一种隧道结构病害识别定位方法及系统与流程

本发明属于土木工程领域，涉及隧道病害检测技术，具体为一种隧道结构病害识别定位方法及系统。

背景技术：

1、隧道内部受到温度和收缩应力作用、围岩膨胀性或冻胀性压力作用、腐蚀性介质作用、施工中人为因素、运营车辆的循环荷载作用等，使隧道衬砌结构物产生裂缝和变形，最终产生多种隧道结构病害，例如开裂、渗水等情况，因此需要定期进行人工检查和修复处理。

2、现有技术中针对隧道结构病害定位识别的过程均通过人工巡检的形式，人工巡检效率低下，会占用大量的人力资源和物力资源，针对部分较高或者较为黑暗的场景中，人工巡检就无法精准的进行查看和发现，容易出现隧道结构病害遗漏的情况，而采用视频拍摄的方案，同时配合无人巡检小车，能够大大提高隧道结构病害定位识别的效率，但是现有技术中只能够通过数字信号定位隧道结构病害的类型和位置，后期进行大范围的修复时，仍旧需要人工对指示的位置进行确认和查找，该过程难度较高，仍旧容易出现监测到的位置却在后期修复时出现遗漏的情况。

3、另外现有技术中对于隧道渗漏检测主要依靠人眼观察，当渗漏量大小变化不大时，人眼难以判断，由于渗漏液体反光特性，视觉识别技术也难以准确识别渗漏及渗漏量大小变化，因此急需一种技术能够识别渗漏量大小。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种隧道结构病害识别定位方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明通过采集两组原始图像数据，并预先进行校验定位，提高了对隧道结构病害的采集精准性，避免了图像漏采集的可能性，提高了识别正确率，同时也能够在监测到隧道结构病害后进行实地标记，并能够针对性的对渗漏结构病害进行识别监测。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、一方面，本发明提供一种隧道结构病害识别定位方法，包括以下步骤：

4、搭建隧道巡检小车，所述隧道巡检小车包括行走载体和搭载在行走载体上的病害识别模块、位置标记模块及距离保持模块；

5、利用隧道巡检小车在隧道内巡检，巡检过程中，通过距离保持模块使得隧道巡检小车与隧道一侧侧壁保持相对恒定距离；

6、利用病害识别模块识别隧道结构病害，当识别到隧道结构病害时，通过位置标记模块进行位置标记，以完成对隧道结构病害识别定位；

7、所述位置标记模块包括伸缩杆、支撑盘和涂刷辊，所述伸缩杆能够横向伸缩的安装在行走载体上，所述支撑盘悬挂在伸缩杆的自由伸缩端，所述涂刷辊能自由转动的安装在支撑盘上，当通过病害识别模块识别到隧道结构病害，伸缩杆伸出，将涂刷辊抵靠在隧道侧壁上，对隧道侧壁进行涂刷标记。

8、进一步地，所述支撑盘内上部中空形成涂料存储空间，所述涂刷辊安装于涂料存储空间下方，所述涂料存储空间底部的支撑盘上开设有若干供涂料补料到涂刷辊上的毛细孔。

9、进一步地，所述支撑盘上开设有若干补料孔，所述补料孔内设置有毛细引流件。

10、进一步地，所述病害识别模块包括安装于行走载体上进行图像采集的视觉识别模块和用于接触式检测的渗漏检测模块，所述渗漏检测模块包括转动设置的多孔吸水辊、烘干装置以及至少两个湿度检测模块，在行走载体行走过程中，多孔吸水辊能紧贴在隧道内壁上，两个湿度检测模块相对设置在多孔吸水辊前后两侧，分别用于监测多孔吸水辊接触隧道内壁前的湿度和接触后的湿度，根据前后湿度差判断隧道内壁是否渗漏以及渗漏大小；所述烘干装置设置于远离隧道内壁一侧的两个湿度检测模块之间，用于对远离隧道内壁的局部辊面干燥以循环使用。

11、进一步地，所述渗漏检测模块安装在支撑盘上，所述支撑盘为三段式结构，包括顶部段、中间段和底部段，所述涂料存储空间配置于顶部段内，所述涂刷辊通过转动副安装于中间段，所述多孔吸水辊通过转动副同轴安装于底部段，并且多孔吸水辊的外径大于涂刷辊的外径。

12、进一步地，所述湿度检测模块和烘干装置均安装于支撑盘的底部段。

13、进一步地，所述烘干装置包括支撑环和设置于支撑环上的加热板、吹风口，所述吹风口内安装微型风机或者外接风源。

14、进一步地，利用视觉识别模块识别隧道结构病害的方法如下：

15、采集已知病害的隧道图像；

16、对采集的图像的病害进行分类标记，形成样本集；

17、构建faster r-cnn目标检测网络模型，利用样本集对faster r-cnn目标检测网络模型进行训练，得到训练好的faster r-cnn目标检测网络模型；

18、利用隧道巡检小车的视觉识别模块采集待检测的隧道结构图像，将隧道结构图像输入到已经训练好的faster r-cnn目标检测网络模型中得到识别结果。

19、进一步地，所述利用视觉识别模块包括用于采集隧道全局图像的第一图像采集模块和用于采集局部图像的第二图像采集模块，通过全局图像对局部图像进行校验定位。

20、另一方面，本发明提供一种隧道结构病害识别定位系统，包括隧道巡检小车和控制模块，所述控制模块存储用用于上述所述隧道结构病害识别定位方法的计算机程序。

21、本发明的有益效果：

22、该隧道结构病害定位识别方法通过两组图像采集模块，分别采集大范围的粗略原始图像数据和小范围的精确原始图像数据，通过将该两组原始图像数据预先进行校验定位，能够确保输入到训练识别模型中的图像位置精准性更高，防止遗漏，并能够提高计算机内部对原始数据进行处理的效率，减少了计算量。

23、该隧道结构病害定位识别方法通过位置标记模块能够在对隧道结构病害进行识别过程，监测到隧道结构病害位置后，及时在监测区域进行标记处理，以便于后续修复人员直接进行实地探查观测，降低了隧道结构病害出现遗漏的概率。

24、该隧道结构病害定位识别方法通过底部的渗漏检测模块能通过对产生漏水区域的隧道区域进行湿度检测，从而实现对渗漏病害结构进行识别和采集，提供了更加准确可靠的识别采集方案，扩大了可识别的病害类型范围，且识别精准性更高。

25、为了规避了视觉识别由于光线问题(液体反光)难以识别渗漏以及无法确定渗漏量大小的问题，本发明提供了一种全新结构的渗漏检测模块，利用接触式检测，能够精准检测到渗漏以及渗漏量大小的变化，为隧道结构安全检测提供了有力的技术支持。

技术特征：

1.一种隧道结构病害识别定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述隧道结构病害识别定位方法，其特征在于，所述支撑盘内上部中空形成涂料存储空间，所述涂刷辊安装于涂料存储空间下方，所述涂料存储空间底部的支撑盘上开设有若干供涂料补料到涂刷辊上的毛细孔。

3.根据权利要求1所述隧道结构病害识别定位方法，其特征在于，所述支撑盘上开设有若干补料孔，所述补料孔内设置有毛细引流件。

4.根据权利要求2所述隧道结构病害识别定位方法，其特征在于，所述病害识别模块包括安装于行走载体上进行图像采集的视觉识别模块和用于接触式检测的渗漏检测模块，所述渗漏检测模块包括转动设置的多孔吸水辊、烘干装置以及至少两个湿度检测模块，在行走载体行走过程中，多孔吸水辊能紧贴在隧道内壁上，两个湿度检测模块相对设置在多孔吸水辊前后两侧，分别用于监测多孔吸水辊接触隧道内壁前的湿度和接触后的湿度，根据前后湿度差判断隧道内壁是否渗漏以及渗漏大小；所述烘干装置设置于远离隧道内壁一侧的两个湿度检测模块之间，用于对远离隧道内壁的局部辊面干燥以循环使用。

5.根据权利要求4所述隧道结构病害识别定位方法，其特征在于，所述渗漏检测模块安装在支撑盘上，所述支撑盘为三段式结构，包括顶部段、中间段和底部段，所述涂料存储空间配置于顶部段内，所述涂刷辊通过转动副安装于中间段，所述多孔吸水辊通过转动副同轴安装于底部段，并且多孔吸水辊的外径大于涂刷辊的外径。

6.根据权利要求5所述隧道结构病害识别定位方法，其特征在于，所述湿度检测模块和烘干装置均安装于支撑盘的底部段。

7.根据权利要求6所述隧道结构病害识别定位方法，其特征在于，所述烘干装置包括支撑环和设置于支撑环上的加热板、吹风口，所述吹风口内安装微型风机或者外接风源。

8.根据权利要求4-7任意一项所述隧道结构病害识别定位方法，其特征在于，利用视觉识别模块识别隧道结构病害的方法如下：

9.根据权利要求8项所述隧道结构病害识别定位方法，其特征在于，所述利用视觉识别模块包括用于采集隧道全局图像的第一图像采集模块和用于采集局部图像的第二图像采集模块，通过全局图像对局部图像进行校验定位。

10.一种隧道结构病害识别定位系统，其特征在于，包括隧道巡检小车和控制模块，所述控制模块存储用用于执行权利要求1-9任意一项所述隧道结构病害识别定位方法的计算机程序。

技术总结本发明提供一种隧道结构病害识别定位方法及系统，首先搭建隧道巡检小车，述隧道巡检小车包括行走载体和搭载在行走载体上的病害识别模块、位置标记模块及距离保持模块；然后利用隧道巡检小车在隧道内巡检，巡检过程中，通过距离保持模块使得隧道巡检小车与隧道一侧侧壁保持相对恒定距离；利用病害识别模块识别隧道结构病害，当识别到隧道结构病害时，通过位置标记模块进行位置标记，以完成对隧道结构病害识别定位；以便于后续修复人员直接进行实地探查观测，降低了隧道结构病害出现遗漏的概率，也能够针对性的对渗漏病害进行精准识别，提供渗漏识别和渗漏量大小判断准确性。技术研发人员：林杰,刘松,黄思璐,祝江林,刁克,吕勇涛,雷斯达,周攀受保护的技术使用者：湖北交投智能检测股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25