余 適，陳 鶴

（中興（溫州）軌道通訊技術(shù)有限公司，浙江 溫州 325000）

軌道通訊作為現(xiàn)代化交通系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)，對(duì)于設(shè)備的正常運(yùn)行和安全性具有極高的要求。而傳統(tǒng)的巡檢方式存在效率低、過(guò)程復(fù)雜以及人力資源不足等問(wèn)題，迫切需要一種更先進(jìn)、高效且可靠的方案。為滿足軌道通訊公司對(duì)巡檢過(guò)程的需求，WiFi6 智能巡檢機(jī)器人綜合系統(tǒng)被引入并應(yīng)用到實(shí)際工作中。

1 WiFi6 技術(shù)及其在通信行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

首先，WiFi6 采用了更高頻率的調(diào)制技術(shù)和更寬的信道寬度，使得傳輸速度得以大幅提升。根據(jù)實(shí)際測(cè)試，WiFi6 的峰值速率可達(dá)10Gbps，比前一代WiFi5 提升了4 倍以上，用戶能夠更快地下載和上傳數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)更流暢的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)[1]。其次，WiFi6 引入了一些重要的技術(shù)特性，有助于降低延遲。其中，目標(biāo)觸發(fā)數(shù)據(jù)傳輸（TWT）技術(shù)能夠協(xié)調(diào)設(shè)備的通信時(shí)間，減少了設(shè)備等待的時(shí)間，從而降低了整體網(wǎng)絡(luò)的延遲。

目前，WiFi6 技術(shù)已經(jīng)在通信行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。從家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，從公共場(chǎng)所到大型會(huì)議中心，WiFi6 都成為新建網(wǎng)絡(luò)或升級(jí)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的首選技術(shù)。越來(lái)越多的智能手機(jī)、平板電腦和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也開(kāi)始支持WiFi6 標(biāo)準(zhǔn)，使得用戶能夠享受到更快速、低延遲和更可靠的無(wú)線連接。

2 巡檢機(jī)器人在軌道通訊領(lǐng)域中的使用情況及優(yōu)勢(shì)分析

首先，在巡檢任務(wù)方面，巡檢機(jī)器人能夠代替人工進(jìn)行軌道和設(shè)備的巡查工作。相比于傳統(tǒng)的人工巡檢方式，機(jī)器人能夠避免人為差錯(cuò)和疲勞導(dǎo)致的錯(cuò)誤，并且能夠以更高的精度和效率完成相同的任務(wù)。其次，巡檢機(jī)器人配備各類傳感器和攝像頭，能夠?qū)壍涝O(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集。這些傳感器和攝像頭能夠精確感知并記錄下軌道通訊設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、溫度變化和異常情況等信息，為后續(xù)的故障診斷和維修提供重要依據(jù)。此外，巡檢機(jī)器人還具備自主導(dǎo)航能力，可以根據(jù)預(yù)設(shè)路徑或指令，自動(dòng)穿越軌道通訊設(shè)施，并且能夠智能避開(kāi)障礙物等[2]。最后，巡檢機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控，使得維護(hù)人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制中心對(duì)機(jī)器人進(jìn)行指揮和管理。

3 系統(tǒng)架構(gòu)與設(shè)計(jì)

3.1 WiFi6 智能巡檢機(jī)器人綜合系統(tǒng)的架構(gòu)概述

WiFi6 智能巡檢機(jī)器人綜合系統(tǒng)采用了先進(jìn)的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)軌道通訊設(shè)備的全面巡檢和監(jiān)控。該系統(tǒng)的架構(gòu)主要組成部分有巡檢機(jī)器人主體、控制與通信模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊、可視化顯示與遠(yuǎn)程管理界面、基礎(chǔ)設(shè)施支持。具體來(lái)講，巡檢機(jī)器人是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它配備了各種傳感器、攝像頭和執(zhí)行器等。巡檢機(jī)器人能夠自主導(dǎo)航并行走于軌道設(shè)備之間，采集設(shè)備各項(xiàng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行巡視和監(jiān)測(cè)任務(wù)?？刂婆c通信模塊負(fù)責(zé)控制和管理巡檢機(jī)器人的運(yùn)行。它與巡檢機(jī)器人主體進(jìn)行無(wú)線通信，并接收和發(fā)送命令。同時(shí)，控制與通信模塊還與中央控制中心進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控。數(shù)據(jù)處理與分析模塊負(fù)責(zé)對(duì)巡檢機(jī)器人采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。通過(guò)該模塊，可以對(duì)軌道通訊設(shè)備的狀態(tài)、運(yùn)行情況和異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷[3]。數(shù)據(jù)處理與分析模塊可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，并生成有關(guān)設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行狀況的報(bào)告。可視化顯示與遠(yuǎn)程管理界面通過(guò)圖形化展示巡檢機(jī)器人采集的數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)結(jié)果。維護(hù)人員可以通過(guò)該界面實(shí)時(shí)查看設(shè)備的狀態(tài)和異常情況，并進(jìn)行故障診斷和維護(hù)計(jì)劃的制定。此外，該界面還可以提供遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控的功能，使得巡檢機(jī)器人能夠遠(yuǎn)程控制和指揮。系統(tǒng)的正常運(yùn)行還需要一些基礎(chǔ)設(shè)施的支持，比如WiFi6 無(wú)線局域網(wǎng)基站、安全防護(hù)措施和電源供應(yīng)等。

3.2 子系統(tǒng)功能與模塊設(shè)計(jì)

WiFi6 智能巡檢機(jī)器人綜合系統(tǒng)包括多個(gè)子系統(tǒng)和模塊，每個(gè)子系統(tǒng)和模塊都具有特定的功能和任務(wù)，為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行提供支持，具體來(lái)講，巡檢機(jī)器人主體模塊是系統(tǒng)的核心，具備自主導(dǎo)航、傳感、執(zhí)行和通信功能。它包括：（1）自主導(dǎo)航子模塊：使用激光雷達(dá)、視覺(jué)傳感器和編碼器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的路徑規(guī)劃和避障功能，確保其在軌道通訊設(shè)備之間安全運(yùn)行。（2）傳感子模塊：采集環(huán)境數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、振動(dòng)等，并獲取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，如電壓、電流等。（3）執(zhí)行子模塊：根據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)的操作，如開(kāi)啟、關(guān)閉或重啟設(shè)備。（4）通信子模塊：通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和中央控制中心進(jìn)行實(shí)時(shí)通信與數(shù)據(jù)交互。

控制與通信模塊負(fù)責(zé)對(duì)巡檢機(jī)器人的運(yùn)行進(jìn)行控制和管理，并與中央控制中心進(jìn)行通信，包括：（1）控制子模塊：根據(jù)接收到的命令，控制巡檢機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)、采集和執(zhí)行等操作。（2）通信子模塊：與巡檢機(jī)器人主體模塊進(jìn)行無(wú)線通信，傳輸命令和數(shù)據(jù)。同時(shí)，與中央控制中心建立通信連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控。

數(shù)據(jù)處理與分析模塊負(fù)責(zé)對(duì)巡檢機(jī)器人采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和優(yōu)化，包括：（1）數(shù)據(jù)處理子模塊：對(duì)采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和清洗，如去除噪聲、糾正偏差等，以得到準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。（2）分析子模塊：通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘算法，對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和建模，提取設(shè)備狀態(tài)、異常情況和預(yù)測(cè)性維護(hù)等信息。（3）報(bào)告生成子模塊：根據(jù)分析結(jié)果，生成報(bào)告和可視化圖表，為維護(hù)人員提供參考和決策支持。

可視化顯示與遠(yuǎn)程管理界面提供直觀易用的用戶界面，以展示巡檢機(jī)器人采集的數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)結(jié)果，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和操作，包括：（1）數(shù)據(jù)顯示子模塊：將處理和分析后的數(shù)據(jù)以圖表、曲線等形式展示，使維護(hù)人員可以直觀地了解設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行情況。（2）遠(yuǎn)程操作子模塊：通過(guò)界面實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制和指揮，包括路徑規(guī)劃、指令下發(fā)等操作。

3.3 基礎(chǔ)設(shè)施的部署與集成

第一，WiFi6 無(wú)線局域網(wǎng)基站。部署WiFi6 基站是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它提供穩(wěn)定的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，需要根據(jù)實(shí)際的覆蓋范圍和計(jì)劃的傳輸速率來(lái)選擇基站的數(shù)量和位置，以保證巡檢機(jī)器人在整個(gè)軌道通訊區(qū)域內(nèi)都有良好的信號(hào)覆蓋。

第二，電源供應(yīng)設(shè)備。為巡檢機(jī)器人和相關(guān)設(shè)備提供穩(wěn)定的電源是部署的必要條件，需確保電源可靠并滿足系統(tǒng)的功耗需求。針對(duì)巡檢機(jī)器人，可以考慮在軌道通信設(shè)備上設(shè)置充電樁或電池更換站點(diǎn)，以保證機(jī)器人在巡檢過(guò)程中持續(xù)運(yùn)行。

第三，安全防護(hù)措施。為了保障整個(gè)系統(tǒng)的安全性，需要采取一系列的安全防護(hù)措施。例如，設(shè)置密碼保護(hù)機(jī)制，限制非授權(quán)人員的訪問(wèn)；進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，防止敏感數(shù)據(jù)泄露；部署防火墻和入侵檢測(cè)系統(tǒng)，保護(hù)系統(tǒng)免受網(wǎng)絡(luò)攻擊。

第四，中央控制中心。建立一個(gè)中央控制中心用于管理和監(jiān)控巡檢機(jī)器人的運(yùn)行和任務(wù)。該控制中心可以與巡檢機(jī)器人以及其他子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，發(fā)送指令、接收數(shù)據(jù)，并提供遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控功能。

第五，巡檢路徑規(guī)劃和設(shè)備標(biāo)識(shí)。開(kāi)展系統(tǒng)部署前需要對(duì)軌道通訊設(shè)備進(jìn)行路徑規(guī)劃和設(shè)備標(biāo)識(shí)。通過(guò)設(shè)定巡檢路徑和標(biāo)定設(shè)備位置，確保巡檢機(jī)器人能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地巡檢軌道通訊設(shè)備，并獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

第六，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與備份。對(duì)采集到的巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合理存儲(chǔ)和備份，以便日后分析和查閱。

4 巡檢機(jī)器人算法與技術(shù)

4.1 遙感與視覺(jué)傳感技術(shù)的應(yīng)用

在WiFi6 智能巡檢機(jī)器人綜合系統(tǒng)中，遙感與視覺(jué)傳感技術(shù)發(fā)揮著重要作用，用于獲取軌道通訊設(shè)備的信息和圖像數(shù)據(jù)，并提供環(huán)境感知和異常檢測(cè)的功能。

遙感技術(shù)主要通過(guò)使用激光雷達(dá)、紅外傳感器、超聲波傳感器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)h(huán)境和軌道通訊設(shè)備的非接觸式測(cè)量和感知。它可以獲取設(shè)備的位置、形狀、物理參數(shù)和障礙物的信息等。通過(guò)遙感技術(shù)，巡檢機(jī)器人可以精確地感知到設(shè)備的狀態(tài)和環(huán)境特征，包括溫度變化、振動(dòng)、損壞程度等[4]。這些數(shù)據(jù)有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備問(wèn)題和異常情況，為后續(xù)的維護(hù)工作提供參考依據(jù)。

視覺(jué)傳感技術(shù)則通過(guò)攝像頭、圖像識(shí)別和處理算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道通訊設(shè)備的圖像采集、分析和識(shí)別。巡檢機(jī)器人通過(guò)攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集，并使用視覺(jué)算法分析設(shè)備表面的圖像信息。通過(guò)比對(duì)預(yù)設(shè)的設(shè)備模型和異常特征，機(jī)器人能夠檢測(cè)出可能存在的問(wèn)題和故障，如裂紋、松動(dòng)的零件等。

4.2 WiFi6 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化與管理算法

在WiFi6 智能巡檢機(jī)器人綜合系統(tǒng)中，為了提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性能和效率，需要應(yīng)用優(yōu)化與管理算法對(duì)WiFi6 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

一個(gè)優(yōu)化算法是載波感知多用戶調(diào)度（Cognitive Multi-User Scheduling），它根據(jù)不同設(shè)備的通信需求和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸方式和資源分配策略。通過(guò)預(yù)測(cè)設(shè)備的通信負(fù)載和調(diào)整資源分配，該算法可以實(shí)現(xiàn)更高的網(wǎng)絡(luò)容量和更好的用戶體驗(yàn)。

WiFi6 網(wǎng)絡(luò)管理算法中的重要一項(xiàng)是功率控制算法。由于設(shè)備分布范圍廣泛，功率水平的控制對(duì)于避免互相干擾、提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和節(jié)約能源非常重要。功率控制算法通過(guò)根據(jù)設(shè)備間的距離和通信質(zhì)量來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)備的發(fā)送功率，以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)容量。

此外，流量調(diào)度和負(fù)載均衡算法也是WiFi6 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和管理的關(guān)鍵算法。流量調(diào)度算法可以根據(jù)應(yīng)用的優(yōu)先級(jí)、設(shè)備的需求和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況來(lái)合理分配數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捄唾Y源。負(fù)載均衡算法則通過(guò)均衡設(shè)備之間的通信負(fù)載，確保網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)設(shè)備之間的負(fù)載分布均衡，提高網(wǎng)絡(luò)的性能和穩(wěn)定性。

4.3 安全與保護(hù)措施的設(shè)計(jì)與實(shí)施

在WiFi6 智能巡檢機(jī)器人綜合系統(tǒng)中，為了確保系統(tǒng)的安全性和保護(hù)隱私，需要設(shè)計(jì)和實(shí)施一系列安全與保護(hù)措施。需設(shè)置訪問(wèn)控制策略，限制只有授權(quán)人員能夠接入系統(tǒng)和操作巡檢機(jī)器人。采用身份認(rèn)證技術(shù)，如用戶名和密碼、指紋識(shí)別或刷卡等，來(lái)驗(yàn)證用戶身份，并對(duì)不同角色的用戶分配不同的權(quán)限。需通過(guò)使用加密算法對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，包括傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)加密和存儲(chǔ)在設(shè)備中的數(shù)據(jù)加密。這樣可以保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性，防止未經(jīng)授權(quán)的人員獲取敏感數(shù)據(jù)。需部署網(wǎng)絡(luò)防火墻來(lái)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量和數(shù)據(jù)包，及時(shí)檢測(cè)和阻止?jié)撛诘木W(wǎng)絡(luò)攻擊和入侵行為。防火墻還可以限制外部訪問(wèn)，并過(guò)濾惡意軟件和病毒等威脅。需建立安全審計(jì)和監(jiān)控系統(tǒng)，記錄和監(jiān)測(cè)巡檢機(jī)器人的操作和訪問(wèn)情況，包括用戶訪問(wèn)記錄、指令下發(fā)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?/p>

5 系統(tǒng)在實(shí)際軌道通訊項(xiàng)目中的應(yīng)用案例

一家鐵路公司部署了WiFi6 智能巡檢機(jī)器人綜合系統(tǒng)，以提高對(duì)軌道通訊設(shè)備的巡檢和維護(hù)效率。例如，在一個(gè)軌道通訊項(xiàng)目中，WiFi6 智能巡檢機(jī)器人綜合系統(tǒng)被部署以提高設(shè)備的巡檢和維護(hù)效率[5]。一天中的指定時(shí)間段內(nèi)，巡檢機(jī)器人配備了各類傳感器和攝像頭進(jìn)行巡檢工作。通過(guò)傳感器獲取設(shè)備的溫度、電壓、電流等數(shù)據(jù)，并利用視覺(jué)傳感技術(shù)對(duì)設(shè)備表面進(jìn)行圖像分析。

在一次特定的巡檢任務(wù)中，巡檢機(jī)器人發(fā)現(xiàn)一個(gè)重要設(shè)備的溫度異常升高，超過(guò)設(shè)定的閾值。機(jī)器人立刻將發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題發(fā)送給維護(hù)人員，同時(shí)標(biāo)記該設(shè)備為異常狀態(tài)。維護(hù)人員立即采取了相應(yīng)的措施，包括檢查和維修該設(shè)備，以避免進(jìn)一步的損壞和生產(chǎn)中斷。

通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，WiFi6 智能巡檢機(jī)器人綜合系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常情況，并通過(guò)警報(bào)通知相關(guān)人員。這樣，維護(hù)人員可以迅速響應(yīng)并采取及時(shí)的維修措施，防止設(shè)備故障的進(jìn)一步惡化，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，WiFi6 智能巡檢機(jī)器人綜合系統(tǒng)為軌道通訊項(xiàng)目帶來(lái)了諸多益處，提高了設(shè)備監(jiān)測(cè)和維護(hù)的效率和準(zhǔn)確性，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性和可靠性。這一先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用將為未來(lái)的軌道通訊領(lǐng)域帶來(lái)更多的創(chuàng)新和進(jìn)步，助力鐵路交通行業(yè)的發(fā)展和提升服務(wù)質(zhì)量。