智能巡检机器人在隧道养护中的应用分析

智能巡检机器人在隧道养护中的应用分析

陶应涛

杭州兆吉市政设施养护有限公司 浙江杭州 311225

摘要：随着我国交通运输事业的迅猛发展，隧道作为联系各区域的重要通道，其安全畅通直接关系到交通的正常运行和人民生命财产的安全。传统的隧道养护方式以人工巡检为主，不仅效率低，且不能全面准确地掌握隧道各设施及环境状态。近几年来，随着人工智能、传感、机器人等技术的飞速发展，智能巡检机器人正逐渐成为隧道养护领域的研究热点。在隧道内安装了多种先进的传感器，可以对隧道内的各种设施及环境进行实时监控，为管理人员提供实时、准确的数据支撑。同时，智能巡检机器人还具备自主导航、充电、遥控等功能，极大地提高了隧道养护工作的效率与安全水平。本文对智能巡检机器人的工作原理进行了阐述，并对其在隧道养护中的应用进行了分析，旨在促进智能技术在隧道养护领域的应用和发展。

关键词：智能巡检机器人；隧道养护；应用

引言

智能巡检机器人通过安装多种传感设备，能够全面、有效地探测隧道内各类设施及环境状态，保障隧道安全运行，保障旅客安全出行。智能巡检机器人在发现异常时，可及时发出报警信号，并形成详尽的检测报告，为维护人员提供精准维护指导，既可提升隧道养护工作的效率与精度，又可减少人工巡检的成本与风险。

1.隧道智能巡检机器人工作原理

通过将机器人技术和非破坏性感知物联网技术相结合，可实现对隧道内设备运行状态的实时监测。在此基础上，对隧道结构的稳定性、设备的工作状况、行车的安全性、路面的平整度、隧道内的气象条件等进行了全面的了解。通过对这些状态数据的综合分析，可以准确地诊断出隧道在运行中由于损伤和劣化引起的细微变化。基于这些诊断结果，不仅能提高隧道运行的安全与效率，还能促进交通基础设施的智能化管理。

2.智能巡检机器人在隧道养护中的应用

2.1.隧道环境监测

2.1.1.温度与湿度监测

在隧道内，受车辆通行、通风系统及外界气候等因素影响，隧道内温湿度常发生波动，不仅影响隧道结构稳定性，也影响行车舒适性。智能巡检机器人通过安装温湿度传感器，可以持续监测隧道内的温湿度，准确测量周围环境温度、湿度，并将数据传送给机器人控制器，控制器再分析处理，形成可视化的环境状态报告。管理人员可借由这些报告了解隧道内的环境情况，如温湿度的变化趋势及有无异常波动等。一旦出现异常情况，管理者可及时调整通风系统运行参数、增设除湿装置等措施，以保证隧道内环境的稳定与安全。

2.1.2.有害气体检测

隧道是一种类似于密闭空间的空间，在车辆尾气排放、通风不良等条件下，易产生一氧化碳、二氧化氮等有害气体，不仅对人体健康造成潜在威胁，也会影响车辆的正常使用性能。智能巡检机器人采用先进的瓦斯传感器，可对巷道内有害气体浓度进行实时监测，具有灵敏度高、响应快等优点，可准确探测巷道内气体成分及浓度水平。在监控过程中，当检测到有害气体浓度超标时，通过语音、灯光等多种形式向管理者发出警报。与此同时，这些有害气体超标的情况也会被机器人实时传送至监控中心，以便管理者及时了解和采取相应的措施。为保证隧道内环境安全，管理人员一收到警报，立即启动应急预案，包括加强通风，疏散人员，开启应急通风系统，尽快减少有害气体的浓度，保证隧道内的安全。

2.2.隧道内部结构与设施巡检

2.2.1.隧道壁面检测

智能巡检机器人采用高清摄像机、红外热成像等多种传感设备，实现了对隧道内壁的全方位、无死角拍摄与探测。高清摄像机能捕捉到墙体表面的细微裂纹、渗漏痕和剥落等异常状态，红外热成像技术可以探测墙体的温度分布，从而发现潜在的热异常区域。通过采用先进的图像处理与分析技术，实现对隧道壁面异常状态的准确识别与准确定位与分类，不仅有助于管理者了解隧道壁面状态，也可为后续养护与养护工作提供数据支撑。

2.2.2.隧道顶部检测

智能巡检机器人通过安装激光雷达、位移传感器等高精度测量设备，实现对巷道顶面的全向测量与监控，确保隧道顶部出现微小变形或裂缝。激光雷达通过发射激光束并测量反射时间，可准确获取隧道顶部的三维形态及位置信息。位移传感器可以实时监测顶板的微小位移，为评价顶板的稳定与安全提供重要的依据。通过对采集到的数据进行深度分析与处理，机器人可以精确地预测巷道顶板潜在的危险。当发现顶板出现变形、开裂或其他异常状况时，会立即发出警报，并通知维护人员前往现场养护。

2.2.3.排水系统检测

智能巡检机器人通过安装水位传感器和流量传感器等先进设备，可以实时、准确地监测隧道排水系统的运行状况。水位传感器可以实时监测隧道内排水沟水位的变化，保证排水系统的正常工作。同时，流量传感器还可以对管网中的水流量进行测量，以便于管理者了解管网的实际运行情况。当检测到排水管道有堵塞、漏水等情况时，就会立刻发出警报，通知维护人员及时处理，既能消除隐患，又能保证隧道排水系统的稳定运行。

2.3.隧道交通设施与标志巡检

2.3.1.交通标志与标线检测

智能巡检机器人通过安装高清摄像头和图像识别等先进的传感设备，实现对隧道交通安全设施的全面、高效检测。高清晰度的摄像机可以捕捉到交通标志的所有细节，如破损，污染，遗失等。图像识别技术可以准确地分析道路标线，检测道路标线的磨损，模糊，丢失等现象。当检测到异常时，智能巡检机器人会立即向维护人员发送警报，并及时通知维护人员进行处理。此外，机器人还会产生一份详细的测试报告，将故障的种类、位置等详细信息记录在报告中，为维护人员提供准确的养护指导，既能提高养护效率，又能保证隧道内的交通设施得到及时养护，保证行车安全。

2.3.2.路面状况监测

智能巡检机器人采用激光扫描、位移传感器等先进设备，实现了对路面平整度、路面破损、坑洼等的高精度检测。激光扫描技术可以快速、精确地获取路面表面的三维形貌信息，包括路面的起伏、裂缝宽度、坑深度等。位移传感器可以对路面的微小位移进行实时监测，使管理者能够及时发现路面潜在的沉陷和变形隐患。智能巡检机器人除了能检测路面的物理状态外，还能检测出路面上是否有水、油等安全隐患。在隧道中安装有红外摄像机或化学传感器，可以快速检测出路面积水及油污，并及时提醒养护人员采取相应措施，保证隧道内行车安全。

3.结束语

综上所述，文章对智能巡检机器人的应用原理及在隧道养护领域的发展现状及应用进行了较为详尽的论述，认为智能巡检机器人不仅可以提高隧道养护的效率与精度，降低人工巡检的成本与风险，而且可以为管理人员及时准确地掌握隧道设施及环境状况，进而制定科学有效的养护管理策略。随着人工智能、传感器技术、机器人等技术的不断发展，智能巡检机器人必将在隧道养护领域得到更深入、更广泛的应用，为保障隧道安全运行和旅客出行提供更好的保障。

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