全空间智能感知巡检系统

　　一、项目概述

　　近年来，我国轨道交通快速发展，但安全保护区监管面临挑战，传统“车巡+步巡”模式成本高、响应滞后，难以及时发现隐蔽施工。本项目创新融合无人机低空巡查技术与量子精密测量技术，构建“空地”一体化、“面线”结合的全空间智能感知巡检系统，实现7×24h无盲区监测，提升巡检效率与精度，筑牢轨道安全防线。

　　该系统针对轨道安全保护需求，结合分布式光纤传感、机器学习等，实现轨道设施全天候监控。相比传统人工巡检，光纤系统全天候监测，配合无人机“跑得快、看得远”优势及AI算法，通过自动监测、智能分析等流程提升巡检质量，同时集成数据分析辅助精准决策，增强安全保护区管理能力，还可拓展至公路巡查、管线监测等公共安全领域。

　　系统核心优势显著：创新性上，首创无人机低空巡查技术与量子精密测量技术深度融合架构，无人机可自主巡航，AI算法0.5秒内完成单帧分析且精度超90%;光纤系统利用轨道既有光缆，振动感知精度达0.01微应变，能区分正常与违规振动;有效性上，无人机单日巡检里程超20公里以上，紧急响应缩至30分钟内;光纤预警准确率达95%左右，形成“监测-预警-复核-处置”闭环。

　二、主要做法

    该系统以“平台化、智能化、无人化”为核心理念，致力于构建“感、知、管、控”一体化的智能平台，旨在彻底解决轨道交通安全保护区传统模式中存在的高成本、响应慢和监管盲区多等痛点。通过深度融合无人机低空巡查技术、量子精密测量与人工智能，在显著提升巡检精度与效率的同时，打造可复用的技术平台，为电力、市政等多行业拓展提供高效安全监管新范式。

　　1、技术路线

　　1.1 光纤监测技术

　　研发专用激光光源系统，输出高度相干、超窄线宽、频率稳定的激光，提升光纤监测仪性能;创新微弱信号探测系统，可探测最小应变达10-12，定位精度1米，监测长度40公里;独创高保真解调技术，在10mHz~20kHz频率范围内还原振动信号，低频段灵敏度领先业界。

　　1.2 无人机协同技术

　　突破单机模式，设计“集中管控+分布式协同”架构，支持1个控制中心调度多台无人机，通过任务分配算法优化巡检路径，多机效率较单机显著提升。

　　1.3 智能识别与数据分析

　　采用“无候选框深度学习目标检测算法”，推理速度提升40%，0.5秒内完成单帧分析，识别精度超90%;通过“逻辑关系+行为综合研判”框架，结合无人机参数与目标轨迹，降低误检率;构建“无人机数据+地理信息+业务规则”三维模型，依托激光雷达点云与高精度地图实现目标精准定位。

　　2、模型和工具

　　2.1 核心模型

　　地铁特征场景AI诊断模型，结合时空序列分析与模式识别算法，区分正常运行与违规施工振动;“迁移学习+小样本训练”模型，持续优化机械识别算法，准确率从80%提升至95%。

　　2.2 关键工具

　　自主研发分布式光纤声学传感设备(DAS)，利用既有光缆采集振动信号，存储频率200Hz，单日数据量约200GB;无人机搭载超高清摄像头、红外相机、RTK定位模块及环境传感器，单次巡检生成5-10GB数据;三维可视化大屏与移动操控界面，支持实时监控与任务调度。

　　3、系统架构

　　3.1 轨道安全光纤智能预警系统

　　构建“数据采集-信号分析-人工智能处理-可视化预警”闭环：数据采集子系统含激光发射、微弱光捕获等模块，获取振动数据;信号分析子系统通过降噪、滤波及特征工程提取多维度特征;人工智能子系统计算施工器械位置与类型，推送至可视化平台实现实时预警。

　　3.2 低空智能巡检系统

　　由无人机控制子系统(飞行控制、任务分配模块)、智能识别子系统(深度学习模型部署)及软硬件平台组成。无人机与控制中心通过4/5G或图传传输数据，控制中心与识别子系统采用RTSP协议保障视频稳定传输，软件采用B/S架构，支持桌面端与移动端操作。

　　4、软硬件部署

　　4.1 硬件部署

　　无人机集成大疆机场实现自主起降，搭载双光吊舱同步采集视频与红外数据;光纤系统利用地铁既有光缆，部署激光发射、瑞利散射解调等设备;服务器采用高性能硬件，支持多算法并行推理，单线路配置4台无人机场+1套AI服务器即可全覆盖。

　　4.2 软件部署

　　支持云端与本地化双模式，满足数据安全需求;Web端三维可视化大屏实时展示飞行轨迹与预警信息，PAD端提供拖拽式任务调整功能;系统轻量化设计，72小时内完成单线路安装调试，模块化架构支持快速定制行业应用模块。

　　三、取得成效

　　自2024年7月该系统在合肥地铁4号线全线部署运行以来，应用成效显著。截至目前，系统累计巡检里程超两万公里，飞行3000多架次，时长达到1000小时，精准识别并报警有效安全信息2936条，成功识别多起违规施工事件。其通过集成高清影像采集、AI智能识别算法及大数据分析模块，实现对轨道保护区的全天候动态监测。凭借无人机灵活机动特性与AI自动识别算法，能精准、实时捕捉大型机械活动、违规施工等风险点，巡检效率提升4倍以上，大幅提升安全保障能力的同时。

　　全空间智能感知巡检系统由合肥市轨道交通集团有限公司联合通号低空经济(合肥)科技有限公司、智地感知(合肥)科技有限公司共同研发。这一合作模式充分发挥各方优势，国企与科创企业携手，以市场需求为导向进行技术攻关与产品研发。

　　目前，该系统已在合肥轨道4号线成功落地并稳定运行。其创新模式吸引了全国多家城市考察调研，推动全国轨道交通巡检模式从传统的“人工作业”向先进的“智能感知”迭代升级，成为轨道交通领域可复制、可推广的解决方案。