□ 南京日报/紫金山新闻记者 何洁
采用可变频超声波传感器，实现铁路防护林超限监测，精确判断倒伏状态……这是由南京铁道职业技术学院师生研制出的铁路防护林安全监测一体化智能设备，近日，该设备已通过铁路供工电协助虚拟仿真平台测试，并在上海铁路局南京林管所工务段投入使用。
铁路防护林是国家森林资源的重要组成部分，也是保障铁路运输安全的重要生态屏障。然而，防护林面积庞大，部分铁路沿线人烟稀少，一旦发生树木倒伏，就很容易引发铁路安全事故。目前对付铁路防护林树木倒伏最常用的手段还是事后处置。“铁路防护林倒伏如此随机，单单依靠集中治理肯定无法从根本上解决问题，如果有一双‘智能眼’能像我们人一样盯着，看到隐患就向上报告，就能杜绝很多问题。”南铁院建筑与艺术设计学院学生卜全耿抱着试试的心态，找到了自己的任课老师张弢，并把想法告诉了他。得到老师肯定后，卜全耿便和小伙伴们组成了团队，尝试把想法付诸实践。
通过对铁路防护林相关产品的国内外研究查询，团队了解到，目前市面上针对铁路防护林超限监测、林木管理功能的产品并未问世，该领域存在巨大空白。“市场有需求，行业没产品，和其他人相比，我们有专业的团队与丰富的铁路院校背景，在研发方面的优势非常明显，所以，这也更加坚定了我们做铁路防护林安全监测设备的决心。”团队成员田颖说，他们发挥各自的优势，开始了研究工作。几经打磨，团队研制的铁路防护林安全监测一体化智能设备终于问世。
“全国各路局植物种类繁多，习性差异较大，传统的人工巡检工作效率低、覆盖范围小，我们这套铁路防护林安全监测一体化智能设备有几大亮点，可以较好地解决这些问题。”卜全耿介绍，该设备采用可变频超声波传感器，从而实现铁路防护林超限监测。为精确判断倒伏状态，划定了三个等级界限，设备根据不同情况给出相应提示：一级警戒区域，树木有90%的可能性倒伏，需要紧急处理。二级警戒区域，50%—70%的可能性倒伏，建议在施工维修天窗期到指定位置查看。三级警戒区域，树木有倒伏的可能，“如果遇到特殊天气情况，比如台风，树木可能会左右摇摆，我们的设备也能够智能判断是否有倒伏风险。”
另一方面，设备创新性地采用全距离覆盖非接触式红外探测阵列技术实现生态预警。通过多个不同红外波长的微小探测器组成阵列，结合不同帧率分辨率的感光元件，构成全距离红外成像组。“也就是可以采集并生成不同距离下植物的热成像图，发现植物潜在的生理变化，从而对植物健康状态进行判断。”指导老师张弢说，团队还开发了可视化综合决策系统，将超限监测数据和生态预警数据比对确认，形成综合数据库，在终端实现调控。
设备的研发并不是一帆风顺的，如何确保设备信号的清晰度和准确性，这个问题让团队困惑了很久。设备采用的超声波传感器装置和红外线探测阵列装置的覆盖范围小，容易受到铁路信号干扰，这就会使得返回的信号不够准确，影响设备判断。团队不断查找文献资料并通过调研等方式，理清了解决问题的思路，他们设计了一种特殊的传感器结构，通过在不同环境下的实验测试，逐步调整改进装置的参数和设置，最终实现了准确的距离测量。“未来，我们将继续优化产品性能，降低成本，去拓展更多的应用领域，尝试开发针对性型号，运用于不同场景。”卜全耿说。