城市轨道交通线网PIS编播系统的构建与探讨.pdf

DIGITCW技术 分析Technology Analysis50DIGITCW2023.101 线网PIS编播系统的建设背景截至2022年底，A市城轨交通共有4条运营线路，运营里程约110千米，日均客运量约36万人次，单日最高客运量达67万人次，城轨交通客运量占公共交通客运总量分担比率超过25%，越来越多的人选择地铁、市域快轨等城轨交通作为自己日常出行首选的交通方式。城轨交通是实现市内快速通达的重要基础设施，是促进城市一体化协同发展的重要举措，符合发展循环经济和建设资源节约型社会的战略部署。对构建现代化城市半小时通勤圈，缓解交通出行压力，改善城市的空间布局，支撑A市都市圈的建设具有十分重要的意义。乘客信息系统（以下简称为“PIS系统”）是结合通信技术、网络技术、多媒体技术构建出的一套系统，轨道交通运营人员通过这套系统发布信息，为乘客提供综合信息服务。通过设置在车站站厅、站台、换乘通道及列车上的PIS系统显示屏，乘客可以了解到列车的首末班时间、行车间隔、下列车的到站时间、车厢拥挤度、乘车注意事项等跟轨道交通运营相关的信息，也可以获取新闻、气象、周边环境、广告等公共信息。但是，随着一个城市的地铁运营线路的逐渐增多，仍然采用每条线路自建的PIS系统只提供本线路的乘客信息服务，会产生资源浪费、运营成本提高、系统接口复杂等诸多问题。线网PIS编播系统可以从线网层面对接外部系统，获取多元化的信息，经过标准化的编播处理后，按照统一的版式下发给各线路PIS系统，促使流程的规范化、专业化，节省工程投资，节约资源，提高运营效率。因此，结合城市轨道交通线网规划，按需构建线网PIS编播系统是必要的。2 线网PIS编播系统建设的思路根据T/CAMET 110062020城市轨道交通线网作者简介：吴伟浩（1989-），男，工程师，硕士，主要从事城市轨道交通通信专业相关工作。城市轨道交通线网PIS编播系统的构建与探讨吴伟浩（福州地铁集团有限公司，福建 福州 350000）摘要：在科技创新及产业变革浪潮的推动下，我国城轨交通信息化建设也进入了快速发展阶段。如何更好地结合信息化建设，构建便于乘客出行的智慧城轨是城轨交通从业者需要思考的问题。本文通过阐述A市线网级乘客信息编播中心系统（以下简称为“线网PIS编播系统”）的建设背景、建设思路、功能定位、软件系统架构，提出了线网PIS编播系统的构建方案，并对下阶段工作进行了分析和探讨。关键词：线网；城市轨道交通；乘客信息系统；编播中心doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.10.017中图分类号：TP 3，U 231，U 239.5 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2023）10-0050-04The Construction and Discussion of PIS Control Center for Urban Rail Transit NetworkWU Weihao(Fuzhou Metro Group Co.,Ltd.,Fuzhou 350000,China)Abstract:Driven by the wave of technological innovation and industrial change,the information construction of urban rail transit in China has entered a stage of rapid development.How to better combine information construction and build smart urban rail that facilitates passenger travel is a problem that urban rail transit practitioners need to think about.this paper expounds the construction background,construction ideas,function positioning and software system architecture of the line-network-level passenger information system Control Center(hereinafter referred to as PIS control center)of A City.This paper puts forward the construction scheme of PIS control center,and analyzes and discusses the next stage.Key words:line-network-level;urban rail transit;passenger information system;control centerDCWTechnology Analysis技术分析51数字通信世界2023.10运营指挥中心系统技术规范相关内容，线网运营指挥中心系统（以下简称为“NOCCS”）应设置线网PIS编播系统，以实现信息的发布及所辖线路PIS系统状态监视功能，A市线网PIS编播系统先于NOCCS建设，与NOCCS为互联关系，线网PIS编播系统建成后可将A市内所有线路PIS系统整合成为一个整体，实现线网一体化运营管理1。2.1 线网PIS编播系统应具备的功能（1）具有全线网PIS播表及版式的编辑、存储、预览、审核及下发功能。（2）媒体素材具备统一输入、存储、转换、制作、编辑、预览、审核及发布功能。（3）能够对全线网的车站播放控制器播出画面进行实时监控。（4）能够实现车站、车载显示屏多元化的视频播放需求。2.2 软件系统体系架构的选择C/S架构和B/S架构是两种常用的软件系统体系架构。C/S架构即客户端/服务器模式，在这种架构下客户端与服务器直接进行信息交互，客户端和服务器端共同处理业务以实现系统功能；B/S架构即浏览器/服务器模式，其常用架构为浏览器-Web服务器-数据服务器，该模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用2。考虑到B/S在系统易用性及易维护性方面的优势及广州、北京、成都等城市建设线网PIS编播系统均采用B/S架构的情况，A市线网PIS编播系统拟采用B/S架构。2.3 紧急信息的发布紧急信息根据类型及紧急程度可以分成三类，具体类别、分类依据及示例如表1所示。表1 紧急信息的类别、分类依据及示例信息类别影响面紧急程度发布模式 信息示例第一类线网 一般 正常台风预警、高温预警等第二类线网 紧急 应急洪涝、地震、海啸等第三类线路/车站 紧急 应急火灾、爆炸等根据A市轨道交通线网的整体规划，NOCCS负责外部信息及地铁各线路级信息的交互，线网PIS从NOCCS获取以上三类紧急信息。线网PIS编播系统通过与各线路PIS系统接口协议的对接，可管控全线各显示终端，在正常模式下，运营人员通过字符叠加控制器，将台风预警、高温预警等第一类信息叠加至直播视频上并通过线网PIS编播系统下发至各线路PIS系统终端；在应急模式下需要发布第二、三类信息时，运营人员可在工作站上实时编辑紧急信息或套用紧急预案模板，在全线网或部分线路的PIS系统显示终端上全屏显示。2.4 安全保护的等级线网PIS编播系统属于线网级的系统，按照具备远期20条地铁线路的接入能力考虑，规模较大，如果被非法入侵，会产生较大范围的社会不良影响，参照GBT 222402020信息安全技术网络安全等级保护定级指南定级要素与安全保护等级关系的内容，初步确定线网PIS编播系统安全保护等级为第三级2。2.5 线网PIS编播系统的接口在系统接口方面，除了与各线路PIS系统相连的接口，线网PIS编播系统还设计了与时钟系统、NOCCS、有线电视信号相连的接口。线网PIS编播系统的接口类型、接口协议、接口位置、接口功能如表2所示。表2 线网PIS编播系统接口类型、接口协议、接口位置、接口功能系统名称接口类型接口协议 接口位置 接口功能时钟RJ45NTP线网设备室网络配线架外线侧获取标准时间，并下发时间同步信号NOCCSRJ45TCP/IP线网设备室网络配线架外线侧获取天气、台风等特殊信息有线电视SDISDI线网PIS编播设备室获取有线电视信号线路PISRJ45TCP/IP线网PIS编播设备室交换机端口外侧发布运营服务、安全、广告等信息3 线网PIS编播系统的构建A市构建的线网级线网PIS编播系统主要由媒体采集编辑子系统、播控子系统、中心管理子系统、信息等保子系统等构成，具体的系统架构如图1所示。3.1 媒体采集编辑子系统媒体采集编辑子系统主要负责采、编、存外部媒体信息。A市线网PIS编播的外部媒体信息主要有三类：第一类为省台的有线电视信号，经过解码、帧同步、编转码后接入线网PIS编播系统；第二类为宣传视频及广告，通过加载在非编工作站上的非线性编播系统编辑处理后接入线网PIS编播系统，作为播放列表的主要素材来源；第三类为天气、台风、高温预警等需要编辑处理的特殊信息。DIGITCW技术 分析Technology Analysis52DIGITCW2023.103.2 播控子系统播控子系统主要负责视频上墙及将视频下发给各条线的PIS系统。线网PIS编播播控室配由LCD显示屏构成的监控墙，通过播出控制工作站、播出画面监视服务器、预览控制器、OPS光接口卡等构成了线网PIS编播播出画面监控部分，可对播放列表进行编辑、入库、审核、管理，可实现有线电视及下发各线路视频的播出效果的实时监看预览，也可实现已下发线路视频的回传上墙监看，确保播出情况达到预期效果。为满足多元化的视频播放及播放安全的需求，在视频处理下发环节，A市线网PIS编播系统采用两线冗余方案，即线网PIS编播系统为每条地铁线路都配备一套视频流服务器和视频编、转码器，每两条线作为一个组合，每套设备均具备两条线路PIS系统的处理能力及接入端口（互为热备冗余）。正常情况下，线网PIS编播系统通过给各条线路配备的那套设备处理及下发视频信号；在灾备情况下，例如当组合中的某台设备发生故障无法处理本线路视频信号时，线网PIS编播系统可切换组合中的另一套设备，用其他线路的视频信号替代故障线路的视频信号进行下发，避免播出事故。3.3 中心管理子系统线网PIS编播中心管理子系统主要负责视频的接入、存储、调度、分发等，主要由核心交换机、中心管理服务器、磁盘矩阵、接口服务器、Web服务器、系统管理工作站等构成，本子系统的交换机、服务器均采用热备冗余配置。（1）核心交换机主要负责线网PIS编播各子系统间的数据交换。（2）中心管理服器通过磁盘矩阵和数据库实现对结构化配置信息、播表信息、各种多媒体素材进行存储、处理、管理。（3）接口服务器负责实现时钟、NOCC等外部系统信息的交互。（4）Web服务器负责处理客户端的请求，与中心管理服务器中的数据库进行数据交换，并把结果反馈给客户端。3.4 信息等保子系统信息等保子系统主要负责线网PIS编播系统的用户信息安全，防范系统被攻击及入侵，主要由入侵防御系统、日志审计系统、终端安全管理系统、APT预警平台、数据库审计系统、运维审计系统、防火墙等组成3。除终端安全管理系统部署在线网PIS编播系统的服务器及工作站外，其余系统均包含独立的软件及硬件设备。通过配置，可使系统具备以下功能。（1）入侵防范功能，可在关键网络节点处检测、防止或限制从内部及外部发起的网络攻击。（2）安全审计功能，在网络边界、重要网络节点进行安全审计，审计覆盖到每个用户，对重要的用户行为和重要安全事件进行审计并记录关键事件的日期和图1 线网PIS编播系统架构示意图DCWTechnology Analysis技术分析53数字通信世界2023.10时间、用户、事件类型、事件是否成功及其他与审计相关的信息。（3）身份鉴别功能，对登录的用户进行身份标识和鉴别，身份标识具有唯一性，身份鉴别信息具有复杂度要求并要求定期更换。（4）恶意代码防范功能，实现系统运行过程中重要程序或文件完整性检测，并在检测到破坏后进行恢复4。（5）访问控制功能，对登录的用户分配账户和权限。（6）数据安全功能，确保系统数据数据完整性和保密性。4 后续工作的探讨A市线网PIS编播系统的建设正在摸索过程中，如何才能充分发挥线网PIS编播系统的作用，更好地为乘客服务，是值得我们考虑的问题。4.1 超高清视频的引入近几年，电视直播技术及终端产业发展迅速，高清视频、超高清视频逐渐普及，据了解，目前广州、深圳等地部分新建线路已实现了超高清（4K）直播与显示，通过更大尺寸的屏幕，更清晰的画面给乘客更好的视觉体验。在A市线网PIS编播系统的建设过程中，音、视频的制作、预览、回看等均已按照4K的处理能力进行配置，后期配置支持4K的视频流服务器和视频编、转码器即可实现超高清视频的下发。但要想在各终端屏幕上呈现4K画质，还需将多媒体素材、传输带宽、各线路PIS设备承载能力等因素考虑在内。因此何时实施，宜结合运营及传媒单位的实际需求、投资估算，平衡利弊后再确定具体实施方案。4.2 智慧乘客服务体系的实现轨交协在中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要（以下简称 纲要）中提出“1-8-1-1”智慧城轨蓝图，其中的“8”指的是八大体系，而智慧乘客服务体系是八大体系的重要组成部分之一5。A市地铁已在部分新建线路进行试点，通过与车辆系统间的接口对接，车站PIS屏可获得了各节车厢的强弱冷信息及拥挤度信息并通过图表进行展示，方便乘客根据需求选择不同的车厢乘坐地铁。根据纲要建设重点及要求，智慧乘客服务体系还应能够显示换乘站的客流动态及周边商业、公共服务设施的信息并与之实现共享及联动，经初步评估，由线网PIS编播系统获取相关信息并下发至各线路的技术方案具有可行性5。4.3 系统接口的统一作为PIS系统的上层平台，线网PIS编播系统的建设面临着诸多挑战，既要兼容已开通线路的接入，又要便于后续新建线路的接入。据调研国内其他有建设线网PIS编播系统的城市，建设主体、运营模式、使用需求均有较大的区别，且目前业内并没有统一的接口标准。为解决多线路及多厂家造成的接口不统一的问题，制定符合A市实际情况的乘客信息系统技术规范是下一阶段线网PIS编播系统建设的重点工作内容之一。整体目标是利用标准化的显示规则、协议规范、系统编码规则、系统接口协议，提高线网PIS编播系统与不同PIS系统间的互通性和兼容性，尽可能减少不同厂家之间接口的开发工作量，降低互联互通及二次开发的接口费用。5 结束语当前，我国正处于从交通大国向交通强国转型的关键时期，PIS系统的建设是“城市轨道交通+信息化”的重要组成部分，是城市轨道交通智能化、数字化、网络化的重要场景之一。线网PIS编播系统建成后，PIS系统将形成线网-线路-车站三层架构，各线路级PIS的作用将被弱化，系统将更多的物质资源、人员资源将向线网层汇聚，从而更好地为乘客提供城市轨道交通信息服务。参考文献1 T/CAMET 110062020，城市轨道交通线网运营指挥中心系统技术规范S北京：中国铁道出版社，2021.2 GB/T 222402020，信息安全技术网络安全等级保护定级指南S北京：中国标准出版社，2020.3 左旭涛，刘欢，王志伟，等青岛地铁线网编播中心信息安全防护实施方案J铁道通信信号，2020,56(11):82-85.4 GB/T 222392019信息安全技术网络安全等级保护基本要求 S北京：中国标准出版社，2019.5 中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要J城市轨道交通，2020(04):8-23.