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铁路|自动机器学习显威力！铁科院携手浪潮提速智能高铁巡检

高铁的运行速度快 ， 运行里程长 ， 承载的客流人数多 ， 其安全运行尤为重要 ， 而巡检员被称为"铁路医生" ， 是保障高铁安全运营的重要支撑 。 人工智能应用于高铁巡检不仅有助于及时发现安全隐患 ， 还可以减轻巡检工人的工作强度 。 近期 ， 中国铁道科学研究院(以下简称"铁科院")携手浪潮升级了AI巡检模型 ， 让人工智能更好地助力高铁巡检工作 ， 提速智能高铁巡检 。 新模型采用浪潮自动机器学习算法平台AutoML Suite开发 ， 准确度比人工设计模型高10%左右 ， 开发效率提高5倍 。
人工智能助力"铁路医生"
截至2019年年末 ， 我国全国铁路营业里程达到13.9万公里 ， 完成客运量36.6亿人 ， 铁路仍然是我国人民出行的首选交通工具之一 。 铁路是一个复杂精密的集成系统 ， 任何环节的瑕疵或漏洞都有可能导致安全事故的发生 。 所谓"失之毫厘 ， 谬以千里" ， 铁路巡检正是列车安全运营背后的支撑 ， 铁路巡检员也被称为"铁路医生" ， 是上亿客运量背后的安全保障 。
这份安全的背后是每一位铁路巡检员的辛勤付出 。 巡检员需要经常检查铁路设备 ， 他们工作环境十分恶劣 ， 无论是三伏天的大太阳 ， 还是下雨、下雪 ， 无论道路坑洼 ， 丛林尖刺 ， 都需要步行的方式沿着铁路用眼看、用工具触碰检查 ， 每位铁路巡检员每年走的路程接近1万公里 。
"铁路巡检是一份十分辛苦也十分重要的工作 ， 高铁在运行中的速度非常快 ， 我们一方面要将巡检工作做到细致入微保障列车运行安全 ， 但同时巡检员的工作由于要接触高速列车、高压电网等危险环境 ， 他们的人身安全也是我们必须考虑的重中之重 。 人工智能技术可以辅助巡检工作 ， 在降低列车运行的隐患同时 ， 代替人工接触一些高危环境 ， 让巡检员的工作环境大幅改善 。 "铁科院的相关负责人介绍 。
智能高铁巡检背后的开发难题
人工智能在高铁巡检的应用 ， 一般是通过在巡检设备上安装的高清相机实时捕捉零部件的图像 ， 然后再通过人工智能算法识别安全隐患 。 巡检设备每小时可产生数十万张照片 ， 工程师们使用人工智能系统对这些照片进行分析 ， 需要开发相应的AI图像分类及检测模型 ， 来快速识别照片中的故障 。 模型的准确率直接关系到巡检工作的效率 ， 如果模型不够准确 ， 就会增加人工复检的工作量 。
但是 ， 要开发出高准确率的巡检模型非常困难 。 因为高铁巡检涉及到上百种设备 ， 异常情况和正常情况差距小 ， 且缺陷样本极少 。 传统模型在设计好之后就固定下来了 ， 无法针对特定应用场景重新设计以实现更好的检测效果 。 而针对不同的设备开发出特定的算法模型也不现实 ， 因为模型开发需要反复的试错和迭代 ， 耗费大量的人力、物力 ， 人工开发一个AI应用需要至少6个工程师耗时一个月 ， 无法满足高铁巡检工作需求 。 然而如果采用一般的自动机器学习工具 ， 由于很多涉及到公有云服务 ， 又很难保障数据的安全性 。
铁路|自动机器学习显威力！铁科院携手浪潮提速智能高铁巡检
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异常和正常情况差距小
自动机器学习显威力 ， 提速高铁巡检
浪潮自动机器学习算法平台AutoML Suite可实现企业级一站式模型自动构建 ， 支持本地化和云端部署 ， 可以自动建模、自动超参调整、自动模型 ， 大大提升模型算法的开发效率 。 针对高铁巡检模型开发难题 ， 铁科院携手浪潮基于AutoML Suite平台设计了一站式开发流程 。 首先 ， 对缺陷样本进行图片翻转、调亮等处理从而扩大数据量 ， 使正常样本和缺陷样本的比例达到均衡 。 随后把处理后的数据导入到AutoML Suite平台 ， 经过模型搜索、模型训练、自动调参三步自动生成模型 ， 整个开发流程耗时仅2天 。
结果显示 ， AutoML Suite自动生成模型的准确率均高于人工设计模型 ， 其中开口销巡检模型的召回准确率相比专家设计模型提高10%左右 ， 并且开发效率提升5倍 。
铁科院相关技术负责人表示："以往我们投入大量的人力、物力进行高铁巡检模型开发 ， 效果却不太理想 ， 要针对不同类别的设备开发特定模型更是难以实现 。 浪潮AutoML Suite自动机器学习算法平台能够快速自动生成模型 ， 而且实现比人工设计模型更高的准确率 。 我们将与浪潮继续深入合作 ， 借助AutoML Suite解放人力、提高开发效率 ， 推进更多AI应用在高铁领域落地 ， 让高铁出行更加安全、舒适、人性化 。 "
【铁路|自动机器学习显威力！铁科院携手浪潮提速智能高铁巡检】铁科院是我国铁道科学研究的先行者和领军者 ， 承载着我国高速铁路建设及运营维护、装备现代化、既有线提速、重载运输、安全和信息化等相关工作 ， 在技术标准、基础检测等方面世界领先 。 在人工智能研究方面 ， 铁科院进行了诸多探索 ， 将人工智能技术应用在铁路巡检来大幅提升高铁运行安全只是其中的一小部分 。 随着人工智能在我国铁路的应用越来越深入 ， 人们将迎来一个出行更安全更便捷的"智慧铁路"时期 。


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