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地鐵隧道表面缺陷快速智能檢測系統(tǒng)

系統(tǒng)概述

玖瑞科技與北京工業(yè)大學聯(lián)合研發(fā)的地鐵隧道表面缺陷快速智能檢測測系統(tǒng)可安裝于專用的地鐵檢測工程車，在線快速實時準確獲取隧道表面圖像及測量隧道輪廓幾何參數(shù)，通過編制傳統(tǒng)與深度學習融合的圖像處理算法及點云數(shù)據(jù)處理算法，獲取隧道表面缺陷（裂紋、掉塊、漏水等）信息及形變數(shù)據(jù)，建立隧道工程大數(shù)據(jù)庫，再通過采用人工智能算法對隧道大數(shù)據(jù)的處理和分析，結(jié)合隧道工程經(jīng)驗，可智能提供隧道維修維護建議及預警，提高隧道的安全可靠性，降低維護維修的成本，最終實現(xiàn)隧道維修維護的智能化、無人化作業(yè)。

該系統(tǒng)取得發(fā)明6項，實用新型5項，軟件著作權(quán)1項，曾獲“北京市教育委員會市屬高校創(chuàng)新能力提升計劃"項目資助，是世界范圍內(nèi)成功研發(fā)。

驗證試驗場

主要技術(shù)

系統(tǒng)是快速運動狀況下高清晰圖像獲取技術(shù)、圖像識別與測量技術(shù)、激光動態(tài)三維測量技術(shù)、工業(yè)智能大數(shù)據(jù)技術(shù)、深度學習等人工智能算法技術(shù)、工業(yè)云技術(shù)在隧道表面缺陷及形變檢測過程中的成功典型應(yīng)用。

系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格

系統(tǒng)安裝于搭載平臺（如：地鐵隧道檢測采用中車集團株洲電力機車有限公司生產(chǎn)的ZER系列蓄電池電力工程車）所形成的隧道專用檢測工程車的技術(shù)規(guī)格參數(shù)如下：

（1）檢測時的行進速度不大于21.6km/h；

（2）圖像分辨力不低于0.1mm*0.1mm；

（3）裂縫檢測范圍：寬度 ≥0.3mm且長度 ≥50mm，寬度檢測誤差不大于±0.1mm；

（4）漏水最小檢測面積：不小于100cm2；

（5）隧道形變測量精度：不低于±2mm；

（6）缺陷里程定位誤差：±50cm；

（7）里程定位精度：1%（總行駛里程）；

（8）多次測量同一位置里程定位一致，精準匹配；

（9）多次測量，99%能自動識別同一表面缺陷的形態(tài)變化，精準匹配；

（10）隧道表面自動檢測識別率不小于80%，可識別范圍內(nèi)表面缺陷自動正確識別率不小于95%（與隧道結(jié)構(gòu)相關(guān)）；

（11）前端圖像及數(shù)據(jù)采集防護等級：IP67；

（12）供電：機車220VAC或電池供電；

（13）溫度范圍 -10～+45℃；

（14）濕度范圍 20%～85%RH（無凝露）；

（15）規(guī)格尺寸：按需求進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足需求。

系統(tǒng)功能

（1）系統(tǒng)適用于各種類型的隧道表面缺陷及形變檢測；

（2）系統(tǒng)具備快速檢測功能（15-21.6km/h)；

（3）系統(tǒng)高精度檢測，符合隧道建筑缺陷測量規(guī)范（如:裂紋寬度0.3mm）；

（4）系統(tǒng)具備多功能性，可同時一次性獲取多項隧道信息（如：裂紋、漏水、掉塊、形變、隧道設(shè)備變化、三維高精度地圖等）；

（5）高可靠性，不易損壞；

（6）系統(tǒng)采用多項技術(shù)，滿足較復雜惡劣現(xiàn)場工況要求；

（7）采用多項包括人工智能算法在內(nèi)的前沿技術(shù),精確測量和數(shù)據(jù)匹配，可智能分析、預測、預警，提供維修建議；

（8）系統(tǒng)采取模塊化設(shè)計，可實現(xiàn)多種功能組合，適應(yīng)不同應(yīng)用場景；

（9）系統(tǒng)具備遠傳及工業(yè)互聯(lián)功能；

（10）系統(tǒng)可提供“隧道大數(shù)據(jù)云"平臺，遠程訪問及操控；

（11）使用方便簡單。

系統(tǒng)算法

通過有機融合傳統(tǒng)算法與深度學習（DNN）開發(fā)的圖像處理算法，可快速識別隧道表面缺陷（如裂紋、掉塊、滲漏水等），并測量缺陷的各項幾何參數(shù)（如：寬度、長度、面積等），為隧道缺陷數(shù)據(jù)的智能處理提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

圖像處理識別算法的展示

裂紋檢測圖例 漏水檢測圖例

系統(tǒng)軟件

地鐵隧道表面缺陷快速智能檢測系統(tǒng)提供了較為豐富的功能，如：接收和存儲隧道圖像數(shù)據(jù)和測距數(shù)據(jù)文件，并在數(shù)據(jù)庫中建立圖像文件的索引信息；通過對圖像數(shù)據(jù)的處理檢測到裂紋、漏水等目標；可以對同一隧道多次檢測到的目標進行比較以評估目標的變化及其趨勢；可以將圖像數(shù)據(jù)拼接生成隧道內(nèi)壁的3維圖像等。

軟件界面部分展示

系統(tǒng)應(yīng)用

（1）可直接適用于或安裝在不同的搭載平臺上適用于地鐵隧道、大鐵隧道、引水及過水隧道、排污隧道、公路隧道的快速智能表面缺陷及形變檢測；

（2）可適用于TBM/盾構(gòu)挖掘的圓形隧道、鉆爆法挖掘的馬蹄形、方形及不規(guī)則形狀的隧道表面缺陷及形變檢測；

（3）檢測原理也可用于其它土木建筑領(lǐng)域，如：橋梁、大壩、路面等建筑或建筑構(gòu)件的快速智能缺陷及形變檢測與測量；

（4）可應(yīng)用于各類科學研究中。