地铁隧道表面缺陷快速智能检测系统

系统概述

       玖瑞科技与北京工业大学联合研发的地铁隧道表面缺陷快速智能检测测系统可安装于专用的地铁检测工程车，在线快速实时准确获取隧道表面图像及测量隧道轮廓几何参数，通过编制传统与深度学习融合的图像处理算法及点云数据处理算法，获取隧道表面缺陷（裂纹、掉块、漏水等）信息及形变数据，建立隧道工程大数据库，再通过采用人工智能算法对隧道大数据的处理和分析，结合隧道工程经验，可智能提供隧道维修维护建议及预警，提高隧道的安全可靠性，降低维护维修的成本，最终实现隧道维修维护的智能化、无人化作业。

       该系统取得发明专利6项，实用新型5项，软件著作权1项，曾获“北京市教育委员会市属高校创新能力提升计划”项目资助，是世界范围内首次成功研发。

验证试验场

主要技术

       系统是快速运动状况下高清晰图像获取技术、图像识别与测量技术、激光动态三维测量技术、工业智能大数据技术、深度学习等人工智能算法技术、工业云技术在隧道表面缺陷及形变检测过程中的成功典型应用。

系统技术规格

      系统安装于搭载平台（如：地铁隧道检测采用中车集团株洲电力机车有限公司生产的ZER系列蓄电池电力工程车）所形成的隧道专用检测工程车的技术规格参数如下：

（1）检测时的最大行进速度不大于21.6km/h；

（2）图像分辨力不低于0.1mm*0.1mm；

（3）裂缝检测范围：宽度 ≥0.3mm且长度 ≥50mm，宽度检测误差不大于±0.1mm；

（4）漏水最小检测面积：不小于100cm2；

（5）隧道形变测量精度：不低于±2mm；

（6）缺陷里程定位误差：±50cm；

（7）里程定位精度：1%（总行驶里程）；

（8）多次测量同一位置里程定位一致，精准匹配；

（9）多次测量，100%能自动识别同一表面缺陷的形态变化，精准匹配；

（10）隧道表面自动检测识别率不小于80%，可识别范围内表面缺陷自动正确识别率不小于95%（与隧道结构相关）；

（11）前端图像及数据采集防护等级：IP67；

（12）供电：机车220VAC或电池供电；

（13）温度范围 -10～+45℃；

（14）湿度范围 20%～85%RH（无凝露）；

（15）规格尺寸：按需求进行结构设计，满足需求。

系统功能

（1）系统适用于各种类型的隧道表面缺陷及形变检测；

（2）系统具备快速检测功能（15-21.6km/h)；

（3）系统高精度检测，符合隧道建筑缺陷测量规范（如:裂纹宽度0.3mm）；

（4）系统具备多功能性，可同时一次性获取多项隧道信息（如：裂纹、漏水、掉块、形变、隧道设备变化、三维高精度地图等）；

（5）高可靠性，不易损坏；

（6）系统采用多项技术，满足较复杂恶劣现场工况要求；

（7）采用多项包括人工智能算法在内的前沿技术,精确测量和数据匹配，可智能分析、预测、预警，提供维修建议；

（8）系统采取模块化设计，可实现多种功能组合，适应不同应用场景；

（9）系统具备远传及工业互联功能；

（10）系统可提供“隧道大数据云”平台，远程访问及操控；

（11）使用方便简单。

系统算法

       通过有机融合传统算法与深度学习（DNN）开发的图像处理算法，可快速识别隧道表面缺陷（如裂纹、掉块、渗漏水等），并测量缺陷的各项几何参数（如：宽度、长度、面积等），为隧道缺陷数据的智能处理提供可靠的数据支撑。

图像处理识别算法的展示

                                    裂纹检测图例                                                              漏水检测图例

系统软件

       地铁隧道表面缺陷快速智能检测系统提供了较为丰富的功能，如：接收和存储隧道图像数据和测距数据文件，并在数据库中建立图像文件的索引信息；通过对图像数据的处理检测到裂纹、漏水等目标；可以对同一隧道多次检测到的目标进行比较以评估目标的变化及其趋势；可以将图像数据拼接生成隧道内壁的3维图像等。

软件界面部分展示                     

系统应用

（1）可直接适用于或安装在不同的搭载平台上适用于地铁隧道、大铁隧道、引水及过水隧道、排污隧道、公路隧道的快速智能表面缺陷及形变检测；

（2）可适用于TBM/盾构挖掘的圆形隧道、钻爆法挖掘的马蹄形、方形及不规则形状的隧道表面缺陷及形变检测；

（3）检测原理也可用于其它土木建筑领域，如：桥梁、大坝、路面等建筑或建筑构件的快速智能缺陷及形变检测与测量；

（4）可应用于各类科学研究中。