黄骅港智慧车站视频智能化应用研究.pdf
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1、 2023 年 10 月第 59 卷 第 10 期铁 道 通 信 信 号Railway Signalling&CommunicationOctober 2023Vol.59 No.10黄骅港智慧车站视频智能化应用研究陈刚,袁钱芳摘 要:为提升车站自动化、智能化水平,提高人员作业安全性,有效减轻劳动强度,基于黄骅港站既有监控、监测、调度通信等设备现状,结合车站在实际生产作业和管理中对视频业务的需求,分析视频系统利旧、可用性及智能化等要求,采用增强现实和视频分析技术,设计开发黄骅港智慧车站立体防控云防系统。通过现场验证,该系统在有效保证调车作业安全的同时,降低了室外作业人员劳动强度,减少车站作业人
2、员数量,可解决黄骅港站不同业务场景的管理问题,为铁路智慧车站建设提供思路。关键词:智慧车站;视频实景地图;增强现实技术;视频分析;深度学习中图分类号:U296;TP37 文献标识码:A Research on Application of Video Intelligent at Smart Station of Huanghua Port CHEN Gang,YUAN QianfangAbstract:In order to improve the automation and intelligence level of the station,the safety of personnel
3、 operation and reduce labor intensity effectively,based on the current situation of the existing monitoring,surveillance and dispatching communication equipment at Huanghua port station,combined with the actual production and management needs of the station for video business,this paper analyzes the
4、 requirements for video system utilization,availability,and intelligence.Adopting AR and video analysis technology,a three-dimensional prevention and control cloud defense system is designed and developed for the Huanghua port smart station.Through field verification,the system effectively ensures t
5、he safety of shunting operations while reducing the labor intensity of outdoor operators and the number of station operators.It can solve the management problems of different business scenarios of Huanghua port station and provide ideas for the construction of railway smart station.DOI:10.13879/j.is
6、sn.1000-7458.2023-10.22143扫码浏览下载陈 刚:高新兴创联科技股份有限公司 工程师 310013 杭州袁钱芳:高新兴创联科技股份有限公司 工程师 310013 杭州基金项目:国家能源投资集团有限责任公司科技创新项目(GJNY-20-107)收稿日期:2022-10-26引用格式:陈刚,袁钱芳.黄骅港智慧车站视频智能化应用研究J.铁道通信信号,2023,59(10):44-49.Citation:CHEN Gang,YUAN Qianfang.Research on Application of Video Intelligent at Smart Station of
7、Huanghua PortJ.Railway Signalling&Communication,2023,59(10):44-49.44Railway Signalling&Communication Vol.59 No.10 2023Key words:Smart station;Video live map;Augmented reality technology;Video analysis;Deep learning黄骅港站作为朔黄铁路中的一个重要节点,也是西煤东运的主要下海通道,在煤炭集疏运体系中有着举足轻重的地位和意义。调车作业是黄骅港技术站的主要作业环节,目前受限于现场系统的建设
8、和工作方式,调车作业主要依靠人工操作,自动化水平低下;关键作业区域无视频覆盖,调车组人员必须现场盯控作业;车站的传统视频通过九宫格方式显示,众多摄像机画面堆砌,作业人员查看监控的效率不高,对翻车机前后的作业情况、车厢小门是否关闭、车厢是否脱轨,以及人员是否闯入作业线路等严重安全隐患,都无法通过视频监控及时发现,难以实现车站智能化全局管控的效果。随着5G通信技术的普及,以物联网、人工智能等为代表的新一代工业技术快速发展,加速了中国铁路数字化转型1-3,同时也为改善作业环境、保障作业安全和实现黄骅港调车作业智能化水平全面提升提供了新的技术手段。本研究通过开发集AR实景可视化4和AI视频智能分析于一
9、体的立体防控云防系统来满足现场智能化作业和安全生产的需求。1系统架构智慧车站立体防控云防系统(简称“系统”)由感知层、接入层、服务层和应用层组成,系统框架见图1。感知层是系统采集信息的主要渠道,感知设备主要包括增强现实(Augmented Reality,AR)超级云眼摄像机5、雷球摄像机、音视频记录仪等;接入层分为视频接入和数据接入两部分,视频接入服务具备设备接入、视频存储、视频流转发功能,数据接入服务具备数据接入、转换和发布功能;服务层包含基础、数据、视频、通信、安全等管理服务,为上层应用提供服务支撑;应用层包含视频实景地图、调车作业安全监测、车辆状态智能监测等应用。2功能设计2.1视频实
10、景地图通过安装在车站制高点的AR超级云眼摄像机对黄骅港车站进行全局监控5,以视频实景地图的方式显示,同时结合增强现实技术对调车机、股道线路、建筑物、地面道路、设备装置、重点目标等图1 系统框架45铁道通信信号 2023年第59卷第10期进行标注6,画面直观全面。视频实景地图见图2。同时在较低位置设置低点摄像机,以视频标签的方式接入,可通过画中画的方式查看具体画面。在应急指挥场景下,通过高、低视频接力快速找到事发地点的画面,提高指挥效率。2.2调车作业安全监测1)来车预警。系统通过接收调车自动驾驶控制系统推送的车辆运行信息,在车辆进入某一区段作业时,提前打开该区段的声光报警器,利用报警灯和语音提
11、醒现场作业人员即将有车辆通过,起到预警作用。2)入侵报警。系统对铁路作业线路提供全天候入侵检测及报警功能。使用智能雷球一体机来实现线路周界防范预警7,对入侵目标进行探测,解析出目标的距离、速度、方位等信息。该设备采用相控阵技术的毫米波雷达,同时支持多目标定位、轨迹跟踪,以及多方位联动视频跟踪,通过智能算法分析,在多种模式下滤除误报事件。对入侵事件进行实时多维感知、智能分析和综合判断,确定为入侵行为后触发报警8。同时,对上报的报警事件进行视频复核,确认无误后,及时推送给调车自动驾驶控制系统9,作为车列紧急制动的判断依据。3)报警联动。通过毫米波雷达和球型摄像机的联动,实现目标的检测、跟踪和抓拍。
12、系统接收到前端检测设备告警信息的同时,在软件客户端同步弹窗显示现场的实时视频,便于车站管理人员可视化复核。2.3可视化调车和车辆巡检在翻车机房与一度停车位置设置制动缸、拨车机、夹轮器状态确认摄像机,以及道口安全监测摄像机和线路人员入侵监测摄像机。调车组人员可通过视频确认车辆推进线路、道口区域是否可以安全通行,夹轮器和拨车机是否就位等情况,打破原先只能依靠调车组人员沿线行走确认的僵局,提高调车作业的工作效率。通过调取翻车机房的低点摄像机监控画面,可对已完成翻车作业的车辆进行检查,查看车辆的完整性和煤是否清理干净等情况。2.4车辆状态智能监测重载列车货车车厢一端装设旋转车钩,车辆另一端装设普通固定
13、车钩。当车辆进入翻车机位时,翻车机带动待翻车辆旋转,以车钩纵向中心线为轴旋转180,未进翻车机位的车辆静止不动,被翻转车辆与其连挂的旋转车钩一起翻转,实现不摘车作业,缩短了卸货作业时间。为便于区分辨识,通常在装设旋转式车钩的一端车厢外部喷涂醒目黄色标识,工程现场称之为“黄端”,所有进入翻车机房的车辆必须保持黄端一致,不一致时进行翻车作业会导致车辆脱轨等安全事故。通过翻车机房前后安装的摄像机,利用视频智能分析技术,及时发现黄端不一致、车厢倾斜、小门未关等异常情况,通过弹框的形式提醒作业人员及时处理(见图3),提高作业安全性的同时,也降低了现场作业人员的劳动强度。2.5音视频管理和指挥调度建设音视
14、频一体化管理平台,对车站内配发的音视频记录仪统一管理,每天的作业视频可通过5G网络进行实时回传。同时,视频实景地图可以显示音视频记录仪(巡检员)的实时位置。图4为视频画面中动态设备的标签,当作业过程中出现紧急情况时,调度人员可通过点击标签直接进入视频通话模式,指导现场问题的处理。图2 视频实景地图46Railway Signalling&Communication Vol.59 No.10 20233关键技术3.1增强现实(AR)技术增强现实技术也被称为扩增现实,是综合真实世界信息和虚拟世界信息内容的技术。增强现实技术的特点是三维跟踪注册、虚实融合显示和人机实时交互。三维跟踪注册将虚拟场景准确
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