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1、与装备研发及应用基于人工智能的公路病害“感-诊-治”成套技术三公路典型病害精准诊断技术四公路典型病害高效处治技术二公路典型病害快速感知装备目录五工程应用典型案例CONTENTS一研发背景公路基础设施高质量发展公路养护管理提质升级推进设施数字化、养护专业化、管理现代化、运行高效化、服务优质化，全面提升公路养护管理水平。加快公路技术状况检测监测及养护装备研发，重点是公路桥隧、交安设施等自动化快速检测装备、无人化养护施工装备研发。党的二十大报告提出，“加快建设交通强国“，这是统筹推进交通强国建设的战略升级，为今后我国交通运输事业的发展提供了根本遵循，将推动我国交通运输实现更可持续、更高质量发展。研发
2、背景交通基础设施高质量发展“十四五”公路养护管理发展纲要提升养护管理数字化水平交通强国建设纲要一（a）路表纵向裂缝 （b）路表坑槽 （c）车辙（d）路表龟裂 （e）路表裂缝补丁 （f）路表坑槽补丁（a）梁底裂缝（b）混凝土破损(c)混凝土破损露筋（d）锈胀露筋（a）路面内部裂缝 （b）路面内部脱空（d）路面内部松散 （d）路面沉陷浙江省公路里程12万公里以上，桥梁数全国第三、隧道数全国第一亟需构建公路病害“快速感知、精准诊断、高效处治”全过程技术体系km/h.处治方法单一，针对性不强.处治效果不佳.病害种类繁多，成因复杂.检测效率不高，阻碍交通.海量数据，分析效率低.数据类型多，融合判别难研发
3、背景PB级以上处治单一一10感知装备将三维激光点云扫描仪、三维探地雷达、全球导航卫星系统（GNSS）、高精定位器（RTK），集成封装形成沥青路面全结构病害无损检测装备，实现路表和路面内部病害同步检测。沥青路面全结构病害智能检测车公路典型病害快速感知装备-道路数据采集操控平台高精定位器（RTK）三维探地雷达三维激光点云距离编码器电气控制箱二功能简介：支持路表和路面内部病害同步检测；支持路况指标PCI、RQI、RDI、路面厚度等参数模块化采集、自动化导出功能；路表病害检测精度可达毫米级；内部病害识别准确率大于90%；支持病害定位精度达厘米级；实现路表与内部病害分布图自动导出；适用条件：路表与内部同
4、步采集最高支持60km/h；同步采集支持夜间作业模式，不受光照影响（不可雨天作业）；探测深度可达1.5m（覆盖路面结构）;路面内部病害检测路面裂缝层间黏结不良基层松散路表病害检测横向裂缝纵向裂缝路面车辙路面龟裂小于100km/h二公路典型病害快速感知装备-道路检测车集成研发40-60km/h取芯验证大于90%小于30km/h厘米级毫米级厘米级毫米级高精定位图谱特征激光点云测量速度空耦天线地耦天线距离传感高精定位路面沉陷支持路表和路面内部数据同步采集；作业时间不受限（支持夜间作业）；路表病害检测精度高（激光点云测量）；横断面车辙采样点数大于2800；支持病害分布图CAD导出；病害定位精度厘米级；
5、支持路面厚度检测支持路内1.5m范围病害探测支持路表数据采集；支持日间作业，光照需良好；路表病害以图像为主；横断面车辙采样点数小于20；不支持导出病害CAD分布图；普通GPS定位；不具备路面厚度检测功能不具备内部病害检测功能公路典型病害快速感知装备-道路VS功能对比二将机器视觉模块、多通道雷达模块、移动三维激光扫描模块、RTK天线、机械臂等集成为隧道快速检测车，实现了隧道表观病害、隐蔽面病害与异常变形病害的快速检测。公路隧道智能快速检测车公路典型病害快速感知装备-隧道二隐蔽区检测不中断交通，全天候作业检测过程安全可靠检测速度快数据全流程智能化分析适应多场景、多类型隧道检测公路典型病害快速感知装
6、备-隧道空间变形检测表观病害检测二设备功能特点：适用于宽度40m以下梁底表观病害快速检测实现标准化、数字化病害监测自动变焦、标准化成像设备组装灵活，重量较轻续航能力强场景适应能力强设备由成像及传感器模块（成像）、运动模块（运动）、通讯控制模块（传输）三部分组成。机载视觉桥梁病害成像仪公路典型病害快速感知装备-桥梁机载视觉桥梁病害成像仪成像及传感器模块通讯控制模块索道车运动模块桥梁表观病害成像仪裂缝识别准确率90%病害图像超长序列全景拼接适用桥宽1040m梁底表观病害识别梁底全景拼接图二锈蚀裂缝设备由前端采集（相机、靶标）、中端处理（采集仪）、后端分析三部分组成。智能无线激光位移监测仪设备功能特
7、点：适用于梁体挠度和空心板铰缝损伤快速识别采集靶标数量多；分辨率高通讯灵活便捷、功耗低公路典型病害快速感知装备-桥梁智能无线激光位移监测仪智能无线激光位移监测仪背光靶标位移监测设备后端分析电气柜位移精度相关系0.9999分辨率高测距远采集靶标多稳定性高最大帧率无限制30Hz10100m不间断0.03mm二诊断技术原始路面点云数据去噪公路典型病害精准诊断技术-道路路表病害检测算法识别精度高裂缝提取精度达毫米级；测量场景多支持夜间测量；路表病害点数据采集覆盖面积广单测道扫描覆盖宽度大于4m；测量速度快最高可达100km/h裂缝信息提取路面形态重构点云数据采集B(xj,yj,zj),不阻碍交通；技术
8、特点：三A(xi,yi,zi)共中心点发射器2发射器1接收器1接收器2d0 x01公路典型病害精准诊断技术-道路路面厚度均匀性检测技术沥青层沥青层基层基层基层共中心点法覆盖整车道测量误差在5%以内路面厚度分布云图技术特点：无需取芯面层三21路基面层x02d1x2x1典型病害三维探地雷达图谱特征技术特点：病害探测深度可达1.5m；病害定位精度可达厘米级；病害取芯验证准确率大于90%；公路典型病害精准诊断技术-道路路面内部病害无损检测技术理论研究现场验证仿真计算足尺模型试验三语义分割改进U-Net三公路典型病害精准诊断技术-隧道隧道表观病害智能识别技术融合深度学习算法抗干扰能力强与特征分割算法边缘
9、分割精度高的优势图像增强识别准确度98%识别速度0.15s/张精度0.2mm裂缝目标识别阈值分割噪音压制灰度转化精确裂缝区域裂缝像素点集高清裂缝影像三公路典型病害精准诊断技术-隧道隧道全空间变形快速诊断技术实现点云精准降噪变形监测全覆盖实现断面变形计算变形误差毫米级点云分类的精度评价本算法RIT_1WhuY4XCRFGANCNN点云降噪点云变形计算LUHWhuY3NANJ2DFCNDRN准确率=92.7%空间扩张卷积网络多深度特征金字塔双频向后投影算法400MHz+900MHz三公路典型病害精准诊断技术-隧道隧道隐蔽面病害快速诊断技术水平：-9090 抬升：090 俯仰：-4040 高度：8.
10、317m融合双频率特征抑制多次波干扰成像鲁棒性强识别准确率91%智能识别隧道衬砌结构元素雷达信号成像多自由度机械臂低噪雷达剖面算法识别精度三公路典型病害精准诊断技术-桥梁级联式病害检测流程病害图像识别图像分类模型预检、语义分割模型精检露筋的识别精度为84.7%修补病害的识别精度为96.35%裂缝识别准确率达89.6%风化剥落的识别精度为86.3%混凝土桥梁表观病害图像数据集制作处治技术高频巡检病害时序数据库精准诊断算法处治方法四公路典型病害高效处治技术体系 公路病害成因分析与处治沥青路面病害诊断与识别算法训练隧道病害识别诊断桥梁病害识别诊断桥梁病害数据隧道病害数据路面病害数据搭建公路病害数据库
11、病害诊断算法库公路病害路面隐性病害发育规律及注浆处治技术公路典型病害高效处治技术体系-道路四桥面伸缩缝病害发育规律及处治材料自制沥青混合料具有更小的变形量，在加载到25000次时仍处于稳定期，累积应变量为1%，累积变形量为1.5mmBJ200沥青混合料当加载次数达到17500次时，进入破坏期公路典型病害高效处治技术体系-道路05-11修补区域剥落05-13坑槽形成05-07修补微损高温和疲劳稳定性优良四隧道典型病害高效处治技术公路典型病害高效处治技术体系-隧道四预应力连续箱梁（刚构）底板崩裂防治技术公路典型病害高效处治技术体系-桥梁设计措施管理措施!施工措施崩裂预防措施崩裂病害分类底板的局部崩
12、裂破坏箱梁底板撕裂破坏底板的纵向开裂修复方案四倒角开裂乐清湾大桥及接线工程路面内部病害无损检测项目海宁G104国省道长周期养护项目桐庐S302省道路面大中修项目龙游G320国道会泽里至下章段改建工程项目嘉兴市东进路大中修工程内部病害无损检测西堠门大桥桥面铺装病害无损检测项目工程应用典型案例-道路五通过三维激光点云检测，路面技术状况指标（RQI、RDI和PCI）均处于良好水平；经过三维探地雷达精细探测，路面内部病害数量较少，分布密度较低，路面内部主要以横向裂缝为主，伴随少量的层间粘结不良和松散病害。五工程应用典型案例-道路应用工程：桐庐S302省道大中修养护检测检测效率高：路表和路面内部同步检测
13、定位精度高：病害可实现厘米级定位病害提取准：路表病害能实现毫米级提取杭州市桐庐县S302省道起终点为K27+000-K62+000，双向4车道，总检测里程140km。成果输出形式现场测量路面评价结果：应用效果：ZK39+757和755处可见反射能量明显衰减，推断该位置水分含量相对较高，经检测为局部的渗漏水。ZK39+754755可见钢筋剧烈变形，钢筋骨架以ZK39+754.5为中心向隧道内侧突出，符合结构受力破坏特征。经检测此处发生局部破裂。杭徽高速柳山隧道（长550米）隐蔽性病害检测信号触发：2cm/次采集时窗：50ns单道数据采样点:1024测线总长：677m区段长度：10m五工程应用典型
14、案例-隧道参数设置检测过程测臂展开测点位置相相机机1倍率值49.64相相机机8倍率值38.8焦距值焦距值35.84焦距值焦距值34.87光圈值光圈值40光圈值光圈值25相相机机2倍率值倍率值49.86相相机机9倍率值倍率值35.1焦距值焦距值50焦距值焦距值35.19光圈值光圈值35光圈值光圈值35相相机机3倍率值倍率值49.17相相机机10倍率值倍率值29.64焦距值焦距值60焦距值焦距值35.58光圈值光圈值30光圈值光圈值50相相机机4倍率值倍率值47.54相相机机11倍率值倍率值21.63焦距值焦距值60焦距值焦距值36.27光圈值光圈值10光圈值光圈值45相相机机5倍率值倍率值43.
15、91相相机机12倍率值倍率值10.48焦距值焦距值34.36焦距值焦距值0光圈值光圈值20光圈值光圈值35相相机机6倍率值倍率值43.91相相机机13倍率值倍率值0焦距值焦距值50焦距值焦距值43.54光圈值光圈值15光圈值光圈值40相相机机7倍率值倍率值41.25焦距值焦距值60光圈值光圈值15K108+639K108+689里程内的650张隧道衬砌图像进行裂缝目标识别，识别出包含裂缝的区域58张。遂昌县G528飞石岭隧道（1435米）表观病害检测工程应用典型案例-隧道采集参数计算表五嘉善西木桥上海映霞桥杭州江东大桥以江东大桥为例，采集467520张照片，其中混凝土梁底病害图像3896张，涵
16、盖裂缝、剥落、风化、露筋等各类病害，病害识别率90%以上。应用效果：流程标准化检测成本低病害识别准确率高系统稳定性高机载视觉桥梁病害成像仪五工程应用典型案例-桥梁序号桥梁名称1杨庙南龙大桥2南星桥3张家浜桥4殷家桥5天凝市河桥6新景港桥7红旗塘大桥（老桥）8红旗塘大桥（新桥）9塘港大桥10大石港桥11李家港桥12嘉善大桥13天凝市河桥14东栅塘桥15清凉大桥16俞家木桥17关杨庙桥18杨庙三店塘大桥19茜泾塘桥20惠民长桥21清凉塘大桥应用效果：对监测桥梁结构损伤进行常态化智能监控；为区域路网桥梁管养、路网规划、交通导流等提供技术支持；提高桥梁安全，降低重载风险，提升桥梁管养经济性。以白水塘桥、茜泾塘桥为例，重载车辆过桥抓拍率达100%，挠度识别精度达0.03mm。工程应用典型案例-桥梁智能无线激光位移监测仪重载挠度监测（嘉善白水塘桥）铰缝损伤监测（茜泾塘桥）重载车辆过桥抓拍微棱镜反光板激光位移监测设备应用项目五配电箱网关感谢聆听，恳请指正！
