铁路无人机智能化巡检 可视化智能化管理

2022-06-25 09:08

  近年来,中国铁路快速发展,取得了令人瞩目的成绩,随之而来的是铁路运行安全保障要求的日益提升。为了保障铁路运行安全,铁路相关单位会对铁路线进行周期性的巡检以排查其中的危险和隐患,其中也包括铁路运行环境巡检。

  铁路运行环境中存在各类工民用建筑、自然植被、垃圾堆积等,覆盖范围大且场景复杂,在不利条件下,铁路运行环境中可能会出现火灾、异物入侵等灾害,影响铁路正常运营,造成人员伤亡和经济损失,近来发生的铁路安全事故中有较大一部分是由于运行环境灾害导致的,因此实现对铁路运行环境的高效巡检并准确识别其中的危险及隐患对铁路运行安全保障至关重要。

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  铁路现有的巡检方式主要有人工巡检和轨检车巡检,其中人工巡检是由熟练的巡检工人通过肉眼或手持设备对铁路线路及附属设施中的灾害及隐患进行检测,轨检车巡检则是通过专用轨检车搭载设备沿轨道开展巡检工作。结合两类巡检方式的工作原理可以看出,二者都存在效率低、夜间巡检条件差、巡检频率低、检查区域窄、自动化程度低等问题。针对运行环境的巡检无法通过轨检车实现,因此只能使用人工巡检,此时巡检效率较低、巡检覆盖率不足的问题变得更加突出。

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  无人机具有飞行灵活性高、单次飞行成本低、飞行覆盖范围大且作业不受列车运行限制等优点,若使用无人机进行铁路巡检可以有效解决现有方法弊端,与现有方法的优势形成互补。基于无人机的检测巡检方案已经被广泛应用于电力巡检、路面监测等领域并取得了良好的效果,利用无人机对铁路线及运行环境进行巡检检测也必将成为趋势。

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  无人机铁路巡检方案:

  1. 无人机管理平台:数据管理、无人机直播、任务规划和任务下发、团队管理

  2. SDK扩展平台:无人机远程控制、快速拼图/三维地图、系统平台集成、更多定制化功能

  3. 数据分析应用层:二维/三维实景建模、快速激光点云建模、高精度测量标注、兼容多种第三方平台

  4. 遥控终端:智能航点飞行、高级热成像功能、智能跟踪定位、自动化巡逻

  5. 传输层:移动网络/内部专线/图传,支持GB/T28181协议独立部署

  6. 铁路平台:铁路指挥中心、铁路大数据平台、基础设施管理平台、运营可视化平台、异物检测系统平台

  7. 采集端:便携式侦察平台、中型多用途平台、特种载重平台、无人机各类负载

  精准、安全

  铁路巡线原则是“精准、安全”,即要求很高的精准度以及巡检飞行的安全。

  无人机进行巡检任务时根据不同的任务需求可携带不同的任务载荷,主要包括可见光相机,激光雷达等,采集得到的数据包括图像和点云。多种类型数据进行检测,适应复杂的铁路运行环境,通过先进的目标检测或分割技术对这些数据进行处理可以实现危险及隐患检测,相较于人工识别方法可极大的提升识别速度与准确度。

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  基于大疆D-RTK无人机的厘米级定位,可支持高精度自主飞行,不受地形环境等约束,可在人工难以涉足区域如隧道等进行勘察;利用新空安无人机管理平台可支持实时视频、图像数据采集与回传,实时语音通话,可代替人工对铁路沿线基础设施进行精准监测,如发现安全隐患或紧急事故时预警,从而加强铁路沿线突发性灾害的预防和控制。

  铁路行业应用和场景

  (一)构建信息平台

  通过新空安无人机管理平台构建无人机信息分析决策平台,使用RTK无人机采集规划铁路线路沿线的正射影像,建立三维模型,生成输电线高度,并标注出安全区,边界护栏,临时区域,桥梁和重点巡检范围。并规划日常巡检航线,生成自主飞行线路。为了保证无人机巡检任务成功,还需要在上述基础上增加一定的进入航带,离开航带。日常巡检时,无人机画面实时回传观看,并可远程控制云台和相机,自动记录每次飞行画面和路线记录。

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  (二)场景应用

  1) 工程建设

  在新空按无人机管理平台上叠加正射影像,根据铁路安全保护区的要求进行标注安全区,无人机巡检中可自动判断影响施工的位置和距离,进行标注,派单执法进行拆迁。通过无人机管理平台日常巡检还可监测工地临边防护的架设情况、确认作业人员是否按要求佩戴安全帽、安全绳、监控吊装作业安全,并对违规人员进行实时喊话、督促整改。对作业面进行高清影像数据采集,对土方量进行快速测量,评估费用。在建模模型上标注出各个地块和进度完成情况。正射影像与设计图纸对比,可以检查灌装柱、挖孔桩等桩基基础偏位。保障施工质量达标。

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  2) 营运巡检

  在点云图上规划巡检航线,做日常巡检;对比正射影像查看边坡、挡墙、排水、涵洞、隧道口等情况,如有异常上报复核、检修。在标注出的安全区范围巡检违章建筑、越界植物,如有越界情况后,可以打点测出坐标位置,然后生成工单,分发铁路公安、国土等各部门协同处理或执法。

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  3) 铁路桥梁巡检

  无人机日常航线中对铁路大桥航带进行扫描,把拍到的照片与过往的记录进行对比,过滤掉无用信息后出任务工单,再经由人工核查派单,分发部门进行处理。

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  铁路巡检使用无人机来搭建巡检系统,建立数学模型,同时使用无人机管理平台做日常和应急指挥,这样既能达到自动巡航要求,提高巡检效率和质量,也能整合信息,科学提供决策依据。

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图:京沪高铁线上无人机智能综合运维


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图:日本KDDI电信运营商企业与东日本铁路公司(以下简称JR东日本)和Pro Drone无人机企业(日本无人系统商)合作开发使用智能无人机巡查铁路基础设施。


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