“探寶”在隧道內(nèi)工作。  中鐵科研院西南院供圖

隧道深處幽暗潮濕、隱患暗藏，傳統(tǒng)人工巡檢風(fēng)險(xiǎn)高、效率低。掌子面前方不良地質(zhì)的探測(cè)，是保障施工安全的關(guān)鍵。為此，中鐵科研院西南院自主研發(fā)了隧道智能探測(cè)設(shè)備“探脈者1號(hào)”，并于近日正式投入工作。

據(jù)了解，這款智能設(shè)備身形靈活、自帶導(dǎo)航，憑借“硬件硬核+軟件智能”的雙重優(yōu)勢(shì)，整合多模態(tài)感知、多方法探測(cè)、自主導(dǎo)航、智能管控等功能，是國內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)“近場(chǎng)信息采集、遠(yuǎn)場(chǎng)地質(zhì)感知”一體化的“震、電、光、氣”綜合探測(cè)隧道智能設(shè)備，被研發(fā)人員和一線工友親切稱呼為“探寶”，為隧道施工安全筑牢了科技防線。

“全能手”：

全方位守護(hù)隧道施工安全

據(jù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)介紹，“探寶”針對(duì)隧道無光、缺氧、環(huán)境復(fù)雜的作業(yè)場(chǎng)景，配備了一系列量身定制的“專屬裝備”，在近場(chǎng)信息采集與現(xiàn)場(chǎng)安全管控上細(xì)致入微，堪稱隧道施工的“全能安全衛(wèi)士”，全方位筑牢了施工安全屏障。

其集成的高亮度照明模塊，為各類探測(cè)、巡檢作業(yè)提供充足光源；前部搭載的隧道氣體檢測(cè)傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵氣體濃度，響應(yīng)速度快至0.5秒，一旦超標(biāo)便會(huì)立即發(fā)送告警信息；頭部部署高幀率云臺(tái)光學(xué)相機(jī)，可精準(zhǔn)捕捉表觀地質(zhì)信息與環(huán)境情況，并支持4K視頻拍攝與H.265編碼壓縮，在復(fù)雜電磁環(huán)境下仍能實(shí)現(xiàn)延遲低于200毫秒的圖像傳輸；配合視覺AI算法，還能進(jìn)行人員行為識(shí)別與記錄，包含未佩戴安全帽、違規(guī)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域等識(shí)別，提升現(xiàn)場(chǎng)施工安全管控能力，讓安全隱患早發(fā)現(xiàn)、早處置。

“透視眼”：

80米內(nèi)精準(zhǔn)捕捉地質(zhì)隱患

在近場(chǎng)安全守護(hù)的基礎(chǔ)上，“探寶”更具備強(qiáng)大的遠(yuǎn)場(chǎng)地質(zhì)感知能力，為隧道施工裝上了一雙銳利的“透視眼”，成功破解傳統(tǒng)超前地質(zhì)探測(cè)的諸多難題。

“以往人工探測(cè)掌子面前方不良地質(zhì)，地震波反射法（探巖）和電法類（探水）需分開探測(cè)，不僅耗時(shí)費(fèi)力，還要冒著塌方風(fēng)險(xiǎn)近距離作業(yè)，而‘探寶’能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距遙控水巖一體化探測(cè)，探測(cè)過程既安全又全面。”現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)負(fù)責(zé)人的話語，道出了這款智能設(shè)備的核心優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)探測(cè)模式不同，“探寶”最關(guān)鍵的突破，是將地震波法與電磁法一體化集成，為隧道施工裝上了“透視眼”。

它搭載自主研發(fā)的小型化、低功耗、抗干擾震-電一體化采集主機(jī)，可實(shí)現(xiàn)兩種探測(cè)方法數(shù)據(jù)的高精度同步采集；搭配電磁波設(shè)備，設(shè)計(jì)了適用于隧道空間的可折疊、可旋轉(zhuǎn)收發(fā)線圈，通過主控軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)多角度采集，能精準(zhǔn)探測(cè)掌子面前方80米范圍內(nèi)的地層含水情況。其中，地震波探測(cè)技術(shù)對(duì)致災(zāi)構(gòu)造靈敏度極高，如同“聽診器”能捕捉地質(zhì)構(gòu)造異常，電磁波技術(shù)則擅長(zhǎng)捕捉富水區(qū)域信號(hào)，兩者互補(bǔ)驗(yàn)證，不僅大幅提升地質(zhì)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，還有效減小對(duì)隧道施工的干擾，該項(xiàng)技術(shù)智能化提升將改變傳統(tǒng)隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的探測(cè)模式，讓地下“隱形陷阱”無所遁形。

“智慧腦”：

自主決策解鎖智能建造新范式

“探寶”的出色表現(xiàn)，離不開“硬核底盤”與“智慧大腦”的深度協(xié)同，這也是其區(qū)別于普通智能裝備的核心競(jìng)爭(zhēng)力。作為專業(yè)移動(dòng)智能作業(yè)平臺(tái)，“探寶”身形靈活、體重適中，量身選配的大容量電池包讓其單次續(xù)航可達(dá)15公里，完全覆蓋長(zhǎng)距離隧道巡檢需求；25公斤有效的高負(fù)載能力，可靈活搭載雙光云臺(tái)、地質(zhì)探測(cè)主機(jī)、氣體檢測(cè)儀等多套設(shè)備，模塊化設(shè)計(jì)讓設(shè)備更換更便捷，能精準(zhǔn)適配不同施工場(chǎng)景的作業(yè)需求。

軟件系統(tǒng)升級(jí)為“探寶”裝上“智慧大腦”，賦予其強(qiáng)大自主決策能力。針對(duì)隧道弱紋理、重復(fù)結(jié)構(gòu)環(huán)境，研發(fā)團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了激光雷達(dá)-視覺融合算法，解決了定位漂移難題，讓“探寶”可自主規(guī)劃最優(yōu)路徑、靈活避障、定點(diǎn)巡航。同時(shí)，專屬工具結(jié)合視覺圖像拼接與激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成掌子面高清全景圖、三維模型，并能將點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為BIM模型，快速實(shí)現(xiàn)隧道數(shù)字化建模，為工程設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、后期維護(hù)提供全流程數(shù)字化支撐。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)還升級(jí)管控平臺(tái)專屬接口，設(shè)計(jì)一鍵式任務(wù)腳本，“探寶”可自主前往指定位置完成自動(dòng)化信息采集。離線智能仿生機(jī)器人巡檢平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備工況、任務(wù)執(zhí)行、告警數(shù)據(jù)全景可視化，管理人員可實(shí)時(shí)掌握巡檢位置、設(shè)備狀態(tài)、電量及環(huán)境數(shù)據(jù)，大幅減少人工投入。緊急情況下，遠(yuǎn)程控制臺(tái)可精準(zhǔn)操控“探寶”高效應(yīng)對(duì)突發(fā)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)從人工“冒險(xiǎn)探路”到機(jī)器“自動(dòng)排險(xiǎn)、智能預(yù)判”的轉(zhuǎn)變。

從傳統(tǒng)人工探測(cè)到智能裝備賦能，“探寶”的上線，不僅有效降低了隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)、提升作業(yè)效率，還將帶來顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，推動(dòng)隧道施工向少人化、無人化升級(jí)，讓施工人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)環(huán)境。

下一步，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步融合AI、5G、數(shù)字孿生技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化“探寶”的地質(zhì)探測(cè)精度和自主決策能力，同時(shí)探索電池快速更換與自動(dòng)充電方案，進(jìn)一步提升其續(xù)航與作業(yè)效率，推動(dòng)其在鐵路、公路、水利等更多領(lǐng)域落地應(yīng)用，為我國基建行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入源源不斷的新動(dòng)能。