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              遠程遙控挖掘機安全嗎?

              在央視科教頻道播出的紀錄片《遠程挖掘機》第二集開頭,講述了當年拓疆者在做挖掘機的遠程遙控開發時,一次險些發生的事故:遠程遙控的挖掘機差點撞到周圍的人……

              那次意外讓團隊大為困惑:遠程遙控挖掘機如何才能“更安全”?研發團隊在對產品進行安全設計時,應從哪些方面入手?

              1. 國標先行 滿足安全要求是基礎

              《GBT25686-2018土方機械司機遙控裝置的安全要求》要求:為避免遙控工程機械失控,應當有信號心跳監測、現場遙控急停和遠程遙控駐車三層安全技術保證。

              即使已經落實了國標要求,但在對礦山挖掘機進行遙控測試時,還是險些發生事故,國標之上,更進一步的安全保障從哪兒入手?

              在參考了工程機械施工人員常購的保險品種類后,拓疆者發現,操作手的工傷險之外,機械設備險,現場人員及其他設備的財產險,都是較常見的險種。

              遠程遙控工程機械保障了操作手的安全,但設備的安全、現場的三者安全又該如何保障?

               

              2. 設備安全 姿態監測感知更真實

              在挖掘機的日常工作中,常因操作手個人經驗而不能準確感知設備傾斜角度,從而導致設備翻車事故。而在遠程遙控的挖掘機作業過程中,怎么知道挖掘機的傾斜程度,從而防止此類事故發生呢?

              曾經,市面上出現了一種由計算機實時控制的六自由度瞬時運動仿真功能“平臺座椅”。但它嚴重依賴操作人員的自身感覺和個人經驗(如很難依靠屁股來感覺傾斜了18°還是25°),且座椅存在延時響應(畢竟又多了些裝置來驅動座椅傾斜)。好看,但不一定實用。

              針對上述弊端,在參考了飛機儀表盤的設計原理之后,拓疆者開發出了姿態監測功能。采用智能姿態監測+音視頻同傳技術,通過圓盤形指針,來展示設備傾斜角度。

              當傾斜角度大于安全閾值時,主屏幕屏邊會發出持續警告,提示操作手盡快處理。確保了設備傾斜信息與畫面、聲音同步回傳,規避了設備左右側翻、前后傾覆的危險。

              該功能讓操作手擺脫了個人經驗及主觀臆斷,用技術手段監測設備姿態更值得信任。

              為避免挖掘機在施工現場發生碰撞,研發團隊還采用毫米波雷達監測周邊情況;開發了電子圍欄、限高限深等功能,確保設備始終在限定空間內安全作業。

               

              3. 三者安全 人員準確監測更及時

              挖掘機安全了,現場人員及其他設備的安全又如何保障?如何避免文章開頭那樣類似的意外發生?

              為了能更加準確、及時監測到更多現場人員及設備的狀態,有人提出:在挖掘機上多加攝像頭、在遠程操控平臺上多加屏幕。

              但在遠程遙控挖掘機施工作業現場,駕駛員可能只專注于對挖掘機的操作,而無暇顧及周邊人員和其他設備。同時,遠程操控的駕駛員要在眼前的一堆屏幕中及時準確的發現行人及其他設備也非常困難。該方案不僅及時性差,且會因為屏幕太亂影響施工。 

              多加屏幕來觀察周邊情況,不過畫面里出現一個人的時候,能第一時間發現嗎?

              拓疆者則開發出了行人/設備識別功能,讓操作手不在駕駛室內仍能感知施工現場環境。

              該功能畫面采用多個攝像頭,以每秒25幀的速度實時捕捉現場人員及設備動態

              設備在作業期間,當有人出現在設備后視攝像頭視野范圍內時,攝像頭捕捉到視野范圍的人員,自動在主屏幕右上角彈出后視畫面,提示操作手。同時,畫面中人員將被方框圈起,并使挖機降速,保障了第三方人員及設備的安全。

              操作手在工作中不用特意留意周邊人員狀況,只有當行人出現,觸及安全防線時,屏幕才會主動提醒,高效又安全。

              以上功能,拓疆者并不是簡單堆疊在一起,而是實現了多模式畫面可自由切換的人機交互模式。

              4. 廣角視域 眼觀六路耳聽八方

              當姿態監測功能及三者監測功能研發出來后,研發團隊在測試中又發現:遠程操控駕駛員需要更廣的視野,操作臺的畫面質量直接決定了該功能是否實用。

              而傳統的網絡攝像頭屬于板卡拼接,存在著畫面斷裂、畸變嚴重等現象,且由于安裝的位置問題,也不能很好地監測設備后方視野,導致操作前沒有看到車后的人。

              發現問題后,團隊決定更換視野更加開闊的廣角攝像頭,進行算法拼接,拼接后的畫面連續無畸變,還可根據作業面亮度進行調整,功能更實用。

              左畫面為網絡攝像頭傳輸畫面,視角小,看不到卡車出現;右畫面為拓疆者視頻傳輸方案,對比之下,視距更廣,同一時間點,我們已經可以看到卡車的半個身子了。

               

              5. 網絡安全 更高級別但更易忽視的安全考量

              上述問題都解決后,拓疆者又將目光瞄準了更高級別的安全考量——網絡安全。網絡安全是工程機械遠程遙控更容易被忽視的安全風險。

              為了保障網絡安全性,我們對傳輸數據進行了加密處理。

              【所謂加密】

              指對明文數據按某種特殊的算法進行加工處理,使其成為不可被直接讀取的數據,即密文數據,而密文數據可以通過特定的秘鑰解密后還原出明文數據。

              【為什么要加密】

              網絡數據傳輸如果不經過專業加密處理,在經過WiFi、交換機、路由器、網絡服務運營商等物理節點時可能被監聽和篡改,對于遠程遙控設備和自動駕駛設備存在被劫持操控的風險,引發挖掘機等設備失控,危及人員及財產安全。

              拓疆者對遠程遙控挖掘機數據傳輸加密處理的技術,也得到了權威機構的認證。2021年12月,在經過多項嚴格測試評估后,拓疆者的遠程系統平臺v4.3.5與華為技術有限公司5GC toB Solution 21.1.0完成了兼容性測試,取得了由華為Cloud Open Labs授予的 HUAWEI COMPATIBLE證書及相關認證徽標的使用權。

              此次認證表明了:拓疆者遠程系統平臺具有業內認可的高兼容性和安全性,在5G行業規模商用上得到肯定??蛻粼谑褂迷撈脚_對工程機械進行遠程遙控時,網絡安全能得到充分保障。

               

              寫在最后

              工程機械作為重要的生產工具,對安全性能存在著剛性需求。而遠程遙控工程機械在工作中,如何避免引入其他的安全隱患?拓疆者在此給出了答案(劃重點):

              1. 滿足國標要求 - 確保工程機械不會失控

              2. 增加姿態監測 - 定量評估設備傾斜角度

              3. 自動識別人員 - 及時彈窗標注周邊人員

              4. 廣角視域拼接 - 擴大視野范圍看全看廣

              5. 網絡傳輸加密 - 數據加密傳輸防止意外

              只有更全面的安全保障,才能為遠程遙控設備的安全作業保駕護航!


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