胡正坤　田豐

在高鐵檢修領(lǐng)域，一名分析人員每天要判定8000張圖片，智能分析系統(tǒng)則結(jié)束了人工分析的繁瑣，推動(dòng)檢測(cè)效率提升20倍;在城市供電系統(tǒng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)維人員使用AR眼鏡代替肉眼，自動(dòng)識(shí)別環(huán)境中的目標(biāo)……

當(dāng)前，加速推進(jìn)的新基建，為城市道路、供水及供電系統(tǒng)等傳統(tǒng)基建帶來(lái)了煥發(fā)新生的難得機(jī)遇，不僅為基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)降本增效，還推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)自我感知、主動(dòng)預(yù)警、輔助決策。

智能傳感器、智能分析系統(tǒng)……新基建與傳統(tǒng)基建的結(jié)合，正變得越來(lái)越緊密。

供水系統(tǒng)更安全

數(shù)據(jù)顯示，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的深入發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)成本在我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資中的占比將持續(xù)上升。如何延長(zhǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的安全使用壽命、降低養(yǎng)護(hù)成本，越來(lái)越成為我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中面臨的重要挑戰(zhàn)。

對(duì)此，國(guó)外已有許多創(chuàng)新實(shí)踐。美國(guó)南卡羅來(lái)納州運(yùn)輸部（SCDOT）發(fā)現(xiàn)，人工檢查員往往會(huì)低估橋梁的強(qiáng)度，進(jìn)而導(dǎo)致不必要的更換和維護(hù)成本。

在橋梁上安裝上自動(dòng)傳感器后，則能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)橋梁信息，使橋梁的安全使用壽命延長(zhǎng)數(shù)年。并且，基于傳感器的數(shù)據(jù)分析，可以識(shí)別橋梁是需要重建還是僅需翻修，從而減少不必要的建設(shè)投資。

DC Water是美國(guó)首都華盛頓特區(qū)及其周邊地區(qū)的飲用水供應(yīng)公司，管理著1300英里長(zhǎng)的供水管道和1800英里長(zhǎng)的下水管道，其中一些管道的使用壽命已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)100多年，維護(hù)起來(lái)既昂貴又困難。

為了自動(dòng)化檢測(cè)并識(shí)別管道異常情況，DC Water采用了微軟認(rèn)知工具包系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用傳感器、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)分析，將檢測(cè)過(guò)程從數(shù)小時(shí)縮短至幾分鐘。并且，通過(guò)主動(dòng)識(shí)別潛在的水管破裂情況和水質(zhì)問(wèn)題，大大降低了DC Water的養(yǎng)護(hù)成本，提升了供水系統(tǒng)的安全性和可靠性。

通過(guò)AR巡檢與遠(yuǎn)程“ 孿生”指導(dǎo)技術(shù)，專(zhuān)家可以在電腦前標(biāo)記，將三維空間物體標(biāo)識(shí)和檢修說(shuō)明推送到巡檢人員的AR眼鏡上，快速解決現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)難題，提升協(xié)同效率。

在城市供水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方面，美國(guó)密歇根州安娜堡則通過(guò)開(kāi)源傳感器、硬件和算法，來(lái)測(cè)量和控制雨水。借助傳感器節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)可以收集有關(guān)水流和水質(zhì)的數(shù)據(jù)，并通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，提供實(shí)時(shí)水情。在暴雨后，城市供水系統(tǒng)還可遠(yuǎn)程控制開(kāi)啟和關(guān)閉閥門(mén)，以釋放或保存雨水。

類(lèi)似的傳感裝置，也被許多城市用于監(jiān)測(cè)污水中的病毒和藥物等物質(zhì)含量。在疫情蔓延的背景下，這項(xiàng)技術(shù)正變得越來(lái)越重要。通過(guò)污水監(jiān)測(cè)，城市甚至能夠在病毒暴發(fā)之前就發(fā)現(xiàn)疫情，對(duì)公共衛(wèi)生決策具備重要指導(dǎo)作用。

高鐵監(jiān)測(cè)更智能

在國(guó)內(nèi)，人工智能等新一代信息技術(shù)，也在加快走向基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與養(yǎng)護(hù)的各環(huán)節(jié)。

作為國(guó)家名片“中國(guó)高鐵”的典型代表，京滬高鐵在運(yùn)用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)鐵路電網(wǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)智能分析方面，走在了時(shí)代前沿。

牽引電力是高鐵列車(chē)運(yùn)行的重要?jiǎng)恿ρb置，是確保列車(chē)運(yùn)行的前提條件;其中，接觸網(wǎng)是牽引供電系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。因此，做好接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、減少接觸網(wǎng)故障的發(fā)生，是保障牽引供電系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2013年，京滬高鐵在濟(jì)南維管段率先引入4C檢測(cè)設(shè)備（接觸網(wǎng)懸掛狀態(tài)檢測(cè)監(jiān)測(cè)裝置），該設(shè)備能夠?qū)佑|網(wǎng)零部件實(shí)施高精度成像檢測(cè)。2016年底，全線(xiàn)列車(chē)實(shí)現(xiàn)4C檢測(cè)常態(tài)化。

在4C檢測(cè)應(yīng)用的過(guò)程中，京滬高鐵運(yùn)維部門(mén)逐漸發(fā)現(xiàn)，單純依靠人工分析仍然存在諸多問(wèn)題，突出表現(xiàn)為人工分析效率低、差異性大、漏檢率高等。

京滬高鐵每季度需分析300萬(wàn)張圖片，20余人加班加點(diǎn)才能在20天內(nèi)完成分析。如此一來(lái)，每人每天要判定8000張圖片、約30萬(wàn)個(gè)零部件，不僅分析質(zhì)量無(wú)法保證，還容易引發(fā)職業(yè)疾病。

與此同時(shí)，據(jù)測(cè)試，同樣300公里4C數(shù)據(jù)，兩組人分別分析，重復(fù)率不超過(guò)15%，差異性較大。

為解決京滬高鐵接觸網(wǎng)檢測(cè)面臨的問(wèn)題，中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司京滬高鐵維管公司攜手商湯科技組建聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)出“4C智能分析系統(tǒng)”。

該系統(tǒng)基于智能視覺(jué)分析技術(shù)，推動(dòng)檢測(cè)效率提升了20倍，不僅大大降低了檢測(cè)分析的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了接觸網(wǎng)維管的智能化水平和檢測(cè)效率，也開(kāi)啟了高鐵供電維管“智能時(shí)代”。

電網(wǎng)巡檢更便捷

新基建不僅在高鐵領(lǐng)域大展身手，也已在城市供電系統(tǒng)發(fā)揮重要作用，推動(dòng)電網(wǎng)數(shù)字化、智能化發(fā)展。

在城市的輸電系統(tǒng)中，換流站檢修至關(guān)重要，對(duì)易發(fā)生故障的變電設(shè)備進(jìn)行及時(shí)巡查，才能將故障隱患降到最低，切實(shí)提高變電運(yùn)行的穩(wěn)定性。

目前，商湯科技等企業(yè)開(kāi)發(fā)出了智能換流站巡檢系統(tǒng)。借助基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的“AR巡檢”，換流站運(yùn)維人員可提前根據(jù)工作任務(wù)，設(shè)定最優(yōu)巡檢路線(xiàn)。

運(yùn)維人員佩戴AR眼鏡等智能裝備，便可自動(dòng)識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，實(shí)時(shí)獲知巡檢人員所在設(shè)備區(qū)域;借助人機(jī)交互技術(shù)，巡檢人員可全程記錄作業(yè)過(guò)程和巡檢數(shù)據(jù)，作業(yè)完畢后系統(tǒng)將自動(dòng)分析處理，一鍵生成巡檢報(bào)告，有效提高電力運(yùn)維效率，節(jié)省時(shí)間和人力成本。

此外，通過(guò)AR巡檢與遠(yuǎn)程“孿生”指導(dǎo)技術(shù)，專(zhuān)家可以在電腦前標(biāo)記，將三維空間物體標(biāo)識(shí)和檢修說(shuō)明推送到巡檢人員的AR眼鏡上，快速解決現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)難題，提升協(xié)同效率。

并且，AR巡檢還能將運(yùn)維過(guò)程中優(yōu)質(zhì)的作業(yè)過(guò)程儲(chǔ)存起來(lái)，提煉后形成標(biāo)準(zhǔn)、直觀的培訓(xùn)課件，為企業(yè)高效開(kāi)展技術(shù)、技能培訓(xùn)等提供便利。

未來(lái)，在新基建的加持下，傳統(tǒng)基建將會(huì)變得更加綠色、智能、可持續(xù)，為城市實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展提供更加可靠的基礎(chǔ)支撐。