铁路防护林是国家森林资源的重要组成部分，也是保障铁路运输安全的重要生态屏障。然而，防护林面积庞大，部分铁路沿线人烟稀少，一旦发生树木倒伏，就很容易引发铁路安全事故。

目前对付铁路防护林树木倒伏最常用的手段还是事后处置。如何将倒伏的隐患扼杀在摇篮里，南京铁道职业技术学院建筑与艺术设计学院的师生们给出了他们的思路。

有需求，没产品

有一回，卜全耿同学偶然间看到手机新闻中有关某省开展铁路安全隐患综合治理的消息，“跳闸断电”“刮碰列车”“倒伏侵线”……几个字眼立刻深深地印在了他的脑海中。“铁路防护林倒伏如此随机，单单依靠集中治理肯定无法从根本上解决问题，如果有一双眼睛能像我们人一样盯着，看到隐患就向上报告，就能杜绝很多问题。”他心想。

抱着试试的心态，卜全耿找到了自己的任课老师张弢，并把自己的想法告诉了他。在跟张老师的沟通过程中，他的想法得到了张老师的肯定。很快，卜全耿便和小伙伴们组成了团队，在三位指导老师的带领之下，尝试把想法付诸实践。

通过对铁路防护林相关产品的国内外研究查询，团队了解到，目前市面上针对铁路防护林超限监测、林木管理功能的产品并未问世，该领域存在巨大空白。“市场有需求，行业没产品，和其他人相比，我们有专业的团队与丰富的铁路院校背景，在研发方面的优势非常明显，所以，这也更加坚定了我们做铁路防护林安全监测设备的决心。”团队成员田颖说。

说干就干，很快团队成员就发挥各自的优势，开始了研究工作。在三位带队老师的指导下，团队研制的铁路防护林安全检测一体化智能设备几经打磨，终于问世。

三大创新让设备更智能

“全国各路局植物种类繁多，习性差异较大，传统的人工巡检工作效率低、覆盖范围小，我们这套铁路防护林安全检测一体化智能设备有几大亮点，可以较好地解决这些问题。”田颖向铁小微介绍道。

一方面，该设备采用可变频超声波传感器，从而实现铁路防护林超限监测。为精确判断倒伏状态，团队划定了三个等级界限，设备根据不同情况给出相应提示：一级警戒区域，树木有90%的可能性倒伏，需要紧急处理。二级警戒区域，50%-70%的可能性倒伏，建议在天窗期到指定位置查看。三级警戒区域，树木有倒伏的可能。“如果遇到特殊天气情况，比如台风，树木可能会左右摇摆，我们的设备也能够智能判断是否有倒伏风险。”卜全耿说。

另一方面，设备创新性地采用全距离覆盖非接触式红外探测阵列技术实现生态预警。通过多个不同红外波长的微小探测器组成阵列，结合不同帧率分辨率的感光元件，构成全距离红外成像组。可以采集并生成不同距离下植物的热成像图，发现植物潜在的生理变化，从而对植物健康状态进行判断。

此外，团队还开发了可视化综合决策系统，将超限监测数据和生态预警数据比对确认，形成综合数据库，在终端实现调控。

不负努力，满载而归

设备的研发并不是一帆风顺的，如何确保设备信号的清晰度和准确性，这个问题让团队困惑了很久。设备采用的超声波传感器装置和红外线探测阵列装置的覆盖范围小，容易受到铁路信号干扰，这就会使得返回的信号不够准确，影响设备判断。团队不断查找文献资料并通过调研等方式，理清了解决问题的思路，他们设计了一种特殊的传感器结构，通过在不同环境下的实验测试，逐步调整改进装置的参数和设置，最终实现了准确的距离测量。

今年10月28日至31日，团队带着他们的成果来到第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛的现场，和来自全国各大高校的参赛选手现场比拼，最终，斩获了2023年全国大学生挑战杯“黑科技”专项竞赛江苏省选拔赛决赛特等奖（江苏省高职院校第一名）及2023年全国大学生挑战杯“黑科技”赛道国赛铜奖。

在前不久落幕的第十八届“振兴杯”全国青年职业技能大赛学生组创新创效竞赛全国决赛中，团队又荣获高职创意设计类全国决赛银奖第一名的好成绩。

“非常感谢我们的指导老师在备赛过程中给予的悉心指导与支持，是一年多的亲密陪伴与无数次的打磨成就了现在的我们。”团队成员梁家玮说。

如今，该设备已通过铁路供工电协助虚拟仿真平台测试，且在上海铁路局南京林管所工务段进行了实地运用。“未来，我们将继续优化产品性能，降低成本，去拓展更多的应用领域，尝试开发针对性型号，运用于不同场景。”指导老师张弢对铁小微说。