作者簡歷

作者目前服務於中華電信數據分公司，為凌群與中華電信共同合作的「智慧交通軌道物聯網」科專計畫成員。

前言

接續本報前兩期介紹智慧交通軌道物聯網解決方案簡介，本期將說明軌道物聯網各項應用服務功能。建立好一個4G車對地穩定且高品質之資料傳輸環境後，則可將安裝在高速移動的列車上之各類感測器資訊與CCTV影像，經由網路即時傳輸至後端的軌道IoT平台，進行列車運行的即時監看，提升列車運行安全及旅客服務。

軌道物聯網應用服務是結合車軸溫度監控、人流分析等技術，透過即時資料的傳輸整合於軌道IoT平台，車軸溫度監控藉由大數據資料分析達到即早偵測車軸異常，以確保列車安全運轉。人流分析提供旅客各列車廂內擁擠度參考，平均分散各車廂人潮，提高疏運量並於尖峰時段快速紓解人潮，帶給使用者便捷創新的公共運輸搭乘體驗。而車廂內CCTV與各類感測器則透過4G/5G高速行動網路傳回軌道IoT平台，結合雲端運算、大數據分析、資通訊行動科技，發展軌道物聯網的應用。



軌道IOT平台

採用中華電信大平台服務，以國際標準提供簡單易懂之裝置連線協定、裝置 SDK、應用程式介面(API)等各種裝置連線工具，讓裝置可快速連線至軌道IoT平台，透過軌道IoT平台進行設備管理、連接管理、應用支援及業務分析與商業分析。



一、物聯網應用共通平台主系統

提供設備及感測器管理、事件偵測及告警、感測器資料存取及控制、視覺化呈現，將資料儲存於關聯式資料庫、訊息佇列、記憶體快取、巨量資料庫等各式資料儲存機制。

二、裝置通訊協定支援和感測裝置SDK

提供程式套件給感測器狀置快速連線並將感測器資料上傳至軌道IoT平台。感測裝置SDK將資料包裝成裝置通訊協定(IoT Protocol)所制定的資料格式，並透過RESTFul、MQTT、WebSocket等協定將資料上傳。

三、網路服務及應用程式介面(API)

為方便使用軌道IoT平台的各項服務，將感測裝置管理、資料過濾分析查詢事件檢視等功能，透過底下兩種方式提供：

• 網路服務 (網頁 )視覺化的方式提供使用者檢視及操作管理。


• 應用程式介面 (API) 的方式提供系統與之間資料交換或是管理命令。

四、行動應用服務開發工具

因應行動用服務程式(APP)為目前主流的服務提供管道，軌道IoT平台除了應用程式介面 (API) 外，亦提供一套行動應用服務開發工具，主要包含使用者身份認證授權、裝置註冊啟用、狀態查詢管理、感測器資料者管理、資料查詢及視覺化呈現等五項功能，讓各類智慧環境應用服務方便、快速地開發專屬行動應用服務程式 (APP)。

車廂加值服務

利用終端多項感測元件透過行動網路將資料傳輸至軌道IoT平台，透利用平台上開發多項服務提供給應用端使用。此計劃提供應用說明如下：

一、即時影像監控

提供影像儲存、影像辨識、影像分析之加值整合應用服務，結合影像辨識分析，達成智慧化、主動化的安全管理進階的解決方案，有效針對車廂影像狀況監控，達到智慧安防之遠景。

• 終端：使用車規防震IP攝影機，將影像資訊儲存於NVR主機，並透過RTSP協定轉送至影像監控平台。


• 網路：影像資訊以4G/5G高速行動通訊網路將資訊傳送至影像監控平台。


• 平台：提供雲端影像儲存，提供H.264、MPEG-4等影音串流格式，透過CMS服務讓使用者以更直覺方式觀看影像資訊。在資訊安全機制方面，以傳輸層安全協定(TLS)，提供影像透過加密的方式傳輸，使應用服務能過安全地交換資料。


• 應用層：使用者透過HTTPS或是HTTP協定連接至影像監控平台以取得及時與歷史影像資訊。

二、車廂擁擠度分析

結合車內監視器影像與深度學習技術建立擁擠度分析模型，使得國內外旅客能透過看板及智慧裝置，預先獲得車廂的擁擠程度，預期導引人流至乘客較少之車廂，以增加載客量，提供乘客良好之搭車品質。

• 終端：使用車規防震攝影機，將影像資訊作Local儲存與轉送。


• 網路：影像資訊以4G/5G高速行動通訊網路將資訊傳送至影像監控平台。


• 平台：影像深度學習平台提供影像作車廂乘客擁擠深度分析，以及軌道IoT平台儲存車廂乘客擁擠資訊。


• 應用層：透過軌道IoT平台 API將車廂乘客擁擠資訊，呈現在月台看板上，使乘客選擇最舒適的車廂搭乘。

三、車軸溫度偵測

將溫度偵測感測器裝置於車輛轉向架上收集車軸溫度，透過匝道器將資訊傳回至軌道IoT平台，藉由傳回至軌道IoT平台的車軸溫度數值可以研判車軸溫度是否異常，車軸溫度視外在環境的變化來判別，運轉中的正常溫度應介於氣溫至60度，若超過此數值平台會出現告警訊息，提醒檢測人員應該注意車軸是否有異常，讓檢測人員可以即時得知設備異常問題。

• 終端：使用溫度偵測器黏貼於轉向架車軸固定處，量測車軸運轉時的溫度。


• 網路：車軸溫度資訊以4G/5G高速行動通訊網路將資訊傳送至軌道IoT平台。


• 平台：使用軌道IoT平台儲存車軸溫度資訊，分析溫度數值區分為正常、異常。


• 應用層：透過軌道IoT平台API將車軸溫度資訊，呈現在駕駛輔助APP，協助駕駛監控車輛狀態。

四、空氣品質偵測

空氣品質偵測器可偵測溫度、濕度、二氧化碳濃度，空氣品質偵測器擺放至車廂中間靠近門口處，在營運期間每台可以蒐集列車的空氣數值，當偵測器蒐集到當下的空氣狀況會經由標準通訊協定傳回至軌道IoT平台。當資訊回傳至軌道IoT平台時，透過大數據分析將分析結果傳輸至列車駕駛輔助APP或駕駛輔助顯示器，駕駛可以查看此列車每節車廂的溫溼度以及空氣品質。

• 終端：使用空氣品質偵測器，可偵測溫度、濕度、二氧化碳濃度。


• 網路：空氣品質資訊以4G/5G高速行動通訊網路將資訊傳送至軌道IoT平台。


• 平台：使用軌道IoT平台儲存車廂空氣資訊，分析空氣數值區分為良好、不佳、極度不佳。


• 應用層：透過軌道IoT平台 API將車廂空氣品質資訊，呈現在月台看板上或駕駛輔助APP，使乘客選擇最舒適的車廂搭乘。

執行效益

基於軌道物聯網技術的可行性，結合雲端運算、巨量資料、資通訊行動科技發展應用之物聯網應用平台，促使軌道車輛設備能整合，藉由感測器的資料進行設備監控及數值分析，降抵營運成本、增加服務品質以提升營運的效能，透過更多智能的應用帶給企業和乘客舒適便利的公共運輸環境。