一种地下隧道智能巡检系统的制作方法

1.本发明涉及地下工程运维技术领域，尤其涉及一种地下隧道智能巡检系统。


背景技术：

2.城市地下轨道交通是现代城市交通系统的重要组成部分，也是城市公共交通系统的骨干力量，对提升城市公共交通运行效率、缓解城市交通拥堵、优化城市空间布局、改善城市环境起到了重要作用。近年来，城市地下轨道交通大规模兴建，投入运营的地下轨道交通设施日益增多。
3.由于地下轨道交通具有“建成即运维”的特殊性，众多地下轨道交通项目陆续进入运维周期。整个行业对于保障运营安全、提高服务质量及降低运营成本，开始显现出巨大的刚性需求，地下轨道交通运维业务日益成为全行业关注的新焦点。
4.目前城市地下轨道交通的运维工作还基于大量人员的现场作业，但由于夜间作业、工作环境艰苦、巡检任务难、巡检人员技术参差不齐等因素导致人工漏检情况时有发生，城市地下轨道交通运维面临着人工需求大、巡检效率低、运维自动化程度低、运维设备智能化程度低等多重挑战。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供了一种地下隧道智能巡检系统，采用智能设备和方法对隧道进行自动巡检并提供病害治理方案，节约了大量人力资源，提高了巡检效率。
6.本发明提供了一种地下隧道智能巡检系统，包括设置于隧道内的巡检机器人，设置于所述巡检机器人上的图像采集装置，与所述图像采集装置信号连接的病害检测处理装置，所述病害检测处理装置包括图像分析模块、病害分析模块、治理方案推送模块以及验收模块；
7.所述巡检机器人，用于按照预设路线在隧道内进行巡检；
8.所述图像采集装置，用于在机器人所述巡检过程中对隧道进行图像采集；
9.所述图像分析模块，用于接收所述图像采集装置所采集的图像数据，并利用预先训练好的深度学习模型对所述图像数据进行关于隧道病害的检测处理得到隧道病害信息；其中，所述深度学习模型是利用采集的隧道病害图像数据以及相应的隧道病害标注数据进行训练得到的；
10.所述病害诊断模块，用于根据所述隧道病害信息进行数据处理和故障诊断，并根据病害诊断结果在方案库中匹配相应的治理方案；其中，所述方案库中存储有病害诊断结果与治理方案的对应关系；
11.所述治理方案推送模块，用于将所述治理方案发送至维修人员终端，以使维修人员根据治理方案对隧道病害进行维修；
12.所述验收模块，用于接收维修人员上传的病害维修结果，完成隧道维修验收。
13.进一步地，所述巡检机器人采用钢轨轮式移动结构。
14.进一步地，所述图像采集装置为高精度工业相机。
15.进一步地，所述病害检测处理装置还包括隧道展示模块，用于显示标识有隧道病害信息的3d立体隧道模型。
16.进一步地，所述病害检测处理装置还包括病害修正模块，用于对所述3d 立体隧道模型上的隧道病害信息进行修正。
17.进一步地，所述病害诊断模块检测的隧道病害信息包括渗漏水信息、衬砌裂缝信息、衬砌掉块信息、接缝张开信息、管片错台信息。
18.进一步地，所述病害检测处理装置还包括评估报告输出模块，用于根据所述隧道病害信息输出隧道状态评估报告。
19.进一步地，所述病害检测处理装置还包括关联存储模块，用于将巡检记录信息和所述的隧道病害信息关联存储至病害数据库。
20.进一步地，所述病害检测处理装置还包括专家线上诊断模块，用于当系统无法输出解决方案时，通过专家对所述隧道病害信息进行数据处理和故障诊断，得到专家诊断结果信息和专家治理方案。
21.本发明提供了一种地下隧道智能巡检系统，包括设置于隧道内的巡检机器人，设置于所述巡检机器人上的图像采集装置，与所述图像采集装置信号连接的病害检测处理装置，所述病害检测处理装置包括图像分析模块、病害分析模块、治理方案推送模块以及验收模块；巡检机器人按照预设路线在隧道内进行巡检；图像采集装置在机器人所述巡检过程中对隧道进行图像采集；图像分析模块接收所述图像采集装置所采集的图像数据，并利用预先训练好的深度学习模型对所述图像数据进行关于隧道病害的检测处理得到隧道病害信息；病害诊断模块根据所述隧道病害信息进行数据处理和故障诊断，并根据病害诊断结果在方案库中匹配相应的治理方案；治理方案推送模块将所述治理方案发送至维修人员终端，以使维修人员根据治理方案对隧道病害进行维修；验收模块接收维修人员上传的病害维修结果，完成隧道维修验收。本发明提供的方案，通过巡检机器人搭载的图像采集装置采集隧道图像数据，利用基于深度学习的图像分析算法对隧道图像数据进行处理得到隧道病害信息，并通过根据隧道病害信息匹配相应的治理方案，以提供给维修人员根据治理方案对隧道病害进行维修，解决了传统人工巡检遇到的人工需求大、巡检效率低、运维自动化程度低、运维设备智能化程度低等问题，降低了维修人员工作强度，节约了大量人力资源，提高了巡检效率，降低了运维成本。
22.应当理解，上述发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本公开所基于的一种场景架构示意图；
25.图2为本公开实施例一提供的一种地下隧道智能巡检系统的结构示意图；
26.图3为本公开实施例二提供的一种地下隧道智能巡检系统的结构示意图。
27.通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
28.下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
29.图1为本公开所基于的一种场景架构示意图，如图1所示，本公开基于的一种场景架构可包括巡检机器人11、图像采集装置12、病害检测处理装置 13以及终端14。
30.其中，巡检机器人11为设置在隧道中且可以在隧道中移动的设备，巡检机器人11具体可为移动车或移动平台，在这里不做任何特别限制，巡检机器人11上搭载有图像采集装置12，图像采集装置12与病害检测处理装置 13信号连接，图像采集装置12具体可为具有图像拍摄功能的设备，在这里不做任何特别限制。
31.病害检测处理装置13为具有运算功能的设备，病害检测处理装置13具体可为装载有数据库的硬件设备或具备存储功能的服务器，在这里不做任何特别限制。
32.终端14为与病害检测处理装置13信号连接的电子设备，终端14具体可为笔记本电脑、平板电脑、智能手机等硬件设备，在这里不做任何特别限制。
33.具体来说，当接收隧道巡检指令后，巡检机器人11带动图像采集装置 12在隧道内巡检，图像采集装置12在巡检过程中采集隧道图像数据，病害检测处理装置13利用训练好的深度学习模型对隧道图像数据进行处理得到隧道病害信息，然后通过根据隧道病害信息匹配相应的治理方案，最后将治理方案发送给终端14，以使维修人员根据终端14接收的治理方案对隧道病害进行维修。
34.下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
35.实施例一
36.图2为本公开实施例一提供的一种地下隧道智能巡检系统的结构示意图。如图2所示，本实施例提供的一种地下隧道智能巡检系统，包括设置于隧道内的巡检机器人11，设置于所述巡检机器人上的图像采集装置12，与所述图像采集装置信号连接的病害检测处理装置13，所述病害检测处理装置13包括图像分析模块131、病害分析模块132、治理方案推送模块133以及验收模块134；
37.所述巡检机器人11，用于按照预设路线在隧道内进行巡检；
38.本实施例中，由于需要对隧道各区间进行巡检，巡检机器人为可在隧道内移动的设备。
39.在一种可能的实施方式中，所述巡检机器人采用钢轨轮式移动结构，所述巡检机器人利用轮子在钢轨上移动，到达各个隧道区间。
40.所述图像采集装置12，用于在机器人所述巡检过程中对隧道进行图像采集；
41.本实施例中，可通过设置在巡检机器人上的图像采集装置拍摄隧道各区间的图像，用以通过图像识别的方式检测隧道病害。
42.在一种可能的实施方式中，所述图像采集装置为高精度工业相机
43.所述图像分析模块131，用于接收所述图像采集装置所采集的图像数据，并利用预先训练好的深度学习模型对所述图像数据进行关于隧道病害的检测处理得到隧道病害信息；其中，所述深度学习模型是利用采集的隧道病害图像数据以及相应的隧道病害标注数据进行训练得到的；
44.其中，所述病害诊断模块检测的隧道病害信息包括渗漏水信息、衬砌裂缝信息、衬砌掉块信息、接缝张开信息、管片错台信息。
45.所述病害诊断模块132，用于根据所述隧道病害信息进行数据处理和故障诊断，并根据病害诊断结果在方案库中匹配相应的治理方案；其中，所述方案库中存储有病害诊断结果与治理方案的对应关系；
46.所述治理方案推送模块133，用于将所述治理方案发送至维修人员终端，以使维修人员根据治理方案对隧道病害进行维修；
47.所述验收模块134，用于接收维修人员上传的病害维修结果，完成隧道维修验收。
48.本实施例中，图像分析模块、病害诊断模块、治理方案推送模块以及验收模块依次进行隧道病害检测、隧道病害诊断、治理方案推送以及维修结果验收，实现了从隧道图像到隧道病害维修的全过程自动化处理。
49.需要说明的是，上述图像分析模块、病害诊断模块、治理方案推送模块以及验收模块等均可集成设置在后台服务器上，比如计算机、工控机等，具体的实现方式可以为硬件、软件或者软件和硬件结合。
50.具体来说，在实际应用场景中，当进行地下隧道巡检时，巡检机器人带动图像采集装置在隧道内移动拍摄图像，图像采集装置在移动过程中采集隧道图像数据并发送至图像分析模块，图像分析模块利用训练好的深度学习模型对隧道图像数据进行检测识别得到隧道病害信息，病害诊断模块根据隧道病害信息匹配相应的治理方案，治理方案推送模块将治理方案发送给用户终端，以使维修人员根据终端接收的治理方案对隧道病害进行维修，验收模块接收维修人员上传的病害维修结果，确定隧道病害已经完成治理。
51.可见，本实施例提供的一种地下隧道智能巡检系统，相比于现有人工巡检方法，通过图像智能分析方法实现了从隧道图像到隧道病害维修的全过程自动化处理，解决了传统人工巡检遇到的人工需求大、巡检效率低、运维自动化程度低、运维设备智能化程度低等问题，降低了维修人员工作强度，节约了大量人力资源，提高了巡检效率，降低了运维成本。
52.实施例二
53.在前述实施例的基础上，图2为本公开实施例二提供的一种地下隧道智能巡检系统的结构示意图，为了使隧道病害可视化，以便用户更好地获悉病害情况，掌握隧道的健康状态，如图2所示，优选的，所述病害检测处理装置还包括隧道展示模块135，用于显示标识有隧道病害信息的3d立体隧道模型。
54.本实施例中，3d立体隧道模型为根据实际隧道内部形态构建的模型，检测到的隧道病害信息可在3d立体隧道模型上标识并与3d立体隧道模型一起显示在隧道展示模块的
显示组件上。
55.由于检测出的隧道病害信息可能存在误检和漏检的情况，可为用户提供病害修正端口，以使用户对病害进行修正，优选的，所述病害检测处理装置还包括病害修正模块136，用于对所述3d立体隧道模型上的隧道病害信息进行修正。
56.本实施例中，提供了病害信息修正功能，对于检测出的病害，可以更改病害等级、病害类型以及删除病害等；对于未检测出的病害，提供手动标注功能，即可在提供的3d立体隧道模型上手动标注病害位置，并备注病害等级、病害类型等详细信息，实现人工添加病害信息。
57.优选的，所述病害检测处理装置还包括评估报告输出模块137，用于根据所述隧道病害信息输出隧道状态评估报告。
58.本实施例中，可根据预定模板输出隧道状态评估报告，报告中包含隧道病害信息，用于病害处置、专家研判及领导汇报。
59.优选的，所述病害检测处理装置还包括关联存储模块138，用于将巡检记录信息和所述的隧道病害信息关联存储至病害数据库。
60.本实施例中，记录每次巡检信息，并将巡检记录信息和每次巡检得到的隧道病害信息关联存储，解决了隧道病害的历史数据无法追溯的问题，方便用户追踪隧道病害的发展。
61.优选的，所述病害检测处理装置还包括专家线上诊断模块139，用于当系统无法输出解决方案时，通过专家对所述隧道病害信息进行数据处理和故障诊断，得到专家诊断结果信息和专家治理方案。
62.本实施例中，疑难病害提供专家线上诊断，技术专家对隧道病害分析后提供治理方案，解决了疑难病害无从下手，找不到原因，无治理方案问题。
63.需要说明的是，上述隧道展示模块、病害修正模块、评估报告输出模块、关联存储模块以及专家线上诊断模块等均可集成设置在后台服务器上，比如计算机、工控机等，具体的实现方式可以为硬件、软件或者软件和硬件结合。
64.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。