智能高速鐵路概論 課件 第三章 智能高速鐵路體系架構

第三章智能高速鐵路體系架構第三章智能高速鐵路體系架構目錄/Contents01智能高速鐵路體系架構的維度設計02智能高速鐵路技術體系03智能高速鐵路標準體系04智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系2024/5/10智能高速鐵路概論205云-邊協(xié)同的智能高鐵基礎平臺1智能高速鐵路體系架構的維度設計第3章3.1.1體系架構概念2024/5/10智能高速鐵路概論3美國智能交通體系架構，交通運輸部《TheUSNationalITSArchitecture》各種能夠實現(xiàn)給定用戶服務的功能、這些功能依托的物理實體（或子系統(tǒng)）、物理實體間的接口和信息流以及信息流對通信的要求。另外，體系架構還確定和解釋了支持全國和區(qū)域互操作性的標準需求，以及在實施中支撐經(jīng)濟規(guī)模所需的產品標準中國智能運輸系統(tǒng)體系結構，GB/T20607-2006《智能運輸系統(tǒng)體系結構服務》描述智能運輸系統(tǒng)構成，確定功能模塊，模塊間交換的信息及通信協(xié)議和接口體系架構作為一種重要的設計思想和方法論，能夠為大型復雜系統(tǒng)提供強有力的總體設計手段，從頂層到底層、從整體到局部地優(yōu)化系統(tǒng)內部各組成要素并進行系統(tǒng)設計，從而實現(xiàn)系統(tǒng)及系統(tǒng)組件間的功能協(xié)調、標準統(tǒng)一和資源共享。中國智慧城市總體架構，GB/T36333-2018《智慧城市頂層設計指南》包括業(yè)務架構、數(shù)據(jù)架構、應用架構、基礎設施架構、安全體系、標準體系、產業(yè)體系等設計內容1智能高速鐵路體系架構的維度設計第3章引導我國智能高速鐵路規(guī)劃和建設，提高既有各類資源的利用率，避免重復研究和開發(fā)具有重要意義12明確了標準體系構成和核心標準要素集，為智能高速鐵路相關標準的研究和制定提供了重要依據(jù)和指導，有利于確保標準的完備性、唯一性、一致性3定義了中國智能高速鐵路的建設范圍和發(fā)展藍圖，確立了技術體系、數(shù)據(jù)體系和標準體系，為智能高速鐵路發(fā)展戰(zhàn)略和技術路線圖的制定等提供指導引領規(guī)劃建設為智能高速鐵路的設計、研發(fā)、試驗和實施等提供了一個指導性文件，便于統(tǒng)一認識和系統(tǒng)協(xié)同，保證智能高速鐵路的兼容性、可控性、可互操作性，提高智能高速鐵路建設在時間、空間上的一致性和靈活性4智能高速鐵路體系架構（IHSRSystemArchitecture，IHSR-SA）是從技術、數(shù)據(jù)、標準等維度對智能高速鐵路包含的各組成部分及其相互關系進行的體系化、層次化、規(guī)范化設計3.1.1體系架構概念定義建設范圍技術規(guī)范統(tǒng)一指導性文件物理模型明確用戶和服務面向過程需求分析系統(tǒng)模型圍繞數(shù)據(jù)形成關聯(lián)視圖確定對象群及其之間關系面向對象確定對象的功能美國、歐洲、中國ITS日本、澳大利亞ITS1智能高速鐵路體系架構的維度設計第3章3.1.2體系架構構建方法分析一、信息系統(tǒng)架構方法1智能高速鐵路體系架構的維度設計第3章3.1.2體系架構構建方法分析面向過程設計方法：美國ITS合作開發(fā)方法論以面向過程方法為指導，利用系統(tǒng)分析思想融合了ITS規(guī)劃、建設、運營經(jīng)驗，制定了ITS體系框架設計方法。通過ITS需求模型和ITS處理模型之間的迭代優(yōu)化，輸出較為穩(wěn)定的實施戰(zhàn)略與設計方案，對其進行實施和評估，并在實際生產經(jīng)營過程中總結經(jīng)驗以持續(xù)優(yōu)化。包括用戶服務、邏輯架構、物理架構、相關標準等內容一、信息系統(tǒng)架構方法1智能高速鐵路體系架構的維度設計第3章3.1.2體系架構構建方法分析面向對象設計方法：日本ITS體系框架構建方法針對ITS涉及的人、物、組織等進行分析抽象，得到“類-對象”，進而構建對象模型。此模型的構建需要對ITS進行細致的分析，其模型的準確程度直接影響到ITS體系框架的構建。包括整體模型（針對整體ITS或幾個服務領域共有的內容）和詳細模型（針對單個服務）一、信息系統(tǒng)架構方法1智能高速鐵路體系架構的維度設計第3章3.1.2體系架構構建方法分析開放組體系結構框架（TOGAF）二、企業(yè)架構方法ADMArchitectureDevelopmentMethodTOGAF框架內容元模型1智能高速鐵路體系架構的維度設計第3章3.1.2體系架構構建方法分析Zachman框架二、企業(yè)架構方法1智能高速鐵路體系架構的維度設計第3章3.1.2體系架構構建方法分析SG-EA框架二、企業(yè)架構方法智能高鐵體系架構（IHSR-SA）智能建造（IBS）智能裝備（IES）智能運營（IOS）通用基礎與管理標準智能高鐵應用標準平臺及支撐技術標準智能高鐵技術體系框架（IHSR-TSF）智能高鐵數(shù)據(jù)體系框架（IHSR-DSF）數(shù)據(jù)匯集存儲處理分析應用智能高鐵標準體系框架（IHSR-SSF）指導指導支撐支撐1智能高速鐵路體系架構的維度設計第3章1智能高速鐵路體系架構的維度設計第3章3.1.3智能高鐵體系架構構建方法在系統(tǒng)總結京張高鐵、京雄城際鐵路的智能化創(chuàng)新實踐基礎上形成的智能高鐵建設和運營的指導性架構，從技術、數(shù)據(jù)、標準等維度對智能高速鐵路包含的各組成部分及其相互關系進行的體系化、層次化、規(guī)范化設計

1智能高速鐵路體系架構的維度設計第3章1智能高速鐵路體系架構的維度設計第3章3.1.3智能高鐵體系架構構建方法在系統(tǒng)總結京張高鐵、京雄城際鐵路的智能化創(chuàng)新實踐基礎上形成的智能高鐵建設和運營的指導性架構，從技術、數(shù)據(jù)、標準等維度對智能高速鐵路包含的各組成部分及其相互關系進行的體系化、層次化、規(guī)范化設計

智能高鐵技術體系框架智能高鐵數(shù)據(jù)體系框架是智能高速鐵路體系架構的核心，定義了智能建造、智能裝備、智能運營等三大板塊的技術構成，為數(shù)據(jù)體系框架、標準體系框架的制定提供指導針對技術體系框架中定義的智能建造、智能裝備、智能運營等三大板塊創(chuàng)新應用產生的數(shù)據(jù)以及其他相關的內外部數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)全生命周期管理為主線，定義了數(shù)據(jù)匯集、存儲分析和應用展示等服務，為技術體系框架提供數(shù)據(jù)驅動，為標準體系框架提供反饋智能高鐵標準體系框架為技術體系框架和數(shù)據(jù)體系框架的落地應用提供數(shù)據(jù)、技術、管理等方面的標準支撐，定義了通用基礎與管理標準、智能高速鐵路技術標準、平臺及支撐技術標準等組成內容。第三章智能高速鐵路體系架構目錄/Contents01智能高速鐵路體系架構的維度設計02智能高速鐵路技術體系03智能高速鐵路標準體系04智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系2024/5/10智能高速鐵路概論1305云-邊協(xié)同的智能高鐵基礎平臺智能高速鐵路技術體系框架智能建造智能裝備智能運營勘察設計建設管理工程施工客運服務運輸組織養(yǎng)護維修空天地一體化工程勘察基于BIM的工程設計橋隧路軌工程智能化施工四電工程智能化施工客運站工程智能化施工基于BIM+GIS工程建設管理智能動車組智能綜合檢測車信號通信移動裝備通信信號牽引供電檢測監(jiān)測智能牽引供電智能檢測監(jiān)測智能客運智能票務智能綜合調度智能行車調度工電供一體化運維3大板塊10個領域18個方向動車組智能運維2第3章3.2.1技術體系框架總體構成智能高速鐵路技術體系智能高鐵技術體系框架是從技術層面對智能建造、智能裝備、智能運營三大板塊的核心要素、關聯(lián)關系等進行的整體設計，設計采用分類分層設計原則，自頂而下劃分為板塊、領域、方向、創(chuàng)新、支持平臺五個層面，可概括為三大板塊、十大領域、十八個方向、N項創(chuàng)新、一個平臺。2智能高速鐵路技術體系第3章第3章3.2.1

技術體系框架總體構成2智能高速鐵路技術體系第3章第3章3.2.2智能建造技術體系框架按照基礎設施的建造過程，智能建造板塊橫向上劃分為勘察設計、工程施工、建設管理為3個領域、6個方向、19項創(chuàng)新，未來可根據(jù)需要擴展創(chuàng)新內容2智能高速鐵路技術體系第3章第3章3.2.3智能裝備技術體系框架按照主要業(yè)務對象分類，智能裝備橫向上劃分為移動裝備、通信信號、牽引供電、檢測監(jiān)測4個領域，6個方向，18項創(chuàng)新，未來可根據(jù)需要擴展創(chuàng)新內容2智能高速鐵路技術體系第3章第3章3.2.4智能運營技術體系框架按照運營領域的主要業(yè)務分類，智能運營橫向上可劃分為客運服務、運輸組織、養(yǎng)護維修等3個領域，6個方向，25項創(chuàng)新，未來可根據(jù)需要擴展創(chuàng)新內容2智能高速鐵路技術體系第3章第3章3.2.5基礎平臺技術體系框架智能高鐵基礎平臺是智能建造、智能裝備、智能運營三大板塊應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中樞、模型中樞和分析樞紐，統(tǒng)一為各應用系統(tǒng)提供大數(shù)據(jù)、模型算法、人工智能、BIM+GIS、北斗信息等服務。主數(shù)據(jù)服務元數(shù)據(jù)服務地理信息服務大數(shù)據(jù)分析服務人工智能服務支撐技術第三章智能高速鐵路體系架構目錄/Contents01智能高速鐵路體系架構的維度設計02智能高速鐵路技術體系03智能高速鐵路標準體系04智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系2024/5/10智能高速鐵路概論2005云-邊協(xié)同的智能高鐵基礎平臺智能高速鐵路標準體系框架智能裝備標準智能運營標準AI平臺標準網(wǎng)絡安全標準數(shù)據(jù)中心標準支撐技術標準定義及術語編制通則技術研發(fā)與管理標準智能化水平評價標準勘察設計標準工程施工標準建設管理標準移動裝備標準通信信號標準檢測監(jiān)測標準客運服務標準運輸組織標準養(yǎng)護維修標準智能建造標準通用基礎標準管理與服務標準智能高鐵技術標準平臺及支撐技術標準通用基礎與管理標準數(shù)據(jù)資源標準AI平臺標準地理信息服務標準網(wǎng)絡安全管理標準網(wǎng)絡安全等級保護測評標準網(wǎng)絡安全風險評估標準北斗衛(wèi)星導航應用標準…物聯(lián)網(wǎng)標準硬件資源標準系統(tǒng)軟件標準牽引供電標準大數(shù)據(jù)分析標準人工智能標準一級分類二級分類三級分類智能高鐵標準體系框架是從標準層面對智能高速鐵路建造、裝備、運營全產業(yè)鏈成套技術及相關基礎和支撐標準進行的整體設計，主要包括3個一級類目、9個二級類目、26個三級類目和若干可擴展類目。3智能高速鐵路標準體系第3章第3章3.3.1標準體系框架總體構成3智能高速鐵路標準體系第3章第3章3.3.1標準體系框架總體構成3智能高速鐵路標準體系第3章第3章3.3.2智能高速鐵路核心標準智能建造核心標準共計20項，以BIM技術為核心手段，圍繞基礎設施設計、施工、交付等，開展協(xié)同化設計、數(shù)字化制造、智能化施工、裝配式建造等方面的標準應用。智能裝備核心標準共計65項，主要以實現(xiàn)移動裝備和基礎設施全生命周期的安全化、高效化和智能化管理為目標，開展智能動車組、ATO、CTCS3、5G-R、智能牽引變電所、自然災害監(jiān)測預警等方面的標準應用。智能運營核心標準共計20項，在全行程智能票務服務、智能客站、智能行車調度、基礎設施智能運維、動車組智能運維等方面推進標準工作。類目國家標準（GB）鐵道行業(yè)標準（TB）國鐵集團技術標準（Q/CR）國鐵集團標準性技術文件（TJ）全國團體標準（T/CRBIM）合計體系架構000101智能建造001001020智能裝備033230065智能運營00911020基礎平臺3172518合計34584315124第三章智能高速鐵路體系架構目錄/Contents01智能高速鐵路體系架構的維度設計02智能高速鐵路技術體系03智能高速鐵路標準體系04智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系2024/5/10智能高速鐵路概論2405云-邊協(xié)同的智能高鐵基礎平臺大數(shù)據(jù)應用智能建造數(shù)據(jù)域智能裝備數(shù)據(jù)域智能運營數(shù)據(jù)域智能高鐵數(shù)據(jù)湖鐵路數(shù)據(jù)服務平臺分析應用存儲處理智能建造既有信息系統(tǒng)外部數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)匯集智能裝備智能運營智能高鐵標準體系框架是從數(shù)據(jù)層面按照數(shù)據(jù)全生命周期管理流程對智能高速鐵路內外部數(shù)據(jù)資源的匯集、治理、共享和分析等進行的整體設計。自底向上分為數(shù)據(jù)匯集層、存儲分析層和應用展示層，包括數(shù)據(jù)、平臺和應用三大部分。4智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系第3章第3章3.4.1數(shù)據(jù)體系框架總體構成數(shù)據(jù)分類就是根據(jù)數(shù)據(jù)內容的屬性或特征，將數(shù)據(jù)按一定的原則和方法進行區(qū)分和歸類，并建立起一定的分類系統(tǒng)和排列順序，以便管理和使用數(shù)據(jù)。4智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系第3章第3章3.4.2數(shù)據(jù)分類與組織123按業(yè)務分類按數(shù)據(jù)類型分類按數(shù)據(jù)產生頻率分類12345按處理實時性分類4按重要程度分類54智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系第3章第3章3.4.2數(shù)據(jù)分類與組織一、按業(yè)務分類4智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系第3章第3章3.4.2數(shù)據(jù)分類與組織二、按數(shù)據(jù)類型分類4智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系第3章第3章3.4.2數(shù)據(jù)分類與組織三、數(shù)據(jù)產生頻率分類應需型數(shù)據(jù)：應急數(shù)據(jù)、網(wǎng)站數(shù)據(jù)、電商、論壇、應用市場、新聞媒介等持續(xù)型數(shù)據(jù)：定期產生的統(tǒng)計類數(shù)據(jù)、公開數(shù)據(jù)、學術知識文庫等實時數(shù)據(jù)：天氣數(shù)據(jù)，客運交易數(shù)據(jù)、各專業(yè)監(jiān)控和設備監(jiān)測數(shù)據(jù)等時序數(shù)據(jù)：各類型實時監(jiān)測、檢查與分析設備所采集、產生的數(shù)據(jù)四、按處理實時性分類實時處理數(shù)據(jù)：處理延遲時間要求小于200ms批量處理數(shù)據(jù)：處理延遲時間要求可以大于200ms五、按重要程度分類高敏感數(shù)據(jù)：組織高級機密信息，若出現(xiàn)泄漏和破壞，將對組織聲譽、財務或營運造成災難性的后果敏感數(shù)據(jù)：組織機密信息，若被不正當披露，可能會對組織有嚴重影響內部數(shù)據(jù)：在各職能部門內流通，不涉及保密內容又不需要被公開的內容公開數(shù)據(jù)：可以面向公眾、社會開放的數(shù)據(jù)第三章智能高速鐵路體系架構目錄/Contents01智能高速鐵路體系架構的維度設計02智能高速鐵路技術體系03智能高速鐵路標準體系04智能高速鐵路數(shù)據(jù)體系2024/5/10智能高速鐵路概論3005云-邊協(xié)同的智能高鐵基礎平臺5云-邊協(xié)同的智能高鐵基礎平臺第3章第3章3.5.1平臺的三維總體架構基礎平臺采用云-邊協(xié)同的部署方式，實現(xiàn)部署在主數(shù)據(jù)中心的云端平臺與部署在車站、列車、線路等處所的邊緣平臺的協(xié)同應用。包括物理維、管理維和協(xié)同維5云-邊協(xié)同的智能高鐵基礎平臺第3章第3章3.5.2平臺的