软件编排平台之间的认证等多种安全措施确保网络访问的安全。

（3）基于云计算的大数据处理：计算是物联网的核心硬件层和核心软件层的集合，也是物联网中枢神经系统基础。大数据代表了物联网的信息层（数据海洋），是物联网智慧和意识产生的基础。

（4）智能化的边缘计算能力：在资产或流程附近实施计算能力的第一线，可以对事件进行智能或协调的响应，并有助于减轻云上的数据处理负担。同时具有接近零延迟，较小的网络负载，增加的弹性，减少的数据暴露以及较低的数据管理成本的特点。

（5）引入时序数据处理：时序数据是基于时间的一系列的数据。往过去看可以做成多维度报表，揭示其趋势性、规律性、异常性；往未来看可以做大数据分析，机器学习，实现预测和预警。可以说时序数据库是存储物联网数据的最佳选择。

（6）数据模型化：针对工业设备的数据不仅仅需要支持以设备对象建模同时还需要以业务对象方式建模。

（7）可编辑的设计器：工业物联网的数据可视化是非常多样的。不仅有工业组态的可视化，还需要有仪表板以及KQI仪表板的可视化。同时还需要一些专业视图和类似BI同时支持时序数据的分析仪表板可视化能力。

（8）业务闭环能力：IIoT的数据可以为多个人、多个部门、多个企业服务。数据分享是趋势同时数据分享越广价值越大。

2.2 系统结构

图4 系统结构

可以进行多个枢纽的链接扩展，指定一个枢纽作为总监控中心，对其它的枢纽进行日常监控及联动。

3 系统核心技术

3.1 基于物联网的云计算

（1）弹性服务：服务的规模可快速伸缩，以自动适应业务负载的动态变化。用户使用的资源同业务的需求相一致，避免了因为服务器性能过载或冗余而导致的服务质量下降或资源浪费。

（2）资源池化：资源以共享资源池的方式统一管理。利用虚拟化技术，将资源分享给不同用户，资源的放置、管理与分配策略对用户透明。

（3）按需服务：以服务的形式为用户提供应用程序、数据存储、基础设施等资源，并可以根据用户需求，自动分配资源，而不需要系统管理员干预。

（4）高可靠性：使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算相比使用本地计算机可靠。

（5）泛在接入：用户可以利用各种终端设备（如PC电脑、笔记本电脑、智能手机等）随时随地通过互联网访问云计算服务。

（6）人工智能:通过物联网产生、收集海量的数据存储于云平台，利用云计算人工智能对信息进行分析、加工，生成相关技术应用。

3.2 工业微服务

（1）易于集成

以微服务的方式将基于不同行业、不同领域经验知识所提炼出来的各类原始机理算法模型集成起来，封装成可独立调试运行的单一功能或服务模块，提升易用性和可维护性。

（2）云化部署

在工业互联网平台中基于工业微服务模块进行工业应用开发，既能够借助工业微服务并行开发、分布运行的特点，有效发挥平台海量数据接入、资源弹性配置、云化部署运行等优势。

（3）组件式开发

工业互联网平台采用工业微服务的方式将CAD、CAE、DCS、MES、SCADA等传统工业应用软件拆解成独立的功能模块，实现对原有生产体系的解耦，随后在平台中构建起富含各类功能与服务的微服务组件池，并按照实际需求来调用相应的微服务组件，进行高效率和个性化的面向用户的工业应用研发，整个软件研发的技术门槛和投入成本大大降低。

3.3 工业时序数据库

工业时序数据库是分布式的支持实时分析的数据存储系统。将所有采集的工况数据进行存储。满足数据量巨大的时序数据的要求。可以执行常用的统计和计算操作。指定时间段和指定区域查找操作。按到期日期来删除数据。满足数据以“写操作为主，读操作为辅”的场景要求。特点是：

（1）实时性的性能高；

（2）高可靠性；

（3）快速查询；

（4）实时分析性能高；

（5）维护、升级、扩容简单；

（6）数据处理和分析能力强（支持灵活快速的查询分析能力）；

（7）水平扩展能力强；

（8）数据吞吐量大。

3.4 基于Web的工业组态工具

（1）提供丰富的基于JavaScript界面类库

提供完整的基于HTML5图形界面组件库。使用该工具可以轻松构建现代化的、跨桌面和移动终端的企业应用，无需担忧跨平台兼容性，及触屏手势交互等棘手问题。

（2）提供监控可视化解决方案

可快速创建和部署，高度可定制化，并具有强大交互功能的拓扑图形及表盘图表等应用。适用于实时监控系统的界面呈现，可广泛应用于网络拓扑和设备管理，以及大气治理、城市供水、电力、燃气等自动化（HMI/SCADA）领域。

（3）提供强大的基于WebGL技术的3D图形引擎

提供了一套独特的WebGL层抽象，将Model–View–Presenter（MVP）的设计模型延伸应用到了3D图形领域。使用户更关注于业务逻辑功能，不必将精力投入复杂3D渲染和数学等非业务核心的技术细节。

（4）支持与实时绑定（biding）：遥测、遥信、遥控。

（5）支持自定义图形分层。

（6）支持基于GIS地图的图层编辑及分层显示。

3.5 视频一体化

（1）便捷：基于Web页面观看监控画面，访问统一地址。

（2）易用：无须安装任何自有插件、监控APP等，减少资源消耗。

（3）解决方案多样化：支持局域网内的视频设备组网管理，也支持公网/局域网混合组网，通过统一接口进行管理访问。

（4）与业务功能紧密关联：根据业务需要可将视频功能嵌入相关业务应用，实现业务与视频的联动和操作（SCADA-视频一体化）。

（5）跨平台：跨平台支持PC端、安卓端、iOS苹果端等主流终端。

（6）兼容性好：支持市面上大部分的RTSP/Onvif协议设备：IPCamera/NVR/编码器等。

（7）无限制：对接自有流媒体服务器平台，不限制浏览人数。

（8）支持航拍：基于航拍视频的特点，提供专有解决方案。

3.6 移动应用

（1）实时数据监控/报警：采集数据通过终端可以实时进行查看，对于异常数据可以实时接收到报警信息。

（2）智能巡检：根据巡检计划，自动生成各类巡检任务，自动推送给执行人，支持二维码、NFC等多种扫描执行方式，异常情况可以同步上报。

（3）电子资料离线查询：针对偏远无线信号差的情况，移动应用支持预先下载设备资料，在无数据信号的情况下可以进行电子资料的查看。

4 结语

目前机电设备管理系统多采用传统的中心服务器加工作站模式，各个系统独立运行维护，不利于提高整个客运交通枢纽系统的运行可靠性和维护管理方便性。通过基于云计算技术的客运交通枢纽智慧管理系统研究，建设新型客运交通枢纽智慧管理系统极为必要，降低客户维护工作量，起到减人增效的作用。

基于云计算技术的客运交通枢纽智慧管理系统具备与其它客运枢纽相关业务信息系统及铁路部门相关业务信息平台的数据共享交换能力，实现覆盖数据生命周期各阶段的全维度数据安全保障体系，提升数据支撑能力和数据服务能力，打造统一的综合交通枢纽数据基底。

摘自《自动化博览》2022年12月刊