陽夢華，盧樂天

（湖南省郵電規(guī)劃設計院有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引 言

目前，世界各國的軌道交通發(fā)展呈現(xiàn)百花齊放的局面，軌道交通運輸具有流量大、安全、可靠等優(yōu)點。城市軌道作為城市交通出行的重要工具，為城市居民的工作和生活帶來了諸多效益的同時，也使得城市軌道交通的建設與運營部門面臨著巨大的挑戰(zhàn)[1-6]。隨著城市軌道建設的增多，城市軌道交通集團的信息化手段在不斷增加，城市軌道業(yè)務數(shù)據(jù)規(guī)模和種類也在不斷增加，需要借助云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術手段，從技術驅動到數(shù)據(jù)驅動，為城市軌道交通單位的業(yè)務數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)業(yè)務化等方面提供有力的支撐。

通過對城市軌道交通集團信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行歸集和整合，并對業(yè)務數(shù)據(jù)進行治理和規(guī)劃，建立城市軌道交通大數(shù)據(jù)服務平臺，為城市軌道交通單位的業(yè)務管理、便民服務、廣告運營、安全生產(chǎn)以及工程建設等業(yè)務提供數(shù)據(jù)服務能力。

1 存在的問題

由于城市軌道交通集團一般涉及多個部門、各類子公司等，業(yè)務復雜、數(shù)據(jù)分散，現(xiàn)有城市軌道交通單位應用系統(tǒng)存在的問題主要包括以下幾點。

1.1 缺乏有效的數(shù)據(jù)標準規(guī)范

由于國內各個城市的經(jīng)濟等方面存在著差異，因此對于軌道交通運營和管理標準也存在著差異[7]。城市軌道交通集團內各部門和子公司的業(yè)務系統(tǒng)屬于各自獨立建設，部門間的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)結構等不統(tǒng)一，導致數(shù)據(jù)交換存在一定的困難。沒有實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準規(guī)范，存在嚴重的數(shù)據(jù)壁壘。

1.2 數(shù)據(jù)資源分散，難以集中管控

由于城市軌道交通集團各部門及子公司單獨建立業(yè)務系統(tǒng)，數(shù)據(jù)資源暫時都是分布在各個業(yè)務部門的業(yè)務系統(tǒng)中，集團不清楚現(xiàn)有數(shù)據(jù)規(guī)模、數(shù)據(jù)類型以及數(shù)據(jù)分布區(qū)域。此外，由于數(shù)據(jù)分散在各個業(yè)務系統(tǒng)中，存在數(shù)據(jù)源不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)質量規(guī)則不規(guī)范以及數(shù)據(jù)安全不合規(guī)等現(xiàn)象，難以對內部數(shù)據(jù)資源進行統(tǒng)一管控和利用[8-10]。

1.3 部門間數(shù)據(jù)共享難度大

城市軌道交通集團沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源集中平臺，各部門及子公司的數(shù)據(jù)交換共享只能點對點，有些業(yè)務系統(tǒng)之間甚至沒有對接接口，只能通過拷貝方式，部門間數(shù)據(jù)共享難度大。在各部門間沒有渠道實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享交換的情況下，數(shù)據(jù)平臺的建立對數(shù)據(jù)資源的共享交換提供了有力支持。

2 建設內容

2.1 建立統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)服務平臺

建立統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)服務平臺，對現(xiàn)有數(shù)據(jù)及新增數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一梳理和整合，摸清軌道交通集團內部的數(shù)據(jù)資源情況，包括現(xiàn)有業(yè)務系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源情況、現(xiàn)有系統(tǒng)運行情況、數(shù)據(jù)規(guī)模、使用的數(shù)據(jù)庫類型及數(shù)據(jù)分布情況等內容，分析軌道交通集團內部部門間共享交換的需求和應用場景，為數(shù)據(jù)共享交換提供條件，有助于對數(shù)據(jù)進行挖掘分析，為軌道交通集團的運營和領導決策提供有力支撐。

2.2 建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源管理平臺

遵循國家、省市及行業(yè)標準，通過對城市軌道交通集團建立統(tǒng)一的標準規(guī)范，制定相應的管理辦法和規(guī)章制度，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源管理平臺，對現(xiàn)有數(shù)據(jù)及新增數(shù)據(jù)進行集中的標準和質量檢測管理。建立元數(shù)據(jù)溯源管理系統(tǒng)，對發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)質量問題及時通知相應的部門和源系統(tǒng)負責人，出具數(shù)據(jù)質量評估報告，實現(xiàn)數(shù)據(jù)標準輸入和規(guī)范輸出，提升數(shù)據(jù)質量，為軌道交通集團內部挖掘和分析數(shù)據(jù)打好基礎。

2.3 建立主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

城市軌道交通集團各部門及子公司各業(yè)務系統(tǒng)存在很多共享數(shù)據(jù)，如客戶、員工、物資等等數(shù)據(jù)信息，統(tǒng)一由主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一標準，準實時或實時更新到其他的業(yè)務系統(tǒng)中，實現(xiàn)主數(shù)據(jù)的標準性，便于數(shù)據(jù)的維護和管理。

3 大數(shù)據(jù)服務平臺

城市軌道交通集團大數(shù)據(jù)服務平臺的建設主要是實現(xiàn)企業(yè)各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、處理、存儲、加工、分析以及展現(xiàn)等，加強數(shù)據(jù)資源管理科學化，提升業(yè)務運營支撐能力，強化信息資源梳理整合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)歸集及整理、數(shù)據(jù)分析等功能，支撐集團內部的數(shù)據(jù)共享與決策分析，全方位提升集團在業(yè)務運營管理、運營評估優(yōu)化、應急指揮協(xié)調、資源開發(fā)策略、公眾信息服務等方面的綜合分析支撐能力。

數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)來自于城市軌道交通部門的內部數(shù)據(jù)，包括運營管理數(shù)據(jù)、經(jīng)營管理數(shù)據(jù)、工程建設數(shù)據(jù)以及企業(yè)管理數(shù)據(jù)等，通過各業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫將源數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)倉庫技術抽取轉換進入基礎數(shù)據(jù)資源庫中。

數(shù)據(jù)資源層包含基礎數(shù)據(jù)資源庫、數(shù)據(jù)倉庫、專題庫、全文庫、數(shù)據(jù)資源目錄以及數(shù)據(jù)資源管理工具等內容，主要是用于對數(shù)據(jù)的存儲、計算和分析，通過對城市軌道業(yè)務數(shù)據(jù)的梳理、清洗、整合，建立運營管理、維護保障、工程建設、人力資源以及財務保障等主題庫。

數(shù)據(jù)服務層包括數(shù)據(jù)服務接口、企業(yè)服務總線內容，主要用于對上層應用的數(shù)據(jù)服務提供支撐服務。數(shù)據(jù)服務接口主要包括數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)交換等接口，通過接口配置功能實現(xiàn)業(yè)務系統(tǒng)對基礎數(shù)據(jù)資源庫的訪問；企業(yè)服務總線主要包括服務注冊、服務提供者和服務需求者，服務提供者將服務注冊到企業(yè)服務總線上，由服務總線進行服務接口的統(tǒng)一管理和調度。

應用展示是對上層應用業(yè)務需求功能的展示，實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務的能力，包括數(shù)據(jù)查詢、分類統(tǒng)計、報表展示等內容，并及時建立城市軌道交通行業(yè)的大數(shù)據(jù)應用，包括客流預測、設備故障預測、運營仿真預測等。

4 數(shù)據(jù)資源管理平臺

數(shù)據(jù)資源管理平臺主要包括數(shù)據(jù)標準管理、數(shù)據(jù)質量管理、元數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)資源監(jiān)控，通過制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準規(guī)范和質量檢測規(guī)則，幫助城市軌道集團對內部業(yè)務數(shù)據(jù)進行標準規(guī)范和質量提升，并通過元數(shù)據(jù)管理確定數(shù)據(jù)資源之間的關系，實現(xiàn)城市軌道數(shù)據(jù)資源的資產(chǎn)化和價值化。

數(shù)據(jù)標準管理是基于城市軌道交通部門內部業(yè)務情況，在國家、省、市及行業(yè)標準基礎上建立內部的業(yè)務標準、數(shù)據(jù)標準、共享交換標準、安全標準等，為數(shù)據(jù)標準管理提供依據(jù)。數(shù)據(jù)質量管理基于數(shù)據(jù)標準管理對數(shù)據(jù)質量規(guī)則進行規(guī)范，并對各業(yè)務部門提供的數(shù)據(jù)提出要求，檢查歸集到大數(shù)據(jù)服務平臺的數(shù)據(jù)，在發(fā)現(xiàn)問題數(shù)據(jù)后及時進行反饋和改進，定時出具質量檢查報告，不斷提升大數(shù)據(jù)服務平臺的質量。元數(shù)據(jù)管理主要是通過對歸集到大數(shù)據(jù)服務平臺的業(yè)務數(shù)據(jù)、技術數(shù)據(jù)以及管理數(shù)據(jù)進行管理，確定元數(shù)據(jù)的標準和數(shù)據(jù)的源頭，為數(shù)據(jù)血緣、數(shù)據(jù)地圖分析提供支撐。數(shù)據(jù)資源監(jiān)控是實時監(jiān)控進入大數(shù)據(jù)服務平臺的數(shù)據(jù)資源情況，對采集的數(shù)據(jù)資源進行實時管理，發(fā)現(xiàn)問題并及時進行告警和反饋，同時統(tǒng)計大數(shù)據(jù)服務平臺現(xiàn)有數(shù)據(jù)規(guī)模、數(shù)據(jù)質量等情況，掌握企業(yè)內部的數(shù)據(jù)資產(chǎn)情況。

5 主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

企業(yè)需要重點管理主數(shù)據(jù)，對主數(shù)據(jù)的管理相當于抓住了數(shù)據(jù)管理的主線，能起到事半功倍的效果。基于城市軌道交通集團的業(yè)務發(fā)展和管理需要，分析數(shù)據(jù)架構與業(yè)務應用、集成架構之間流轉的數(shù)據(jù)，識別出部分城市軌道交通集團內部的主數(shù)據(jù)及主要的業(yè)務數(shù)據(jù)。主數(shù)據(jù)管理信息流如圖1所示。

圖1 主數(shù)據(jù)管理信息流

主 數(shù) 據(jù) 管 理（Master Data Management，MDM）系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要是偏交易型的操作數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源來自于各個操作業(yè)務數(shù)據(jù)庫。主數(shù)據(jù)信息如表1所示。

表1 主數(shù)據(jù)信息表

主數(shù)據(jù)管理的信息流是某個業(yè)務庫的主數(shù)據(jù)進行更新后，通過抽取、轉換、加載（Extract-Transform-Load，ETL）后進入主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)通過元數(shù)據(jù)管理、質量檢測、標準規(guī)范后，對主數(shù)據(jù)進行標準統(tǒng)一，通過企業(yè)服務總線將統(tǒng)一后的主數(shù)據(jù)分發(fā)給其他含有主數(shù)據(jù)內容的業(yè)務庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時/準實時一致性。主數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)可以互相調用，主數(shù)據(jù)更新后同步到數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)倉庫新生成的一些歷史數(shù)據(jù)也可以同步到主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中。主數(shù)據(jù)屬于業(yè)務操作型數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)面向主題，主要用于分析應用，2者相輔相成，缺一不可。

6 大數(shù)據(jù)應用

6.1 設備故障預測

通過大數(shù)據(jù)服務平臺采集和整合各車輛設備、運維設備以及監(jiān)控設備等設備數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析工具建立設備故障預測模型，幫助運維人員預測設備告警級別，在設備出現(xiàn)故障之前迅速且準確地定位問題并排除故障，達到智能監(jiān)控網(wǎng)絡設備的目的，降低設備故障率。

6.2 客流預測

客流預測是大數(shù)據(jù)技術在軌道交通中的另一個應用，根據(jù)現(xiàn)有的軌道客流數(shù)據(jù)，統(tǒng)計出各線路、各站點的客流量、斷面客流以及各站間和各區(qū)域的客流數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)挖掘分析能力有效獲取關鍵信息，迅速且較準確地找出其內部規(guī)律。分析各個節(jié)假日、各個條線的軌道交通客流變化趨勢，提前做好客流預測，不僅能合理規(guī)劃其他線網(wǎng)，還能為軌道運營管理和行車組織提供重要的依據(jù)。

6.3 運營仿真預測

基于大數(shù)據(jù)服務平臺的數(shù)據(jù)基礎和分析模型，建立車站仿真、線路仿真以及路網(wǎng)仿真平臺，實現(xiàn)相應層次軌道交通運營環(huán)節(jié)的仿真和3個層次之間的交互，實現(xiàn)對軌道系統(tǒng)有機整體的全面描述與展現(xiàn)。

7 結 論

城市軌道交通行業(yè)大數(shù)據(jù)服務平臺主要通過對城市軌道交通集團內部復雜的業(yè)務數(shù)據(jù)進行梳理、清洗和匯聚，通過數(shù)據(jù)資源的治理，規(guī)范數(shù)據(jù)標準，提升數(shù)據(jù)質量，對主數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，為業(yè)務部門間數(shù)據(jù)共享和交換提供便利，為集團領導提供決策支撐，更好地服務公眾。