CHNSpec Technology （Zhejiang）Co.,Ltd chnspec@colorspec.cn 86--13732210605
في الآونة الأخيرة، أحرز فريق بحث من جامعة تونغجي تقدمًا مهمًا في الكشف عن هياكل البطانة الخرسانية تحت الأرض - بالاعتماد على الكاميرا فائقة الطيف FigSpec FS-27 التي طورتها شركة Hangzhou CHNSpec Technology، نجح الفريق في بناء تقنية كشف غير مدمرة تدمج التصوير فوق الطيفي (HSI) والشبكات العصبية العميقة (DNN). تتيح هذه التقنية مراقبة آلية وعالية الدقة وتصور العيوب في قوة الضغط لبطانات الأنفاق تحت الأرض. تم قبول النتائج ذات الصلة للنشر من قبل المجلة الدولية الرائدة Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering (SCIE Q1 Top Journal).
نقاط الضعف في الكشف الهندسي تحت الأرض تسلط الضوء على الحاجة إلى الابتكار في الطرق التقليدية
ومع تسارع عملية التحضر، تستمر البنية التحتية تحت الأرض مثل أنفاق المترو والممرات عبر الأنهار في التوسع. وباعتبارها البنية الوقائية الأساسية في الهندسة تحت الأرض، فإن قوة الضغط للبطانات الخرسانية تؤثر بشكل مباشر على السلامة الهيكلية والسلامة التشغيلية. ومع ذلك، فإن البيئة تحت الأرض مغلقة ومعقدة، وتواجه طرق الكشف التقليدية العديد من القيود: فالطرق المدمرة مثل أخذ العينات الأساسية واختبار السحب تلحق الضرر بالهيكل وتستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب عمالة مكثفة؛ تفتقر التقنيات التقليدية غير المدمرة مثل الموجات فوق الصوتية والمطارق الارتدادية إلى الدقة الكافية ولا يمكنها تحقيق التصور المكاني لتوزيع القوة، مما يجعل من الصعب تحديد العيوب المحلية بدقة مثل الشقوق والتشظي والتسرب.
تُظهر البيانات التشغيلية المستمدة من الأنفاق العابرة للأنهار مثل خط مترو شنغهاي رقم 12 وخط مترو تشينغداو رقم 8 أن تآكل المياه الجوفية على المدى الطويل والإجهاد الجيولوجي يمكن أن يؤدي بسهولة إلى تدهور قوة البطانة. وبدون مراقبة دقيقة وفي الوقت المناسب، قد تحدث مخاطر هيكلية. لذلك، أصبح تطوير تكنولوجيا الكشف الآلية عالية الدقة وعدم الاتصال حاجة ملحة للصيانة الهندسية تحت الأرض.
توفر كاميرا CHNSpec الفائقة الطيفية التمكين الأساسي، وتحقق ثلاثة ابتكارات تقنية
أصبحت الكاميرا فائقة الطيف CHNSpec FigSpec FS-27 التي اختارها فريق البحث بمثابة دعم الأجهزة الرئيسي وراء هذا التقدم التكنولوجي. تم تجهيز الكاميرا بمستشعر InGaAs قادر على التقاط 1024 نطاقًا طيفيًا متتاليًا في النطاق الطيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء 900-1700 نانومتر، مما يحقق دقة طيفية تبلغ 6.5 نانومتر. يمكنه التقاط الاختلافات الدقيقة في الخصائص الطيفية على سطح الخرسانة، مما يوفر معلومات فيزيائية كيميائية وفيرة لتقييم القوة. إلى جانب مصادر ضوء الهالوجين ولوحة معايرة الانعكاس القياسية، لا يزال بإمكان الجهاز الحصول بشكل ثابت على صور طيفية عالية الوضوح بدقة 1280 × 1280 في بيئات الأنفاق المعتمة والمعقدة، مما يلبي المتطلبات الصارمة للكشف في الموقع.
واستنادًا إلى البيانات الطيفية عالية الأبعاد التي حصلت عليها الكاميرا، قام الفريق بشكل مبتكر بتطوير نموذجين لانحدار DNN. من بينها، كان أداء التراجع العصبي العميق للطيف المجزأ (SegS_DNR) هو الأفضل: من خلال دمج الميزات المكانية الطيفية باستخدام نافذة 5 × 5 بكسل، حقق النموذج معامل تحديد مجموعة الاختبار (Rp²) قدره 0.925 والانحراف التنبؤي المتبقي (RPD) 5.28، متجاوزًا بكثير نماذج الانحدار الجزئي للمربعات الصغرى التقليدية (PLSR) والغابات العشوائية (RFR). وفي الوقت نفسه، قامت بإنشاء خرائط حرارية لتوزيع قوة الضغط ثنائية الأبعاد والتي تعرض اختلافات القوة بشكل مرئي عبر مناطق البطانة المختلفة، مما يحقق الأهداف المزدوجة المتمثلة في "الكشف الكمي + العرض المرئي".
في التحقق الموقعي الذي تم إجراؤه في نفق عبر نهر هوانغبو لخط مترو شنغهاي رقم 12، لم تقيس التكنولوجيا بدقة قوة الضغط للأقسام العادية (متوسط حوالي 47.6 ميجا باسكال)، ولكنها حددت أيضًا بوضوح ميزات تدهور القوة في المناطق التي بها شقوق، وتشظي، وتسرب - انخفض متوسط قوة منطقة الخلل إلى 33-37 ميجا باسكال، وهو ما يتوافق إلى حد كبير مع نتائج الكشف الهندسي الفعلي، مع دقة التعرف المماثلة لكبار المهندسين.
تمكين الصيانة الذكية وقيادة نموذج جديد في الكشف الهندسي تحت الأرض
في هذا التقدم التكنولوجي، تم التحقق بشكل كامل من مزايا الاستقرار العالي والدقة الطيفية العالية للكاميرا فائقة الطيف CHNSpec FigSpec FS-27. لقد أدى تطبيقه التعاوني مع خوارزميات التعلم العميق إلى تحويل نموذج الكشف التقليدي لهياكل البطانة تحت الأرض بالكامل. لا تتطلب هذه التكنولوجيا أي اتصال بسطح الهيكل، ويمكنها إكمال اكتشاف المسح الضوئي لمساحة كبيرة بسرعة، ويمكن لخرائط توزيع القوة المولدة أن تدعم بشكل مباشر اتخاذ قرارات الصيانة، مما يحسن بشكل كبير الطبيعة العلمية وكفاءة إدارة دورة حياة الهندسة تحت الأرض.
في الوقت الحاضر، أكملت التكنولوجيا تطبيقات تجريبية في مشاريع الهندسة تحت الأرض في ظل ظروف جيولوجية معقدة مثل الأنفاق عبر الأنهار وتحت سطح البحر. وفي المستقبل، قد يتم دمجه مع تقنيات الفحص الآلي، وإنترنت الأشياء، ونمذجة معلومات البناء (BIM) لبناء نظام مراقبة ذكي للبنية التحتية تحت الأرض. وفقًا للمتحدث الرسمي لشركة CHNSpec، ستواصل الشركة تحسين القدرة على التكيف الهندسي لمعدات التصوير فوق الطيفي وتوفير حلول تقنية أكثر استهدافًا لاحتياجات الاختبارات غير المدمرة في النقل والهندسة المدنية والجيولوجيا وغيرها من المجالات.
إن تنفيذ هذا الإنجاز البحثي لا يوفر مسارًا تقنيًا جديدًا لضمان السلامة الهندسية تحت الأرض فحسب، بل يوضح أيضًا القدرة التنافسية الأساسية للمعدات فائقة الطيف المنتجة محليًا في التطبيقات البحثية والهندسية المتطورة، مما يضخ زخمًا جديدًا في التشغيل الآمن والمستدام للبنية التحتية تحت الأرض في الصين.
FS-27 عبارة عن كاميرا فائقة الطيف للتصوير بالأشعة تحت الحمراء القريبة من سلسلة FigSpec® FS2X. إنها تعتمد تقنية الفصل الطيفي لشبك النقل وتتميز بدقة عالية وثبات عالي، مما يجعلها مناسبة لتحليل التصوير الطيفي الاحترافي عبر مجالات متعددة.
ميزات المنتج الأساسية:
أداء طيفي ممتاز: يغطي نطاق الأشعة تحت الحمراء القريب من الموجات القصيرة 900-1700 نانومتر، مع دقة طول موجي أفضل من 6 نانومتر، ويدعم 1024 قناة طيفية. جودة تصوير موثوقة: دقة الصورة تصل إلى 1280×1280، النطاق الديناميكي 12 بت، SNR 600:1، ومستوى الضوء الشارد 0.5% فقط. عملية مريحة وفعالة: يمكن لكاميرا المسح الضوئي المدمجة وكاميرا الرؤية المساعدة مراقبة منطقة التصوير في الوقت الفعلي؛ يدعم وظائف عائد الاستثمار الإقليمية المتعددة؛ سرعة التصوير هي 10 ثواني لكل مسح.
