icon面对自然灾害-行业面临痛点 icon
 
由于野外的铁路路线长、灾害发生突然,传统的人力巡检、气候监测、土质监测等应急手段均有相当滞后性。由于山区雾雨天气频繁干扰、地形复杂、沟渠隐蔽、偶然性因素多,已有技术如车载化探测传感器、激光雷达、铁路探测装置等误报率过高,发现问题时,为时已晚,难以实际应用。
icon铁路自然灾害防范系统介绍 icon

铁路自然灾害防范系统,首先根据早期的卫星InSAR+影像分析出容易发生地质灾害的重点区域,并在铁路沿线的重点区域安装激光雷达和摄像机,监测因地质灾害导致泥石流、山体滑坡或其他原因导致异物掉落在铁路轨道区域,根据雷达的实时探测,利用距离--多谱勒成像技术来获得目标的清晰图像,根据AI图像识别技术,实时分析出异物出现的时间、地点和大小、图片,形成不同级别的预警并及时通知运营方,必要时启动应急流程,第一时间通知火车司机。

早期监测预警
早期卫星InSAR预警,找出铁路沿线可能发生塌方,泥石流的路段
现场实时监测
铁路重点风险路段安装摄像机、激光雷达AI盒子等设备、监测区域内的轨道和两侧状况
应急联动指挥
一旦监测到现场异常,发出声光电信号,启动应急模式,通知附近的列车、线路运营中心、铁道维护单位
动态优化管理
定期复盘灾害管理流程、更新重点区域级别、优化监测系统
icon天基与路侧一体化的自然灾害防范系统 icon
icon关键算法说明 icon
发现重点区域 (卫星)
卫星图像比对找出位移变化 确定危险区域
识别铁路障碍物
激光点云障碍物识别 精确,远距离告警
监测边坡异常变化
激光点云监测边坡发现异常变化告警
icon铁路自然灾害防范系统--系统架构 icon
icon铁路自然灾害防范系统--架构分层功能 icon
感知层
空间飞行的卫星、部署在铁路上的雷达、摄像机等设备, 雷达获取整体地面信息和区域范围内的轨道区域状况。
网络通信层
卫星与运营中心的卫星通信和运营中心的无线通信, 铁路前端设备和传输到运营中心通过无线5G或铁路专用网络传输
数据处理层
轨道区域部署边缘计算服务器,负责处理接入的雷达数据信息,形成轨道区域图像,并识别是否有地质灾害导致的障碍物和遗落在轨道上的障碍物。一旦识别异物,实时通知到中心集中计算服务器
应用层
运营中心的大屏幕展示、
运营人员的电脑监视器、
外场施工人员的App,
接收紧急消息的列车中控系统
给过往司机提示的轨道信号灯设备
icon铁路自然灾害防范系统--灾害防范业务流程 icon
卫星数据采集
卫星周期性扫描地面区域
雷达采集地面监测的数据
雷达数据分析
卫星InSAR+影像分析
数据筛选,识别灾害区域地块
风险区域报告
输出风险区域列表,面积大小,位置信息,风险区域级别
风险路段设备安装
根据风险等级安装路侧设备
调整角度和覆盖范围
路侧激光雷达监测
雷达采集覆盖区域数据,形成点云图 实时分析轨道区域的变化,是否有覆盖物、位移、变形等状况
风险预警报告
发现风险,形成风险报告,初步定义风险级别
风险管理
查看风险 确认风险
启动相应机制 风险复盘
应急联动管理
系统发送消息到附近火车司机
联动当地消防救援
icon前端感知场景--预测风险区域 icon
位移趋势预测
识别铁路两侧的自然环境,高度、计算铁路两侧高度差大,预测铁路有位移风险
山体滑坡预测
识别危岩体位置、分布、灾害发育程度、形变量、位移方向等,基于变形特征分析崩塌稳定性。
山体滑坡预测
InSAR观测铁路的三方高、一方低,判断可能有坍塌的风险
icon前端感知场景--监测事故场景 icon
山体滑坡
路边雷达监测到轨道上有石块,数量较多、体积较大,需要高级别处理
泥石流
路边雷达监测到前方铁轨被覆盖,范围较大、影响列车通行,需要采取高级别措施
暴雨冲毁铁路
监测发现,前方铁轨变形,包括左右变形和上下变形,影响列车通过,需采取高级别措施
icon 数据处理icon
01
来自卫星雷达数据,基于InSAR+影像分析技术,获取大范围、高精度、动态连续的地表形变信息,结合大数据、图像识别技术实现地质灾害重点区域自动筛选,识别疑似或潜在灾害地块,对铁路沿线重点区域部署铁路实时监测设备
02
铁路实时监测设备获取的实时数据,在边缘侧的服务器上计算,分析是否有异物散落在铁轨上,或者铁路发生位移、高度发生变化,一旦异常情况,通知运营中心。 两种数据源头类似,卫星、铁路侧的雷达形成的点云图,图形处理后输出结果,供应用层决策使用
icon铁路运营中心icon

铁路运营中心除了正常的数据监测之外,对系统产生的预警需要紧急处理,预警信息分为: 1、早期的筛查预警,包括山体或者铁路周边、路基的变形情况,针对不同的变化,产生不同的预警;2、前端设备监测到铁路周边触发预警时,通知铁路运营中心,某地、某时发生的事件,通知运营中心; 告警管理:产生不同级别的预警,高级别预警需立即处理,低级别预警根据应对措施处理;影响火车运行的高级别报警,需立即启动应急流程,并通知即将路过的列车司机,采取紧急措施。

icon铁路自然灾害防范系统优势--与传统监测比较优势 icon

利用卫星携带的雷达,结合安装在铁路上的雷达设备,预防发生铁路自然灾害,与传统监控和人员巡视方式相比,有如下差别:

icon系统实施效果--分析重点区域 icon

上线铁路自然灾害防范系统,从早期高空雷达监测,发现重点区域到现场部署雷达、监测结果接入铁路运营中心,每个环节达到了预期效果。

icon系统实施效果--重点区域提取轨道面信息 icon

激光雷达准确探测轨面三维点云,因此能按照铁总印发2015 184号文件《线路障碍自动监测报警系统暂行技 术条件》中标准轨道防区半宽1875mm规定,准确设置防区,防止误报。

icon系统实施效果--清晰探测轨道上物体 icon

激光雷达视场角范围内,可清晰探测水平90°场景。从而可准确分辨设防区域内铁轨,障碍物,信号灯或入 侵异物等目标物。

icon系统实施效果--准确探测边坡塌方 icon

通过部署激光雷达,可以对边坡进行监测全覆盖,实现实时全天候、高精度、智能化远距离监测,防范边坡塌方等隐患。

icon系统实施效果--探测微小障碍物 icon

激光雷达探测轨面障碍物信息,在110m外,投影长度为20cm障碍物,还有4个点云信息清晰可见。(右图红框处)。能满足铁总印发2015 184号文件《线路障碍自动监测报警系统暂行技术条件》中系统 可报警障碍物最小投影长度为20cm,监测范围轨面以上7cm的规定。

icon现场测试--探测运动列车不报警 icon

激光雷达可准确探测行驶列车,并能满足铁总印发2015 184号文件《线路障碍自动监测报警系统暂行技术条件》 中系统对列车识别不报警规定。激光雷达可探测列车驶出设防区域,因此可实现过车解除功能。

icon现场测试--探测停止列车不报警 icon

激光雷达可准确探测设防范围内,列车驶入,停留后,乘客下列车。能满足铁总印发2015 184号文件 《线路障碍自动监测报警系统暂行技术条件》中系统对驶入并停止的列车不报警的规定。

icon现场测试--探测行人走动不报警 icon

激光雷达可准确探测防区内,人员的行走轨迹。并能满足铁总印发2015 184号文件《线路障碍自动监测 报警系统暂行技术条件》中系统对行人的报警或不报警规定。

icon现场测试--探测静止人员报警 icon

激光雷达可准确探测防区内行人,行走还是停留轨迹。并能满足铁总印发2015 184号文件《线路障碍自 动监测报警系统暂行技术条件》中系统对行人的报警或不报警规定。

icon方案技术特性 icon

该方案基于卫星和铁路边的雷达InSAR+影像分析技术在各种环境下的图像分析能力,又突破传统目标检测算法对环境和目标的限定,实现任意异常物体的监测,提高安全隐患的感知能力与应急反应速度,提高铁路自然灾害安全防范水平。

适应性强
适应多种复杂环境:高原、寒冷、高温、黑夜、雨季、雪天等各种不同环境
主动学习
人工智能,主动学习,持续提升算法识别准确率
部署简单
根据早期筛查重点区域,安装配置现场设备、门槛低
全天候
卫星、激光雷达、AI、5G全天候协同工作
系统可靠
5G传输/铁路专网,确保系统安全运行系统自检、及时发现问题
icon解决方案收益 icon

自然灾害防范解决方案针对广阔的铁路区域甄别出可能出现险情的地点、定期维护铁路以及周边安全,部署实时监测设备,监测运行过程中的风险,一旦发现险情,及时通知列车司机和高铁运营中心,避免发生铁路运行事故,将风险控制在最小范围。

早期预测与实时监测方案结合
早期大范围内筛查风险区域;重点区域部署实时监测设备;自动化风险信息分发 风险区域动态调整
航天级AI智能化应用
卫星系统与大数据系统结合筛查重点区域;人工智能系统实时分析激光雷达图像;5G低时延特性确保信息及时传递到司机和运营中心
全流程省人力低投入
卫星、现场雷达仅需少量人维护 系统智能化分析实时数据,无需监控人员查看摄像机;无需专门人员频繁铁路沿线巡检;部署系统采用小样本构建模型,使用门槛低
持续优化高准确度方案
卫星、高频分析重点区域,防止遗漏 基于AI的实时分析系统,小样本构建模型,实时优化模型更加准确 符合铁总技术要求
icon自然灾害系统实施案例 icon
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