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天鉴安盾-基于无人机与边缘计算的PPE智能检测系统

发布时间:2026-04-20

主要完成人:李鑫 所属单位:河北科技工程职业技术大学

天鉴安盾是一套面向工业高危作业场景的智能安全监测系统,以无人机为机动巡检载体、以边缘计算为实时处理核心,实现工人个人防护装备(PPE)佩戴状态的自动化、精准化检测。系统融合轻量化神经网络、多模态注意力机制、联邦学习等前沿技术,解决传统固定摄像头盲区大、人工巡检效率低、云端分析延迟高等痛点,构建“空中巡检—边缘预警—数据隐私保护”的闭环监测体系,为建筑工地、化工厂区、电力设施等高危场景提供全天候、智能化的安全监管解决方案。

适用范围:

天鉴安盾系统针对无人机机载算力有限的约束,在轻量化骨干网络中采用部分卷积(PConv)替代传统卷积,通过选择性处理特征图区域,在保持精度的同时大幅降低计算量,实现参数量减少约40%、计算量降低35%以上。在注意力机制方面,引入感受野注意力(RFAConv)模块,动态确定感受野内各特征的重要性,有效适配航拍视角下尺寸多变的小目标,使航拍小目标检测精度提升6%以上。损失函数优化层面,采用Focal_MPDIoU损失函数,结合Focal Loss思想聚焦遮挡、小目标等难例,显著缓解航拍图像正负样本不均问题,使模型mAP@0.5达到78.5%,较基线提升6.3%。针对多无人机协同与数据隐私保护,系统基于FedML框架实现FedAvg、FedProxy、FedSGD等聚合算法,支持多无人机协同训练且不共享原始航拍数据,其中FedProxy聚合策略下全局模型精度达76.3%,优于FedAvg的74.1%。在边缘部署性能上,模型部署于Jetson Orin NX等边缘计算平台,通过算子优化实现高效推理,检测速度达38fps,延迟小于50ms,完全满足实时预警需求。

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