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給隧道做“體檢”,激光掃描當“醫師”-華測導航

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給隧道做“體檢”,激光掃描當“醫師”
作者:    時間: 2021-03-11    瀏覽量:4207


截止2020年底,我國鐵路和地鐵運營隧道總長已超過25000公里。因地質條件、自然災害、施工質量、周邊施工等復雜原因,容易產生襯砌剝落、滲漏、管片變形、設備侵限等常見病害。若未及時發現并盡早治理,將威脅列車行車安全并大幅增加整治費用,嚴重時甚至會造成撞擊列車、局部坍塌、中斷運行等災難后果。

特別是,隨著線路里程增加、運營時間延長和檢修天窗壓縮,傳統巡檢測量存在成果單一、效率低下等瓶頸,難以滿足全覆蓋、全要素、高精度、高效率的隧道檢測需求。

那要怎么辦?來套移動激光掃描系統!


移動激光掃描系統具有采集效率高(3-10km/h)、信息豐富(測量+影像)、毫米級測量精度等優勢,可獲取結構變形、內壁影像、限界輪廓、調繪報表等,已廣泛應用于隧道的建設、運營及改建。
那么,該系統的檢測原理如何?檢測過程是怎樣的?真的有這么牛嗎?到底有什么優勢呢?


“體檢”原理

軌道移動激光掃描系統包含一輛電動檢測車,一臺Z+F 9012激光斷面儀和一臺控制平板電腦,能夠自動采集沿線高密度、高精度的激光點云。

Z+F 9012激光斷面儀

Z+F 9012激光斷面儀集成的軌道移動激光掃描系統無疑較依靠于全站儀的傳統檢測方式智能許多。與架站式三維激光掃描儀的作業方式相比,在影像分辨率、影像對比度、標定精度、豎直視場角、連續作業時間、文件讀取耗時等方面,它也更具優勢。

Z+F PROFILER 9012斷面掃描儀


Z+F 9012移動激光掃描系統還具備以下特點:

1、轉速高(200r/s) 
高速掃描時線間隔小,影像分辨率更高。


2、測距精度高(標稱±1mm)

測距常數差經嚴格標定。


3、影像灰度對比度好

軟件優化處理后可媲美單反相機影像。



Z+F 9012激光斷面儀采集完成后,經“里程糾正、正射投影、斷面解算、調繪識別”處理,可獲得輪廓、內壁影像、調繪報告、行車限界等成果。進一步采用數字微分糾正、超分辨率成像、計算機視覺算法處理后,可實現AI輔助病害識別和VR漫游視頻,實現對隧道結構的 “CT體檢”。


“體檢”過程

1、數據采集

設備安裝完畢并調整好掃描姿態后,采用同濟大學研制的“隧道激光掃描采集與處理軟件”(簡稱Tlsd軟件),根據項目要求設置掃描作業參數,連接掃描儀開始作業。Tlsd軟件專門為隧道作業設計,具有檢測車作業速度多檔可調,激光掃描儀的連接控制、斷面加載等功能,可以提高現場采集的便利性、可靠性和后處理效率。


項目信息和掃描參數設置

項目信息和掃描參數設置

現場作業儀器設置

現場作業儀器設置


2、數據處理

采集好數據,接下來就要進行分析計算。參照《鐵路橋隧建筑物劣化評定標準》(Q/CR 405.2-2019)、《盾構法隧道施工及驗收規范》(GB 50446-2017)等規范,選擇解算模型和計算參數,剔除遮擋及噪聲點,解算直徑收斂、橢圓度、管片錯臺、接觸網幾何參數等,即可生成隧道三維點云、綜合限界和成果報表。


斷面激光測量系統適合隧道斷面類型

適用隧道斷面類型

預覽影像+三維點云+隧道剖面

預覽影像+三維點云+隧道剖面

綜合斷面CAD圖

綜合斷面CAD圖

(直徑收斂、管片錯臺、行車限界、接觸網導高與拉出值、拱頂凈高)

盾構管片變形CAD圖

盾構管片變形CAD圖
(直徑收斂、橢圓度、環間錯臺、管片錯臺)
盾構隧道測量成果報表

盾構隧道測量成果報表


3、影像調繪

在Tlsd軟件中,首先輸入隧道設計斷面線,按等面積投影展開并插值生成灰度(或偽彩色影像)。然后,利用調繪功能判讀識別病害(設備)的類型、里程、尺寸。最后,按項目需求匯總生成調繪報表。

地鐵隧道內壁正射投影影像(2mm/像素)

地鐵隧道內壁正射投影影像(2mm/像素)

AI輔助識別管片、線纜、接觸網

AI輔助識別管片、線纜、接觸網

高鐵隧道病害調繪

高鐵隧道病害調繪

影像調繪報表樣例

影像調繪報表樣例


4、結果分析

可以對隧道變形和病害的數量、分級、類型、位置及變化情況進行分析,對超限變形或重點病害進行專題統計,綜合形成速報或專題報告。


管片變形、接觸網幾何參數、綜合限界

管片變形、接觸網幾何參數、綜合限界

影像調繪成果統計、分級和報表

影像調繪成果統計、分級和報表


優勢分析

一句話總結優勢:更高測量精度,更高質量成像,更智能識別病害。


1、全要素

無需照明和觀測瞄準,無人工觀測誤差。一次作業能夠獲得隧道斷面、收斂(錯臺)變形、影像調繪、接觸網幾何參數、綜合限界、漫游視頻等豐富成果數據。


2、高效率

作業班組2-3人,外業采集速度約10km每個窗口期(4小時),數據處理和提交報告1個工作日,如需人工驗證和調繪,2-6km每天。測量精度±2mm,能夠滿足定期監測、病害普查需求。


3、全過程

建設期,可用于限界檢測、竣工驗收;運營期,可用于定期監測、保護區監測、病害普查;改建加固,可用于數字化勘測、病害普查、鋼管片預制。

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