论智慧轨道交通及其系统架构

提倡用“智慧轨道交通”来描述未来的“高效、便捷、安全、可视、可预测、环保和智慧”的现代轨道交通行业和宏观系统的发展远景视图,并提出了一个“智慧轨道交通系统架构”。该架构以“智慧轨道交通智能化地面基础设施”（SRT-IGI）和智慧列车为基础实现更透彻的感知;以“轨道交通全联网”(SRT-IoT)作为信息交换与共享平台实现更广泛的互联互通;以“与人类融合智慧管理、决策与指挥”（HCA-IMDC）应用系统为顶层结构。三部分组成结构及分布其中的“智能化”功能共同实现整个交通行业的“智慧化”。同时分别对三部分的技术内涵作了进一步的探讨。鉴于笔者尚未发现从信息技术（IT）角度全面探讨“智慧轨道交通”的文献,所以希望本框架的提出能够为从信息技术（IT）角度全面研究智慧轨道交通提供参考,进一步推动智慧轨道交通在技术上的跨越式发展,使我国轨道交通以“更透彻的感知、更广泛的互联互通、更深入的智能化处理能力”的雄姿,为国家经济建设发展和人性化地为人民服务。     

智慧轨道交通——更透彻的感知

智慧轨道交通不仅是当前轨道交通行业的新理念,同时也是该行业进一步发展所面临的重大技术课题。提升现代轨道交通系统的智慧水平,首先必须使轨道交通系统对自身和外部环境具有“更透彻的感知”能力,使系统内的“人、机、物”的信息具有更广泛的互联互通的能力,使系统具有更加深入的智能化的信息处理能力,从而达到系统的高度智能化,实现系统与行业的运作“智慧化”。分析了智慧轨道交通中“更透彻的感知”的发展方向与趋势,从“敏锐”、“快捷”、“可靠”、 “高效”、“全面”和“ 智能”多个角度来探讨如何在智慧轨道交通行业运作和智能轨道交通系统中实现“更透彻的感知”。     

动车组网络控制系统及技术分析

动车组的网络控制系统相当于人的大脑和神经,它在保证列车的行车安全、可靠性、舒适性方面具有至关重要的作用;为了给相关产品的网络控制系统设计提供借鉴,通过梳理中车已有典型动车组产品的网络控制系统,提取共性特征,总结归纳了动车组网络控制系统的组成、系统功能、拓扑功能、主要参数等内容;同时,乘客需求的提升以及轨道交通装备技术的不断升级,对动车组在速度、舒适性、智能化等方面提出了更高要求,为了明确动车组列车网络控制系统的发展方向,通过查询专利文献等途径,得出动车组网络控制系统新技术研究多集中在多网融合、列车冗余优化设计、列车自动驾驶、无线通信等方向,可以为轨道交通技术特别是网络控制系统技术的相关研究提供参考。     

轨道交通信息模型系统的研发及其在广州地铁中的应用

为了实现广州地铁新线建设的施工管理和数字化移交需求,将4D 施工管理理念 引入到轨道交通工程建设中,通过研究多种主流建模软件成果兼容性以及信息集成技术,采用 多平台信息管理模式,建立基于建筑信息模型(BIM)的轨道交通4D 技术应用架构和信息模型结 构,开发了“轨道交通信息模型管理系统”,并应用于广佛线鹤洞站实际施工管理。该系统实现 了基于二维码的机电设备过程信息管理、基于3D 模型的“按图钉”质量安全管理以及以派工单 为核心的进度管理。同时,为了更好推动系统的落地应用,编写了BIM 标准应用指南。本系统 的应用表明：该研究有助于实现项目参与方信息共享、多专业协同、缩短施工工期、降低运维 成本,提高了地铁建设过程中施工效率以及信息化管理水平。     

基于物联网的智慧校园构建研究

通过对智慧校园的定义和内涵的分析,指出了物联网作为智慧校园的关键基础的重要性,提出了基于物联网的智慧校园的总体框架和统一的校园综合信息服务门户,实现了应用服务的融合以及数据的融合,并引入三网合一的思想,同时综合融入各种网络接入手段。     

基于自适应遗传算法的城际列车运行图编制方法

对城际列车运行图编制问题进行研究,确定列车在各区间运行的最优顺序,并建立以列车总运行时间最小为目标的列车运行图优化模型。在此基础上,采用自适应选择机制的变异算子和交叉算子,设计一种自适应遗传算法进行求解。该算法采用“列车-区间运行顺序”的染色体二维编码形式,首先对列车在各区间运行的顺序进行编码;求解过程中,结合广度优先循环布线的原则进行解码,通过“到发时刻-发现冲突-解决冲突”逐区段进行铺画,得到列车在各车站实际的到发时刻;同时,利用自适应遗传算法进行全局优化,得到问题最优解。实验表明,自适应机制能够提高算法性能并较快得到列车最优运行顺序,铺画出更高效准确的列车运行图。     

智慧社保大数据分析平台构建

针对社保业务数据分散、大数据分析能力较低等问题，采用“云结构、积木式架构、容器技术、多级权限设计”构建智慧社保大数据分析平台的整体架构。该平台包含数据交换平台、基础计算平台、流程调度平台、管理分析平台和实时分析平台。采用OGG接口技术获取源系统中的增量数据，通过流程调度服务实现对各层数据和业务工作流的调用和管理。该平台已包括1960万人的基本信息，集成了社保的各项业务和服务，为“最多跑一次”助力。     

基于DIKW体系的企业信用数据分析平台设计

为提高企业信用数据管理水平,基于数据-信息-知识-智慧（Data-Information-KnowledgeWisdom,DIKW）体系,设计一个功能完善、适用性强的企业信用数据分析平台。根据DIKW理论体系,完成平台的基本框架设计,然后分别设计基础管理、数据集成、数据管理、数据探索及智慧决策等功能,保证平台功能达到预期效果。     

POLDER 多角度、多通道偏振探测器对地遥感观测研究进展

由法国空间研究中心(CNES) 于2004 年12 月18 日发射的PARASOL (Polarization &Anisotropy of Reflectances for Atmospheric Sciences coupled with Observations from a Lidar) 卫星, 是法国和美国合作的“卫星列车”(“A-Train ”) 计划中的一员, 上面主要搭载了POLDER(Polarization and Directionality of the Earth’s Reflectances) 仪器, 可以通过全球观测, 从空间收集地气系统反射太阳辐射的偏振性和方向性数据。从这些数据, 我们可以获得地表、大气气溶胶及云的多种特性, 这些信息是改进气候数值模式所必需的。主要以POLDER 仪器为例, 就多光谱、多角度和多偏振联合遥感观测地气系统方面的进展进行综述。     

智慧轨道交通信息化与装备重点实验室规划设计研究

为了开展大数据、云计算、人工智能、物联网、5G等新一代信息技术产品、设备(软、硬件)在地铁领域的集成测试,进而为新技术在正线应用提供可行性技术依据,济南轨道交通集团筹划搭建基于智慧城轨云平台的信息化与智能装备实验室测试平台(以下简称"测试平台").以云平台为底座,对城轨运营核心业务系统包括全自动运行系统(以下简称"FA...     

低功耗有损网络安全路由协议研究综述

随着物联网不断飞速发展，低功耗有损网络（LLN）的研究与应用成为一种发展趋势。首先，介绍了6LoWPAN与低功耗有损网络路由协议（RPL）的基本原理和结构；其次，总结了LLN中RPL所面对的主要安全威胁以及应对方法，根据协议所采用的不同策略进行归纳、分类和比较；然后，对国内外已有安全RPL研究情况进行了介绍和分析，同时对现有安全威胁和解决方案进行了总结；最后，提出了在大规模、移动性、自组织、低功耗的RPL中需要进一步研究的安全问题和发展趋势。     

适用于大规模无线传感器网的流量优化系统设计

针对大规模无线传感器网络(WSN)流量随访问者数量增加而上升的问题,设计并实现了一种适用于构建大型WSN并降低系统流量的应用系统框架。系统采用IPv6和低功耗无线个域网的IPv6技术(6LoWPAN)搭建大规模WSN,使用消息队列遥测传输(MQTT)协议和针对WSN设计的消息队列遥测传输(MQTT-SN)协议在应用层搭建了连接WSN和传统互联网的发布/订阅结构。实验结果显示,当系统中存在5个传感器节点时,与受限应用协议(CoAP)构建的WSN应用系统相比,提出的系统框架的数据流量仅为前者的18%左右。这表明该系统框架可有效地控制访问者增加对WSN流量造成的影响。     

中国北车集团计算机网络安全系统的设计与实现

中国北车集团计算机网络系统既有局域网也有广域网，网络覆盖规模大，体系结构复杂，且高速广域网采用虚拟专网（VPN）技术以国际互连网（Internet）作为载体。Internet网络病毒的泛滥、内外部用户的恶意攻击、关键应用系统的数据安全等已成为影响集团网络系统安全稳定运行的主要因素。为了保证集团网络系统安全可靠运行，集团逐步建立了计算机网络安全系统．重点解决网络用户行为管理、网络病毒的防杀、网络系统管理和关键应用系统的数据备份．     

Challenge and solutions of NAT traversal for ubiquitous and pervasive applications on the Internet

Network Address Translator (NAT) has brought up many changes and opportunities to the Internet. How do the ubiquitous and pervasive applications coexist with NAT and interoperate with each other? In this article, we discuss the essence of NAT sensitive applications as well as the challenge and response for various NAT traversal solutions. All questions pointed to redesign a new NAT framework with a major change to accommodate NAT problems all at once. We introduce a novel next generation NAT (NATng) framework, which consists of a Bi-directional NAT (BNAT) and a Domain Name System Application Level Gateway (DNS_ALG) with a Border Network Address Translator Control Protocol (BNATCP) function to control all BNATs. The above components coordinate and provide bidirectional access capability between intranet and Internet, so all private hosts can be addressed via Fully Qualified Domain Name (FQDN). Logistically, NATng extends the IPv4 address space from or even more. It features high potential to solve the problems for ubiquitous and pervasive applications which may encounter IPv4 address exhaustion on the current Internet.     

Mobility-Aware Mobile Router Selection and Address Management for IPv6 Network Mobility

Network mobility (NEMO) extends IP mobility to moving networks, which are groups of nodes that often constitute a subnet of a mobile router (MR). To realize this collective mobility, there are a number of important issues such as addressing and multihoming. With the proliferation of mobile nodes connected to the Internet, the efficient allocation/deallocation of addresses is becoming a vital requirement. We propose a collaborative address management scheme for network mobility, where the home DHCPv6 agent of a mobile network performs prefix delegation, while the mobile DHCPv6 agent (in the mobile network) allocates the IPv6 address to each mobile node. Also, network mobility with multiple MRs is taken into consideration. To provide a mobile network that has multiple MRs with robust Internet connectivity, we propose mobility-aware mobile router selection schemes. The concept of mobility awareness refers to the capability of a moving network in a vehicle (e.g., a train) to pinpoint the most stable Internet connectivity, by choosing the mobile router based on the vehicles movement pattern. The simulation shows that the proposed scheme outperforms a round-robin mobile router selection scheme in terms of the amount of carried traffic.     

基于使用IPv6的低功耗无线个人局域网的无线传感网在智慧路灯中的应用

针对现有的采用电力载波通信(PLC)技术的智慧路灯系统中存在系统结构复杂、兼容性与扩展性差、开发部署周期长和安全性与抗干扰性低的问题,提出了一种基于IPv6的低功耗无线个人局域网(6LoWPAN)的智慧路灯系统。将6LoWPAN应用在对基于PLC的智慧路灯系统的改造中,把原有的PLC节点改成6LoWPAN无线节点,把集中控制器改造为边界路由器,并在应用层上采用了受限应用协议(CoAP)和智能物体网际协议(IPSO)应用框架。通过与基于PLC的智慧路灯进行对比,结果表明采用6LoWPAN无线网络的智慧路灯系统结构简化、兼容性与扩展性高、系统开发部署周期缩短一半以上并且网络安全性和抗干扰性较高。     

路由器中网络地址转换的一种实现方法

NAT(网络地址转换)使用户可以通过一个或数个合法IP地址将整个局域网联入Internet,从而提高IP地址的利用率。该文简单介绍了NAT的工作原理,并着重阐述了NAT在路由器上的一个设计与实现方案。     

VPN中IPSec穿越NAT的解决方案

IP安全（IPSec）体系结构与网络地址转换（NAT）都是在因特网上得到广泛应用的技术,然而它们之间的不兼容性却制约着基于IPSec技术的虚拟专用网(VPN)发展。为解决两者之间的不兼容性,IETF提出了用户数据包协议(UDP)封装草案。但该草案对于IPSec通信双方均在NAT之后的情况,则还没提出可行的解决方法。在借鉴UDP封装方案和双向穿越NAT方案的基础上,给出了一种适应不同情形的NAT穿越解决方案,并对方案的可行性进行了详尽的分析。     

Communication network requirements for major smart grid applications in HAN,NAN and WAN

Since the introduction of the smart grid, accelerated deployment of various smart grid technologies and applications have been experienced. This allows the traditional power grid to become more reliable, resilient, and efficient. Despite such a widespread deployment, it is still not clear which communication technology solutions are the best fit to support grid applications. This is because different smart grid applications have different network requirements – in terms of data payloads, sampling rates, latency and reliability. Based on a variety of smart grid use cases and selected standards, this paper compiles information about different communication network requirements for different smart grid applications, ranging from those used in a Home Area Network (HAN), Neighborhood Area Network (NAN) and Wide-Area Network (WAN). Communication technologies used to support implementation of selected smart grid projects are also discussed. This paper is expected to serve as a comprehensive database of technology requirements and best practices for use by communication engineers when designing a smart grid network.     

一种基于神经网络的网络流量组合预测模型

Internet流量是具有相关和非平稳特性的时间序列，文中通过对过去一些流量模型的分析，构建了一种新的预测模型。该模型首先使用小波方法对网络流量进行预处理，然后分别使用线性神经网络和Elman神经网络进行预测，以保证能够描述流量的相关和非平稳性，最后把两种预测的结果通过BP神经网络合成为最终预测结果。通过对不同流量的一步预测和多步预测仿真，验证了组合模型比单一模型具有更高的预测精度。