全空间智能感知巡检系统开启安全巡检模式变革

　　1、总体介绍：

　　全空间智能感知巡检系统在轨道交通领域的应用，以合肥轨道线网为依托全面展开，其主要目标是实现对轨道交通保护区的智能感知与精准巡检，全力保障地铁的安全稳定运营。

　　近些年来，在轨道安全保护区内，违法、违规施工的现象屡见不鲜，由此引发的轨道安全事故也层出不穷。传统的巡检方式主要依赖人工进行，然而这种方式存在诸多弊端。一方面，轨道交通保护区巡查线路长、区域范围广，人工巡检时发现问题往往比较滞后。另一方面，传统的地保区巡视监管方式需要投入大量的人力、物力资源。不仅要配备众多的巡检人员，还需要调配车辆等设备，这无疑大大增加了巡检成本。而且，对于发现的风险，由于人工记录和上报流程较为繁琐，无法及时将信息传递给相关部门，导致响应不及时，管理难度也随之增大。再者，地铁安全保护区的环境复杂多样，传统巡检方式受巡检人员主观因素影响较大，一些隐蔽地点的施工很容易被忽视，这严重影响了巡检质量。同时，传统巡检方式的频次较低，通常为1次/天或1次/2天，存在周期间隔时间长的问题，难以发现那些游击式施工的风险，无法有效保障轨道安全。

　　为解决上述问题，提升轨道保护区安全管理效率和质量，开创性的提出了低空智能巡检技术与轨道安全光纤智能预警技术深度融合的全空间智能感知巡检系统的理念。并在合肥地铁四号线率先进行了实际应用。

　　首先，该系统旨在显著提升地铁安全保护区的巡检效率。通过结合先进的飞行自主化、高清影像采集、智能化识别、大数据分析等技术和自动化巡检设备，系统能够实现对地铁设施的全天候监控和快速检测，从而大幅减少人力资源的投入，提高巡检效率。

　　其次，该系统的实施将显著提升巡检质量，相对于传统人工巡检方式，系统24*7小时不间断监测，配合无人机“跑得快、站得高、看得远”的先天优势，加上人工智能算法的植入，经过自动监测、无人机巡检、智能分析、自动报警，提高巡检质量。

　　此外，系统还致力于增强地铁安全保护区的管理能力。通过集成数据分析，系统可以提供实时的巡检结果和异常情况预警，帮助管理者做出更加精准的决策，优化资源配置。最重要的是，该系统的最终目标是保障乘客的安全。通过提前发现和处理潜在的安全隐患，系统能够有效降低影响地铁运行事故发生的风险，为乘客提供一个更加安全可靠的出行环境，让市民的出行更加安心、便捷 。

　　2、主要做法：

　　全空间智能感知巡检系统将低空智能巡检系统与轨道安全光纤智能预警系统深度融合。其中低空智能巡检系统主要使用分布式无人机机场平台，通过4/5G等通信技术，采用飞行自主化、高清影像采集、智能化识别、大数据分析等手段，自动识别目标对象，进行实时报警。轨道安全光纤智能预警系统是基于分布式光纤声学传感设备(DAS)和人工智能模型，利用地铁隧道光缆，为地保区提供防入侵监测和智能预警的系统。轨道安全光纤智能预警系统将监测到的施工位置、施工时间等信息发送给低空智能巡检系统，低空智能巡检系统根据接收到的信息派无人机到目的地进行查看，并向轨道安全光纤智能预警系统反馈查看的结果，系统方案总体示意图如图所示。

　　图 总体示意图

　　1)使用低空智能巡检系统

　　低空智能巡检系统由无人机巡检控制子系统、智能识别子系统、安全巡检系统平台组成。

　　利用无人机巡检控制子系统控制无人机的起降、无人机的飞行距离、无人机飞行高度、无人机飞行路径、无人机拍摄角度等，监控无人机飞行状态、电池信息等，将无人机画面实时回传至智能识别子系统。

　　利用智能识别子系统及时采集无人机巡检控制系统推送轨道建设及运维现场的视频流;将视频流接入AI算法推理分析平台，获取实际使用场景下特定目标的图像数据并对图像进行识别。识别结果推送至安全巡检系统平台。

　　利用安全巡检系统平台进行实时告警展示及管理、监控设备管理。用于对现场异常情况的安全监管，管理人员远程登录平台即可全方位查看现场作业现况，并对相关数据进行实时监管、回放和统计分析。

　　2)使用轨道安全光纤智能预警系统

　　轨道安全光纤智能预警系统主要包括分布式光纤声学传感设备(DAS)和人工智能模型。首先，ZD-DAS和隧道光缆中一芯光纤单端连接。然后，采集电脑中DAS控制软件控制ZD-DAS实时采集光纤沿线的振动数据，并将振动数据实时存储在数据存储设备NAS中。再然后，服务器中的AI模型实时计算振动数据，以判断待监测保护区内是否存在目标施工。如果存在目标施工信号，AI模型将输出目标施工的器械类型、目标施工位置的经纬度。最后，服务器中的可视化平台根据AI模型的计算结果进行实时预警显示。

　　3、取得成效：

　　从2024年4月20日开展现场测试以来，截止至10月29日，系统工作时间6个月，巡检总里程为7570公里。截至2024年10月25日，系统内发现有巡检及测试报警1357条。储存视频总量4955G(可见光)、344G(红外)，其中巡检任务总量4459G(可见光)、309G(红外)，测试任务495G(可见光)、35G(红外);储存视频时长总量8096分钟(可见光)、560分钟(红外)。

　　自部署以来，从桃花潭站至合肥南站精准发现存在施工地点多处。通过派遣人员现场确认或者结合无人机进行飞行确认发现，系统所预警的施工均为正确预警。从桃花潭站至合肥南站所预警的施工位置如图4所示。图中黄色五角星所标记处以及红色线段所标记处为主要施工地点。

　　以桃花潭站B口，桃花镇铭传路，桃花镇文曲路龙湖御湖镜为例：

　　1)桃花潭站B口附近施工

　　该施工场所对应光纤长度约256米，对应道号约50，对应的道号区间结果为55。轨道安全光纤智能预警系统预警结果显示，在道号50处，存在挖掘机施工工作，距离隧道的横向距离约为36米。

　　低空智能巡检系统接收到轨道安全光纤智能预警系统自动生成的无人机起飞任务时的结果。之后，低空智能巡检系统派遣无人机根据经纬度飞至目标地点。

　　2)桃花镇铭传路处施工

　　该施工场所对应光纤长度约2071米，对应道号约399，对应的道号区间结果为405。轨道安全光纤智能预警系统预警结果显示，在道号399处，存在挖掘机施工工作，距离隧道的横向距离约为10米。低空智能巡检系统接收到轨道安全光纤智能预警系统自动生成的无人机起飞任务时的结果。之后，低空智能巡检系统派遣无人机根据经纬度飞至目标地点。

　　3)桃花镇文曲路龙湖御湖境

　　该施工场所对应光纤长度约3755米，对应道号约749。轨道安全光纤智能预警系统预警结果显示，在道号749处，存在挖掘机施工工作，距离隧道的横向距离约为36米。