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發(fā)布時間:2025-04-09 閱讀次數(shù):319
從千萬級點云到碳計量，鐵路計量人的智能突圍丨講述·弘揚科學(xué)家精神
第四屆“感動鐵科”年度人物獎
邵學(xué)君，中共黨員，研究員，鐵科院集團公司標準所/國家鐵路罐車容積計量站主任、黨支部書記。長期從事計量檢測技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)，致力計量檢測智能化數(shù)字化。榮獲省部級科技獎10項、鐵科院科技獎4項等獎項，鐵路計量先進工作者、全路先進女職工、國鐵集團直屬機關(guān)優(yōu)秀共產(chǎn)黨員、建功立業(yè)先進工作者等榮譽。
測量鐵路罐車的“黑科技”
在北京鐵路局豐臺車輛段現(xiàn)場，從業(yè)13年的罐車檢定員劉亞強將一項“黑科技”儀器穩(wěn)穩(wěn)地架設(shè)在罐車頂部的開口處，開始進行精密的測量；接著，采集的點云數(shù)據(jù)載入“3D-ASR”軟件，僅僅2分鐘內(nèi)，便完成一個罐車的智能計量檢測。
“以前人工測量時，至少需要一人進入罐內(nèi)，兩人在罐外量取，整個過程繁瑣且耗時，一個罐車的測量需要耗時30多分鐘?！?檢定員回憶道，“現(xiàn)在有了這‘黑科技’，效率杠杠的，工作人員再也不用進入罐內(nèi)作業(yè)了?！?/p>
這項令人贊嘆的“黑科技”，正是邵學(xué)君帶領(lǐng)團隊，歷經(jīng)近十年的不懈探索與日夜攻關(guān)，創(chuàng)新研發(fā)出的高精度激光掃描和點云智能處理技術(shù)。這是國內(nèi)首次突破傳統(tǒng)點云處理流程壁壘，將鐵路罐車容積計量工作從“手工時代”推進“智能時代”。
鐵路罐車是運輸石油、化工品等危險貨物的主要運輸工具，也是國家強制檢定的容量計量器具，其容量計量準確度直接關(guān)乎貿(mào)易結(jié)算與運輸安全。長期以來，我國罐車檢定沿用人工“幾何測量法”，這種方法不僅耗時耗力，還存在高空作業(yè)風(fēng)險高、數(shù)據(jù)一致性差等問題。
“我們研究的是鐵路發(fā)展的技術(shù)難題，就要滿足鐵路現(xiàn)場的需求?！?009年，加入鐵科院標準所13年的邵學(xué)君迎難而上，帶領(lǐng)團隊積極探尋新技術(shù)，將三維激光掃描新技術(shù)從研發(fā)概念引入容積計量的實際應(yīng)用，實現(xiàn)了我國在這一領(lǐng)域“零的突破”。
“然而，三維激光掃描技術(shù)中的點云數(shù)據(jù)處理往往得依賴多個復(fù)雜軟件，人工處理過程繁瑣，結(jié)果還容易受個人操作影響，準確度和一致性無法得到保障?！鄙蹖W(xué)君回憶起當(dāng)時的困境，“更頭疼的是，這些數(shù)據(jù)處理軟件長期為國外壟斷，價格高昂不說，還常常在技術(shù)上受制于人。”
為了攻克難題，邵學(xué)君帶領(lǐng)團隊拼盡了全力。她一邊“啃”著一摞摞的專業(yè)書籍，一邊深入一線對全譜系載運工具開展試驗。4米多高的罐車，她爬過不計其數(shù)，將測量方法、點云算法及程序更新優(yōu)化了幾十版，硬是把理論變成“鐵路能用”的技術(shù)。
“罐車表面被曬得滾燙，內(nèi)部像蒸籠一樣悶熱?！迸c邵學(xué)君一起深入一線試驗的吳會軍回憶道，“她在不同的罐車之間來回攀爬，在罐車內(nèi)外反復(fù)進行各種試驗。每一次試驗都需要高度集中精力，稍有不慎就可能出錯，甚至?xí)腥松砦ｋU?！?/p>
“她常常放棄業(yè)余時間，每天下班后依然挑燈夜戰(zhàn)，有時要在辦公樓保安的一再催促下才離開辦公室?！迸c邵學(xué)君一起奮戰(zhàn)到深夜的同事龐慶也感慨地說。
日拱一卒，久久為功。超大數(shù)據(jù)快速吞吐、點云智能處理等多項關(guān)鍵技術(shù)難題，在她的帶領(lǐng)下，被一一突破。2018年，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“鐵路專用海量點云檢定檢測軟件（3D-ASR）”在全路全面推廣應(yīng)用。
這款“國產(chǎn)神器”的厲害之處在于，原本需要人工一步步處理的點云數(shù)據(jù)，現(xiàn)在，只需將掃描數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入，通過智能算法自動實現(xiàn)擺正、去雜去噪、補償?shù)阮A(yù)處理和各種幾何量計算。一鍵式處理千萬點級數(shù)據(jù)僅需2分鐘，遠超行業(yè)數(shù)十倍，成功打破國外商業(yè)軟件的技術(shù)壟斷，推動鐵路計量技術(shù)實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
她還首創(chuàng)三維激光掃描容積計量標準設(shè)備整體性能評價方法，讓計量工作規(guī)范化。她深知，“唯有經(jīng)過科學(xué)手段的驗證，才能確保方法的精準性，滿足法定計量要求，進而構(gòu)建可靠的量值溯源體系?！?/p>
最花樣的年華，她拼搏十載，實現(xiàn)了“科研要滿足鐵路現(xiàn)場需求”的初心，真正讓鐵路現(xiàn)場工人測量得更準更快，作業(yè)也更安全，也使鐵路計量領(lǐng)域的數(shù)字化、智能化水平實現(xiàn)歷史性突破，達到國際領(lǐng)先水平，為鐵路傳統(tǒng)運輸業(yè)務(wù)的提質(zhì)增效提供有力支撐。
鐵科智檢“硬核上崗”
乙巳年央視春節(jié)晚會上，一群身著花襖、扭動秧歌的機器人驚艷全場，讓中國科技的光芒閃耀全球。這份科技創(chuàng)新的熱情與成就，并非僅限于舞臺之上。
早在2022年12月，邵學(xué)君帶領(lǐng)團隊研發(fā)的“鐵科智檢-隧道”嵌入隧道綜合測量機器人已在高原鐵路建設(shè)中大顯身手。碎石與泥水交織、機械轟鳴的施工現(xiàn)場，隧道綜合測量機器人頭部激光掃描儀的光束穿透彌漫的塵土，精準地捕捉數(shù)據(jù)。
邵學(xué)君帶領(lǐng)的“鐵科智檢”團隊操作著架設(shè)在臨時工作臺上的設(shè)備，屏幕上跳動的三維點云數(shù)據(jù)，將傳統(tǒng)施工中“看不見的隱患”轉(zhuǎn)化為可視化的數(shù)字模型。
隧道綜合測量機器人嵌入的就是團隊研發(fā)的“硬核武器之”一——“鐵科智檢—隧道”模塊。它為高原鐵路，以及我國首條設(shè)計時速400km的成渝中線施工現(xiàn)場提供智能化、數(shù)字化的方案。如同為隧道做“CT掃描”，通過高速激光掃描測量，能夠大面積、高分辨率、快速獲取物體表面三維坐標，配合專業(yè)可靠的智能化數(shù)據(jù)分析，無論是隧道的超欠挖、凈空、平整度，還是厚度、方量，甚至是隧道的變形和鋼結(jié)構(gòu)，都能一目了然，徹底打破傳統(tǒng)方法的局限性，有效實現(xiàn)隧道空間形態(tài)及施工質(zhì)量完整直觀展現(xiàn)。
“鐵路要提速，技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵。而這都離不開精準的測量數(shù)據(jù)，從工程建設(shè)到裝備制造，再到運營管理，每個環(huán)節(jié)都離不開它。”身為“邵學(xué)君創(chuàng)新工作室”的帶頭人，她心中始終燃燒著創(chuàng)新的火焰，總是琢磨著怎么把新技術(shù)用到鐵路上去。
在邵學(xué)君的帶領(lǐng)下，“鐵科智檢”團隊將“大計量”的理念和計量檢測的先進技術(shù)創(chuàng)新性地運用鐵路的大項目和建設(shè)運輸中，成功打造“鐵科智檢”智能計量檢測品牌，為鐵路行業(yè)提供全生命周期的計量檢測服務(wù)。
“那段時間，辦公室里常常只剩下鍵盤的敲擊聲，遇到技術(shù)難題時，邵主任第一時間組織討論，把大家召集在一起共同分析問題、尋找解決方案，”青年骨干劉云鍇敬佩不已，“她的思路清晰，總能在關(guān)鍵時刻提出突破性意見，引領(lǐng)我們迅速找到前進的方向?！?/p>
邵學(xué)君常說：“科研不僅僅是紙上談兵，更要腳踏實地。”團隊成員們也正是這樣做的。在“鐵科智檢”無數(shù)次的迭代與突破中，她和團隊一起用韌勁詮釋著拼搏精神?！皥F隊成員們都鉚足了勁兒，擼起袖子加油干，不辭辛苦地頻繁奔波于各地，日夜兼程地深入現(xiàn)場進行技術(shù)研討及試驗測試，共同推動著‘鐵科智檢’不斷向前發(fā)展?！?/p>
苦心耕耘數(shù)載間，一朝花開滿園妍。從最初的構(gòu)想到如今功能的日益完善，“鐵科智檢”不僅涵蓋隧道測量模塊，還包括鐵路裝備、接觸網(wǎng)、橋梁、特種設(shè)備等工程與裝備的計量、檢測、監(jiān)測功能。尤為值得一提的是，它實現(xiàn)了將國外通用點云軟件國產(chǎn)化替代和專用點云智能檢測軟件譜系化，可實現(xiàn)一鍵式導(dǎo)入+千萬級數(shù)據(jù)智能處理與分鐘級結(jié)果高效輸出，成為占領(lǐng)三維數(shù)字化技術(shù)運用與點云處理領(lǐng)域技術(shù)制高點的“硬核武器”。
目前，“鐵科智檢”已在鐵路裝備、隧道等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，還應(yīng)用于石油石化、軍隊等行業(yè)，為中國科技的持續(xù)發(fā)展注入了新的活力。
讓碳排放計量“看得見、算得準”
“綠色發(fā)展是高質(zhì)量發(fā)展的底色，新質(zhì)生產(chǎn)力本身就是綠色生產(chǎn)力。必須加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型，助力碳達峰碳中和?！?/p>
在“雙碳”戰(zhàn)略引領(lǐng)下，為發(fā)掘鐵路碳排放精準核算的趨勢和需求，2022年12月，邵學(xué)君帶領(lǐng)團隊以計量技術(shù)創(chuàng)新為突破口，研究建立鐵路碳排放計量監(jiān)測體系和溯源體系,致力于構(gòu)建一個覆蓋鐵路全生命周期的碳排放計量監(jiān)測體系。
這項艱巨的任務(wù)，從鐵路建設(shè)項目的規(guī)劃之初就要著手布局，團隊不僅要建立碳排放在線計量監(jiān)測系統(tǒng)和量值傳遞體系，還要確保這一系統(tǒng)能夠精準地追蹤和記錄碳排放的每一個細節(jié)。
這意味著，從傳統(tǒng)的“碳核算”到更為精確的“碳計量”，在線計量技術(shù)、原位校準方法，以及智能計量手段等一系列技術(shù)難關(guān)需要突破。邵學(xué)君和團隊沒有退縮，他們克服技術(shù)瓶頸，日夜奮戰(zhàn)，從海量數(shù)據(jù)中尋找規(guī)律，幾十次深入現(xiàn)場測試，不斷優(yōu)化更新計量監(jiān)測方式方法。一次次推倒重來，一步步突破技術(shù)壁壘，經(jīng)過兩年的不懈努力，他們讓鐵路的“碳足跡”逐漸變得清晰可見。
“鐵路危險貨物運輸安全，關(guān)乎生命財產(chǎn)安全，容不得半點馬虎?！闭沁@樣的責(zé)任感和使命感，邵學(xué)君在鐵路危險貨物運輸安全領(lǐng)域也同樣持續(xù)深耕，不斷尋求技術(shù)創(chuàng)新。她主持設(shè)計并研制一套車載計量檢測監(jiān)測裝置，就像是給貨物和運輸車輛裝上“智慧安全鎖”，實時感知裝載量、貨物安全狀態(tài)以及位置信息。
然而，僅有這些還不夠。為了確保計量檢測監(jiān)測信息的實時性和準確性，她借助5G技術(shù)的高速、低延遲和大容量連接優(yōu)勢，建立一套鐵路危險貨物運輸計量檢測監(jiān)測系統(tǒng)。將信息高效、穩(wěn)定地回傳到計量檢測監(jiān)測平臺，實現(xiàn)貨物在線計量與運輸裝備安全狀態(tài)實時監(jiān)測，確保危險貨物運輸?shù)陌踩珶o虞。
巾幗綻芳華，三十載春華秋實，邵學(xué)君始終堅守在鐵路科研的前沿陣地，踐行著一名計量工作者對“精準、高效、數(shù)字、智能”的不懈追求。“胸懷祖國、矢志創(chuàng)新是科學(xué)家精神的內(nèi)核，也是科技工作者前行的動力?！闭雇磥恚蹖W(xué)君滿懷信心，“隨著高鐵向更高速、更智能發(fā)展，我們團隊將深化智能計量檢測交叉創(chuàng)新，構(gòu)建系統(tǒng)技術(shù)服務(wù)，突破多源異構(gòu)數(shù)據(jù)高效精準融合的技術(shù)瓶頸，以科技自立自強踐行‘交通強國、科技強國’使命。”
