CHNSpec Technology （Zhejiang）Co.,Ltd chnspec@colorspec.cn 86--13732210605
Πρόσφατα, μια ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο Tongji σημείωσε σημαντική πρόοδο στην ανίχνευση υπόγειων δομών επένδυσης σκυροδέματος — βασιζόμενη στην υπερφασματική κάμερα FigSpec FS-27 που αναπτύχθηκε από την Hangzhou CHNSpec Technology, η ομάδα κατασκεύασε με επιτυχία μια τεχνολογία μη καταστροφικής ανίχνευσης που ενσωματώνει υπερφασματική απεικόνιση (HSI) και βαθιά νευρωνικά δίκτυα (DNN). Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει την αυτοματοποιημένη, υψηλής ακρίβειας παρακολούθηση και οπτικοποίηση ελαττωμάτων της αντοχής σε θλίψη των υπόγειων επενδύσεων σηράγγων. Τα σχετικά ευρήματα έχουν γίνει δεκτά για δημοσίευση από το διεθνές κορυφαίο περιοδικό Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering (SCIE Q1 Top journal).
Σημεία πόνου στην ανίχνευση υπόγειων έργων υπογραμμίζουν την ανάγκη για καινοτομία στις παραδοσιακές μεθόδους
Με την επιτάχυνση της αστικοποίησης, οι υπόγειες υποδομές όπως οι σήραγγες του μετρό και οι διαβάσεις ποταμών συνεχίζουν να επεκτείνονται. Ως η βασική προστατευτική δομή στα υπόγεια έργα, η αντοχή σε θλίψη των επενδύσεων σκυροδέματος επηρεάζει άμεσα την δομική ακεραιότητα και την επιχειρησιακή ασφάλεια. Ωστόσο, το υπόγειο περιβάλλον είναι κλειστό και πολύπλοκο, και οι παραδοσιακές μέθοδοι ανίχνευσης αντιμετωπίζουν πολλούς περιορισμούς: καταστροφικές μέθοδοι όπως η δειγματοληψία πυρήνων και οι δοκιμές έλξης καταστρέφουν τη δομή και είναι χρονοβόρες και απαιτητικές σε εργασία. οι συμβατικές μη καταστροφικές τεχνολογίες όπως ο υπέρηχος και τα σφυριά ανάκρουσης δεν έχουν επαρκή ακρίβεια και δεν μπορούν να επιτύχουν χωρική οπτικοποίηση της κατανομής της αντοχής, καθιστώντας δύσκολη την ακριβή αναγνώριση τοπικών ελαττωμάτων όπως ρωγμές, απολέπιση και διείσδυση.
Λειτουργικά δεδομένα από σήραγγες διαβάσεων ποταμών όπως η γραμμή 12 του μετρό της Σαγκάης και η γραμμή 8 του μετρό του Qingdao δείχνουν ότι η μακροχρόνια διάβρωση των υπόγειων υδάτων και η γεωλογική πίεση μπορούν εύκολα να οδηγήσουν σε υποβάθμιση της αντοχής της επένδυσης. Χωρίς έγκαιρη και ακριβή παρακολούθηση, ενδέχεται να προκύψουν δομικοί κίνδυνοι. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη τεχνολογίας ανίχνευσης χωρίς επαφή, αυτοματοποιημένης, υψηλής ακρίβειας έχει καταστεί επείγουσα ανάγκη για τη συντήρηση υπόγειων έργων.
Η υπερφασματική κάμερα CHNSpec παρέχει βασική ενδυνάμωση, επιτυγχάνοντας τρεις τεχνικές καινοτομίες
Η υπερφασματική κάμερα CHNSpec FigSpec FS-27 που επιλέχθηκε από την ερευνητική ομάδα έγινε η βασική υποστήριξη υλικού πίσω από αυτή την τεχνολογική ανακάλυψη. Η κάμερα είναι εξοπλισμένη με έναν αισθητήρα InGaAs ικανό να καταγράφει 1024 συνεχόμενες φασματικές ζώνες στην περιοχή του εγγύς υπέρυθρου φάσματος 900–1700 nm, επιτυγχάνοντας φασματική ανάλυση 6,5 nm. Μπορεί να καταγράψει με ακρίβεια λεπτές διαφορές φασματικών χαρακτηριστικών στην επιφάνεια του σκυροδέματος, παρέχοντας άφθονες φυσικοχημικές πληροφορίες για την αξιολόγηση της αντοχής. Σε συνδυασμό με πηγές φωτός αλογόνου και ένα τυπικό πάνελ βαθμονόμησης ανάκλασης, η συσκευή μπορεί ακόμα να λάβει σταθερά φασματικές εικόνες υψηλής ευκρίνειας 1280×1280 σε αμυδρά και πολύπλοκα περιβάλλοντα σηράγγων, ικανοποιώντας τις αυστηρές απαιτήσεις της επιτόπιας ανίχνευσης.
Με βάση τα πολυδιάστατα φασματικά δεδομένα που λαμβάνονται από την κάμερα, η ομάδα ανέπτυξε καινοτόμα δύο μοντέλα παλινδρόμησης DNN. Μεταξύ αυτών, ο παλινδρομητής βαθιάς νευρωνικής δικτύωσης τμηματικού φάσματος (SegS_DNR) απέδωσε καλύτερα: μέσω της σύντηξης χωρικών–φασματικών χαρακτηριστικών χρησιμοποιώντας ένα παράθυρο pixel 5×5, το μοντέλο πέτυχε συντελεστή προσδιορισμού συνόλου δοκιμών (Rp²) 0,925 και υπολειμματική προγνωστική απόκλιση (RPD) 5,28, ξεπερνώντας κατά πολύ τα παραδοσιακά μοντέλα παλινδρόμησης μερικών ελαχίστων τετραγώνων (PLSR) και τυχαίων δασών (RFR). Εν τω μεταξύ, δημιούργησε χάρτες θερμότητας κατανομής αντοχής σε θλίψη 2D που παρουσιάζουν οπτικά διαφορές αντοχής σε διαφορετικές περιοχές επένδυσης, επιτυγχάνοντας τους διπλούς στόχους της “ποσοτικής ανίχνευσης + οπτικής παρουσίασης.”
Στην επιτόπια επαλήθευση που πραγματοποιήθηκε στη σήραγγα διαβάσεως του ποταμού Huangpu της γραμμής 12 του μετρό της Σαγκάης, η τεχνολογία όχι μόνο μέτρησε με ακρίβεια την αντοχή σε θλίψη των κανονικών τμημάτων (κατά μέσο όρο περίπου 47,6 MPa), αλλά και εντόπισε σαφώς χαρακτηριστικά υποβάθμισης της αντοχής σε περιοχές με ρωγμές, απολέπιση και διείσδυση — η μέση αντοχή της περιοχής ελαττώματος μειώθηκε σε 33–37 MPa, σε μεγάλο βαθμό σύμφωνη με τα πραγματικά αποτελέσματα μηχανικής ανίχνευσης, με ακρίβεια αναγνώρισης συγκρίσιμη με αυτή των ανώτερων μηχανικών.
Ενδυνάμωση της έξυπνης συντήρησης και ηγεσία ενός νέου παραδείγματος στην ανίχνευση υπόγειων έργων
Σε αυτή την τεχνολογική ανακάλυψη, τα πλεονεκτήματα υψηλής σταθερότητας και υψηλής φασματικής ανάλυσης της υπερφασματικής κάμερας CHNSpec FigSpec FS-27 επικυρώθηκαν πλήρως. Η συνεργατική της εφαρμογή με αλγορίθμους βαθιάς μάθησης έχει μεταμορφώσει πλήρως το παραδοσιακό μοντέλο ανίχνευσης για υπόγειες δομές επένδυσης. Η τεχνολογία δεν απαιτεί επαφή με την επιφάνεια της δομής, μπορεί να ολοκληρώσει γρήγορα την ανίχνευση σάρωσης μεγάλης περιοχής και οι χάρτες κατανομής αντοχής που δημιουργούνται μπορούν να υποστηρίξουν άμεσα τη λήψη αποφάσεων συντήρησης, βελτιώνοντας σημαντικά την επιστημονική φύση και την αποτελεσματικότητα της διαχείρισης του κύκλου ζωής των υπόγειων έργων.
Επί του παρόντος, η τεχνολογία έχει ολοκληρώσει πιλοτικές εφαρμογές σε υπόγεια έργα υπό πολύπλοκες γεωλογικές συνθήκες όπως σήραγγες διαβάσεων ποταμών και υποθαλάσσιες σήραγγες. Στο μέλλον, μπορεί να ενσωματωθεί με ρομποτική επιθεώρηση, IoT (Internet of Things) και τεχνολογίες BIM (Building Information Modeling) για την κατασκευή ενός έξυπνου συστήματος παρακολούθησης για υπόγειες υποδομές. Σύμφωνα με τον σχετικό εκπρόσωπο της CHNSpec, η εταιρεία θα συνεχίσει να βελτιστοποιεί την μηχανική προσαρμοστικότητα του εξοπλισμού υπερφασματικής απεικόνισης και θα παρέχει πιο στοχευμένες τεχνικές λύσεις για τις ανάγκες μη καταστροφικών δοκιμών στις μεταφορές, τα πολιτικά μηχανικά, τη γεωλογία και άλλους τομείς.
Η υλοποίηση αυτού του ερευνητικού επιτεύγματος όχι μόνο παρέχει μια νέα τεχνική οδό για την διασφάλιση της ασφάλειας των υπόγειων έργων, αλλά αποδεικνύει επίσης την βασική ανταγωνιστικότητα του εγχώριας παραγωγής υπερφασματικού εξοπλισμού σε εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας έρευνας και μηχανικής, εγχέοντας νέα δυναμική στην ασφαλή και βιώσιμη λειτουργία των υπόγειων υποδομών της Κίνας.
Το FS-27 είναι μια υπερφασματική κάμερα απεικόνισης εγγύς υπέρυθρου μικρού μήκους κύματος στη σειρά FigSpec® FS2X. Υιοθετεί τεχνολογία φασματικού διαχωρισμού μετάδοσης πλέγματος και διαθέτει υψηλή ανάλυση και υψηλή σταθερότητα, καθιστώντας την κατάλληλη για επαγγελματική φασματική ανάλυση απεικόνισης σε πολλούς τομείς.
Βασικά χαρακτηριστικά προϊόντος:
Εξαιρετική φασματική απόδοση: καλύπτει το εύρος εγγύς υπέρυθρου μικρού μήκους κύματος 900–1700 nm, με ανάλυση μήκους κύματος καλύτερη από 6 nm και υποστήριξη 1024 φασματικών καναλιών. Αξιόπιστη ποιότητα απεικόνισης: η ανάλυση εικόνας φτάνει τα 1280×1280, το δυναμικό εύρος είναι 12 bit, το SNR είναι 600:1 και το επίπεδο διάχυτου φωτός είναι μόνο 0,5%. Βολική και αποτελεσματική λειτουργία: η ενσωματωμένη απεικόνιση σάρωσης και η βοηθητική κάμερα προβολής μπορούν να παρακολουθούν την περιοχή λήψης σε πραγματικό χρόνο. υποστηρίζει πολλαπλές λειτουργίες ROI (Region of Interest) περιοχής. η ταχύτητα απεικόνισης είναι 10 δευτερόλεπτα ανά σάρωση.
