高速公路隧道自动巡检系统
智慧隧道机器人可实现可见光与红外视频图像采集功能，机器人可自动移动到指定位置，控制云台自由转动，拍摄隧道内各种设备高清图像和红外热成像，并将采集到的信息经无线局域网实时传输到主控室，在主控室的工作人员便可根据图像判断出隧道内的各种设备是否安全。
2.巡航测温功能
智能机器人搭载的红外热像仪，根据红外热成像原理，能准确检测设备运行时的表面温度。同时在后台监控界面上，准确显示当前拍摄设备的运行温度，如果温度值超出预先设定的阈值，则会发出警报。采用巡航测温的方式实现隧道测温的全覆盖，机器人一边沿着隧道行走，一边用红外热像仪对设备进行温度检测。不仅可以实现隧道测温的全覆盖，而且能有效提高机器人在隧道内巡检的效率。
3.环境监测功能
巡检机器人携带有气体探测器与温湿度传感器，可以随时对隧道内的空气环境与温湿度进行分析并得出结果，同时将结果反馈给主控室的工作人员，也可人工设置报警的限值，包括低温、高温报警限值，湿度报警限值，气体浓度报警限值，超过限值后立即声光报警，以防止由于工作人员对隧道环境的误判，造成生命危险。
4.双向语音对讲功能
当隧道内设备发生现场工作人员不能解决的非常规问题时，通过综合隧道智能机器人的视频设备和语音设备可实现现场工作人员与远端专家的即时交互，由专家来指导和监督现场工作人员，实现正确规范的操作，有助于问题的现场解决。此时，机器人将伴随现场的工作人员进行工作。
5.自主巡检功能
机器人可进行定时巡检、定点巡检、定任务巡检等多种巡检方式。常用的定点巡检可以根据指定的路径和指定的巡检目标点进行自动匀速巡检，只需要设定巡检路径并启动自动巡检即可使机器人自动完成一次巡检。机器人搭载高清摄像机、高灵敏红外热成像仪、拾音器、有害气体传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、光照传感器等多种检测设备，自动对各种设备如电缆接头、接地箱、集水井、隧道井体、各种给排水管道等隧道内设施以及辅助设备的外观检查、温度诊断、气体检测等工作。
6.遥控巡检功能
除机器人自动进行例行巡检外，还可以通过人工遥控巡检的方式对机器人进行实时遥控。该项应用模式适用于运维人员以及管理单位需要对某类设备的状态进行锁定与监测，尤其对于在机器人自主巡检过程中如检测到设备、环境状态异常并向运维人员告警时，运维人员可以在第一时间操控机器人快速到达异常设备位置，及时对异常设备进行查看并核实报警信息，以便迅速制定响应策略。
7.应急处理功能
机器人在日常巡视过程中，当检测到隧道内环境、设备、安防情况等出现异常或出现火灾、管道爆裂、人员伤亡等事故时，能迅速做出反应并发出警报，锁定设备故障和事故发生所在位置，通知后台运维人员及时采取措施。
8.垂直爬坡功能
隧道在设计过程中，会遇到倒虹口设计，该类设计导致机器人需要保证可以大角度爬坡能力。本方案中，若遇到此情况，会在爬坡处安装金属齿条结构，机器人通过齿轮齿条结构设计，可以平稳安全的实现爬坡。
9.火灾监测与消防
智能机器人除了搭载有红外热像仪，还搭载有烟雾检测设备，可协同对隧道内的火灾进行监控预警。当机器人发现火源后，立即发出警报，提醒后台人员采取应急措施，同时调动系统配套的消防机器人。消防机器人根据巡检机器人提供的火灾位置信息，第一时间赶赴火灾地点进行应急消防工作。灭火机器人搭载有超细干粉灭火器，满足电力隧道的灭火要求。
10.自身安全防护功能
智能机器人采用超声波停障系统，对障碍物和隧道内工作人员进行探测，遇到障碍会停障并报警。同时在结构上增加防护，防止碰撞造成人员或者设备损伤，与超声波停障系统构筑双重安全保障，在超声波停障系统失效情况下防止与障碍物的激烈碰撞，并进行系统安全报警并在明显位置安装有闪动警示灯，提醒隧道内工作人员注意。
11.自主充电功能
挂轨式智慧隧道机器人本体自带电池电量检测电路，且可人工设置电量报警下限，一旦机器人检测到电池电量低于设置值时则会自动停止当前巡检任务，同时发出警报，之后自主运行到充电点进行充电。
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隧道在线监测系统解决方案
一、方案背景
随着经济的发展，越来越多的城市开始兴建地铁工程。地铁隧道建造在地质复杂、道路狭窄、地下管线密集、交通繁忙的闹市中心，其安全问题不容忽视。无论在施工期还是在运营期都要对其结构进行变形监测，以确保主体机构和周边环境安全。近年来，我国的高铁、高速等交通基础设施建设突飞猛进，不可避免的带来了隧道、桥梁等施工工程量的大幅增加，隧道施工受山体地质及水文等条件的影响，施工难度大，安全事故时有发生，而既有隧道随着使用年限的增加，出现了例如开裂、渗水、变形等各种病害，给交通安全带来的不小的威胁。因此对新建隧道及既有隧道的监测成为了一个尤为重要的工作。我公司运用自己的专业技术，结合现有隧道监测的难点与特点，开发了一款专门针对隧道施工监测及运营期安全监测的在线监测系统，通过物联网等先进技术，实现了数据采集、无线上传、数据分析、超限报警等先进功能，为隧道监测人员提供了完美的解决方案。
二、系统组成
隧道在线监测系统采用无线智能传感技术、物联网技术、云计算技术、嵌入式技术、通信和多媒体信息技术，以自主研发的软硬件监测系统为核心，通过可靠、实用、专业的监测系统解决方案向用户提供及时、准确的监测数据。
主要监测内容如下：围岩及支护状态的观察描述、地表沉降、隧道拱顶沉降、隧道收敛监测、附近的建筑物倾斜监测、孔隙水压力监测、支护土压力监测、土体垂直位移监测、土体水平位移监测，提供全面而准确的数据支撑。可以把隧道在线监测系统分为四层：感知层、网络层、平台层、应用层。
感知层：实时感应隧道监测参数传感器的状态，如变形监测、地表沉降、土体位移、土壤含水率、土压力、渗压计等前端感知设备；
网络层：支持数据通信，可上、下双向通讯，支持无线蜂窝网络、短信、北斗、PSTN、超短波、ZigBee等通信方式。感应设备M21F2可通过监测预警平台的通讯方式，上行发送至监测控制中心平台。
平台层：整合各层设备和系统功能，通过信号的连接，下发平台对前端感应器的命令，上传监测数据的采集、处理、存储和分析，实时联动前端各大监控设备。
应用层：开启信息发布途径，实时展示信息数据和预警信息。
三、系统功能
■24小时实时监测：对隧道变形、受力、环境等全自动化在线监测，实时掌握隧道整体施工/运行的安全状态。
■多重分级预警：数据异常时，系统会触发相应三级报警机制，第一时间以短信、传真、广播等形式通知用户。
■应急预案处理：从专家库直接提取相应处理办法，及时采取人员介入、封锁道路等办法，将安全隐患消除在萌芽状态。
■结构损伤机理研究：对结构损伤机理的宏观分析、结构变形及破坏趋势研究、归纳演绎。
■提供参考依据：监测数据的存储，为今后同类工程设计、施工提供类比依据。
■行业规范标准形成：制定出适合结构健康监测的安全评价标准体系，形成行业标准规范。
四、云平台
云服务器部署在云端，采用B(浏览器)/S(服务器)模式，可以购买阿里云或者腾讯云服务，也可以自建服务器，硬件要求根据配隧道监测数量而定，隧道在线监测系统云平台由辰迈开发，具有完全自主知识产权，其主要功能是控制系统各个模块自动运行，接收、显示、保存、查询、打印报警信息，系统主要功能：隧道拱顶沉降监测管理功能、隧道监测地图信息、隧道监测传感器、系统设备信息、视频图像信息、预警信息查询、集成深部位移监测信息查询、发布信息设置、开放平台接口。
五、系统价值
隧道在线监测系统可用于实时在线监测隧道的各种需要监测的量值。隧道围岩地质条件复杂，施工环境恶劣，传统人工检测手段难以全方位保证隧道安全。隧道在线监测系统，针对隧道全生命周期中的监测重难点问题，提供针对性的监测解决方案，数据传输到本地服务器，本地永久储存，数据实时查看监测，历史数据随时可查。数据上传云端永久备份，并且通过云端嵌入的学习算法和模型，对隧道的各项监测数据进行分析，综合评估隧道的健康状况，有效预警、防范和遏制重大事故发生，为用户组织抢险，疏散影响区域人群赢得时间，减少事故伤亡和财产损失，为隧道施工和运营的安全保驾护航。
隧道智能巡检机器人系统
金三立隧道机器人在业界首创将AR虚拟增强现实技术应用于电缆隧道巡检系统，极大地提升了产品使用效率和客户体验感。
设备采用低功耗设计，具有自我维护、电量管理功能，拥有隧道视频全覆盖、智能AE、智能AF、可见光红外光融合、隧道内WIFI信号无缝切换等核心技术，同时通过图像智能识别技术，主动识别电缆隧道内各种异常并及时告警，实现隧道内全方位智能无人巡检。
隧道智能喷浆机器人
一、项目研究内容、目标及意义1.1项目简介本项目拟开展以下几方面重点研究：复杂多变大空间隧道环境扫描建模技术、约束多目标的轨迹规划技术、非线性强耦合多关节机械臂控制及振动抑制技术、受限通道下设备远程监控管理技术。提出结合施工工况的基于法向偏差的点云去噪与基于三角剖分的孔洞修复算法，克服粉尘、潮湿、振动等恶劣工况对传感器扫描建模的影响；采用多种点云搜索、点云特征提取与分割的组合方法，识别出施工中隧道表面存在的拱架、防护网、超欠挖等多种特征结构，自适应调整喷浆模式；将隧道喷浆任务建模成作业时间-回弹率多目标优化问题，采用基于多策略排序变异的多目标差分进化算法求解最优喷涂轨迹，以最高效率和最低损耗量完成隧道面的喷涂作业；提出一种基于双模糊自适应控制的滑模控制方法，具有调整时间短，轨迹跟踪精度高，鲁棒性强等优点；提出一种基于大扰动大时滞条件下的前馈-反馈控制器设计方法，建立臂架所受干扰力的估计器，解决湿喷机在作业过程中由于负载的变化和外界的干扰以及自身运动特性等引起的的臂架振动和末端晃动问题。
自主智能喷射围绕两大核心任务展开：
•快速环境感知•实时运动控制1.2研究目的1)施工面的识别及建模；
2)自动化施工作业的轨迹规划及智能喷射作业；
3)隧道施工设备远程监控管理。
1.3研究意义1)与我省相关领域战略性新兴产业深度结合；
2)实现重大技术突破，促进产业结构调整；
3)提升产业整体竞争力和水平。
交通隧道智能巡检机器人方案
一、方案背景
我国交通建设正进入一个快速发展的时期。截止2013年，已建有交通隧道3万多条，成为世界上隧道最多、最复杂、发展最快的国家。
伴随客流的增长，交通设施逐渐向山区发展，由于地形和地质条件的限制，山区交通设施经常以桥梁和隧道通过。交通隧道是狭长的建筑，其中如果发生灾害，考虑到灾害特性，救援难度大，后果不可预见。
随着高速公路建设的深入，隧道管理压力也会越来越大，特别是近年山西晋济高速晋城段岩后隧道、西康高速白沙滩1号隧道等特大事故的发生，使得交通隧道的日常运维和紧急救援日益引起关注。
（交通隧道事故现场图）
二、方案目标
交通隧道运维与救援是隧道管理的重要组成部分，是隧道运营实现制度化、规范化、科学化的重要手段。隧道内设备分布广，种类、数量多，组成复杂。长期以来，人们对于隧道的运行维护一直以人工为主。
人们或是定期对隧道进行检查以实现对问题识别，或是在出现特殊情况(发现设备故障的时候)再进行检测评估，而这时隧道设备已经出现了较大损伤，人工检测不仅需要大量的人力和物力，而且需经过专门的训练，所得结果仍然不能满足隧道维护规范的要求。
如果能够对隧道的设备的运行状况自动进行长期监测，从而对隧道设备的健康状况给出评估，并制定针对性的运行维护计划，那就能根据实际情况，采取相应的养护措施，基本消除隧道的安全隐患，避免隧道出现大的事故。
实现这一目标的有效途径就是构建起一套能进行隧道日常监测和紧急救援的交通隧道巡检机器人解决方案。
（隧道巡检）
三、方案简介
迈世&中公远通联合研制设计的交通隧道巡检机器人解决方案，符合隧道养护规范，实现了交通隧道内对主要设施和场景的智能巡检，也可在突发事件发生时，第一时间移动到突发事件现场，进行现场数据实时精确采集和现场控制。
交通隧道智能巡检机器人装载了包括摄像机、红外热成像、危害气体浓度传感器、照度传感器、声音传感器、温湿度传感器等多种传感器，可在交通隧道内部侧壁上预先铺设的轨道上自由移动。
（隧道巡检机器人-轨道式安装、运行图示）
根据交通隧道环境特点，巡检机器人工作时，在不会对交通隧道带来安全隐患的前提下，能够按照预先的设置，完成巡检路段的设备巡检工作。隧道机器人与控制站随时保持联系，实时将隧道内的环境参数和视频数据上传至管理中心。
四、系统架构图
（交通隧道机器人结构层次图↑）
（交通隧道机器人结构层次图↑）
五、应用场景
公路隧道、高铁隧道、地铁隧道...