高速铁路智能建造导论 课件 第2章 智能高速铁路体系架构

高速铁路智能建造导论智能高速铁路体系架构第二章目录高速铁路智能总体架构智能高速铁路技术体系智能高速铁路数据体系智能高速铁路标准体系思考题与课后作业12345第一节高速铁路智能总体架构高速铁路智能总体架构第一节智能高铁的定义与内涵智能高速铁路（IntelligentHigh-speedRailway，IHSR）是广泛应用云计算、大数据、物联网、移动互联、人工智能、北斗导航、BIM、5G等新一代信息技术，综合高效利用资源，实现高速铁路移动装备、固定基础设施及内外部环境间的全面感知、泛在互联、融合处理、主动学习和科学决策，实现全生命期一体化管理的新一代高速铁路系统。高速铁路智能总体架构第一节智能高速铁路需求分析服务用户需求分析业务用户需求分析旅客合作伙伴其他交通行业工程建造设施设备运输组织安全监管高速铁路智能总体架构第一节以旅客需求分析为例用户主体对智能高速铁路的需求R1.1出行前，根据出行需求得到精准、智能、门到门全行程规划和三维出行体验、定制化延伸服务等R1.2可基于行程规划采取互联网、窗口、代销点、移动终端等多种方式，全时段、多语言地进行购票、退票、改签等操作R1.3购票后，需要能够及时接收到与行程相关的信息服务，如天气、列车出发时刻、检票口、候车站台、目的地住宿、沿途餐饮等R1.4出发前，可基于确定行程得到门到站的多种交通方式推荐、预订等服务R1.5进站时，可通过生物特征识别、视频图像识别、二维码扫描等技术实现快速无感进站R1.6候车时，可得到站内外导航、自助式客服、行李托运等服务，并能享受高速上网、商务办公、视频会商等服务，以及站台信息、座位信息、列车运行动态信息推送等服务R1.7乘车中，可享受高速上网、刷脸验票、高清视频会商、消费娱乐、移动办公等服务，以及景点、酒店、餐饮等延伸服务的实景式体验和高速铁路沿线风光沉浸式浏览R1.8突发事件情况下可获得行程调整、列车动态、突发事件进展等信息R1.9换乘时，可实时获得枢纽内其他交通方式动态信息，根据全流程准确明晰引导实现快速换乘R1.10出站后，可获得无感式刷脸出站，站外一体化地图导航等服务，以及车站到目的地的最后一公里出行规划建议，实现与出租、公交、地铁等的综合交通出行服务高速铁路智能总体架构第一节智能高速铁路总体架构和构建原则1.智能高速铁路是在我国铁路既有信息化建设基础上发展起来的，研究智能高速铁路体系架构对于引导我国智能高速铁路规划和建设，提高既有各类资源的利用率，避免重复研究和开发具有重要意义。2.智能高速铁路体系架构定义了中国智能高速铁路的建设范围和发展蓝图，确立了技术体系、数据体系和标准体系，为智能高速铁路发展战略和技术路线图的制定等提供指导。3.智能高速铁路体系架构明确了标准体系构成和核心标准要素集，为智能高速铁路相关标准的研究和制定提供了重要依据和指导，有利于确保标准的完备性、唯一性和一致性。4.智能高速铁路体系架构为智能高速铁路的设计、研发、试验和实施等提供了一个指导性文件，便于统一认识和系统协同，保证智能高速铁路的兼容性、可控性、可互操作性，提高智能高速铁路建设在时间、空间上的一致性和灵活性。高速铁路智能总体架构第一节智能高速铁路是一个涵盖多专业、多领域、多项新技术的复杂信息物理系统，其智能化的核心是数据驱动。依据数据的采集、传输、存储、分析、应用流程，智能高速铁路自底向上可划分为智能感知层、智能传输层、数据资源层、智能决策层、智能应用层。高速铁路智能总体架构第一节智能感知层的作用是识别物体并采集信息，即通过传感网、物联网等多种手段，自动获取高速铁路行车状态、设备健康状况、自然环境条件等信息，全方位洞察整个智能高速铁路系统的运行情况，为上层的精细化管理提供支撑。信息采集设备主要包括传感网、物联网、GPS/BDS、综合视频、红外监测等。智能感知层智能传输层数据资源层智能决策层智能应用层智能传输层是联结智能高速铁路各组成要素的纽带。智能传输层的作用是将感知层采集到的信息，通过各种网络技术进行汇集、整合，以供进一步的智能分析及利用。智能传输层采用的主要技术包括铁路信息网络的IPV6技术、Wi-Fi网络、5G/6G网络等。数据资源层是智能高速铁路智慧产生的源泉，一切智慧及决策皆来源于数据。数据资源层从下到上分为两个部分：最底层为数据服务平台，主要提供基础数据管理、数据集成、数据共享、大数据存储与分析等能力；最上层为数据资源，全面整合铁路战略决策、运输生产、经营开发、资源管理、建设管理、综合协同、社会数据等领域的信息资源。智能决策层是智能高速铁路的大脑，将数据资源层的各类数据，通过智能技术进行分析，将数据转化为知识，并快速准确地提供报表、仪表盘、3D等可视化方式进行全局展示，辅助智能高速铁路业务经营决策。智能决策层采用的主要技术包括大数据技术、机器学习技术、交互学习技术、可视化技术等。智能应用层充分体现了智能高速铁路的能动性，对智能高速铁路系统进行仿真、完善、优化。智能应用层是智能化与高速铁路业务分工的深度融合，形成各业务领域的智能化子系统。根据智能高速铁路丰富的内涵，智能应用层主要由智能建造、智能装备、智能运营三部分组成。高速铁路智能总体架构第一节第二节智能高速铁路技术体系智能高速铁路技术体系第二节智能高速铁路技术体系框架设计采用分类分层设计原则，自顶而下划分为板块、领域方向、创新、支持平台五个层面，可概括为3大板块、10大领域、18个方向、N项创新、1个平台

智能高铁技术体系框架智能高速铁路技术体系第二节智能建造、智能装备、智能运营3大板块10大板块18个方向N项创新1个平台勘察设计、工程施工、建设管理、移动装备、通信信号、牵引供电、检测监测、客运服务、运输组织、养护维修空天地一体化工程勘察、基于BIM工程设计、桥隧路轨工程智能化施工、客运站工程智能化施工、四电工程智能化施工、基于BIM+GIS工程建设管理、智能动车组、智能综合检测车、信号、通信、智能牵引供电、智能检测监测、智能客运、智能票务、智能综合调度、智能行车调度、工电供一体化运维PHM、动车组智能运维基于GIS的智能勘探、BIM建模智能梁场、客站智能施工、电气化工程智能施工、基于BIM的虚拟建造、动车组智能监控、智能检测数据分析、智能牵引变电所、基础设施智能检测监测、站车智能服务、客票电子化、列车运行计划自动调整、运维智能决策等智能化创新指为智能高速铁路技术创新提供支撑和服务的智能高速铁路基础平台智能高速铁路技术体系第二节智能建造板块智能高速铁路技术体系第二节智能装备板块智能高速铁路技术体系第二节智能运营板块智能高速铁路技术体系第二节智能高铁基础平台1.大数据服务2.模型算法服务3.人工智能服务4.BIM+GIS服务5.北斗信息服务智能高速铁路技术体系第二节大数据服务提供全数据类型的数据接入服务。包括结构化、半结构化、非结构化数据，以及来自传感器、设备、移动应用程序还是其他数据源，都可以被快速而可靠地捕获并整合到一个统一的数据平台中1.大数据服务2.模型算法服务3.人工智能服务4.

BIM+GIS服务5.北斗信息服务模型算法服务提供了一系列主流的统计分析和数据挖掘模型算法。这些算法经过广泛应用和验证，具有高度的可靠性和效果。无论是回归分析、分类法、聚类方法还是关联规则挖掘，都可以在该服务中找到相应的算法实现人工智能服务提供了完善的数据管理功能。它能够处理各种类型的数据，包括图像、语音、文本等。它提供了多项关键服务，包括数据管理、样本标注、样本管理、模型训练和模型部署以支持各种专业领域的应用场景它为各种业务应用提供了丰富的功能和服务，包括时空信息可视化、要素查询、网络分析、统计分析、几何服务以及二三维空间分析和可视化等。BIM+GIS服务提供了强大的时空信息可视化功能基于北斗卫星导航技术，提供了北斗高精度定位、授时、短报文通信等基础服务能力，以满足用户的多样化需求。主要功能包括在网设备管理、高精度位置服务、短报文通信服务、授时服务和运营管理等第三节智能高速铁路数据体系智能高速铁路数据体系第三节智能高速铁路数据体系架构自底向上分为数据汇集层、存储分析层和应用展示层智能高速铁路数据体系第三节1.数据汇集层

用于汇集来自智能建造、智能装备、智能运营三大板块和既有的业务信息系统的数据，以及其他交通方式、气象、地震等外部相关数据，实现全业务、全类型的智能高速铁路数据汇集。2.存储分析层基于智能高铁基础平台，对数据进行标准化、规范化处理，按建造、装备、运营等不同主题建立全生命周期数据组织与存储结构，形成一套多专业融合、跨业务、跨部门共享的规范数据资源，并提供基础数据管理、数据集成、数据治理等服务。3.应用展示层

采用“平台＋应用”的铁路大数据应用模式，围绕工程建设、移动装备、基础设施、运输生产、运营安全、客运管理与服务、综合交通体系大数据共享等领域，开展大数据典型应用。智能高速铁路数据体系架构分层：智能高速铁路数据体系第三节数据分类与组织按业务分类智能高速铁路数据体系第三节按数据类型分类智能高速铁路数据体系第三节按数据产生频率分类应需型数据持续型数据实时数据时序数据按处理实时性分类实时处理数据批量处理数据智能高速铁路数据体系第三节数据服务平台总体架构智能高速铁路数据体系第三节数据服务平台功能智能高速铁路数据体系第三节平台数据安全保障技术数据采集安全技术数据存储安全技术数据挖掘安全技术身份认证访问控制隐私保护备份与恢复替代混洗数值变换加密遮挡空值插入/删除第四节智能高速铁路标准体系智能高速铁路标准体系第四节智能高铁铁路标准体系框架由通用基础与管理标准、智能高速铁路技术标准、平台及支撑技术标准构成，主要包括3个一级类目、9个二级类目、26个三级类目和若干可扩展类目智能高速铁路标准体系第四节1.通用基础与管理标准通用基础和管理标准包含通用基础标准、管理与服务标准2个二级类目。其中，通用基础标准由定义及术语、编制通则2个三级类目组成；管理与服务标准由技术研发与管理标准、智能化水平评价标准2个三级类目组成。2.智能建造技术标准智能建造标准由勘察设计标准、工程施工标准、建设管理标准等3个三级类目组成。其中，勘察设计标准包含铁路工程信息模型设计阶段实施标准等可扩展类目；工程施工标准包含铁路无砟轨道板枕智能建造技术规程、高速铁路路基智能填筑技术规程、铁路盾构隧道智能建造技术规程等可扩展类目；建设管理标准包含基于BIM的虚拟建造标准、全过程数字化管理标准等可扩展类目。3.平台及支撑技术标准平台及支撑技术标准包含基础平台标准、网络安全标准、数据中心标准、支撑技术标准4个二级类目。基础平台标准由数据资源标准、地理信息服务标准、大数据分析标准、人工智能标准、AI平台标准等5个三级类目组成。智能高速铁路标准体系第四节在智能高速铁路标准体系框架的指导下，结合京张高铁、京雄城际铁路技术创新、制定了实施性强、覆盖面广、技术成果突出的智能高铁核心标准明细表，为智能高铁核心标准制修订任务提供参考，对新建智能高速铁路或既有高铁智能化优化提升具有重要指导意义。类目国家标准