以先进数智化技术 助力高效铁路安全监管

2024-10-31

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导读:近期南京南站出现野猪入侵铁路线与高铁车辆相撞事故,并造成南京南站列车班次大面积延误,以及后续造成随车机械师下车巡查被邻线列车碰撞不幸死亡的连环安全事故。要有效解决铁路沿线此类重大安全隐患的及时发现问题并有效处置,依靠现有的人工巡查为主的手段,效率较为低下,难以满足对铁路沿线各种重大安全隐患的及时发现和预警处置需求。为此,应采用先进的数字化与智能化技术手段,基于对现有摄像头设备视频数据的AI分析预警,实现重大安全隐患的高效智能化监测与预警,从而大幅提高铁路安全风险监测与运行管理效率。

铁路安全AI智能化监测预警服务平台


需求背景




10月27日傍晚,南京南站发生野猪入侵高铁线路,与通过列车相撞,引发设备故障停车,进一步造成途经南京南站的列车班次大面积延误。后续随车机械师下车排查处置故障过程中,被邻线限速通过的列车碰撞,导致死亡事故。


导致这次重大的连环事故的源头是野猪等动物入侵铁路线。野生动物或牛羊等散养动物以及人侵入高铁线路,对于高铁的正常运行,都是巨大的安全威胁。要防范动物或人闯入铁路线,完全依靠人工巡检监管,尤其在傍晚天色较暗时段,是难以胜任的,无法做到及时发现问题、及时处置,做不到全时段不间断实时巡查与预警处置,难以有效保障铁路的运行安全。


当前铁路视频监控已经覆盖绝大部分铁路线路,但尚未能实现全时段实时智能化安全风险监测预警,视频监控主要用于事后查看处置,这显然不能满足类似于本次野猪等动物入侵铁路线的事前监测预警需要。


自2008年京津城际铁路建成通车起,高速铁路在我国迅猛发展,至2023年底通车里程超过4.5万公里,高居世界第一。安全是做好一切工作的前提和基础,是铁路发展必须坚守的底线。随着高铁路网的快速发展、运输规模的持续扩大,高铁安全运行管理也面临越来越大的工作量和管理压力,依靠传统的人力为主的监管方式,显然难以满足需求,铁路安全监管迫切需要更多高技术手段来应对越来越大的安全运营管理需要,提升安全管理水平和效率。


因此,运用先进的数智化技术手段,赋能铁路线视频实时监控预警与处置,必将成为一种趋势,也是铁路行业的迫切需要。


为了提高指挥中心对行车岗位作业场景安全监控的效率与水平,可以在既有摄像头设备及其视频数据资源基础上,实现铁路安全风险目标AI智能分析预警算法模型,构建高效的铁路安全监测预警服务平台,高效实时、智能化识别预警各种铁路线异常风险情况,并及时处置,以此有效降低日常运行安全风险,减少安监人员的人工巡防工作量以及人员投入成本,大幅提高安全监管效率。






方案概述



针对上述行业需求背景,江苏鸿程大数据研究院研发并推出基于AI视觉分析预警的铁路沿线安全监管服务平台以及解决方案,通过对铁路沿线现有视频摄像头的利用,构建铁路沿线各种安全风险识别预警AI模型,实现对线路区间铁道、输电线路、铁塔、以及周边环境中的动物入侵、异常人员入侵、异物占轨、输电线路异物接触、自然灾害路基损毁等各种安全隐患的全时段高效实时监测预警,对危及行车及设备安全的风险进行全时段实时感知与分析告警,实现高效联动处置,以此大幅提高铁路安全管理的效率,降低铁路运营安全风险与损失,同时大幅降低人力巡检的工作量以及人力投入,降低运营成本,提高安全风险联防联控效率。








产品功能及组成



随着人工智能技术的迅猛发展,铁路沿线安全监测与预警系统正逐步从传统的人工监测向智能化、自动化方向发展。AI智能分析预警模型凭借其强大的数据分析挖掘与深度学习算法以及图像识别技术,成为了提高铁路安全预警效率与准确性的关键技术,铁路安全AI智能监管分析预警模型作为其中的佼佼者,正逐步成为保障铁路安全、提升运营效率的核心技术支撑。典型的铁路安全风险场景与AI预警服务如下。

1)动物入侵识别预警
对视频监控中的铁路沿线、轨道线路进行动物尤其是大型动物进行目标识别和检测,一旦有动物侵入铁路沿线轨道或周边,则进行实时的动物种类和数量识别并预警告警处置。


2)人员入侵识别预警
对视频监控中的铁路沿线、轨道线路进行异常人员入侵检测,一旦有异常人员(非工作人员,非穿着工作马甲人员)在设定的防护栅栏、线路两侧甚至轨道内等特殊区域内出现入侵异常行为,则进行实时人员目标和数量的识别并告警,并可结合铁路沿线语音设备进行人员驱离告警。


3)异物入侵识别预警
对视频监控中的铁路沿线、轨道线路进行异常物体入侵检测,一旦有异常物体侵入铁路沿线周边或掉落占据轨道,则进行实时识别并预警。


(4)接触网异物识别预警
对视频监控中的铁路接触网、立杆网线等区域进行异物检测,若有异物(如塑料布、纸张等)漂浮停悬挂在接触网及立杆上,则实时识别并告警。


(5)鸟窝识别预警
对视频监控中的铁路接触网、立杆等区域进行异物检测,若有鸟窝搭建悬挂在接触网及立杆上,则进行识别并告警处置。


(6)边坡失火识别预警
对铁路轨道边坡及周边进行火焰识别检测,当检测区域内出现火焰火光或失火时,对火焰产生且超过设定阈值时间的事件进行告警。


7)大型机械入侵识别预警
当铁路沿线及周边出现大型机械作业,可能侵入沿线周界并产生安全风险时,对其进行识别和告警。


(8)路基损毁识别预警
当极端天气、自然灾害发生导致铁路沿线路基因塌方、积雪、水淹出现异常或损毁时,对其进行识别和告警。







方案优势



1.样本生成,独特优势
精准的AI目标识别建模需要大量的视图数据训练样本,而诸多行业场景恰恰难以提供大量真实场景数据样本,这是行业普遍面临的痛点。为此,我们采用基于AIGC大模型视图内容自动生成技术,在有限的真实视图样本数据基础上,通过大模型微调和内容生成,可以根据场景精度需要,生成成千上万张视图训练样本,支持高精准度的模型训练和优化,以此解决铁路实际场景中安全风险事件样本数据稀缺的痛点问题。

2.高效建模,精准预测
在大量样本生成基础上,针对铁路沿线安全风险场景,首先进行高效的自动化AI建模,并根据精度情况必要时进行进一步的精度优化,研发并优化AI分析算法模型,提高异常事件检测的准确性和完整性,确保在复杂环境(如极端天气、夜间光线不足)下仍能保持高精度识别能力。未来可根据需要,进一步集成视频、图片、声音、雷达等多种传感数据,运用先进的数据融合技术,构建多模态分析预测模型。

3.实时感知,智能告警
接入汇聚现有的监控视频流,全时段实时动态监测铁路沿线安全风险目标和行为事件,及时识别和发现潜在风险,并实时将告警信息推送给安全监管人员进行处置,以此大幅降低人工巡查工作量和人员成本投入的同时,大幅提高安全风险及时发现、及时处置的效率。

4.充分利旧,节约成本
可基于铁路现有摄像头设备资源,不改变原来监控系统构架,兼容接入已有摄像头与视频管理平台,AI分析监管服务24小时高效运行, 实现AI自动化监控,大幅减少人工巡检工作,减少人力成本和建设投入,有效形成数智化监管闭环。在现有摄像头设备不足时,可考虑适当增加摄像头。

5.数智赋能,保障安全
通过数智化前沿技术的精准分析和高效预警,赋能铁路安全监管效率提升,降低因事故导致的直接和间接经济损失,有效预防铁路安全事故,保障乘客和沿线居民的生命财产安全,提升公众对铁路运输的安全感和信任度。




需求合作联络信息:
江苏鸿程大数据技术与应用研究院有限公司
应经理:173-2612-2434
黄经理:180-2140-0163




江苏鸿程大数据研究院及
视图智能化应用服务简介


江苏鸿程大数据技术与应用研究院有限公司于2019年落地于国家级新区——南京江北新区,是在南京市政府、南京大学和南京江北新区共同支持下成立的南京市新型研发机构、国家高新技术企业、南京市软件与人工智能产业重点企业、省市和南京大学优秀新研机构企业。研究院以大数据与人工智能技术,开展核心技术创新、基础产品研发、行业应用开发,并开展数据服务、产业孵化、技术咨询与生态合作。

视图大数据建模与应用服务
此外,近年来,研究院重点开拓了全流程视图大数据AI建模服务与行业应用开发,可实现从数据样本生成、高效数据标注、AI建模、应用开发的全流程服务。


1、基于AIGC的视图样本数据生成:可实现基于AIGC大模型技术的大规模视图样本数据样本生产,所生成的数据样本逼真度高,解决行业普遍面临的AI模型构建缺少视图训练的样本的痛点。

2、基于AI的高效数据标注:现有人工数据标注工作量大、大量依赖人力,质量难以统一和保证,为此,研究了基于AI的高效数据标注技术与工具,结合小规模人工标注和AI模型自动识别和快速人工核对,大幅提高数据标注效率。

3、AutoML自动化AI建模:基于研究院研发的高效自动化AI建模技术能力与工具,可高效便捷地完成AI模型训练,大幅提高建模效率,降低建模技术门槛,降低建模成本。

4、行业视图大数据AI模型构建与应用:基于上述全流程视图AI建模服务能力,可为诸多行业领域提供视图大数据AI模型构建与应用开发能力,为政府和企业构建行业视图大数据智能化应用服务。



围绕行业视图大模型智能化应用服务需求,目前研究院已经研发了完整的视图大数据智能化应用服务平台,并开发了面向智慧城市、智慧工厂、智慧铁路、智慧社区等十多个行业领域的视图AI模型算法仓,同时提供面向视图大数据智能化应用的服务器和边缘设备,提供软硬一体化应用服务平台产品与行业解决方案。

无人机智能化监测应用服务
进一步,基于前期在全流程视觉大数据AI建模与应用服务方面的基础,目前研究院已经拓展了面向无人机智能化监测应用服务的研发,快速形成低空经济应用产品服务和行业解决方案,拓展新的创新业务。



通过融合视图大数据智能化服务AI模型平台产品与无人机载具,可实现诸多移动场景下的智能化监测应用服务研发与解决方案设计,并开展诸多行业领域的无人机巡航监测应用服务研发,例如河流湖泊的智能化巡航监测、道路交通的智能化巡航监测、环保和农田的智能化巡航监测、森林防火智能化监测等应用服务。


END