
2024年,北京交通大學(簡稱“北交大”)智巡天眼——鐵路無人值守智能巡檢無人機系統領航者項目獲“中國國際大學生創新大賽”(簡稱“國創大賽”)全國總決賽高校主賽道金獎。
該項目突破了無人機巡檢圖像樣本庫標注、無人機巡檢圖像存儲管理、圖像高精度智能識別預警、無人機巡檢智能化應用等關鍵技術,提出了面向基礎設施運維需求的無人機巡檢技術方案,首創了一種基于鐵路多樣化目標的鐵路視覺捕獲模型體系,實現了鐵路巡檢的全流程自主化。
“智巡天眼”項目的主理人是北交大交通工程專業的陳奕超。
找路找到實驗室
陳奕超做事喜歡自己探路。因為父親經營商業,陳奕超從小也萌生了創業的念頭。2022年考入北交大后,他琢磨了好幾個問題:大學怎么讀?除了常規學習,課外還能做點啥?有哪些全國性的大學生活動,特別是有哪些大學生創業大賽可以參加?總之,心里得有數兒,“不能像無頭蒼蠅一樣亂撞。”
問了許多學長學姐,他得出結論:參加“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽(簡稱:“小挑戰”)、“國創大賽”無疑是最好的選擇。這些大賽不僅能培養同學做科創項目的能力,而且能鍛煉寫商業計劃書跟投資人溝通以及路演答辯等的技能。
大一上學期,陳奕超就開始為日后參加大賽做各種準備。他分析了往屆比賽的諸多獲獎項目后,摸到了規律:那些和參賽者的專業、學校特色相貼合的項目,更容易獲得投資人的青睞。反觀有一些項目持續參加了幾年,雖然也不錯,但沒有所學專業的支撐,其技術厚度和創新性就顯得不足,幾乎都止步于省賽二等獎。經過認真分析,他認為作為交通工程專業的同學,自己所選的項目必須和本專業緊密相連。
接下來,得盡快找到自己的導師,進實驗室。北交大交通運輸學院有五六十名教授,每個教授又有各自不同的研究方向,陳奕超不知道該選材料、編組還是巡檢?最有效的辦法就是在不斷嘗試中縮小范圍。
他采取海投戰術,利用網絡查詢、問學長要郵箱地址,一口氣發出50多封自薦信。幸運的是,有一半的老師給他回了郵件,陳奕超得以有機會進入一些項目組。但沒過多久,陳奕超發現許多實驗室的項目已經比較成熟,本科生特別是像他這樣的低年級學生,不太可能發揮主導作用。他腦子里逐漸有一個判斷:不做傳統交通方向的,要做智能交通領域,最好是偏硬件的。于是,他開始尋找新的機會。
毛遂自薦去參賽
2022年11月的一天,陳奕超在學校食堂吃飯時偶遇了本學院正在讀博的左亞昆,聊起科創話題,兩個人相談甚歡。左亞昆隨口問了他一句,“你想選什么方向?”陳奕超便一股腦兒將自己正面臨的困境說了出來。左亞昆的導師王志鵬是北交大軌道交通控制與安全國家重點實驗室教授,近幾年,王教授團隊正在積極探索軌道交通智能感知器的多場景應用,設計實現高精度自動規劃的無人機航線,通過可視化巡查提供決策依據,構建創新型的鐵路巡檢安全保障體系。于是,熱心的左亞昆將導師的電話號碼給了陳奕超。
寒假期間,陳奕超主動給王教授打電話,王教授不僅熱情地與他互加微信,還發來許多無人機飛控的視頻,讓他先熟悉熟悉,再深入交流。整個假期,陳奕超不僅看完了所有視頻,還上網搜索資料,又跑到商場的無人機專賣店了解相關知識。他對無人機在智能交通領域發揮的作用滿懷期待,打定主意要加入王教授的研究團隊。
開學后,陳奕超常常主動參加王教授團隊的例會、聚餐,給師兄師姐們打下手、畫圖,和這些讀碩博的學長們熟絡起來后,他把實驗室的同學大致分了三類:一類負責想點子;一類通過實踐,驗證點子的可行性;一類同學擅長對點子進行歸納總結。才讀大一的自己,專業能力明顯不足,想開創科研之路,得先弄懂項目到底在做什么,協助做好歸納總結無疑是必由之路。
根據導師提供的資料,陳奕超跟著實驗室的耿毅軒學長完成了一項關于無人機針對高鐵接觸網(沿鐵路線上空架設團隊核心成員平臺開發的特殊形式的輸電線路)的視覺檢測的專利。通俗地理解,就是構建一種方法,讓無人機不僅可以檢測自己對于高鐵接觸網支撐裝置的相對視角,同時還能更快更精準地采集到更多更高質量的接觸網自身裝置的圖片。令他沒想到的是,這項專利竟開啟了自己的整個競賽生涯。

大二上學期,王教授組織了一次去京郊的團建,陳奕超原本以為那只是一次普通的短途旅游。當天,大伙乘坐市郊鐵路S2線返回學校,列車到站后,他發現所有人都沒有出站,而是聚在一塊兒觀察手機拍攝的鐵路接觸網和鐵軌的照片,饒有興趣地討論起接觸網上的鳥巢和鐵軌上肉眼難辨的細小裂縫。見陳奕超一臉茫然,耿毅軒推了推他,“還記得你之前寫的那項專利嗎?”陳奕超似懂非懂,“莫非這就是實驗室正在研究的利用無人機構建的創新型鐵路巡檢安全保障體系?”
回校后,他又拉著耿毅軒聊了許久。近年來,隨著我國鐵路線網密度加大、列車速度提升,傳統的人工巡檢和巡檢車存在效率低、夜間巡檢條件差、檢查區域窄等問題,已無法滿足鐵路智能化和自動化的高速發展需求。無人機因具有飛行靈活性高等優點,逐漸被運用到鐵路巡檢中,與現有方法形成優勢互補。
但目前市面上的相關產品都只針對單一問題,而在實際工作中,除了接觸網的問題,還有其他的問題,比如軌道扣配件因為不斷被擠壓,可能會出現偏移甚至脫落;鐵路橋梁的聲屏障在長年累月的風吹雨打中,設備會生銹等。如果鐵路單位想對一段鐵路進行全方位巡檢,就需要找多家無人機公司分頭巡檢,效率十分低下。此外,無人機的飛行里程數受電池性能影響也較大。
耿毅軒接著介紹王教授實驗室首創的一種基于鐵路多樣參加第十四屆“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽,右一為王志鵬教授無人機調試介紹化目標的鐵路視覺捕獲模型體系,它涉及無人機控制、算法集成,運營調度、圖像處理等多方面內容。簡單來說,這是一種集成式可操作系統。操作員只要調試好系統,不僅能讓無人機有效規避各類問題,完成規定路段的巡檢數據采集,將數據上傳至云端后分析問題生成報告,還能進行自我檢測,當電量不足時,它會自動飛回機箱充電,由下一臺無人機接棒巡檢。即便遇到飛鳥或信號干擾等異常現象,無人機也能確保墜毀在高鐵旁邊,不會影響正常的鐵路運營,真正實現了鐵路巡檢的全流程自主化。“你看,智能巡檢包含這么多領域和方向,你可以選擇最感興趣的那部分試試。”
耿毅軒的話提醒了陳奕超,他又想到自己參與寫作的那項針對無人機在高鐵巡檢中的圖像處理方法的專利。既然已經取得了成果,何不以此立項參加商賽?為了穩妥行事,他沒有立刻去找王教授,而是試探性地問了問之前就表達過創業想法的左亞昆學長。果然不出所料,左亞昆一口答應了,他讓陳奕超盡快準備好匯報材料,到時兩人一起講給導師聽。
幾天后,王教授專門為他們召開了一次會議,還把可能涉及的幾個方向的碩博生全叫過來一起聽。陳奕超和左亞昆相互補充,進行匯報。陳奕超分析了項目的技術優勢、前景以及實驗室在行業內處于比較前端的地位,同時表達了自己愿意挑頭擔任項目主理人,誓將實驗室的現有成果帶到全國拿大獎的想法。見陳奕超信心滿滿,又做了大量功課,導師和學長們都被他的誠意打動,同意由他牽頭組隊試試看。
項目主理統全局
“小挑”是陳奕超團隊的第一次試水,止步于市賽在他意料之中。備賽時,團隊中的幾位學長一直堅持技術最重要,倉促之下,大家只草草做了份簡易的PPT就去參賽,結果鎩羽而歸。陳奕超請北交大就業與創業指導中心的馬云老師復盤。馬老師坦言,他們之所以能在校內選拔時入選,勝在技術前景可觀。“但你們的PPT做得太丑。”馬老師忍不住吐槽。不久后,團隊又參加了“京彩大創”北京大學生創新創業大賽,這次比賽的結果也不太好,主要問題依然出在文書的撰寫和PPT制作上。
接連兩次失利,讓陳奕超意識到,作為項目主理人,他要全面負起責任。剛好接下來想參加的“國創大賽”,明確地將本科生和研究生細分為不同賽道,陳奕超下決心要組建一支真正的本科生團隊。關于如何組建團隊,他的思路逐漸明晰:由他負責統籌全局,其他的事交給專業的人做。目前項目組急缺一名PPT制作高手,需要經管專業的同學寫商業計劃書,還可能會涉及一些法律問題,所以也需要法學院的同學加入。
想清楚所有問題后,陳奕超開始招人。他在校園墻發布了招聘啟事,當天晚上就有20多個同學加他微信好友。他和每個人私聊,了解對方的需求。把原始PPT發給幾位應聘的美工修改,兩三天后陸續收到了不少修改后的PPT。陳奕超驚喜地發現王媛學姐制作的PPT,無論配色還是邏輯表達都是最棒的,而且因為王媛和自己同屬交通運輸學院,所以不用擔心她對PPT中所涉及的專業知識的理解會出現很大偏差。就這樣,陳奕超優選出"4名志同道合的本科生,組建了自己的核心團隊——智巡天眼項目團隊。
項目再好,也要講出來別人才知道。“國創大賽”的路演答辯環節不僅是展示項目的好機會,也是吸引潛在投資人的重要方式。在路演臺上,路演人代表的就是參賽項目,因而路演人的選擇很重要,他不僅要具備思維清晰、臺風穩健、臨場反應快等特點,更要對參賽項目有全面系統的了解,還要對項目所處行業及市場都有一定的認知。
參加“國創大賽”市賽答辯時,幾位幫忙答辯的學長突然有事來不了,陳奕超只能硬著頭皮自己頂上。經此一戰,他決定不再依靠外力,自己做好路演人的角色。
如何在短時間內全面掌握項目涉及的所有知識點?陳奕超有自己的一套:他把涉及項目核心技術的七八篇碩博士畢業論文全部讀完,然后盡可能轉化成通俗易懂的語言和生活化的例子講給評委聽。別看在答辯中提到的某一個技術點,只說了“我們在國內首創了XX方法,解決了XX問題”這么短短的"100來個字,背后可是陳奕超“嚼爛”的"100多頁論文。每一篇論文,他不光自己讀,還拉上合伙人蔡昊驄一起看。然后兩個人討論各自的見解,再把思路整理成文檔,發送給人工智能軟件,請它生成一份理解結果。如果與自己的理解差距太大,還得再請教老師。
一次,陳奕超讀到一篇論文,他怎么都看不明白其中提到的兩種算法究竟有什么區別。聽說寫那篇論文的師兄已經留校當了老師,打聽到師兄上課的時間和地點后,陳奕超提前10分鐘趕到教室門外“堵”他。
如果說王志鵬教授幫陳奕超夯實了科創競賽的“硬底子”,北交大就業與創業指導中心的董瑞老師則向他傳授了打比賽的“軟功夫”。
校內備戰“國創大賽”時,董老師邀請多個專業領域和創業領域的專家,組織了多場模擬會議,幫助選手反復排練,提高答辯水平。
別看陳奕超平時講話時聲音比較輕柔,但每次的路演答辯中,他可是出了名的大嗓門。能在"13分鐘的答辯中始終保持飽滿的情緒和高亢清晰的音調,這都歸功于董老師的“妙招”。每次答辯前,董老師都要求他務必養護好嗓子,盡量少說話,還要不斷喝糖漿潤喉,養足一天一夜后,在答辯時將“能量”集中爆發出來。此外,一定要提前做熱身運動,比如早上9點進行答辯,最好"7點就去操場跑幾圈。排隊候場時,也可以通過一些簡單的跑跳動作,讓身體快速進入興奮狀態。
路演人在舞臺上的站位也大有講究,董老師讓陳奕超一定要直接正面面對評委。在講述過程中,為了避免突然忘詞,可以適當地挑出一些演講稿上的關鍵性文字,穿插到PPT中評委不太注意的地方。在翻屏過程中很自然地瞄一眼,能減緩不安的情緒。
就這樣一步一個腳印,“國創大賽”決賽現場,陳奕超發揮穩定,最終,他們以第五的好成績,摘得高校主賽道總決賽金獎。
責任編輯:刁雅琴