——记北京交通大学电子信息工程学院副教授蔡文川

　　本刊记者  郑 明
　　

　　不论是求学过程，还是科研历程，蔡文川几次面临选择，但幸运的是终有所得、有所成。追求内心平静，坦言知足常乐，他表示：“生活对我还不错，至少每一次预想都能达成。”
　　放弃“一份报纸、一杯茶”的安逸，迈过了求学过程中的坎坷，曾远赴大洋彼岸求索科学真谛，因家国情怀调转研究方向.......为了实现超越，蔡文川为自己甄选了一条与众不同的路，在工程领域安全监测理论与技术产品的创造、优化中，行之逾深、研之逾坚，要做高速安全运行的护航人。
　　

为国家需求调转方向

　　从2005年赴美国北卡农工州立大学攻读硕士、博士学位开始，蔡文川用5年的时间快速适应、学习最新的领域知识，与此同时还完成了美国军方的无人战车协同控制演示平台开发，参与了美国宇航局和国家航空研究院关于空间飞行器姿轨控制研究。
　　而正是基于前期对协同控制的深度研究，2010年当放弃国外优渥的生活环境义无反顾地回到祖国，为契合国家发展需要，他于两年后做出重要决定，迅速将研究重点转向高速铁路安全监测理论与工程技术研究。在蔡文川看来，创新的驱动使很多人都在单纯地追求可观的线性增长，而他，想要静下心来，回来为国家的高速铁路安全发展模式及控制优化做些事情。
　　“如今，我们每年大规模建设高速铁路工程，且短时期内技术标准和产品工艺有着高度的一致性，这就会造成几十年后大批量集中问题的爆发。”并且根据2015年《高速铁路周界入侵报警系统振动光纤监测设备技术条件（暂行）》，市场上防区型光纤产品广泛存在施工复杂、光缆芯数多、监测距离短、投资成本大、定位精度不高等问题。
　　针对国家高速铁路安全监测需求，考虑到高速铁路周界问题出现的时间、类型和复杂程度的不可预估性，蔡文川在已有的“高速列车主动粘着防滑可靠牵引与制动控制研究”“高速列车主动安全控制的关键基础研究”等项目研究基础之上组建创新团队。依托北京交通大学智能系统与再生能源研究中心和光波技术研究所，他领衔的团队开始了基于光纤传感与视频识别的智慧型周界安全监测技术与产品的产学研孵化。他强调，由于高速铁路工程的建设、材质和生命周期等相对固定，其结构变化也便有迹可循。如果能够通过技术提升预测它们的使用寿命，预测高速铁路轨道可能出现的问题及时间，通过实时监测轨道频谱确保安全运行，将会为工程本身、乘客安全提供更进一步的保障。
　　立足前期先进智能周界安全检测系统、高速铁路防滑与制动等研究的积淀，他们仔细分析了作为可视化手段的视频识别的优越性及不足，开展了一系列危害入侵事物智能识别理论及关键技术研究。依靠基于分布式光纤振动传感的入侵目标精确定位与识别，围绕高速铁路周界目标入侵、安全预警等进行系统研究，他们为确保高速列车的行车安全提供了极具价值的理论指导和先进的技术支持。
　　与此同时，蔡文川团队还将先进的基于深度学习的视频识别技术深度融合于分布式光纤振动传感系统，模拟生物听觉和视觉感知与识别功能。而由此研发的创新产品——基于视频识别的分布式光纤传感的智能监测系统，不但解决了光纤振动传感中广泛存在的误报率和漏报率的矛盾问题，还极大地降低了分布式光纤振动传感系统误报率。
　　

创新产品助力高速铁路安全监测

　　谈及基于视频识别的分布式光纤传感的智能监测系统的设计，蔡文川表示，铁路、油气管道、大坝桥梁等大型建筑的安全监测手段与国家发展速度尚未相互适应。传统的周界安防监测技术主要基于电式传感器，由于需要供电、容易受到电磁干扰、安装方式不够灵活（体积大）等原因，难以可靠实现对大型线性结构建筑物的实时监测。
　　考虑到分布式光纤传感有着光纤传感所特有的抗电磁干扰、全程无缘、隐蔽性好、易组网、定位精度高、灵敏度高等诸多独特优势，蔡文川为实现大范围长距离的实时智能监测竭心尽力。“我们目前已经完成了防区型光纤入侵监测系统和基于深度视觉的人体识别系统的产品设计与测试定型工作，相关产品在燃气储配站、变电站、高铁编组站、监狱等行业实现了示范性应用，得到了相关单位客户的认可。”在成果汇报总结中，基于视觉识别的分布式光纤传感振动智能监测系统已顺利实现核心技术的研发与实验验证，相关技术方案也得到了行业专家的普遍认可。
　　而为了满足市场应用的规模化需求，蔡文川积极促进分布式光纤传感仿生智能监测系统的产业化进程。他表示，在前期关键技术突破、产品设计的经验基础之上，现已全面搭建基于视觉识别的光纤振动传感演示平台，在分布式光纤传感精确定位、偏振控制、视频复核等方面均取得顺利进展。面临市场严苛的检验，他明确系统优势，表现出充足的信心。从相关介绍中了解，该系统相比传统应用系统，直接以普通单模通讯光缆作为传感单元，构建连续均质的超长距离的连续传感器。不但能实现大规模覆盖，它还能自动进行空间距离分割，达到长距离、大范围环境振动的协同组网监测。与此同时，因融入人工智能视觉识别技术，产品可以充分模拟生物听觉和视觉感知，对光纤传感检测去潜在危害行为进行自动联动取证与智能可靠识别。
　　“相对常用防区型光纤周界监控产品，分布式光纤周界监控系统能支持更大范围安全监测，且施工更小，防区设置灵活。同时在分布光纤传感中深度融合视频识别，对进一步提高系统的抗风能力、识别能力，降低系统误报率具有重要意义。”值得一提的是，该安全监测系统除了拥有良好的性能，还有着低于同等国外国内产品的价格优势，可以普遍服务于铁路、电力、风电、边防等大型企业和安全场所，满足骨干高速铁路、电力线路、骨干通信光缆、油气管道、大坝桥梁等大型基础设施行业的应用市场需要。
　　“由于新型‘基于视觉识别的分布式光纤综合监测系统’的开发技术复杂、行业壁垒高，因此国内目前在铁路上还没有同类产品。在未来的5年，随着市场的高速增长需求，我们会利用自身技术优势，以技术打品牌，以质量求生存，以真诚拓市场。”面向后期的针对性宣传，蔡文川表示，会积极同具备经济实力和高创新性需求的企业展开合作，进一步打开更加广阔的市场。
　　
　　
　　
专家简介：
　　
　　蔡文川，北京交通大学电子信息工程学院副教授。从业多年，曾作为核心成员参与美国国家自然科学基金及宇航局重要项目计划书撰写，致力于航天器姿态自适应鲁棒控制、容错控制、实时无人战车跟踪协同控制、智能编队协同策略等研究。2010年回国后，陆续主持及参与多项国家自然科学基金重点项目、原“973”“863”计划项目等，切合国家高速铁路安全检测理论与工程技术研究需求，转型基于光纤传感与视频识别的智慧型周界安全监测技术与产品的产学研孵化，完成了防区型光纤入侵监测系统与基于深度视觉的人体识别系统产品设计、测试、定型工作，为燃气储配站、变电站、高铁编组站等提供了示范性应用产品。发表高水平论文31篇，与他人合编专著1部。