5g技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

5g技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

15g技術(shù)應(yīng)用5g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將改善信息基礎(chǔ)設(shè)施。5G網(wǎng)絡(luò)和人工智能（AI）、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）將會(huì)構(gòu)成新的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，用于收集和處理海量連接產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)資源。在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建了強(qiáng)有力的平臺(tái)之后，將會(huì)產(chǎn)生新的海量數(shù)據(jù)。更多的環(huán)境數(shù)據(jù)、運(yùn)營管理數(shù)據(jù)、為大數(shù)據(jù)的發(fā)展提供豐富原料,海量數(shù)據(jù)的采集、分析、應(yīng)用帶來從量變到質(zhì)變的影響。大數(shù)據(jù)分析的成果將通過大規(guī)模的云服務(wù)應(yīng)用在地鐵行業(yè)，催生出更多的運(yùn)作模式。5G將驅(qū)動(dòng)未來更加豐富的創(chuàng)新應(yīng)用,最具潛力的應(yīng)用特征有三個(gè)：增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB)，提供更加出色的移動(dòng)數(shù)據(jù)連接,超可靠低延遲通信(URLLC)將在對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)急指揮等領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，海量機(jī)器類通信（mMTC）使智能電網(wǎng)和智慧城市應(yīng)用成為可能?；?G網(wǎng)絡(luò)高帶寬技術(shù)，建立列車-地面之間通信高速通路，實(shí)現(xiàn)車載圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、車載信息下載等關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用。為軌道交通行業(yè)提供了較好的解決方案，基于5G網(wǎng)絡(luò)廣連接特性，對(duì)通信、信號(hào)、AFC、ISCS等多專業(yè)設(shè)備統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)跨專業(yè)的故障診斷、數(shù)據(jù)分析管理等應(yīng)用?；?G網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延技術(shù)，實(shí)際上，相當(dāng)于將人工智能和計(jì)算能力等復(fù)雜計(jì)算前置，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理、列車控制的實(shí)時(shí)處理，對(duì)地鐵列車無人駕駛等創(chuàng)新應(yīng)用提供支持5G在地鐵智慧運(yùn)營體系中扮演重要的角色。(1）高帶寬（eMBB)車載視頻系統(tǒng)基于5G高速接入網(wǎng)進(jìn)行無線傳輸，針對(duì)高速轉(zhuǎn)儲(chǔ)需求，調(diào)整上行增強(qiáng)型接入基站配置，適配5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)功能技術(shù)特性，可兼容無縫接入網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)等應(yīng)用，邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻和列車運(yùn)行數(shù)據(jù)的快速分析處理，實(shí)現(xiàn)車載圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送，對(duì)車載數(shù)據(jù)的全部下載。(2）廣連接（mMTC)物聯(lián)網(wǎng)采集平臺(tái)采用5G接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)廣連接，通過在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)法對(duì)各種帶5G模組的終端，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的統(tǒng)一設(shè)備狀態(tài)直觀視圖化管理，構(gòu)建各專業(yè)關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備在線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并建立知識(shí)圖譜，呈顯全線網(wǎng)各專業(yè)關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施狀態(tài)及指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)跨專業(yè)的故障診斷及預(yù)警分析。各種設(shè)備全生命周期健康管理主要是匯聚各種設(shè)備從出廠至報(bào)廢的全生命周期維護(hù)數(shù)據(jù)，形成設(shè)備動(dòng)態(tài)履歷，并連續(xù)生成設(shè)備健康值，為設(shè)備維護(hù)計(jì)劃及決策提供依據(jù)。城市軌道交通智慧運(yùn)營云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合，實(shí)現(xiàn)全專業(yè)融合的大數(shù)據(jù)規(guī)律分析等功能。(3）低時(shí)延（uRLLC)基于5G低時(shí)延技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人工智能（AI）能力前置（在5G前是做不到的），對(duì)列車、各種設(shè)備、線路運(yùn)營運(yùn)維聯(lián)動(dòng)管理提供支持，建立一套根據(jù)運(yùn)維數(shù)據(jù)對(duì)列車運(yùn)行及故障處理事態(tài)可預(yù)測(cè)、可快速自動(dòng)處理的機(jī)制。通過各專業(yè)運(yùn)維數(shù)據(jù)的智能分析，動(dòng)態(tài)生成應(yīng)急預(yù)案、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)故障、實(shí)現(xiàn)可靠、安全的運(yùn)營交互聯(lián)動(dòng)。城市軌道交通智慧運(yùn)營云平臺(tái)將承擔(dān)人工智能和計(jì)算能力等工作，為各專業(yè)供虛擬的處理器、存儲(chǔ)器等資源，提供對(duì)信號(hào)處理、列車控制的實(shí)時(shí)處理，后續(xù)可對(duì)地鐵列車無人駕駛、車站機(jī)電設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行數(shù)據(jù)處理、火災(zāi)等突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)等創(chuàng)新應(yīng)用提供支持。2技術(shù)保障運(yùn)行正常城市軌道交通是一個(gè)由軌道路線、車站、車輛、維護(hù)檢修基地、供變電、通信、信號(hào)、指揮控制中心等多專業(yè)、多工種的組成的復(fù)雜系統(tǒng)，在管理上一般實(shí)行集中調(diào)度、統(tǒng)一指揮、按運(yùn)行圖行車，在功能實(shí)現(xiàn)方面，各有關(guān)專業(yè)如地鐵線路、地鐵車站、地鐵隧道、車輛、供電、通信、信號(hào)、機(jī)電設(shè)備等均應(yīng)保證狀態(tài)良好，運(yùn)行正常。在安全保證方面，主要依靠行車組織和設(shè)備正常運(yùn)行，來保證必要的行車間隔。列車運(yùn)行是一個(gè)多專業(yè)、多工種配合工作，采用了以計(jì)算機(jī)處理技術(shù)為核心的各種自動(dòng)化設(shè)備。如ATC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)列車駕駛、自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)調(diào)度；SCADA系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)主變電所、牽引變電所、降壓變電所設(shè)備系統(tǒng)的遙控、遙信、遙測(cè)和遙調(diào)；BAS和FAS可以實(shí)現(xiàn)車站環(huán)境控制的自動(dòng)化和消防、報(bào)警系統(tǒng)的自動(dòng)化；AFC可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售票、檢票、分類等功能；ISCS主要完成以上各專業(yè)的聯(lián)動(dòng)；PIS（乘客信息系統(tǒng)）主要為乘客提供各種咨訊信息；通信系統(tǒng)（含傳輸、無線通信、電話、廣播、時(shí)鐘、乘客信息等）為以上幾個(gè)信息的傳送提供通道。這些系統(tǒng)全線各自形成網(wǎng)絡(luò)，以上各專業(yè)一般在線路控制中心（OCC）設(shè)置中央級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，控制車站設(shè)備的運(yùn)行。管理層進(jìn)行統(tǒng)一指揮，分級(jí)控制。以上這些系統(tǒng)是軌道交通正常運(yùn)營的基本系統(tǒng)，大量布設(shè)線纜，主要通過有線傳送信息，有些通過無線傳送信息，如車—地之間的信息傳送。3g智慧運(yùn)營中的應(yīng)用狹義的5G主要用于無線通信，主要是車—地之間的信息傳送，實(shí)際上，5G可以應(yīng)用的地方很多，從大的方面講，主要應(yīng)用于智慧運(yùn)營、智慧服務(wù)、智能維保等方面。3.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)地鐵是一個(gè)復(fù)雜的、多層次的復(fù)合體，一般由人員、設(shè)備、管理和環(huán)境組成，隨著客流的增加，超大客運(yùn)量常態(tài)化在不斷考驗(yàn)車站總體的安全治理能力。隨著國內(nèi)城市軌道交通的飛速發(fā)展及客流量的增加，對(duì)當(dāng)前運(yùn)營設(shè)備維保工作提出了更高的要求與挑戰(zhàn)。以智能運(yùn)維建設(shè)為抓手，綜合先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)、智能化分析技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)，改造并提升傳統(tǒng)車站監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)能級(jí)，激活更多的地鐵信息數(shù)據(jù)連接能力，同時(shí)還能提升智能地鐵數(shù)據(jù)分析與決策能力。從而有效降低人工服務(wù)和人工操作的頻次，全面提高車站客運(yùn)管理能力、車站設(shè)備管理能力和車站人員管理能力，使實(shí)現(xiàn)車站運(yùn)營管理模式的變革，提升車站運(yùn)營管理水平，體現(xiàn)智能運(yùn)維建設(shè)對(duì)軌道交通系統(tǒng)的促進(jìn)作用和運(yùn)營管理水平的拉動(dòng)效應(yīng)。通過構(gòu)建基于云計(jì)算技術(shù)的視頻服務(wù)平臺(tái)，支撐圖像識(shí)別、采集、分析方面的各類應(yīng)用，并在過程中納入各類人工智能技術(shù)，提升視頻應(yīng)用的效能。如基于車站視頻、刷卡及WIFI數(shù)據(jù)，通過實(shí)時(shí)視頻分析、機(jī)器學(xué)習(xí)及多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)客流態(tài)勢(shì)分析及客流預(yù)測(cè)，支撐態(tài)勢(shì)監(jiān)控、客流預(yù)警、應(yīng)急調(diào)度指揮等業(yè)務(wù)應(yīng)用，保障運(yùn)營秩序及乘客安全。同時(shí)，檢查整站廳層、換乘通道乘客流向情況展示。特別是換乘通道和大型換乘樞紐，在大客流情況下是否存在人流對(duì)沖。結(jié)合客流擁擠度情況與車站地理空間，實(shí)時(shí)反映全站客流實(shí)時(shí)分布、行進(jìn)速度、擁擠程度，展示乘客流向和密度情況?；跀?shù)字化視頻實(shí)時(shí)傳輸與智能分析的業(yè)務(wù)場(chǎng)景還包括：車站異常行為識(shí)別、乘客快速進(jìn)站、車內(nèi)乘客異常行為識(shí)別等；這些業(yè)務(wù)場(chǎng)景需要進(jìn)行跨站、跨車地之間的攝像頭數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，需要將全部視頻實(shí)時(shí)匯聚到中心視頻計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行集中處理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與計(jì)算能力提出新的要求。最終實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)營的全景智慧管控。根據(jù)不同的運(yùn)營保障目標(biāo)，加強(qiáng)按線路或區(qū)域的跨站協(xié)同運(yùn)營管理，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)、智能識(shí)別、實(shí)時(shí)化、全局化的管理和控制。3.2g智能語音在軌道交通中應(yīng)用展望城市市民不斷追求更安全、更便捷、更智慧的交通出行方式，以及豐富的多元化乘坐體驗(yàn)。依然會(huì)存在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)需求，而且移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的需求會(huì)與當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展保持同步，可能會(huì)涉及視頻點(diǎn)播/直播、視頻通話、視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控等大視頻業(yè)務(wù)。需要考慮在軌道交通人員密集環(huán)境下。通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)，5G將滲透到日常生活、工作的方方面面。智能語音在智能購票、語音互動(dòng)智能查詢終端、智能客服的應(yīng)用可以提升企業(yè)管理效能、消除業(yè)務(wù)短板，同時(shí)還可以減少乘客困擾、降低站內(nèi)服務(wù)成本、提高乘客的出行體驗(yàn)。為乘客提供精準(zhǔn)、便捷、安全、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)的智慧車站服務(wù)，未來延伸各類智能客服、室內(nèi)導(dǎo)航、精準(zhǔn)推薦、自助服務(wù)、無感通行（過閘）等創(chuàng)新服務(wù)與體驗(yàn)升級(jí)。3.3提升數(shù)據(jù)分析與決策能力綜合先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)、智能化分析技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)，改造并提升傳統(tǒng)車站監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)能級(jí)，激活更多的地鐵信息數(shù)據(jù)連接能力，同時(shí)還能提升智能地鐵數(shù)據(jù)分析與決策能力。從而有效降低人工服務(wù)和人工操作的頻次，全面提高車站客運(yùn)管理能力、車站設(shè)備管理能力和車站人員管理能力，使實(shí)現(xiàn)車站運(yùn)營管理模式的變革，提升車站運(yùn)營管理水平，體現(xiàn)智能運(yùn)維建設(shè)對(duì)軌道交通系統(tǒng)的促進(jìn)作用和運(yùn)營管理水平的拉動(dòng)效應(yīng)。4基于各行業(yè)應(yīng)用5G在軌道交通行業(yè)需與行業(yè)的業(yè)務(wù)緊密結(jié)合，主要應(yīng)用于運(yùn)營管理、乘客服務(wù)、智能維保。以提高工作效率、減少人員工作量為原則，以解決工作中的實(shí)際問題為落地點(diǎn)。4.1基于5g的客服機(jī)器人構(gòu)建基于語音識(shí)別、視頻問詢、人臉識(shí)別和跟蹤、物體識(shí)別、體感交互、室內(nèi)定位和導(dǎo)航視覺等多種智能人機(jī)交互能力的系統(tǒng)。在這系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在5G信號(hào)覆蓋區(qū)域設(shè)置地鐵客服機(jī)器人，通過人臉識(shí)別技術(shù)、人工智能技術(shù)（AI）等，實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵乘客的交互式智能化服務(wù)，為乘客“貼心”服務(wù)。通過與互聯(lián)網(wǎng)的及后臺(tái)平臺(tái)的連通，地鐵客服機(jī)器人通過5G網(wǎng)絡(luò)獲取互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)（這在5G前是做不到的），支持與地鐵乘客的交互應(yīng)用；地鐵客服機(jī)器人通過5G網(wǎng)絡(luò)獲取云端的人臉識(shí)別、人工智能技術(shù)等分析能力，從而實(shí)現(xiàn)與地鐵乘客的智能化服務(wù)。4.2指揮中心/車站利用5G網(wǎng)絡(luò)特有的大帶寬、低時(shí)延的特性，通過5G-AR眼鏡，對(duì)車站工作人員的巡檢工作提供支持及幫助，將現(xiàn)場(chǎng)高清圖像信息發(fā)送至指揮中心/車站。掃描5G-AR眼鏡回傳圖像信息，分析處理后推送AR信息，幫助地鐵值班人員進(jìn)行故障診斷和故障處理，也可將5G-AR眼鏡圖像信息傳送給后端維護(hù)專家，以實(shí)時(shí)對(duì)講的方式指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)診斷和處理疑難問題。4.35g輔助網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用巡檢機(jī)器人搭載多組高性能監(jiān)測(cè)儀器（攝像機(jī)、測(cè)溫儀、紅外線成像儀等），對(duì)站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行全面檢查，可大大減少“智能化巡檢系統(tǒng)”所需的固定式傳感器和儀器的安裝數(shù)量，無需大量布設(shè)各種線纜、無需改造既有設(shè)備，可節(jié)省初期工程費(fèi)用，可降低綜合運(yùn)營成本，更能提高運(yùn)營管理水平。5G高帶寬網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)地鐵線路、地鐵隧道、地鐵供電設(shè)備和其它相關(guān)設(shè)備的自動(dòng)巡檢。實(shí)現(xiàn)機(jī)器人巡檢的實(shí)時(shí)圖像信息和各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)回傳，通過后臺(tái)“大數(shù)據(jù)分析”，從而預(yù)判出設(shè)備故障位置，確定出需要重點(diǎn)巡視的部位，并安排人員進(jìn)行特殊巡檢。4.4高清圖像監(jiān)視與分析通過5G高帶寬網(wǎng)絡(luò)建立列車—地面之間通信的高速通道，實(shí)現(xiàn)列車圖像高速傳送?；?G的車地視頻無線網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)車載圖像監(jiān)控的車地轉(zhuǎn)存需求；能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)存圖像的統(tǒng)一管理，降低管理成本，提高管控效率。通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)高清圖像監(jiān)視、分析與判斷，對(duì)車廂內(nèi)的各種突發(fā)事件（認(rèn)打斗）即時(shí)響應(yīng)，提升軌道交通的公共安全。在場(chǎng)站內(nèi)通過5G網(wǎng)絡(luò)高速下載完整列車監(jiān)控圖像，供地面圖像管理系統(tǒng)。采用5G技術(shù)構(gòu)建智慧地鐵運(yùn)營體系的無線通信網(wǎng)絡(luò)通道，構(gòu)建從基礎(chǔ)設(shè)施層、能力平臺(tái)層到智慧應(yīng)用層的一體化平臺(tái)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)智能感知、智能聯(lián)動(dòng)、智能分析的能力，支撐上層運(yùn)營、服務(wù)、運(yùn)維等智慧場(chǎng)景（如圖2所示）。4.5列車越界對(duì)乘客舒適性的影響目前，國內(nèi)很多大城市軌道交通線路處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，其實(shí)際載客率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定量，尤其在早晚高峰時(shí)更是擁擠不堪，給城市軌道交通的運(yùn)營帶來了一定的安全隱患，客流的增加使得建設(shè)部門考慮將車輛編組加大至8輛，相應(yīng)的將站臺(tái)加長以解決問題。一般乘客有就近上車的習(xí)慣，導(dǎo)致一列車各車廂擁擠程度不均，影響乘客舒適度，也影響運(yùn)營效率。采用先進(jìn)技術(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)車廂的客流，為站臺(tái)乘客提供即將進(jìn)站列車的各車廂擁擠度信息，引導(dǎo)乘客分散上車，成為當(dāng)務(wù)之急?；?G的列車人流密度檢測(cè)系統(tǒng)通過客流密度分析儀實(shí)時(shí)采集車廂內(nèi)多個(gè)高清攝像機(jī)的圖像，實(shí)時(shí)分析車廂內(nèi)乘客人數(shù)和位置，結(jié)合車廂擁擠度等級(jí)模型，計(jì)算出車廂不同區(qū)域的客流密集程度，并將檢測(cè)結(jié)果通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳至車載PIS數(shù)據(jù)服務(wù)器，PIS系統(tǒng)在列車運(yùn)行的下一站提前發(fā)布各車廂的擁擠度數(shù)據(jù)。在每個(gè)站臺(tái)，實(shí)時(shí)顯示下一趟列車各車廂乘客擁擠情況，包括乘客的數(shù)量和位置?？捎眉t色、黃色、綠色3種顏色標(biāo)注擁擠度。利用列車上的攝像機(jī)，在車頭、車尾增加旁路視頻分析服務(wù)器，其它利用既有設(shè)備。車廂乘客密度檢測(cè)系統(tǒng)與車載CCTV結(jié)合，只在車頭、車尾增加設(shè)備，投資少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單。5地鐵智慧運(yùn)營平臺(tái)建設(shè)當(dāng)車站站廳、站臺(tái)布滿5G基站時(shí)，CCTV的攝像機(jī)、FAS的各種傳感器、PIS的各種顯示屏、BAS的各種就地控制器都可以通過5G傳送信號(hào)，再也不用敷設(shè)火災(zāi)情況下可能產(chǎn)生有害氣體的各種線纜?；?G的監(jiān)控視頻可實(shí)現(xiàn)地鐵客流感知及預(yù)警創(chuàng)新應(yīng)用，結(jié)合視頻對(duì)講、AR交互、人員定位等，可實(shí)現(xiàn)地鐵大客流疏導(dǎo)、地鐵行車組織、突發(fā)事件應(yīng)急處理等創(chuàng)新應(yīng)用，構(gòu)建智慧地鐵運(yùn)營平臺(tái)，提升