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“智慧机场”项目规划与建设——中通胜安(北京)轨道交通科技有限公司副总经理钱皓

【机场“智慧安保”建设篇】6月20日-22日,民航机场安全(安保)论坛在昆明召开,中通胜安(北京)轨道交通科技有限公司携世界领行的激光光纤声(振动)系统(DAS)亮相论坛,同时,该公司副总经理钱皓出席论坛并针对“智慧机场”项目规模与建设发表主旨演讲。

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钱皓针对激光光纤声(振动)系统(DAS)的技术先进性进行了详细地介绍,同时现场演示了该系统在香格里拉机场的综合应用情况。 

以下为全部内容,仅供参考:   

现在正值“水晶帘动微风起,满架蔷薇一院香”的初香六月,我们能够有机缘相识在美丽的春城昆明,一起为机场的安全发展建言献策,作为企业代表有机会在这个全国性的论坛上为民航机场安全安保论坛发言,同时,展示我们设备的技术、尽我们的绵薄之力,我们深感荣幸。所以非常感谢论坛的主办单位中国民用机场协会、云南机场集团有限责任公司,感谢承办单位蓝盾智慧(深圳)安防咨询有限公司、中国机场安防网、深圳市亿恒文化传播有限公司以及协办单位昆明长水国际机场有限责任公司、中安保实业集团有限公司。

本次介绍的内容是“中通胜安智慧机场项目介绍及规划”,我仅从我们现有的产品技术、现场应用以及构思构想进行介绍,如有不足之处,敬请各位领导和专家谅解。

 一、激光光纤声(振动)系统(DAS)

我主要介绍几点:激光光纤声(振动)系统(DAS)的技术来源、技术原理、技术特点、校企合作、机场应用。

1、 技术来源:

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激光光纤传感系统来自英国Optasense公司,总部在英国多塞特郡温福里斯,在美国休斯敦、波士顿、加拿大卡尔家里、阿联酋迪拜设有办事处,主要负责光纤传感(主要方向是DAS系统),智能安防系统的技术研发、制造及全球推广,是世界光纤传感的领导者。目前,英国Optasense公司已经在全球50多个国家和地区开展了项目合作,与世界知名企业美国霍尼韦尔、美孚石油、英国壳牌石油、BP、英国国铁、德国国铁美国太平洋联合铁路以及世界一流学府美国斯坦福大学、英国剑桥大学都建立了良好的合作。

 

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目前,激光光纤声(振动)系统(DAS)在八大行业进行了应用,包括:

石化行业测管道泄露、管道流量、阀门松懈、挖掘破坏等;

机场方面主要是航空业测机场周界安全、航空器跑道状态追踪等;

在轨道安全的周界安全、钢轨裂纹、路基沉降、落石、山体滑坡等;

智慧城市测管廊泄露、道路人车状态、城市记录黑匣子等;政府机关、博物馆、监狱等重要机构的周界安全、偷盗破坏;

边境线、基地、军港、军用机场等周界安全、查驱打一体化军事应用等;

山体滑坡、地震、海啸等自然灾害监测;

小区、工厂、别墅等小型区域安防监测。

2、 技术原理

 

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系统由电脑、激光发射及分析处理器、外设光纤、光纤尾端四部分组成。运用激光瑞利散射原理,以光纤分子为探测媒介,比如人是用耳朵来探测外界的声音,人耳膜的厚度是微米级的,光纤分子是纳米级的,比人的耳膜要小1000倍,但是在同样的情况下光纤探测外界的声音要比人耳灵敏1000倍。所以我们可以探测光纤周边声音或振动形成的扰动,从而用算法和大数据比对,智能识别可能对安防造成危害的行为,报警并通知用户及时采取防护措施。

该系统结构简单、施工方便、技术世界领先。

 

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上图是我们典型的激光光纤探测周界安防图,外围是光纤、光缆,光纤光缆就是探测工具,然后是激光发射极分析处理器,然后是电缆和终端电脑,所以非常简单方便。 

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这个技术应用了四大先进科技。

一是纳米技术,我们把二氧化硅分子作为感应外界声音,振动的媒介进行分析,是运用纳米科技;

二是激光技术,我们充分利用激光瑞利散射原理、光时域定位技术精准探测二氧化硅分子感应外界声音、振动信息,是运用激光科技;

三是大数据技术,运用数亿声纳拉开数据对激光带回的信息进行比对分析,是运用大数据技术。

四是人工智能技术,运用算法对激光带回的信息进行特征归类,是运用人工智能技术。

3、技术特点

 

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一方面,该系统在技术方面具有五大世界领先优势。

(1)、我们建立了近20种算法模型来区分不同的声音,振动造成的扰动。比如人员的走动、阀门泄露、车辆、挖掘等,就是说当你扰动的时候,我们能把特性区分出来,而且能够区分20多种,这个在世界上都是最领先的。

(2)、系统具备在同一区域内同时发生多种扰动的探测能力。

  

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上图是我们在香格里拉机场实测的时候,有人的扰动(红色是围栏),同时还有车辆,右边是扰动时间的记录,几乎是同时发生的记录,所以,对于同时发生的几个不同扰动,我们的系统都能够很好的区别开来。

(3)、系统还具有探测落石、山体滑坡、地震、海啸等自然灾害的能力。

 

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上图是土耳其地震

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 上图是美国一个峡谷山体滑坡的图象,实际上我们的光缆被打断了,后面蓝屏了。从图像上可以看到,就算我们的光缆被打断了,我们也能探测出光缆被打断在什么地方。

(4)、系统具有雨雪冰霜、电磁干扰、化学腐蚀、核辐射等全天候抗干扰能力。

(5)、具有与无人机系统、机器人、探头系统、移动通讯系统、声光报警系统联动的平台功能。

第二方面,相对比国内外的相关技术,我们可以发现:目前国内外其它的激光对射、振动电缆、振动光缆还不具备智能分析扰动能力且误报高;而雷达探测、红外探测等技术也在误报高、受地形、气候等方面影响大;同时,国内的激光光纤探测目前还不具备智能分析扰动能力,而且处理速度慢、误报高等。

4、校企合作

为了把这项技术从引进到最后国产化,掌握核心技术,我们与国内各大院校开展合作,我们先后与天津大学、广州铁研所合作铁轨钢轨裂纹监测;与北京交通大学合作朔黄线、兰新线周界安防检测;与成都电子科技大学合作山体滑坡监测;与吉林大学合作拉曼测温及布里渊测微变监测;与国防科大合作城市管廊安防探测及军用安防监测;与南京大学开展多种传感器在智慧安防中的监测。

5、机场应用

我们首先是在石油管道方面进行发展,去年下半年开始正式进入机场行业,这得益于每年召开的机场安全安保论坛。去年第六届中国机场安全(安保)大会召开时,我们与好几家国内企业同台竞技,由于技术表现优异,赢得了在香格里拉机场试点的机会。

 

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我们的系统目前在机场有四个方面的应用:一是人员非法入侵;二是车辆非法靠近;三是非法攀爬围栏;四是挖掘破坏。

在上述四个方面的应用基础上,我们对系统还进行了扩展:

第一、对机场内燃气、燃油、供水管道监测,有泄露或者阀门有松动等问题发生时系统都可以监测;

第二、对供电、通讯线路状态监测;

第三、对重点区域防护监测,比如说航站楼、油站或者水站等要害区域,防止非法入侵;

第四、对强风、地陷、地震监测;

第五、与巡防机器人联动;

第六、对跑道飞机运行状态监测,我们能够追踪飞机运行的轨迹,同时测出飞机落到跑道时的状态和速度,也可以测出飞机上的零件掉到跑道上面。

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上图是产品的应用实景。左侧是在芒市机场应用实景,右边是香格里拉机场的应用实景。其中,在香格里拉机场的测试情况是非常好的。

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在上面的视频画面截图中可以看到,系统在2019年3月26日的09:51:42和09:52:07发生了两个报警点。经过后台GPS图上的图标标记可以断出,一个是人、一个是触碰围栏报警。从后台视频监控中可以看到机场的地勤人员在清扫过程中触碰了围栏,所以产生了两个报警信息。(上图图标是动态的,以显示人员的走动情况)

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下面,有车辆经过,系统右侧的监测波形发生了很大的变化(如上图),这个时候系统联动视频监控开始对经过的车进行追踪和识别,后台系统终端可以看到视频监控对车辆的跟踪视频。

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然后,系统自动在GPS图上标记车辆经过的时间、地点,以及定位车在什么地方。

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同时产生第三个报警信息(如上图显示)。

车辆经过并依靠在围栏附近,然后有人下车走动,在走动几秒钟之内,系统就对走动进行识别,以判断是人在走动还是动物,经过分析判断,系统的波形图上产生了红点(如下图)。

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上图的红点表示到了预警的级别,是人的走动,因此系统自动触发报警。

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上面一共产生了3个报警信息,分别是人、人清扫触碰围栏、车,这些信息在系统的后台上都有明显的提示。上图红色方框中可以看到,第一个人的图标代表的是报警由人产生,第二个车的图标代表的是报警由车辆产生,第三个红色的图标代表报警是有人或东西触碰围栏产生。(图标也会在后台的GPS图像上进行动态显示)工作人员从图标上就可以知道是什么原因产生的报警信号。 

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然后,开始测试人工挖掘,测试人员在测试车旁边进行人工挖掘,在人工挖掘时系统的波形已经发生了非常明显的变化(如上图)。

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在挖掘达到了预警以后,这个时候系统就会在GPS图上明显地显示出来人工挖掘的图标,并且显示出具体挖掘的位置。

6、其它应用领域

 

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除了机场应用以外,我们已经在国内的两个石油管道项目中进行了落地,一个是中石油四川达州管道安防项目,一个是中石化山东广饶管道安防项目,同时也包括轨道交通的智慧安防项目,并与中电建在昆明和长沙开展了城市管廊智慧安防的项目合作。

二、DAS智慧安防平台发展规划

1、用一台设备集成瑞利散射测声振动、布里渊测微变、拉曼测温联动 

 

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我们国家的激光发射传感技术,有三大技术得到了很大的发展,分别是瑞利散射,测声音和振动,另外通过拉曼散射测温度,通过布里渊散射测微变。这三大技术其实是同时发生的,而且它还有一个特点,光强是不一样的,瑞利散射的光强是可见光的百万分之一,拉曼散射是瑞利散射的百万分之一,布里渊是拉曼散射的百万分之一。我们和吉林大学合作正在研究,争取把这三种散射用同一台机器同时测量出来,如果能够做到这一点的话,全世界是首创。

 

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2、我们的激光发射传感只用一根光纤,比如说光敏传感器、气敏传感器、烟敏传感器、声敏传感器以及液感、位移、磁感,如果通过一根光缆集成信息,就能够达到小的物联网的概念。

 

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3、我们在香格里拉机场开展智慧周界安防系统测试的时候,希望能够与机器人联动,包括巡防机器人的联动,还有多功能机器人联动,包括驱鸟机器人、消防机器人、无人机捕捉机器人,这个联动是多形式的,包括滑轨式的、轮式的还有空中飞翔式的(无人机)。

 

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4、我们打造了云数据处理平台,把目前所有的探测系统、激光光纤传感系统、各大传感器信息系统所产生的信息全数据采集,同时进行智能处理,哪些信息是有用的,哪些信息扰动是无害的,并且把有危害的扰动进行分层的解析,先大后小,先急后缓,最后在这个信息处理完之后进行全数据的存储。这个是我们跟国防科技大学计算机系在合作,因为他们有超算天河和银河超级计算机。

 

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5、我们还进行了移动互联的建设,希望通过移动互联在一个事件发生以后,所有的人员都能够通过手机分享到这个事情的整个过程,然后进行协作,同时共享资源,我们要做到非常的智能化。比如说某个地方发生火警,现场的处置人员就会及时的提示他哪个地方有消防拴、哪个地方有消防设备,哪个地方有消防车,把这些资源很好的共享。通过移动互联及时掌握现场处理人员对事件处理进程,需不需要帮助、遇到哪些困难,随时都可以反馈回来,这样使我们的安保中心迅速的及时调配资源。最后也是利用闭环存档,做一个全数据的存储,以备以后对这个事件再进行分析和改进。

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至微致真、天地无极!胜在先感,安在预防!这是我们中通胜安的理念和宗旨,我们将秉承这个宗旨砥砺前行。

感谢大家!

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