浅析客运索道运行过程中的缆绳安全管理

谭庆 张松 于瑞鹏 吕海涛 梁爽

（1.山东省地质矿产勘查开发局第一地质大队（山东省第一地质矿产勘查院），山东济南 250109；2.山东省地矿局索道智能变形监测重点实验室，山东济南 250109）

0.引言

近年来，在信息网络、大数据、智能算法突飞猛进的发展和推动下，客运索道也在逐渐向着智能化科技化的方向发展。旅游区的客运索道在为游客带来不同的视觉体验感受和便利的同时，还应当保证其安全性。传感器设备由于误报率高、易遭受雷击损坏等原因已经逐步被淘汰出市场。而如何利用现代化的智能化监控系统对客运索道的缆绳绳位进行实时的有效的动态监控，是一个亟待解决的问题，并且这也是行业发展的一个趋势。

1.客运索道缆绳安全管理存在的问题

1.1 缆绳磨损程度无法得到有效的监控

随着缆绳使用时间的增加，索道缆绳在运行过程中的磨损加剧，当缆绳磨损到一定程度时，需要更换或者是对其进行维护、维修处理，以便于提高索道运行时的安全性[1]。传感器设备对缆绳进行监控[2]，容易出现造假成本太大、误报率高、易遭受雷击损坏等非常棘手的问题，并且传统的传感器也无法做到有效的对缆绳磨损程度进行实时的监控，更不能做到有效的预警。

1.2 工作人员无法实时掌控缆绳绳位偏移量超越安全范围的状态

当缆绳与索道保持在一定的偏移量时，可使缆绳运行处于安全状态，但是当索道缆绳受到外力作用发生偏离出现磨轮或者脱索等严重影响索道安全运行的情况时，则会导致安全事故的发生。因此，也需要在索道运行过程中，实时的监控缆绳绳位的偏移程度，以保证索道运行过程中的安全性。传统的人工巡查方式耗时费力、不能及时发现安全隐患；同样的传感器监控也会存在上述的棘手问题。

因此，如何利用现代化的人工智能技术对海量的图像信息进行计算、分析、挖掘、比对，以实现有效的对索道缆绳绳位的动态监测和实时报警，成为索道发展行业的一个瓶颈问题。

2.客运索道缆绳设备的安全管理措施

本单位山东省地质矿产勘查开发局第一地质大队（山东省第一地质矿产勘查院）、山东省地矿局索道智能变形监测重点实验室（编号：SD-2021-W001）借鉴监测行业内正在运用的大坝自动变形监测系统、斜拉索桥的索塔自动变形监测系统的工作原理，结合索道支架设备自身变形监测的特点，与业内科研院所、设备生产企业及索道运营管理单位交流合作，探索了一套适用于索道缆绳的独特的设计方案，将索道支架设备、GNSS 设备、传感器、数据传输系统、数据处理、分析、预警软件进行整合，打造出一套集动态监测、实时预警、预警事件追溯功能于一体的切实可行、精度达标、满足需求的索道绳位智能监测预警系统，并且该智能监测预警系统通过室内模型模拟以及现场试运行，达到了监测准确率高的优异效果。

2.1 采用索道绳位智能监测预警系统对索道绳位进行实时监控

索道绳位智能监测预警系统用于索道缆绳绳位的动态监测和实时报警，索道缆绳在日常运行过程中，当其受到外力作用发生偏离出现磨轮或者脱索等严重影响索道安全运行等问题时，通过动态绳位监测以及结合人工智能算法对监测到的图像信息进行计算、分析、比对，对安全隐患及时报警、通知工作人员，以避免严重安全事故的发生，提高安全系数，保障索道的安全平稳运行，保障游客的生命安全。

索道绳位智能监测预警系统的原理是：以索道实时监控画面为数据源，通过图像识别技术实现缆绳绳位的动态监测。利用海量绳位模型库采用人工智能和机器学习技术建立大数据监测算法，嵌入到前端视频监控设备，使其变成智慧化“眼睛”实时动态监测绳位变化，以便于出现偏磨、脱索等安全隐患时能及时报警。当缆绳出现偏移情况，脱离轮组卡槽偏磨缆绳时系统根据算法计算解决自动进行预警，并通过5G网络发送给工作人员，通知工作人员及时应急处置、检查和检修。

在开发索道绳位智能监测预警系统的同时，同时还开发配备了绳位监测模块平台软件，该平台软件在后台运行中与监测设备关联挂接，将前期研发制作的数据库模型及算法嵌入后端处理器，并通过摄像头采集视频数据作为学习样本数据，开展索道变形监测AI模型训练，实现了索道缆绳绳位的动态监测，并在缆绳绳位发生异常情况时自动报警。通过监测报警模块与变形监测AI模型相整合，实现了AI监测报警事件的实时上报。此外，平台软件还可以针对每一次报警内容形成一个事件，并可对事件进行存储，且可在事后进行调阅查询，以备工作人员对缆绳故障的发生周期、发生原因进行分析，真正实现了缆绳绳位监测报警信息的可追溯，为下一步报警溯源提供有效的数据支撑保障。因此，索道绳位智能监测预警系统除了能进行动态监测和实时预警之外，还能自动记录所有相关的预警事件以备进行大数据分析，点击相应的事件列表即可查看预警事件的详细信息，包括出现预警时的照片和视频片段，针对各类预警事件进行追溯浏览。

为了建立绳位模型库和验证技术可行性，本单位建立了高度仿真索道实体模型。模型由上下站房、中间轮组和电机组成。通过模型采集数据建立海量模型库，利用模型库训练绳位监测算法，采用智能摄像头抓取图片实现了绳位动态监测，室内监测准确率以达到98%以上，充分证明了该系统的可靠性和监控的准确性。

为了索道绳位智能监测预警系统落地，本单位开展了大量的试点试运行工作，在试运行阶段取得良好的应用效果，达到了预期的目的，有效减轻了工作人员人工巡查压力，保障了索道的安全运营，显著的提高了索道缆绳运行过程中的安全性。

索道绳位智能监测预警系统开创性的提出利用监控画面实现缆绳绳位的动态监测模式，既充分利用了现有视频监控设备，又避免了传统传感器设备造假成本太大、误报率高、易遭受雷击损坏等非常棘手的问题，突破了索道绳位监控的技术瓶颈，提高了绳位动态监测的准确率，降低了监测成本，是目前索道缆绳绳位动态监测的最智能最优化的方案。

2.2 落实缆绳设备检修维护规范化

关于客运索道缆绳设备的检修维护，主要包括：缆绳设备常规维护、缆绳设备技术维护[3]。在日常检修维护过程中，可根据客运索道运行情况通过不同班次进行合理分工，并对缆绳设备可能存在的安全隐患进行等级划分。针对缆绳设备的主要隐患部位应当将安全管理责任落实到个人，相关责任人根据索道绳位智能监测预警系统对缆绳的监控情况[4]，分析缆绳的安全隐患并制定相应的有针对性的对策，对缆绳设备的主要隐患部位的维护检修作详细的记录。

3.落实索道运行信息化管理

落实客运索道缆绳设备安全管理的信息化、智能化管理主要可以从以下几方面进行。

首先，数据管理信息化，通过结合监控设备对缆绳磨损程度以及对缆绳绳位的偏移程度对所统计的数据进行系统分析，发现客运索道缆绳设备运行过程中的运行规律，例如：故障原因、故障次数、故障间隔以及缆绳设备的使用寿命等信息。

其次，缆绳设备安全管理智能化。通过图像识别技术对客运索道缆绳的绳位动态变形进行监测，从而及时发现缆绳磨轮或者脱索现象，并发出警报，在出现故障时，摄像头可以自动对故障发生时的情景进行拍摄，以此作为技术人员处理故障的依据。通过监控设备反馈的图像来看，监控设备在拍摄过程中画面的清晰度和稳定性都较强，有助于后台进一步的对监控设备所抓取的图像进行分析。在提高客运索道缆绳设备安全管理效率的同时，对于保障客运索道稳定运行具有重要意义。

4.结语

对于客运索道缆绳安全管理主要利用了现代化的监控系统通过图像识别结合智能算法实时对其安全性进行监控，并结合人工巡查以保证其安全性。我国客运索道缆绳安全管理仍然处于探索阶段，缆绳监控愈发复杂的发展过程中，应当加强行业交流，应用先进技术保证客运索道的稳定发展。本文所涉及到的研究成果由山东省地矿局索道智能变形监测重点实验室和山东省地质矿产勘查开发局第一地质大队（山东省第一地质矿产勘查院）的工作人员完成。