CHNSpec Technology （Zhejiang）Co.,Ltd chnspec@colorspec.cn 86--13732210605
Onlangs heeft een onderzoeksteam van de Tongji Universiteit belangrijke vooruitgang geboekt in de detectie van ondergrondse betonnen bekledingsconstructies - met behulp van de FigSpec FS-27 hyperspectrale camera, ontwikkeld door Hangzhou CHNSpec Technology, heeft het team met succes een niet-destructieve detectietechnologie gebouwd die hyperspectrale beeldvorming (HSI) en diepe neurale netwerken (DNN) integreert. Deze technologie maakt geautomatiseerde, zeer nauwkeurige monitoring en defectvisualisatie van de druksterkte van ondergrondse tunnelbekledingen mogelijk. De gerelateerde bevindingen zijn geaccepteerd voor publicatie door het internationale toptijdschrift Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering (SCIE Q1 Top journal).
Pijnpunten in ondergrondse engineeringdetectie benadrukken de behoefte aan innovatie in traditionele methoden
Met de versnelling van de verstedelijking blijven ondergrondse infrastructuren zoals metrotunnels en rivierovergangen zich uitbreiden. Als de belangrijkste beschermende structuur in ondergrondse engineering, beïnvloedt de druksterkte van betonnen bekledingen direct de structurele integriteit en operationele veiligheid. De ondergrondse omgeving is echter afgesloten en complex, en traditionele detectiemethoden staan voor veel beperkingen: destructieve methoden zoals kernbemonstering en uittrekproeven beschadigen de structuur en zijn tijdrovend en arbeidsintensief; conventionele niet-destructieve technologieën zoals ultrasoon en reboundhamers missen voldoende nauwkeurigheid en kunnen geen ruimtelijke visualisatie van de sterkteverdeling bereiken, waardoor het moeilijk is om lokale defecten zoals scheuren, afbrokkeling en waterinsijpeling precies te identificeren.
Operationele gegevens van riviertunnels zoals Shanghai Metro Lijn 12 en Qingdao Metro Lijn 8 tonen aan dat langdurige grondwatererosie en geologische spanning gemakkelijk kunnen leiden tot sterktevermindering van de bekleding. Zonder tijdige en nauwkeurige monitoring kunnen structurele risico's optreden. Daarom is de ontwikkeling van contactloze, geautomatiseerde, zeer nauwkeurige detectietechnologie een dringende behoefte geworden voor het onderhoud van ondergrondse engineering.
CHNSpec Hyperspectrale Camera Biedt Kern Empowerment, Realiseert Drie Technische Innovaties
De CHNSpec FigSpec FS-27 hyperspectrale camera die door het onderzoeksteam is geselecteerd, werd de belangrijkste hardware-ondersteuning achter deze technologische doorbraak. De camera is uitgerust met een InGaAs-sensor die in staat is om 1024 opeenvolgende spectrale banden in het 900–1700 nm nabij-infrarood spectrumbereik vast te leggen, met een spectrale resolutie van 6,5 nm. Hij kan subtiele spectrale verschillen op het oppervlak van beton nauwkeurig vastleggen, waardoor er overvloedige fysisch-chemische informatie wordt verstrekt voor sterktebeoordeling. In combinatie met halogeenlichtbronnen en een standaard reflectie-kalibratiepaneel kan het apparaat nog steeds stabiel 1280×1280 high-definition spectrale beelden verkrijgen in zwakke en complexe tunnelomgevingen, wat voldoet aan de strenge eisen van detectie ter plaatse.
Op basis van de hoogdimensionale spectrale gegevens die door de camera zijn verkregen, heeft het team op innovatieve wijze twee DNN-regressiemodellen ontwikkeld. Hiervan presteerde de segmented-spectrum deep neural regressor (SegS_DNR) het best: door ruimtelijk-spectrale feature fusion met behulp van een 5×5 pixelvenster, bereikte het model een testset-bepalingscoëfficiënt (Rp²) van 0,925 en een residuele voorspellende afwijking (RPD) van 5,28, waarmee het traditionele partial least-squares regression (PLSR) en random forest (RFR) modellen ver overtrof. Ondertussen genereerde het 2D druksterkteverdelingsheatmaps die visueel sterkteverschillen over verschillende bekledingsgebieden presenteren, waarmee de dubbele doelen van 'kwantitatieve detectie + visuele presentatie' werden bereikt.
In de verificatie ter plaatse die werd uitgevoerd in de cross-Huangpu River tunnel van Shanghai Metro Lijn 12, mat de technologie niet alleen nauwkeurig de druksterkte van normale secties (gemiddeld ongeveer 47,6 MPa), maar identificeerde ook duidelijk sterktevermindering in gebieden met scheuren, afbrokkeling en waterinsijpeling - de gemiddelde sterkte van de defectregio daalde tot 33–37 MPa, zeer consistent met de werkelijke technische detectieresultaten, met een herkenningsnauwkeurigheid die vergelijkbaar is met die van senior engineers.
Empowering Intelligent Maintenance en Leading a New Paradigm in Underground Engineering Detection
In deze technologische doorbraak werden de voordelen van hoge stabiliteit en hoge spectrale resolutie van de CHNSpec FigSpec FS-27 hyperspectrale camera volledig gevalideerd. De gezamenlijke toepassing ervan met deep learning-algoritmen heeft het traditionele detectiemodel voor ondergrondse bekledingsconstructies volledig getransformeerd. De technologie vereist geen contact met het oppervlak van de constructie, kan snel grootschalige scandetectie voltooien en de gegenereerde sterkteverdelingskaarten kunnen direct onderhoudsbeslissingen ondersteunen, waardoor de wetenschappelijke aard en efficiëntie van het beheer van de levenscyclus van ondergrondse engineering aanzienlijk worden verbeterd.
Momenteel heeft de technologie proefapplicaties voltooid in ondergrondse engineeringprojecten onder complexe geologische omstandigheden, zoals rivier- en zeetunnels. In de toekomst kan deze worden geïntegreerd met robotische inspectie, IoT (Internet of Things) en BIM (Building Information Modeling) -technologieën om een intelligent monitoringsysteem voor ondergrondse infrastructuur te bouwen. Volgens de relevante woordvoerder van CHNSpec zal het bedrijf de technische aanpasbaarheid van hyperspectrale beeldvormingsapparatuur blijven optimaliseren en meer gerichte technische oplossingen bieden voor niet-destructieve testbehoeften in transport, civiele techniek, geologie en andere gebieden.
De implementatie van deze onderzoeksresultaten biedt niet alleen een nieuwe technische weg voor de veiligheid van ondergrondse engineering, maar demonstreert ook het concurrentievermogen van in eigen land geproduceerde hyperspectrale apparatuur in high-end onderzoek en technische toepassingen, waardoor er nieuwe impulsen worden gegeven aan de veilige en duurzame werking van de Chinese ondergrondse infrastructuur.
FS-27 is een kortegolf nabij-infrarood beeldvormende hyperspectrale camera in de FigSpec® FS2X-serie. Hij maakt gebruik van transmissie-rooster spectrale scheidingstechnologie en beschikt over een hoge resolutie en hoge stabiliteit, waardoor hij geschikt is voor professionele spectrale beeldanalyse in meerdere velden.
Belangrijkste productkenmerken:
Uitstekende spectrale prestaties: dekt het 900–1700 nm kortegolf nabij-infrarood bereik, met een golflengte resolutie beter dan 6 nm, en ondersteunt 1024 spectrale kanalen. Betrouwbare beeldkwaliteit: beeldresolutie bereikt 1280×1280, dynamisch bereik is 12 bits, SNR is 600:1 en strooilichtniveau is slechts 0,5%. Handige en efficiënte bediening: ingebouwde scanbeeldvorming en hulpaanzichtcamera kunnen het opnamegebied in realtime bewaken; ondersteunt meerdere regionale ROI-functies; beeldvormingssnelheid is 10 seconden per scan.
