譚慶 張松 于瑞鵬 呂海濤 梁爽

（1.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)大隊(duì)（山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院），山東濟(jì)南 250109；2.山東省地礦局索道智能變形監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南 250109）

0.引言

近年來(lái)，在信息網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、智能算法突飛猛進(jìn)的發(fā)展和推動(dòng)下，客運(yùn)索道也在逐漸向著智能化科技化的方向發(fā)展。旅游區(qū)的客運(yùn)索道在為游客帶來(lái)不同的視覺(jué)體驗(yàn)感受和便利的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)保證其安全性。傳感器設(shè)備由于誤報(bào)率高、易遭受雷擊損壞等原因已經(jīng)逐步被淘汰出市場(chǎng)。而如何利用現(xiàn)代化的智能化監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)客運(yùn)索道的纜繩繩位進(jìn)行實(shí)時(shí)的有效的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，并且這也是行業(yè)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。

1.客運(yùn)索道纜繩安全管理存在的問(wèn)題

1.1 纜繩磨損程度無(wú)法得到有效的監(jiān)控

隨著纜繩使用時(shí)間的增加，索道纜繩在運(yùn)行過(guò)程中的磨損加劇，當(dāng)纜繩磨損到一定程度時(shí)，需要更換或者是對(duì)其進(jìn)行維護(hù)、維修處理，以便于提高索道運(yùn)行時(shí)的安全性[1]。傳感器設(shè)備對(duì)纜繩進(jìn)行監(jiān)控[2]，容易出現(xiàn)造假成本太大、誤報(bào)率高、易遭受雷擊損壞等非常棘手的問(wèn)題，并且傳統(tǒng)的傳感器也無(wú)法做到有效的對(duì)纜繩磨損程度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，更不能做到有效的預(yù)警。

1.2 工作人員無(wú)法實(shí)時(shí)掌控纜繩繩位偏移量超越安全范圍的狀態(tài)

當(dāng)纜繩與索道保持在一定的偏移量時(shí)，可使纜繩運(yùn)行處于安全狀態(tài)，但是當(dāng)索道纜繩受到外力作用發(fā)生偏離出現(xiàn)磨輪或者脫索等嚴(yán)重影響索道安全運(yùn)行的情況時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此，也需要在索道運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)的監(jiān)控纜繩繩位的偏移程度，以保證索道運(yùn)行過(guò)程中的安全性。傳統(tǒng)的人工巡查方式耗時(shí)費(fèi)力、不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患；同樣的傳感器監(jiān)控也會(huì)存在上述的棘手問(wèn)題。

因此，如何利用現(xiàn)代化的人工智能技術(shù)對(duì)海量的圖像信息進(jìn)行計(jì)算、分析、挖掘、比對(duì)，以實(shí)現(xiàn)有效的對(duì)索道纜繩繩位的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)報(bào)警，成為索道發(fā)展行業(yè)的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。

2.客運(yùn)索道纜繩設(shè)備的安全管理措施

本單位山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)大隊(duì)（山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院）、山東省地礦局索道智能變形監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（編號(hào)：SD-2021-W001）借鑒監(jiān)測(cè)行業(yè)內(nèi)正在運(yùn)用的大壩自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、斜拉索橋的索塔自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理，結(jié)合索道支架設(shè)備自身變形監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，與業(yè)內(nèi)科研院所、設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)及索道運(yùn)營(yíng)管理單位交流合作，探索了一套適用于索道纜繩的獨(dú)特的設(shè)計(jì)方案，將索道支架設(shè)備、GNSS 設(shè)備、傳感器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理、分析、預(yù)警軟件進(jìn)行整合，打造出一套集動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)預(yù)警、預(yù)警事件追溯功能于一體的切實(shí)可行、精度達(dá)標(biāo)、滿(mǎn)足需求的索道繩位智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，并且該智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)通過(guò)室內(nèi)模型模擬以及現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行，達(dá)到了監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率高的優(yōu)異效果。

2.1 采用索道繩位智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)對(duì)索道繩位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控

索道繩位智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)用于索道纜繩繩位的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)報(bào)警，索道纜繩在日常運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)其受到外力作用發(fā)生偏離出現(xiàn)磨輪或者脫索等嚴(yán)重影響索道安全運(yùn)行等問(wèn)題時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)繩位監(jiān)測(cè)以及結(jié)合人工智能算法對(duì)監(jiān)測(cè)到的圖像信息進(jìn)行計(jì)算、分析、比對(duì)，對(duì)安全隱患及時(shí)報(bào)警、通知工作人員，以避免嚴(yán)重安全事故的發(fā)生，提高安全系數(shù)，保障索道的安全平穩(wěn)運(yùn)行，保障游客的生命安全。

索道繩位智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的原理是：以索道實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面為數(shù)據(jù)源，通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)纜繩繩位的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。利用海量繩位模型庫(kù)采用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)建立大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)算法，嵌入到前端視頻監(jiān)控設(shè)備，使其變成智慧化“眼睛”實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)繩位變化，以便于出現(xiàn)偏磨、脫索等安全隱患時(shí)能及時(shí)報(bào)警。當(dāng)纜繩出現(xiàn)偏移情況，脫離輪組卡槽偏磨纜繩時(shí)系統(tǒng)根據(jù)算法計(jì)算解決自動(dòng)進(jìn)行預(yù)警，并通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給工作人員，通知工作人員及時(shí)應(yīng)急處置、檢查和檢修。

在開(kāi)發(fā)索道繩位智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的同時(shí)，同時(shí)還開(kāi)發(fā)配備了繩位監(jiān)測(cè)模塊平臺(tái)軟件，該平臺(tái)軟件在后臺(tái)運(yùn)行中與監(jiān)測(cè)設(shè)備關(guān)聯(lián)掛接，將前期研發(fā)制作的數(shù)據(jù)庫(kù)模型及算法嵌入后端處理器，并通過(guò)攝像頭采集視頻數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)樣本數(shù)據(jù)，開(kāi)展索道變形監(jiān)測(cè)AI模型訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了索道纜繩繩位的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并在纜繩繩位發(fā)生異常情況時(shí)自動(dòng)報(bào)警。通過(guò)監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊與變形監(jiān)測(cè)AI模型相整合，實(shí)現(xiàn)了AI監(jiān)測(cè)報(bào)警事件的實(shí)時(shí)上報(bào)。此外，平臺(tái)軟件還可以針對(duì)每一次報(bào)警內(nèi)容形成一個(gè)事件，并可對(duì)事件進(jìn)行存儲(chǔ)，且可在事后進(jìn)行調(diào)閱查詢(xún)，以備工作人員對(duì)纜繩故障的發(fā)生周期、發(fā)生原因進(jìn)行分析，真正實(shí)現(xiàn)了纜繩繩位監(jiān)測(cè)報(bào)警信息的可追溯，為下一步報(bào)警溯源提供有效的數(shù)據(jù)支撐保障。因此，索道繩位智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)除了能進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)預(yù)警之外，還能自動(dòng)記錄所有相關(guān)的預(yù)警事件以備進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，點(diǎn)擊相應(yīng)的事件列表即可查看預(yù)警事件的詳細(xì)信息，包括出現(xiàn)預(yù)警時(shí)的照片和視頻片段，針對(duì)各類(lèi)預(yù)警事件進(jìn)行追溯瀏覽。

為了建立繩位模型庫(kù)和驗(yàn)證技術(shù)可行性，本單位建立了高度仿真索道實(shí)體模型。模型由上下站房、中間輪組和電機(jī)組成。通過(guò)模型采集數(shù)據(jù)建立海量模型庫(kù)，利用模型庫(kù)訓(xùn)練繩位監(jiān)測(cè)算法，采用智能攝像頭抓取圖片實(shí)現(xiàn)了繩位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，室內(nèi)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率以達(dá)到98%以上，充分證明了該系統(tǒng)的可靠性和監(jiān)控的準(zhǔn)確性。

為了索道繩位智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)落地，本單位開(kāi)展了大量的試點(diǎn)試運(yùn)行工作，在試運(yùn)行階段取得良好的應(yīng)用效果，達(dá)到了預(yù)期的目的，有效減輕了工作人員人工巡查壓力，保障了索道的安全運(yùn)營(yíng)，顯著的提高了索道纜繩運(yùn)行過(guò)程中的安全性。

索道繩位智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)開(kāi)創(chuàng)性的提出利用監(jiān)控畫(huà)面實(shí)現(xiàn)纜繩繩位的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模式，既充分利用了現(xiàn)有視頻監(jiān)控設(shè)備，又避免了傳統(tǒng)傳感器設(shè)備造假成本太大、誤報(bào)率高、易遭受雷擊損壞等非常棘手的問(wèn)題，突破了索道繩位監(jiān)控的技術(shù)瓶頸，提高了繩位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確率，降低了監(jiān)測(cè)成本，是目前索道纜繩繩位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的最智能最優(yōu)化的方案。

2.2 落實(shí)纜繩設(shè)備檢修維護(hù)規(guī)范化

關(guān)于客運(yùn)索道纜繩設(shè)備的檢修維護(hù)，主要包括：纜繩設(shè)備常規(guī)維護(hù)、纜繩設(shè)備技術(shù)維護(hù)[3]。在日常檢修維護(hù)過(guò)程中，可根據(jù)客運(yùn)索道運(yùn)行情況通過(guò)不同班次進(jìn)行合理分工，并對(duì)纜繩設(shè)備可能存在的安全隱患進(jìn)行等級(jí)劃分。針對(duì)纜繩設(shè)備的主要隱患部位應(yīng)當(dāng)將安全管理責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，相關(guān)責(zé)任人根據(jù)索道繩位智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)對(duì)纜繩的監(jiān)控情況[4]，分析纜繩的安全隱患并制定相應(yīng)的有針對(duì)性的對(duì)策，對(duì)纜繩設(shè)備的主要隱患部位的維護(hù)檢修作詳細(xì)的記錄。

3.落實(shí)索道運(yùn)行信息化管理

落實(shí)客運(yùn)索道纜繩設(shè)備安全管理的信息化、智能化管理主要可以從以下幾方面進(jìn)行。

首先，數(shù)據(jù)管理信息化，通過(guò)結(jié)合監(jiān)控設(shè)備對(duì)纜繩磨損程度以及對(duì)纜繩繩位的偏移程度對(duì)所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)客運(yùn)索道纜繩設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的運(yùn)行規(guī)律，例如：故障原因、故障次數(shù)、故障間隔以及纜繩設(shè)備的使用壽命等信息。

其次，纜繩設(shè)備安全管理智能化。通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)客運(yùn)索道纜繩的繩位動(dòng)態(tài)變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)纜繩磨輪或者脫索現(xiàn)象，并發(fā)出警報(bào)，在出現(xiàn)故障時(shí)，攝像頭可以自動(dòng)對(duì)故障發(fā)生時(shí)的情景進(jìn)行拍攝，以此作為技術(shù)人員處理故障的依據(jù)。通過(guò)監(jiān)控設(shè)備反饋的圖像來(lái)看，監(jiān)控設(shè)備在拍攝過(guò)程中畫(huà)面的清晰度和穩(wěn)定性都較強(qiáng)，有助于后臺(tái)進(jìn)一步的對(duì)監(jiān)控設(shè)備所抓取的圖像進(jìn)行分析。在提高客運(yùn)索道纜繩設(shè)備安全管理效率的同時(shí)，對(duì)于保障客運(yùn)索道穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

4.結(jié)語(yǔ)

對(duì)于客運(yùn)索道纜繩安全管理主要利用了現(xiàn)代化的監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)圖像識(shí)別結(jié)合智能算法實(shí)時(shí)對(duì)其安全性進(jìn)行監(jiān)控，并結(jié)合人工巡查以保證其安全性。我國(guó)客運(yùn)索道纜繩安全管理仍然處于探索階段，纜繩監(jiān)控愈發(fā)復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)行業(yè)交流，應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)保證客運(yùn)索道的穩(wěn)定發(fā)展。本文所涉及到的研究成果由山東省地礦局索道智能變形監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)大隊(duì)（山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院）的工作人員完成。