单北斗、单独北斗智能安全帽、单纯北斗5G执法记录仪助力智慧轨道交通数智化
一、建设背景
《"十四五"现代综合交通运输体系发展规划》的“推进基础设施智能化升级政策规划”明确地铁行业实现智能运维系统的要求。2021年8月26日发布的《江苏省“十四五”制造业高质量发展规划》，明确要进一步提升车辆、信号、供电、通信、综合监控等系统控制技术等。政策引导地铁行业由规范地铁运营安全逐渐转向地铁的高效运营和智慧维保。轨道交通运营期监测是确保其运营安全的重要性基础工作，通过对轨道交通基础设施及其外部环境等进行全过程、周期性的监测数据采集、解算分析和评估预警，掌握其变化规律，采取针对性预防措施，是保障地铁平稳、舒适、安全运行的基础。
工务是轨道交通全网运营的线路轨道、站桥隧设施设备维护管理的主要承担者，负责完成其检测、养护、维修、改造，以及轨道交通安全保护区外业巡视、项目监护。近年来，运营线网里程的持续增加，设施设备服役年限的增长，运维工作投入大量的人机资环等，在工务日常管理过程中，存在一些亟待解决的问题，比如：管理方法上过于传统，更多偏向于流程管理；智慧化管控手段及投入严重不足；多专业的有效融合不够深入；风险要素面多点广，风险管控存在缺位；低成本的特征断面式的监控手段无法全面反馈结构安全状态；海量数据综合分析不到位等。如何高效运营、高效维护轨道交通线网是城市轨道交通企业普遍面临的关键问题。
AIoT万物智联，智能安全帽生产厂家，执法记录仪生产厂家，智能安全帽、智能头盔、头盔记录仪、执法记录仪、智能视频分析/边缘计算AI盒子、车载DVR/NVR、布控球、室外高精度定位RTK/室内高精度定位UWB/蓝牙信标定位、智能眼镜、智能手电、无人机4G/5G补传系统，多源视频融合~融合通信~安全生产管控平台~大型可视指挥调度平台VMS/smarteye 。
二、建设内容
轨道交通工程智慧工务监管平台以地铁工务为研究对象，完成工务各子专业资料和数据的整理、标准化，建立地铁工务数据库，并研发各业务管理子系统，完成业务的统一管理，实现设施信息共建共享、数据动态更新，最大程度地实现资源统筹和共享，满足线网管理的综合化、标准化、智能化和高效化。
1 汇聚多源智能传感信息
工务检测数据，包括静态检测数据、车载式线路检查仪数据、钢轨检查数据、轨检车检测数据、病害分析、桥隧变形监测数据、轨道结构监测数据、基础设备设施台账、人工检查记录和工务专业部门维修数据、问题库数据。
通过全站仪获取隧道结构典型断面的实时监测数据；通过水位计实时监测隧道洞口、隧道内部泵房等水位变化情况，通过摄像头实时监控并智能判定隧道洞口异物入侵问题，并形成工单推送至巡检人员；北斗GNSS作为边坡位移监测的主要手段，结合拉线式裂缝计、雨量计、土壤湿度计及微动技术成果，综合分析边坡稳定性。轨道移动扫描摄影一体化设备，设备集成激光、摄影等多种感知模块，以每秒百万点速度获取隧道结构全要素点云数据，利用9组线阵彩色相机精准识别隧道结构病害，可识别0.1mm的裂缝。
2 建立统一的数据标准
在对隧道、轨道、桥梁结构、附属设施设备等信息化现状及需求做充分的调研后，综合考虑智慧工务平台建设的数据要求及便于地铁工务生产使用，建立各工务专业方向的数据标准，完成标准化建设。根据工务监管内容、支持数据类型、是否开源、数据容量等选择数据库类型，并完成数据库的设计与建立。在隧道结构状态普查方面，外业统一作业标准，建立“永久标靶”，实现归化改正，引入CPⅢ绝对坐标控制网，统一坐标基准，内业统一病害基准标线类型、标准化图集，确定里程、环号、轨枕编号标识等相结合的穿透定位方式，定位更便捷。
3 打造三维数字化底座
根据轨道交通智慧工务综合监管平台的业务和功能需求，梳理数据源，完成底座数据生产。底座数据包括地上、地下及隧道本体。其中地上空间信息包括周边环境、城市建筑白模（含注记）、道路、保护区、地铁线路、站台、地铁保护区保护桩，地下空间信息包括车站实景模型、管线三维模型、土建设施设备等，隧道信息模型包括隧道管片单体模型、道床模型、轨道模型等。
基于南京地铁线路设计图、轨道移动扫描、摄影成果快速自动化构建隧道三维模型，以结构监测、保护区监测、第三方监测、三维激光扫描数据、人工巡视数据、轨道检测数据等轨道交通本体数据库为基础，将数据挂接到同一环管片，形成管片多时态、多样式、多来源的统一管理和展示。
4 构建智慧化服务平台
4.1 隧道信息模型(TIM)平台
隧道信息模型(TIM)平台以城市建筑、道路、管线、地下空间等基础地理成果为底座，以移动三维激光扫描、摄影成果，设施设备台账为基础，自动构建叠加隧道结构、设备、轨道、道床等三维模型，“一环一档”挂接监测和检测数据，并根据筛选条件实现模型交互。主要功能包括基础设置、数据上传、线路筛选、病害统计、综合分析、管片查询和漫游、人机交互、三维测量等。
通过病害类别、线路钢环、收敛柱状图等筛选操作，管片高亮显示，并可同步定位管片。对应选择的管片，可展示病害、错台、收敛以及灰度图的信息。
地铁隧道信息数字孪生平台是面向重点关注区段，完成精细化扫描、实景建模、数据接入并进行常态化展示。突出管片运行态势，具有便捷的交互模式和常态监测感知的特点。
为了提高隧道实景展示效果，利用虚幻引擎建设运营隧道内部模型，展现隧道结构现状及普查结果。采用虚幻5自带的Nanite技术加载复杂模型，PBR材质技术使虚幻的效果表达更加真实，BLUI技术打通web端和虚幻，使界面开发更为简单快速。隧道管片以环作为单体模型，其钢环加固等状态单独体现；轨道、轨枕、隧道内壁的设施设备如逃生平台、逃生门、照明设备等满足LOD2精度要求；模型构建完成后，通过平台建设，挂接结构普查结果数据。
平台包含总览视图、态势视图、实景视图。总览视图关注线路分布、地理位置及周边城市环境情况，以数字化城市风格联合各类地理数据展示地铁隧道总览全貌。态势视图关注单段隧道内的健康检测情况，以透视视角全览关注段线路情况。实景视图关注站点线路的实景化表达，采用游戏引擎的特性，如PBR材质、融合光照等进行场景烘焙渲染，采用真实纹理贴图表现隧道扫描检测结果，同时对地铁工程进行高效果可视化。
42.地铁防汛监管平台
针对汛期普遍存在的人员设备管理难、数据采集综合难、预警预报及时难等问题，建立地铁防汛监管平台。根据地铁隧道口防汛等级和防汛要求，确定了“摄像头+水位计”自动监测水位变化并实现预警管理的技术路线，布设摄像头、水位计、GNSS和噪声传感器，开发智慧防汛子系统，通过前端预处理，后端软件自动分析，实现气象联动，自动感知隧道积淹情况，自动完成四级预警及工单下发，钉钉app同步处置，便于员工使用。
为合理布局防灾减灾配套公共设施，提升地铁线路抵御地质灾害综合防范能力，综合考虑边坡本体及周边环境提供边坡健康监测服务。采用北斗GNSS、测斜仪、雨量计等实时监测边坡表面位移、深部位移、降雨量；采用微扰动技术定期监测滑动面位置及趋势；采用拉伸式裂缝计实时监测裂缝状态。边坡位移自动化监测系统实现监测数据的接收、管理、报警等，支持边坡、监测点、感知装置等基本信息的设置与管理，实现了监测监控、预警管理、预警信息推送，数据查询、统计、综合分析、下载等。边坡监测管理平台
三、创新点
1 定制扫描摄影一体化装备，创新数据采集模式
定制的NJCK Track One轨道交通移动扫描摄影一体化装备集成激光、摄影等多种感知模块，以超每秒百万点速度获取隧道结构全要素点云、影像数据；支持标准、异形隧道结构形式，实现结构变形解算、病害检测、限界检测、设备调查一体化。攻克轨道交通不同施工类型、不同仪器类型、不同搭载平台的全断面、动态化、高精度检测难题。其中综合使用K-Means、DBSCAN、Z-Score等算法实现异常测值剔除，同时保留超限界、钢环加固、管片破损等真实关键数据；利用9组线阵彩色相机精准识别隧道结构病害，可识别0.1mm的裂缝；提出融合全局与局部特征的点云分割模型，检测隧道场景扣件、里程牌等目标，运用AI技术在无控制、无惯导作模式下实现隧道内部定位。适用于铁路和地铁任意形状和施工形式隧道，实现地铁及铁路隧道快速、高精度、全断面安全检测与监测。
2 快速高效建模，创新SceneGIS平台赋能场景
模型是三维场景构建的重要组成。轨道交通工务综合监管平台重点完成隧道管片单体模型及配套设施设备的构建、三维数字底座的集成与展示。为实现轨道交通海量时空数据的管理和三维轻量化展示，以自主开发的SenseGIS平台为基础构建TIM平台，综合分析隧道、轨道、土建等设施设备信息，完成基础数据标准化；以移动扫描输出成果为基础，采用自研建模工具，5秒完成一公里隧道管片单体模型构建，提高模型生成以及渲染的效率，为实现“一环一档”精细化管理提供载体。
针对重点区间，以扫描摄影成果为基础构建实景模型，汇聚隧道、地铁站、道路、周边建筑物等模型数字孪生模型底座，接入实时、历史动态监测和检测数据，基于虚幻引擎构建隧道健康情况一站式态势可视化。
3 打造“1+1+N”体系，创新工务管理模式
“1+1+N”体系是指一个工程数据中心、一套数据标准体系、N个业务应用场景。工程数据中心集数据接入、处理、组织、治理、服务、开发能力于一体的数据平台，支持空间数据及监测数据的存储、处理、模型解算等；综合考虑智慧工务多场景应用需要，梳理原型数据，统一数据标准，形成业务与三维数字底座的标准系统；智慧工务统一软件技术框架并定制AI、工具集，完成工务相关数据汇聚、分析结果指导工务巡检等，目前已完成隧道、边坡、隧道洞口等业务场景。
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安全生产可视化远程监理在大型厂矿（发电厂、钢厂、石油石化炼化、化工园区等有危险工种岗位等工矿企业）中的应用，各类防爆安全帽、工作记录仪等，图传加数传，危险气体采集，工人心率等体征信息采集，与工单等信息结合，统一后台汇聚。
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在国内较早的实现了基于三维数字底座的轨道交通智慧工务监管，为智慧工务的高效运维、信息化和智能化建设进一步夯实了基础。
通过收集和分析海量的设施设备基础信息、状态信息、病害信息及维修信息等，挖掘出隐藏在数据背后的规律和知识，为工务设施的优化和改进提供数据支持。通过运用大数据技术和分析方法，对设施的运行状态、性能指标、故障模式等进行深度分析和挖掘，发现设施的薄弱环节和改进方向，优化设施的设计和运维策略。