摘要 ：對物聯網技術進行研究，通過梳理鐵路客站智能化系統現狀及存在的不足，提出在智能鐵路客站應用物聯網技術提升客站的監控功能及范圍、構建統一數據共享平臺、開發智能應用的方案。該應用方案有助于優化車站的旅客服務水平、應急處置能力、運維管理能力及實現車站綠色節能，符合物聯網技術及智能高鐵的發展方向。

　　關鍵詞 ：物聯網 ;智能高鐵 ;客站 ;信息系統

　　隨著中國高鐵技術日益成熟，采用云計算、大數據、物聯網、移動互聯、人工智能、北斗導航、BIM 等先進技術的智能高鐵，成為在已經相對固化的鐵路基礎設施前提下大幅提升鐵路運輸組織效率效益、優化旅客服務品質、提高鐵路安全生產水平的關鍵。在眾多先進技術中，物聯網技術是智能高鐵架構中感知層面的核心技術，也是智能高鐵眾多先進技術中與工程建設階段關系最為密切相關的技術。

　　鐵路施工論文：有高差的鐵路下穿框架橋對頂施工技術

　　有必要深入研究物聯網技術在智能高鐵各領域的應用，從而在工程設計及建設中為高速鐵路賦予豐富的感知能力，進而實現各類智能化應用功能。鐵路客站是連接社會旅客與鐵路的重要結合點，是鐵路面對旅客的重要服務窗口。目前鐵路客站的信息及監控系統已經具備了服務旅客及車站管理的基本功能，但由于各系統獨立構建無法協同聯動，在旅客服務、安全保障、生產指揮、節能環保等方面功能仍然有待加強。本文介紹了鐵路客站信息及監控系統現狀，通過深入分析物聯網關鍵技術及鐵路客站對智能化的需求，提出物聯網技術在智能鐵路客站的應用及存在問題，為后續工程建設提供思路。

　　1 物聯網技術研究

　　1.1 物聯網技術簡介物聯網是指通過射頻識別(RFID)、激光掃描器、生物特征識別、智能傳感器、視頻監控、衛星定位等信息感知設備，按照約定的協議通過網絡連接各種對象，進行信息交換和通信，以實現對象的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網總體上分為感知層、傳輸層、處理層和應用層 4 個層次。

　　其中感知層主要負責數據采集，主要指各類傳感設備 ;傳輸層主要負責數據的傳送，主要指各類有線 / 無線通信技術 ;處理層主要負責對傳感器采集數據的處理和分析 ;應用層主要指與行業需求結合的物聯網系統應用，是物聯網技術作用在各行業的基礎。物聯網不是一項單一的技術，只有以物聯網技術為基礎經云計算、移動互聯等手段實現對物的泛在感知，并將得到的覆蓋全面、數量龐大數據通過大數據處理提供給人工智能進行分析，并形成智能應用將結果反饋到現實世界的物，才可以實現從信息化上升到智能化的轉變。

　　1.2 物聯網技術與智能高鐵的關系中國智能高鐵的總體框架包括智能建造、智能裝備和智能運營 3 大板塊，智能化發展涉及到的智能建造、基礎設施、安防、養護維修和客運等眾多領域發展均需以物聯網技術為基礎。在智能高鐵的業務應用體系架構中，物聯網技術屬于重要的支撐技術 ;在數據匯集體系架構中，物聯網服務是移動裝備、固定設施、內外部環境、人員等數據接入系統平臺的途徑 ;在智能高鐵的技術體系架構中，物聯網技術是實現智能泛在感知的重要手段。

　　2 鐵路客站智能化系統現狀

　　2.1 鐵路客站信息及監控系統現狀鐵路客站內信息及監控系統主要包括客運服務類信息系統和車站監控類系統，為客站工作人員提供旅客服務、安全防范、機電設備管理及消防監控等功能。

　　1)鐵路客站客運服務信息系統鐵路客站客運服務相關的信息系統包括旅客服務信息系統、客票系統、車站門禁系統、客運管理信息系統等。a. 旅客服務信息系統旅客服務信息系統設置集成管理平臺，旅客提供客運相關服務，主要包括客運廣播系統、綜合顯示系統、視頻監控系統、時鐘系統、旅客攜帶物品安全檢查設備、信息查詢系統、入侵報警系統及求助系統。b. 客票系統車站級客票系統為旅客提供購票、換票、改簽、退票、補票、檢票、實名制驗證等服務。c. 車站門禁系統車站門禁系統對車站重要機房、房屋進行出入管理。

　　d. 客運管理信息系統客運站級客運管理信息系統為客運工作人員提供日常生產管理、客運組織管理、人員管理、設備履歷管理、站車信息交互等功能。2)鐵路客站監控類系統鐵路客站監控類系統主要包括電力監控系統、機電設備監控系統、火災自動報警系統等。a. 電力監控系統電力遠動系統實現對客站變配電所各類遠動終端的遙控、遙測、遙信 ;能源管理實現對客站電能使用情況的全方位動態監測并記錄 ;智能照明系統對車站的照明進行控制。b. 機電設備監控系統機電設備監控系統主要實現車站機電設備的集中監控，保障車站正常運行。c. 火災自動報警系統火災自動報警系統進行車站的火災探測及報警，從而減少火災風險、降低火災危害。

　　2.2 智能客站旅客服務與生產管控平臺針對客運生產應用信息系統存在難以互聯互通、共享資源、形成合力，難以滿足客運生產指揮及旅客服務信息化發展的問題，國鐵集團組織開發了智能客站旅客服務與生產管控平臺。該平臺通過整合客票、旅服、客管、調度、動車、視頻、機電設備控制等系統數據資源，在部分客站實踐應用中實現了計劃生成自動化、生產組織一體化、風險管控精準化、應急處置高效化、設備監測實時化、信息數據集成化等效果。

　　2.3 客站設備智能化管理系統針對鐵路設備設施與客運生產、旅客出行密切相關，且種類多、數量大、分布廣、系統復雜，為滿足客站運維管理需求，部分鐵路局集團公司研發了設備智能管理系統，主要實現對客站設備的全面管理與控制，實現諸如設備全生命周期管理、應急處置聯控、能效最大化應用等功能，輔助運維單位進行管理。

　　2.4 存在的問題鐵路客站各類信息及監控系統經過多年發展，已具備了較為完善的旅客服務及客站管理能力，通過智能客站旅客服務與生產管控平臺等客站集成平臺的建設與試用也具備了初步的數據互聯互通能力，但與智能客站對旅客服務、安全保障、生產指揮、節能環保等方面的需求存在一定差異，存在的主要問題包括 ：1)監控功能和范圍有待提升，如客站環境感知能力不足 ;2)各類系統數據信息共享不充分，集成平臺的建設尚處于局部試點階段 ;3)缺乏基于客站大數據分析基礎上的智能應用功能。

　　3 物聯網技術在智能鐵路客站的應用

　　3.1 物聯網技術在智能鐵路客站應用架構

　　物聯網技術在智能鐵路客站應用主要由感知層、數據處理層、智能應用層幾級邏輯實現。1)感知層在智能鐵路客站應用物聯網技術，主要是增強監控功能及范圍，提升客站對環境、人員、設備狀態的全面感知及控制能力，實現廣泛、大量數據的采集。2)數據處理層數據處理層通過構建客站統一的數據共享平臺，打破傳統系統獨立構建的壁壘，實現物聯網獲取各類數據的互聯互通。數據處理層可以統一規劃、統一構建，也可根據需求獨立構建。3)智能應用層智能應用由于數據處理層實現了數據的互聯互通，因此可以綜合利用各類客站數據，打破了傳統煙囪式的應用架構 ;另一方面可以結合人工智能等先進技術，對客站物聯網采集的廣泛、大量數據進行分析，挖掘內在聯系，滿足智能客站對應用的功能需求。

　　3.2 增強監控功能及范圍利用物聯網技術增強車站智能化系統的監控功能和范圍，相當于強化車站的感官和肢體，提升車站的感知、執行能力。

　　1)環境監控能力提升利用 5G、Wi-Fi、Zigbee、LoRa 等無線傳輸手段構建低功耗、靈活的傳感網絡，完善溫度、濕度、空氣質量、噪聲、環境亮度參數的采集，并增加對各類用電、照明設備的遠程控制，提升車站的感知能力和執行能力，解決傳統有線傳感器工程量大、調整困難的問題。2)人員導航及定位大型車站具有出入口多、地形復雜、多種交通工具換乘的特點，乘客很難找到最優路徑或容易出現走錯方向的情況，提供室內導航服務是提升旅客體驗的迫切需求。同時，根據工作人員定位信息安排應急工作，有助于提高旅客需求響應。3)資產管理利用 RFID、BIM 等技術構建車站的物聯網資產管理系統，實現設備及物資的識別、出入庫管理、數據實時更新及共享等功能，也是提升車站自身管理能力的重要手段。

　　3.3 構建客站統一數據共享平臺既有車站各類系統分立設置或部分集成，無法形成合力提升整體智能化水平。按照物聯網的標準構建車站監控系統的統一平臺，實現各類系統數據的互聯互通，是實現智能化應用基礎。機電設備監控系統等利用總線構成的專用監控系統按照傳統方式互聯存在數據傳輸慢、接口眾多的特點，有必要向物聯網方向發展。通過適當調整系統架構，使這些系統末端設備具備靈活接入統一網絡的特性。各類系統均具備接入網絡的基礎上規劃車站的統一網絡，改變傳統分立系統網絡之間物理隔離的特性，形成有線、無線一體的車站網絡平臺，構建統一的網路安全體系。可以為車站級應用系統搭建統一的車站云平臺，為各類監控系統提供計算、存儲資源，不僅有助于減低系統重復建設投資，并且有助于實現數據庫層面的系統、本地與上級系統的互聯互通。

　　3.4 基于物聯網技術的智能車站應用在統一的網絡、計算、存儲平臺之上，各系統融合物聯網技術的特性，可以在此基礎上升級原系統功能，充分利用云計算、大數據、移動互聯、人工智能等先進信息技術，通過系統的融合實現智能車站應用。

　　1)智能旅客服務及管理通過人臉識別技術，可以快速辨識人物身份。與客票系統結合，采用刷臉過閘方案可以實現旅客的無感知乘車 ;與旅客服務相關系統結合，可以根據旅客習慣定制化推送信息 ;與公安部門結合可以用于協助追捕逃犯，維持車站的公共秩序。在車站引入各類服務機器人，結合語音識別等技術，在傳統固定設備服務模式基礎上增加更加靈活、主動的旅客服務功能，輔助人工為旅客提供更加優質的服務。將列車運營信息、設備使用情況、環境狀態、旅客信息、工作人員信息等信息關聯起來，指導客運服務工作，評價服務質量。如綜合視頻分析、購票、進出閘機等信息數據對車站旅客流量進行統計分析，實現車站人流量實時展示及預測，為客運服務人員工作組織提供支撐。

　　2)應急處置管理各類系統融合進入統一的平臺后具備了對車站各類信息的統一把控能力，在應對突發情況的應急指揮中可以迅速查詢相關信息并進行關聯，通過數據分析、事件庫、關聯展示等方式為工作人員提供輔助決策支持，提升車站的應急處置能力。

　　3)智能運維管理利用物聯網技術對車站內各類設備的運行狀態數據進行采集，通過對各類設備固有參數、運行數據及行業數據進行分析，對設備的異常狀態進行實時感知，預測機電設備使用壽命，提供運維計劃，確保車站的安全、有序運營。

　　4)車站節能管理通過引入物聯網技術將傳統車站的機電設備監控、能源管理、環境監控等系統功能結合起來，使車站具備對環境、機電設備運行的完善感知和控制能力，進一步實現智能的節能控制。利用車站環境數據分析旅客舒適度，結合各類機電設備運行狀態信息，構建各類設備運行模式、車站環境、旅客舒適度關系的模型，使車站能夠在滿足旅客舒適需求的基礎上自行調整各類機電設備運行在最經濟的狀態，實現車站綠色環保。

　　3.5 存在的問題

　　物聯網技術不是一項單一的技術，在各行各業都是結合云計算、大數據、移動互聯、人工智能、BIM 等先進信息通信技術實現了智能應用效果。物聯網技術在智能鐵路客站的應用也是同樣，需構建統一數據平臺，并根據需求開發智能化應用才可以起到客站智能化的效果。按照目前的工程建設模式，確定物聯網設備部署方案后可以在工程中建設，統一數據平臺可以隨著智能客站旅客服務與生產管控平臺或客站設備智能化管理系統等統建平臺的推廣利用這些平臺的數據處理能力。

　　也可以隨著智能客站需求構建獨立數據平臺實現。但在這些基礎設施建設基礎上，需要以客運服務、客運管理、客設管理等部門在日常工作中遇到的問題及改進思路為基礎，由具備智能應用開發能力的機構在客站統一平臺技術架構之上開發實現智能化功能。因此，基于物聯網技術在智能鐵路客站應用的基礎上開發智能應用一定是個性化、持續化的過程，不是隨著工程建設一蹴而就的。需要在既有建設和運營模式上確定一個合理的機制，實現持續性的客站數據共享及應用開發，才可以真正體現物聯網技術在智能鐵路客站的應用效果。

　　4 結論

　　本文對物聯網技術進行介紹，研究物聯網與智能高鐵的關系。梳理鐵路客站智能化系統現狀，提出鐵路客站存在監控功能和范圍有待提升、各類系統相對獨立集成度低、缺乏智能應用功能幾項問題。在此基礎上研究物聯網技術在智能鐵路客站的應用方案，提出了通過物聯網技術提升客站的監控功能及范圍，在構建統一數據共享平臺基礎上開發智能應用的思路。這些應用圍繞智能鐵路客站運營管理各環節，充分利用云計算、大數據、物聯網、移動互聯、人工智能等先進信息通信技術，實現智能高鐵客站各環節萬物互聯、人機交互，具有狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷的特性，有助于優化車站的旅客服務水平、應急處置能力、運維管理能力及實現車站綠色節能，符合物聯網技術及智能高鐵的發展方向。

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　　作者：趙  耀，馮敬然，周  敏