23 ژانویه 2024 -توسط جان تون، موسسه فناوری جورجیا-محققان دوربینی با سرعت بالا نصب می کنند که بخشی از سیستم بینایی ماشینی پورتال است. اعتبار: جان تون، GTRI
همکاری بین شرکت نورفولک جنوبی و موسسه تحقیقات فناوری جورجیا (GTRI) منجر به توسعه پورتال های بازرسی قطار دیجیتالی شده است که از بینایی ماشینی پیشرفته و هوش مصنوعی برای بررسی قطارهایی که با سرعت 60 مایل در ساعت حرکت می کنند برای شناسایی عیوب مکانیکی استفاده می کند.
فناوری بینایی ماشینی در پورتال‌ها تصاویری از اجزای کلیدی واقع در جلو و عقب، بالا، پایین و کناره‌های واگن‌های قطار تولید می‌کند و نمای 360 درجه از قطار کامل را ارائه می‌دهد. تصاویر تولید شده توسط پورتال در عرض چند دقیقه پس از عبور قطار مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند و اجازه می دهند هر مشکل شناسایی شده بلافاصله گزارش شود.
دو پورتال قطار در حال حاضر در مسیرهای مجاور در لیتونیا، اوهایو در حال بهره برداری هستند و این شرکت قصد دارد تا پایان سال 2024 بیش از 12 پرتال در حال خدمت باشد. در میان آنها یک پورتال قطار در حال ساخت در نزدیکی جکسون، جورجیا خواهد بود که در جنوب آتلانتا واقع شده است.
Mabby Amouie، دانشمند ارشد داده این شرکت، گفت: در حال استقرار پورتال های بازرسی قطار دیجیتال برای افزایش ایمنی ریلی در سراسر شبکه 22 ایالتی شرکت است.” پورتال ها دارای فناوری پیشرفته بازرسی بینایی ماشین هستند که با مشارکت GTRI که سخت افزار را مهندسی کرده و تیم های علم داده/هوش مصنوعی و مکانیک Norfolk Southern که مغزهای پشت برنامه را ساخته اند، توسعه یافته است.
بخش بینایی ماشینی از 38 دوربین با وضوح بالا متشکل از ترکیبی از دوربین‌های اسکن منطقه و خط استفاده می‌کند تا از اجزای حیاتی هر واگن ریلی در حال حرکت از طریق پورتال‌ها عکس‌برداری کند. چراغ‌های قدرتمند قابل مقایسه با چراغ‌های مورد استفاده در استادیوم‌های ورزشی به دوربین‌ها اجازه می‌دهد تا تقریباً هزار عکس از هر واگن ریلی در حال حرکت بگیرند.
گری مک موری، رئیس بخش بخش فناوری های هوشمند پایدار GTRI گفت: «نگاه کردن به قطار در حالی که با سرعت 60 مایل در ساعت در حال حرکت است، امکان مشاهده عیوب را فراهم می کند که در غیر این صورت مشاهده آنها دشوار است. “شما می خواهید بتوانید در حالی که قطار در حال حرکت است به آن نگاه کنید، زیرا در آن زمان است که اجزا تحت فشار قرار می گیرند و می توانید خطاهای دینامیکی دیگری را مشاهده کنید.”
برای کاهش حجم داده‌هایی که باید تجزیه و تحلیل شوند، هر دوربین به سمت منطقه خاصی از قطار هدف قرار می‌گیرد و تنها زمانی عکس می‌گیرد که اجزای مورد علاقه قابل مشاهده باشند. آمویی می‌گوید: «دوربین‌های پرسرعت به‌طور استراتژیک در زوایایی قرار می‌گیرند تا چیزهایی را بگیرند که تشخیص آنها با چشم انسان در طول بازرسی‌های ثابت دشوار است».
حسگرهای موجود در هر پورتال سرعت عبور هر قطار را تعیین می‌کنند و از آن اطلاعات برای کنترل دقیق زمان گرفتن عکس‌ها استفاده می‌کنند.
کالین آشر، دانشمند تحقیقاتی ارشد GTRI که توسعه سیستم بینایی ماشین را هدایت می‌کند، می‌گوید: «حتی با قطاری که 60 مایل در ساعت حرکت می‌کند، ما می‌توانیم در زمان واقعی محاسبه کنیم که چه زمانی به هر دوربین بگوییم عکس بگیرد. تنها تصاویری از اجزای حیاتی گرفته می‌شود و سایر قسمت‌های قطار که برای شناسایی عیوب بی‌اهمیت هستند، گرفته نمی‌شوند.
تصاویر تولید شده توسط این سیستم توسط الگوریتم های هوش مصنوعی توسعه یافته توسط Norfolk Southern تجزیه و تحلیل می شوند. الگوریتم‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که ترکیبی از دقت بالا و نرخ بسیار پایین از مثبت کاذب را ارائه دهند. در صورت مشاهده عیوب، سیستم های هوش مصنوعی فورا آنها را گزارش می دهند.
آمویی گفت: «رایانه اطلاعات را به مرکز عملیات شبکه نورفولک ساترن ارسال می‌کند، جایی که داده‌ها توسط کارشناسان موضوع مورد بررسی قرار می‌گیرند تا مسائل را شناسایی کرده و به آن رسیدگی کنند تا از ایمنی عملیات ریلی اطمینان حاصل شود.»
سیستم بینایی ماشینی از تکنیک های فشرده سازی تصویر برای کاهش اندازه عکس های پردازش شده توسط سرورهای کامپیوتری واقع در پورتال ها استفاده می کند. برای یک قطار، داده های تجزیه و تحلیل شده می تواند به 500 گیگابایت برسد. از آنجایی که بازرسی باید به سرعت انجام شود، پردازش تصویر در محل انجام می شود.
پورتال های بازرسی باید در تمام طول سال در انواع شرایط آب و هوایی و در مکان های جغرافیایی که از گرمای شدید تا سرما متغیر است کار کنند. بنابراین، سیستم بینایی ماشینی باید علی‌رغم سطوح ارتعاش شدید، دمای شدید، باران و برف کار کند و با عبور قطارها تمیز بماند.
برای محافظت از دوربین ها، هوای دمیده شده روی لنزهای دوربین از آنها محافظت می کند، در حالی که محفظه های دارای تهویه مطبوع از گرم شدن بیش از حد تجهیزات جلوگیری می کنند. این سیستم در یک ساختار تونلی عمل می کند که به محافظت از تجهیزات و کنترل روشنایی کمک می کند، که باید در سراسر قطار مورد بازرسی ثابت باشد.
این پروژه که در سال 2021 آغاز شد، تقریباً 12 محقق را در چهار آزمایشگاه GTRI درگیر کرد. تحقیق بر اساس کار تصویربرداری دقبلاً برای کاربردهای مختلف، از جمله صنعت فرآوری مواد غذایی، که نیاز به نظارت در خطوط فرآوری متحرک داشت.
آمویی گفت: «نورفولک ساترن با همکاری با GTRI از بهترین فناوری بینایی ماشین در هر بازاری بهره می برد. ما GTRI را به عنوان شریک انتخاب کردیم زیرا آنها راه حل های فناوری پیشرفته و نمونه های اولیه سیستم در مقیاس بزرگ را برای رسیدگی به سخت ترین مشکلات در امنیت ملی، توسعه اقتصادی و شرایط کلی انسان توسعه می دهند.
