智慧城軌ICT十大技術(shù)趨勢(shì)

HUAWEI智慧城軌ICT十大技術(shù)趨勢(shì)構(gòu)建萬(wàn)物互聯(lián)的智能世界前言I 1—刖舌無(wú)論是絲綢之路的建立，還是大航海時(shí)代的開(kāi)啟，古往今來(lái)，交通不僅是經(jīng)濟(jì)的脈絡(luò)，更是文明的紐帶。伴隨中國(guó)新型城鎮(zhèn)化發(fā)展不斷推進(jìn)，更多的城市群與都市圈將會(huì)逐步形成。從“打造軌道上的京津冀”到“打造軌道上的城市群”，城市軌道交通就像是主動(dòng)脈與毛細(xì)血管，連接著城市群與都市圈，為之源源不斷輸送“養(yǎng)分”，共創(chuàng)未來(lái)智能世界。智能世界的核心是ICT技術(shù)是否能賦能并加速行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。在走向智能世界的道路上，“數(shù)字經(jīng)濟(jì)”就是“經(jīng)濟(jì)”，“數(shù)字生產(chǎn)力”即“生產(chǎn)力”已經(jīng)成為社會(huì)共識(shí)。數(shù)字生產(chǎn)力躍遷的核心是ICT技術(shù)，具體到城軌行業(yè)加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型，更是離不開(kāi)ICT技術(shù)的賦能。在推進(jìn)傳統(tǒng)城軌交通向智慧城軌升級(jí)的過(guò)程中，哪些問(wèn)題亟待解決？又有哪些技術(shù)趨勢(shì)值得關(guān)注？這一過(guò)程中，城市軌道交通領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的“最后一公里”怎么走？又該如何更好地利用ICT技術(shù)躍升數(shù)字生產(chǎn)力？縮略語(yǔ) 縮略語(yǔ) 28目錄I目錄TOC\o"1-5"\h\z刖舌? 。1智慧城軌整體趨勢(shì)?趨勢(shì)一:云原生技術(shù)增強(qiáng)業(yè)務(wù)敏捷創(chuàng)新和系統(tǒng)可靠性 07\o"CurrentDocument"趨勢(shì)二：存算融合支撐城軌數(shù)據(jù)大幅增長(zhǎng) 09\o"CurrentDocument"趨勢(shì)三：終端設(shè)備智能互聯(lián)互通提升城軌運(yùn)營(yíng)基5岀效能 11\o"CurrentDocument"趨勢(shì)四：云邊協(xié)同促進(jìn)城軌站段智能業(yè)務(wù)降本增效 13\o"CurrentDocument"趨勢(shì)五：人工智能服務(wù)使能城軌全域提質(zhì)增效 15趨勢(shì)六：全光網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建智慧業(yè)務(wù)可靠聯(lián)接 17\o"CurrentDocument"趨勢(shì)七：5G提供低時(shí)延、大容量、多業(yè)務(wù)無(wú)線承載 19\o"CurrentDocument"趨勢(shì)八：云網(wǎng)安端共同構(gòu)筑業(yè)務(wù)安全防護(hù)盾 21\o"CurrentDocument"趨勢(shì)九：數(shù)字李生提升安全管控、服務(wù)質(zhì)量與運(yùn)營(yíng)效率 23\o"CurrentDocument"趨勢(shì)十：數(shù)字化與新材料助力實(shí)現(xiàn)綠色城軌 25\o"CurrentDocument"后記? 27附錄?參考文獻(xiàn) 28智慧城軌整體趨勢(shì)0303智慧城軌整體趨勢(shì)智慧城軌整體趨勢(shì)I#ZI趨勢(shì)十ZI趨勢(shì)十?dāng)?shù)字化與新材料助力實(shí)現(xiàn)綠色城軌 f■《中國(guó)城市軌道交通綠色城軌發(fā)展行動(dòng)方案》指出，相較2020年，2025和2030年綜合能耗強(qiáng)度要分別降低10%和15%;新建建筑中綠色建筑面積占比分別達(dá)到70%和100%；碳排強(qiáng)度分別降低20%和30%o到2025年，新增具備可開(kāi)發(fā)條件的屋頂和場(chǎng)地的光伏發(fā)電覆蓋率達(dá)到100%,分布式和建筑光伏一體化技術(shù)推動(dòng)光伏在城軌領(lǐng)域廣泛部署。傳統(tǒng)能源的建設(shè)方案中，發(fā)電、用電系統(tǒng)分別建設(shè)，缺乏統(tǒng)一管理和協(xié)同，導(dǎo)致能源效率低、用能成本高。通過(guò)運(yùn)用數(shù)字化和新能源技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)直柔，訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)碳排放強(qiáng)度節(jié)能算法計(jì)算和系統(tǒng)管理碳排，將能源的發(fā)電、輸電、配電、用電各個(gè)環(huán)節(jié)從傳統(tǒng)的煙囪式獨(dú)立系統(tǒng)架構(gòu)和孤島式管理，演進(jìn)至統(tǒng)一架構(gòu)、統(tǒng)一管理和綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)全鏈路統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)和優(yōu)化，提升能源利用效率，降低用能成本。車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)耗能約占行業(yè)總能耗的30%~40%,單純憑借硬件節(jié)能或者基于人工經(jīng)驗(yàn)的簡(jiǎn)單調(diào)優(yōu)已達(dá)節(jié)能上限。利用AI技術(shù)通過(guò)海量數(shù)據(jù)訓(xùn)練車站節(jié)能算法，通過(guò)對(duì)城軌車站等場(chǎng)景下客流密度和車站內(nèi)外部環(huán)境變化的預(yù)測(cè)，尋找出影響溫度的數(shù)百種關(guān)鍵因素，從上百萬(wàn)種組合中推理出車站負(fù)載、環(huán)境溫度下的最佳控制參數(shù)，并下發(fā)至空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)，可將車站COP（即“空調(diào)能效指標(biāo)”）提升10%~20%。數(shù)據(jù)中心承載著城軌云大量的算力，行業(yè)領(lǐng)先PUE已達(dá)到1.15o部分老數(shù)據(jù)中心PUE平均超過(guò)1.5,耗能超標(biāo)需要整改；新建數(shù)據(jù)中心，僅風(fēng)冷模式在南方很難達(dá)到PUE小于1.15。通過(guò)新增存儲(chǔ)液冷、增程式高效水冷實(shí)現(xiàn)削峰填谷，結(jié)合AI聯(lián)動(dòng)調(diào)優(yōu)，實(shí)現(xiàn)改造數(shù)據(jù)中心PUE小于1.2,新建數(shù)據(jù)中心PUE小于1.15,打造綠色節(jié)能的城軌云數(shù)據(jù)中心。為實(shí)現(xiàn)城軌行業(yè)的零碳目標(biāo)，建設(shè)綠色城軌，還需要在能源路由器、電力電子及新材料等技術(shù)方向持續(xù)進(jìn)行探索。

硅基材料向碳基等第三代半導(dǎo)體技術(shù)演進(jìn)，研制基于碳化硅功率器件的變流器、變壓器、逆變器等城市軌道交通能源裝備，提高列車牽引、輔助變流系統(tǒng)，以及車站綜合能源系統(tǒng)的用能效率。提升電力電子器件開(kāi)關(guān)頻率，提高器件效率與輸出品質(zhì)，降低負(fù)載諧波損耗，減少新型器件的裝備體積、重量，可將功率密度提升10%以上，能耗降低5%以上。能源控制器集成了智能逆變器等高功率高效能電力電子器件，可用于光儲(chǔ)直柔新型能源系統(tǒng)，在逆變器、變流器基礎(chǔ)上增加電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)通訊、電池管理，以及系統(tǒng)調(diào)度功能，實(shí)現(xiàn)功率在發(fā)電、儲(chǔ)能、并網(wǎng)之間的動(dòng)態(tài)分配。針對(duì)軌交場(chǎng)景，需要研究組合高功率高效能電力電子器件的能源控制器對(duì)大跨度寬電壓和強(qiáng)電流的轉(zhuǎn)換控制。后記?放眼未來(lái)，城軌交通不僅僅是基礎(chǔ)設(shè)施，在“智慧”加持下，它還將是聯(lián)接乘客體驗(yàn)的綜合服務(wù)載體，而這些則依托于云原生技術(shù)、存算融合、智能互聯(lián)、邊緣計(jì)算、人工智能技術(shù)，全光網(wǎng)絡(luò)、5G的通信基礎(chǔ)，以及云網(wǎng)安端聯(lián)動(dòng)、數(shù)字享生和新材料的等前沿技術(shù)的探索和融合。從“交通大國(guó)”到“交通強(qiáng)國(guó)”，打通“大動(dòng)脈”，暢通“微循環(huán)”才能有力支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開(kāi)交通先行，智鴛城軌建設(shè)既能快速推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和城鄉(xiāng)一體化發(fā)展、激發(fā)城市群的向上動(dòng)能，還將對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)創(chuàng)新的方方面面產(chǎn)生重大影響，對(duì)我國(guó)實(shí)施“交通強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略具有重大意義。城軌行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已形成共識(shí)并正在加速，作業(yè)數(shù)字化、數(shù)字平臺(tái)化、平臺(tái)智能化、智能實(shí)戰(zhàn)化，數(shù)字化生產(chǎn)力技術(shù)將驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)力從“量變到質(zhì)變”，并逐步成為城軌行業(yè)發(fā)展的核心引擎，躍升數(shù)字生產(chǎn)力正當(dāng)時(shí)。附錄I附錄?參考文獻(xiàn)《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》，2019.09(2)《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》，2021.03《多部委關(guān)于推動(dòng)都市圈市域(郊)鐵路加快發(fā)展的意見(jiàn)》，2020.12《中國(guó)城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》，2020.03《城軌軌道交通2022年度統(tǒng)計(jì)和分析報(bào)告》，2023.03《中國(guó)城市軌道交通綠色城軌發(fā)展行動(dòng)方案》，2022.08《智慧城市軌道交通信息技術(shù)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)范第1部分：總體需求》(T/CAMET11001.1—2019)《智慧城市軌道交通信息技術(shù)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)范第2部分：技術(shù)架構(gòu)》(T/CAMET11001.2-2019)《智慧城市軌道交通信息技術(shù)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)范第3部分：網(wǎng)絡(luò)安全》(T/CAMET11001.3—2019)《城市軌道交通云平臺(tái)構(gòu)建技術(shù)規(guī)范》T/CAMET11002-2020《城市軌道交通大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》T/CAMET11003-2020《城市軌道交通云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)規(guī)范》T/CAMET11004-2020《城市軌道交通云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)規(guī)范》T/CAMET11005-2020《城市軌道交通運(yùn)營(yíng)技術(shù)規(guī)范》(GB/T38707-2020)《2021年工業(yè)信息安全態(tài)勢(shì)報(bào)告》，2022.02縮略語(yǔ)ICT:InformationandCommunicationsTechnology,信息和通信技術(shù)IT：InformationTechnology,信息技術(shù)Al：ArtificialIntelligence,人工智能TB：Terabyte,百萬(wàn)兆字節(jié)PB：Petabyte,十億兆字節(jié)GB：Gigabyte,千兆字節(jié)us：microsecond,微秒CPU：CentralProcessingUnit,中央處理單元GPU：GraphicsProcessingUnit,圖形處理單元5GtoB：5GtoBusiness,5G在各行各業(yè)的應(yīng)用OS：OperatingSystem,操作系統(tǒng)VR：VirtualReality,虛擬現(xiàn)實(shí)AR：AugmentedReality,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)NOCC：NetworkOperationsControlCenter,線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)控制中心COCC：CentralOperationsCommandCenter,線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)指揮中心RPO：RecoveryPointObjective,恢復(fù)點(diǎn)目標(biāo)RTO：RecoveryTimeObjectives,故障恢復(fù)時(shí)間目標(biāo)PHM：PrognosticsandHealthManagement,故障預(yù)測(cè)與健康管理EDFA：Erbium-DopedFiberAmplifier,摻鋁光纖放大器ASON：AutomaticallySwitchedOpticalNetwork,自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)FAO：FullyAutomaticOperation,全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)LTE-M：LongTermEvolution-Metro,基于4GLTE的城軌無(wú)線車地通信GPP：GlobalPhysicalPosition,全局物理地址eMBB：enhancedMobileBroadband,移動(dòng)寬帶增強(qiáng)uRLLC：Ultra-ReliableLow-LatencyCommunication,超高可靠性超低時(shí)延通信mMTC：MassiveMachine-TypeCommunications,海量物聯(lián)網(wǎng)通信MIMO：Multiple-InputMultiple-Output,多入多出技術(shù)GIS：GeographicInformationSystem,地理信息系統(tǒng)BIM:BuildingInformationModeling,建筑信息模型COP：CoefficientofPerformance,能效比華為技術(shù)有限公司深圳市龍崗區(qū)坂田華為基地電話：+8675528780808郵編:518129商標(biāo)聲明*HUAWEI,HUAWEI,/"是華為技術(shù)有限公司商標(biāo)或者注冊(cè)商標(biāo)，在本手冊(cè)中以及本手冊(cè)描述的產(chǎn)品中，岀現(xiàn)的其它商標(biāo)，產(chǎn)品名稱，服務(wù)名稱以及公司名稱，由其各自的