40多年以前，中國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程只有5.17萬公里，平均時(shí)速不到40公里。現(xiàn)如今，中國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程高達(dá)15萬公里(數(shù)據(jù)截至2022年9月底)。其中，高速鐵路達(dá)4萬公里，連接起來可以繞赤道一周，穩(wěn)居世界第一。

鐵路營(yíng)業(yè)里程不斷增長(zhǎng)，由鐵路周界異物入侵造成的事故也頻頻發(fā)生，給鐵路的安全運(yùn)營(yíng)帶來重大隱患和威脅。在2022年 6 月，貴廣線列車在高速運(yùn)行中撞上了突發(fā)侵入線路的泥石流，成列車脫軌，嚴(yán)重影響了人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。國(guó)家鐵路局發(fā)布的《“十四五”鐵路科技創(chuàng)新規(guī)劃》中明確提到要完善鐵路周界入侵報(bào)警系統(tǒng)，提升鐵路工程防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)水平。

秉承“知行”校訓(xùn)，傳承“愛路報(bào)國(guó)”精神

(智行科技團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng) 甘振良)

智行科技團(tuán)隊(duì)的名稱，取自北京交通大學(xué)的校訓(xùn)諧音“知行”。團(tuán)隊(duì)聚焦鐵路周界環(huán)境安全需求，面向全時(shí)段、全方位、全天氣、全環(huán)境、全場(chǎng)景、全異物，應(yīng)用深度學(xué)習(xí)、云端協(xié)同一體化、大數(shù)據(jù)、智慧分析等新一代信息技術(shù)，提出一種鐵路周界異物入侵檢測(cè)算法、開發(fā)鐵路周界異物入侵檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。基于此成果，他們參加了第八屆“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的產(chǎn)業(yè)賽道，選擇了“基于昇思MindSpore的智能交通創(chuàng)新解決方案”命題，一舉奪得全國(guó)銀獎(jiǎng)!

該項(xiàng)目主要有兩大核心創(chuàng)新點(diǎn)：

● 核心創(chuàng)新點(diǎn)一，是團(tuán)隊(duì)自主構(gòu)建了針對(duì)鐵路周界異物入侵深度學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)集，包含多種極端天氣和入侵異常行為，覆蓋了不同的場(chǎng)景區(qū)段，填補(bǔ)了行業(yè)內(nèi)缺少鐵路周界異物入侵?jǐn)?shù)據(jù)集的空白。

● 核心創(chuàng)新點(diǎn)二是在算法方面。首先，采用目標(biāo)檢測(cè)算法用來檢測(cè)異物目標(biāo)，通過構(gòu)造多尺度殘差網(wǎng)絡(luò)對(duì)鐵路監(jiān)控視頻進(jìn)行去霧處理，并采用添加注意力機(jī)制等方法，對(duì)Yolov5算法進(jìn)行改進(jìn);然后，采用基于BisenetV2的語義分割算法自動(dòng)劃分鐵路侵限區(qū)域。該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地結(jié)合二者的位置信息判斷是否發(fā)生入侵，并通過該團(tuán)隊(duì)提出的自我演化框架，不斷擴(kuò)增數(shù)據(jù)樣本庫，使模型持續(xù)學(xué)習(xí)未知場(chǎng)景和未知異物。

結(jié)合昇思MindSpore技術(shù)，為模型插上翅膀

正所謂“工欲善其事，必先利其器”，人工智能的實(shí)現(xiàn)離不開好用的AI框架。基于此，團(tuán)隊(duì)利用昇騰AI基礎(chǔ)軟硬件技術(shù)優(yōu)勢(shì)，基于端邊協(xié)同的思路提出三層架構(gòu)解決方案。在前端感知部分，通過軌旁的智能攝像頭讀取監(jiān)控視屏流，然后通過目標(biāo)檢測(cè)算法檢查異物目標(biāo)，并同時(shí)通過語義分割算法劃分鐵路侵限區(qū)域。當(dāng)異物接近侵限區(qū)域時(shí)，觸發(fā)第一級(jí)別的告警，結(jié)合二者位置信息判定是否發(fā)生入侵。如果確定入侵，觸發(fā)第二級(jí)別聲光告警，同時(shí)將入侵告警上報(bào)到路段中心。工作人員通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行二次確認(rèn)和軌跡跟蹤，并將入侵事件上報(bào)到路局。最終由路局檢測(cè)平臺(tái)對(duì)所有入侵事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

智行科技團(tuán)隊(duì)表示：“使用之后，我們都覺得昇思MindSpore在很多方面優(yōu)業(yè)界其他框架，比如MindSpore的全場(chǎng)景統(tǒng)一架構(gòu)，對(duì)我們構(gòu)造云邊端協(xié)同一體化的解決方案非常有效，滿足端側(cè)輕量化的同時(shí)，保持了端云架構(gòu)的一致性，真正實(shí)現(xiàn)一次訓(xùn)練無縫部署、端云訓(xùn)練共模型。除此之外MindSpore的基礎(chǔ)加速庫，大幅度提高了模型工程應(yīng)用的性能，其模型開發(fā)套件明顯提高了我們的開發(fā)效率。”

攜手奮進(jìn)，共赴未來

(智行科技團(tuán)隊(duì)合照)

智行科技團(tuán)隊(duì)有團(tuán)隊(duì)成員一共15人，涉獵交運(yùn)、計(jì)算機(jī)、金融等多個(gè)專業(yè)，彼此分工明確，具有跨專業(yè)、跨學(xué)科的特點(diǎn)，和專業(yè)覆蓋全面、專業(yè)知識(shí)互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)。智行科技團(tuán)隊(duì)表示：“報(bào)名參賽時(shí)我們團(tuán)隊(duì)的大部分成員都在讀大三，處在人生關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)時(shí)刻，也面臨保研、留學(xué)、工作的選擇，但幸運(yùn)的是，我們與昇思結(jié)緣，并一路披荊斬棘站在互聯(lián)網(wǎng)+總決賽的現(xiàn)場(chǎng)，最終我們都找到了通往未來的寶貴鑰匙。”

團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)老師盧思洋老師也開心地祝賀：“互聯(lián)網(wǎng)+大賽，是各位同學(xué)在大學(xué)期間能參加的國(guó)內(nèi)最高賽事之一，這次他們?nèi)〉脙?yōu)異成績(jī)、為校爭(zhēng)光，是他們努力的結(jié)果，希望未來的人生中他們依舊可以帶著 '雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越' 的精神，攻克更多的難關(guān)。”