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隧道异物入侵监测方案

北醒隧道异物入侵检测方案对隧道内可能威胁到车辆正常行驶的落石、闯入的人员或牲畜等各类异物进行快速识别,辅助司机或相关人员采取应急措施,防止发生碰撞事故发生,助力轨道交通安全出行。

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随着我国轨道交通的不断发展,车辆运行速度越来越快,人们对列车安全行驶越来越看重。轨道沿线隧道处突发情况,如人员入侵、牲畜误入、落石、泥石流、边坡溜塌等成为影响行车安全的重大隐患。

通过激光雷达扫描整个隧道信息,对隧道内可能威胁到车辆正常行驶的落石、闯入的人员或牲畜等各类异物进行快速识别进行准确的判断,并对异常物体进行定位、点云分割,实时监控整个隧道目前运行的状态,辅助司机或相关人员采取应急措施。

北醒隧道异物入侵检测方案对隧道内可能威胁到车辆正常行驶的落石、闯入的人员或牲畜等各类异物进行快速识别,辅助司机或相关人员采取应急措施,防止发生碰撞事故发生,助力轨道交通安全出行。

基于3D固态激光雷达技术的隧道异物检测入侵系统,除了可以应用于隧道异物监测,同样适用于轨道异物监测,安防监测和三维重建。

一、北醒隧道异物入侵检测方案介绍

1、方案描述

3D高性能激光雷达异物入侵监测系统由三大部分组成,分别为:

1. 前端监测模块(3D长距面阵激光雷达):激光雷达模块提供主要三维点云数据
2. 数据处理模块(主控板):软件部分内部集成算法SDK接口,方便客户二次集成;内部硬件由通讯航插接口、220V电源接口、电路板组成
3. 整体工装模块(吊顶安装支架):结构化设计使安装便捷,客户可定制设计

图1 异物入侵监测系统组成

3D激光雷达异物入侵检测系统,具有快速响应、精准识别异物、稳定可靠等工作特点。将该检测模块安装在隧道的横梁支架上,垂直向下探测,对隧道进行全方位探测。举例:以隧道长度80m,高度8m尺寸下,通过对激光雷达水平和垂直角度计算,仅需要2个激光雷达即可全覆盖整个隧道的面积。

图2 一台3D激光雷达隧道检测点云与实景图

图3 3D激光雷达安装示意图

安装整个系统至隧道顶端轨道后,就可以在200m量程范围内实时检测隧道状态。北醒这款3D高性能激光雷达能在130m处探测到分辨率为5cm的物体大小,相当于监控人员在屏幕前,能够清晰看到130m以外的地方,有一个小魔方出现在入侵区域。

图4 Horn-X 检测到130m处5cm尺寸小目标

2、客户收益

①.能清晰且准确识别异物:分辨率达0.09°*0.09°,直接输出异物位置信息和距离信息。
②.误报、漏报率极低:探测精度高达5cm,帧率7.5-20fps(能探测时速120km的火车)。
③.可全方位无死角覆盖:通过特定安装方式,探测距离0.1-200m,探测角度90°*30°。
④.可靠稳定传输:UDP传输功能,数据传输稳定,航插接头更适用于工业场景。
⑤.支持二次开发,便于集成:SDK接口开放,可提供分割地面、远程启停、聚类算法、上下位机断线重连机制(重新连接)。
⑥.非接触式检测,施工及安装方便:整体工装为结构化设计,安装方便不影响行车。
⑦.易于维护,寿命长:维护成本低,使用寿命优于旋转雷达。
⑧.长远效益,可持续使用:也可用在其他场景进行异物监测,使产品能够长期发挥效益


二、Horn-X产品及技术介绍

隧道异物入侵监测系统依赖的主要是一项高精度探测激光雷达检测技术。该3D高性能激光雷达Horn-X由北醒自主研发,拥有90°*30°大视场角,可以一次性发射出大量光学能量,探测到周围环境后,将信息还原成高密度点云信息,类似“3D图像”。内置算法具有分割地面、聚类获取异物的位置信息和距离信息。

检测技术详解:

系统可提供异物报警或疑似报警信息,异常物体的位置信息、大小信息

1)首先通过半径滤波将原始激光雷达点云中存在的一些悬空的孤立点或无效点进行去除;
2)针对运动目标采用分割的方法从背景图像中提取出目标的运动区域;
3)在差分出来的点云进行分割,分割出不同的目标点云,如:通过分割地面功能将异物与地面正常物(例如:地面的隧道石子路)区分开;
4)最后通过聚类算法(将各项异物识别并圈出来)提取异常物体的坐标信息;

实现效果图:

图 5从左到右依次为点云降噪-去除地面-点云分割

图 6 小目标聚类效果

技术参数浏览:


最后:随着人工智能技术的不断发展,3D固态激光雷达检测技术的成熟应用,北醒相信,越来越多的乘客将会享受到平稳安全的出行服务,进一步降低因异物入侵对人、车安全造成威胁的事故和危险,提高城市轨道安全运行技术。

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