[发明专利]一种基于人工智能的二次衬砌检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于人工智能的二次衬砌检测系统，其特征是：雷达主机、雷达天线、标记单元和移动单元，其中：

所述标记单元设置在所述雷达天线上，并由所述雷达主机无线控制，能够在衬砌上喷涂标记点；

所述移动单元设置于所述雷达天线内，具体包括三轴传感器和压力传感器，所述三轴传感器监测雷达天线在移动过程中X、Y、Z三个方向的速度和加速度，实时监测雷达天线的移动路程和所处的位置；

所述压力传感器监测所述雷达天线与衬砌之间的接触力，保证该接触力维持在最佳状态；

所述雷达主机接收移动单元检测到的信息和所述雷达天线检测的数据，并根据其识别出隧道衬砌上所有可能存在质量问题的位置，并下发标记指令，根据对应的位置和距离信息，自动生成隧道衬砌质量情况的三维云图。

2.如权利要求1所述的一种基于人工智能的二次衬砌检测系统，其特征是：所述标记单元可拆卸的安装于所述雷达天线上，以匹配不同频率的雷达天线上；

所述标记单元与所述雷达主机为无线连接。

3.如权利要求1所述的一种基于人工智能的二次衬砌检测系统，其特征是：所述三轴传感器可以实时监测雷达天线在移动过程中在X、Y、Z三个方向的速度和加速度，不同时刻的速度对时间进行积分就能得到X、Y、Z三个方向的矢量位移，进而对三个方向的位移进行几何求解可得到其行进路程，X轴指示的方向代表隧道轴线方向；Y轴指示的方向代表与隧道轴线垂直的水平方向；Z轴指示的方向代表竖向。

4.如权利要求1所述的一种基于人工智能的二次衬砌检测系统，其特征是：所述压力传感器监测所述雷达天线与衬砌之间的接触力，当二者的接触力小于最小阈值或大于最大阈值时，进行提示，以保证雷达天线在衬砌质量检测过程中始终贴紧衬砌，且雷达天线的安全，保证雷达天线所收集的数据的准确性。

5.如权利要求1所述的一种基于人工智能的二次衬砌检测系统，其特征是：所述雷达主机包括第一处理器模块，对所述雷达天线接收到的波形图的图像和数据进行自动处理，以抑制各种随机的和有规律的干扰，最大限度地提高雷达图像的分辨能力，再通过提取电磁回波的各种有用参数，来解释不同介质的物理特性。

6.如权利要求1所述的一种基于人工智能的二次衬砌检测系统，其特征是：所述雷达主机包括第二处理器模块，将待处理的数据元素重置以补偿由于来自不同方向对的反射迭加产生的空间畸变。

7.如权利要求1所述的一种基于人工智能的二次衬砌检测系统，其特征是：所述雷达主机包括数据存储库，存储有含有各种现有的隧道衬砌上所有可能存在质量问题的异常及异常的不同组合的样本，以进行样本训练。

8.基于如权利要求1-7中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：对隧道衬砌进行扫描，对接收到的数据进行实时分析处理，当识别发现异常时，立即在隧道衬砌上喷涂标记；

移动雷达天线过程中，实时监测其与隧道衬砌之间的接触力，保证该接触力维持在最佳状态；

根据接收到的雷达天线的移动路程和所处位置信息，结合识别的异常信息，生成隧道衬砌质量情况的三维云图。

9.如权利要求8所述的工作方法，其特征是：在图像识别过程中，对特征数据点进行抽取和选择，进而对图像的数据点进行分类，自动找出波形图上所有可能的异常点，实现自动识别异常。

10.如权利要求8所述的工作方法，其特征是：隧道衬砌上所有可能存在质量问题的异常信息具体包括以下情况至少一个：

在雷达图像上，初衬与围岩的界面常表现为明显的连续界限，根据围岩与衬砌之间介电常数的差异所形成的反射界限，推断出衬砌的厚度；

当初衬与围岩之间或初衬与二衬之间存在脱空时，雷达图像上会表现出双曲线的特征；

当衬砌混凝土不密实时，雷达图像上会表现出区域性的凌乱强反射区，以及波形较为杂乱，同相轴错断的特征；

存在钢筋和钢拱架处，雷达图像上出现强反射，钢筋呈现出连续的小月牙分布，而钢拱架呈现单个的大月牙分布；

当围岩破碎富水、裂隙发育时，雷达图像上富水区表现区域性强反射；

当雷达天线脱离衬砌表面时，雷达图像上会出现贯通的强反射区。