CHNSpec Technology （Zhejiang）Co.,Ltd chnspec@colorspec.cn 86--13732210605
เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัย Tongji ได้ก้าวหน้าครั้งสำคัญในการตรวจจับโครงสร้างซับในคอนกรีตใต้ดิน โดยอาศัยกล้องไฮเปอร์สเปกตรัม FigSpec FS-27 ที่พัฒนาโดย Hangzhou CHNSpec Technology ทีมงานประสบความสำเร็จในการสร้างเทคโนโลยีการตรวจจับแบบไม่ทำลายที่ผสานรวมการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม (HSI) และเครือข่ายประสาทเทียมแบบลึก (DNN) เทคโนโลยีนี้ช่วยให้สามารถตรวจสอบและแสดงภาพข้อบกพร่องของความแข็งแรงอัดของซับในอุโมงค์ใต้ดินได้โดยอัตโนมัติและมีความแม่นยำสูง ผลการวิจัยที่เกี่ยวข้องได้รับการยอมรับให้ตีพิมพ์ในวารสารชั้นนำระดับนานาชาติ Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering (วารสาร SCIE Q1 Top)
จุดเจ็บปวดในการตรวจจับวิศวกรรมใต้ดินเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการสร้างสรรค์ในวิธีการแบบดั้งเดิม
ด้วยการเร่งตัวของความเป็นเมือง โครงสร้างพื้นฐานใต้ดิน เช่น อุโมงค์รถไฟใต้ดินและทางข้ามแม่น้ำยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ในฐานะที่เป็นโครงสร้างป้องกันหลักในวิศวกรรมใต้ดิน ความแข็งแรงอัดของซับในคอนกรีตมีผลโดยตรงต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความปลอดภัยในการดำเนินงาน อย่างไรก็ตาม สภาพแวดล้อมใต้ดินถูกปิดล้อมและซับซ้อน และวิธีการตรวจจับแบบดั้งเดิมต้องเผชิญกับข้อจำกัดมากมาย: วิธีการทำลาย เช่น การสุ่มตัวอย่างแกนและการทดสอบแบบดึงออก ทำให้โครงสร้างเสียหายและใช้เวลานานและใช้แรงงาน เทคโนโลยีที่ไม่ทำลายแบบเดิม เช่น อัลตราซาวนด์และค้อนสะท้อนกลับ ขาดความแม่นยำเพียงพอและไม่สามารถแสดงภาพเชิงพื้นที่ของการกระจายความแข็งแรงได้ ทำให้ยากต่อการระบุข้อบกพร่องเฉพาะที่ เช่น รอยร้าว การหลุดล่อน และการรั่วซึม
ข้อมูลการดำเนินงานจากอุโมงค์ข้ามแม่น้ำ เช่น Shanghai Metro Line 12 และ Qingdao Metro Line 8 แสดงให้เห็นว่าการกัดเซาะของน้ำใต้ดินในระยะยาวและความเครียดทางธรณีวิทยาอาจนำไปสู่การเสื่อมสภาพของความแข็งแรงของซับในได้อย่างง่ายดาย หากไม่มีการตรวจสอบที่ทันท่วงทีและแม่นยำ ความเสี่ยงของโครงสร้างอาจเกิดขึ้นได้ ดังนั้น การพัฒนาเทคโนโลยีการตรวจจับแบบไม่สัมผัส อัตโนมัติ และมีความแม่นยำสูงจึงกลายเป็นความต้องการเร่งด่วนสำหรับการบำรุงรักษาทางวิศวกรรมใต้ดิน
กล้องไฮเปอร์สเปกตรัม CHNSpec มอบพลังหลัก ทำให้เกิดนวัตกรรมทางเทคนิคสามประการ
กล้องไฮเปอร์สเปกตรัม CHNSpec FigSpec FS-27 ที่ทีมวิจัยเลือกกลายเป็นส่วนสนับสนุนฮาร์ดแวร์หลักเบื้องหลังความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีนี้ กล้องติดตั้งเซ็นเซอร์ InGaAs ที่สามารถจับภาพแถบสเปกตรัมต่อเนื่อง 1024 แถบในช่วงสเปกตรัมใกล้เคียงอินฟราเรด 900–1700 nm ทำให้ได้ความละเอียดสเปกตรัม 6.5 nm สามารถจับภาพความแตกต่างของคุณสมบัติสเปกตรัมเล็กน้อยบนพื้นผิวคอนกรีตได้อย่างแม่นยำ โดยให้ข้อมูลทางกายภาพและเคมีมากมายสำหรับการประเมินความแข็งแรง เมื่อรวมกับแหล่งกำเนิดแสงฮาโลเจนและแผงสอบเทียบการสะท้อนแสงมาตรฐาน อุปกรณ์ยังคงสามารถรับภาพสเปกตรัมความละเอียดสูง 1280×1280 ได้อย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมอุโมงค์ที่มืดและซับซ้อน ซึ่งตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของการตรวจจับในสถานที่
จากข้อมูลสเปกตรัมมิติสูงที่ได้รับจากกล้อง ทีมงานได้พัฒนารูปแบบการถดถอย DNN สองแบบอย่างสร้างสรรค์ ในบรรดาพวกเขานั้น ตัวถดถอยประสาทเทียมแบบลึกของสเปกตรัมแบบแบ่งส่วน (SegS_DNR) ทำงานได้ดีที่สุด: ผ่านการหลอมรวมคุณสมบัติเชิงพื้นที่–สเปกตรัมโดยใช้หน้าต่างพิกเซล 5×5 โมเดลนี้ได้ค่าสัมประสิทธิ์การกำหนด (Rp²) ของชุดทดสอบ 0.925 และค่าเบี่ยงเบนการทำนายส่วนที่เหลือ (RPD) 5.28 ซึ่งเหนือกว่ารูปแบบการถดถอยกำลังสองน้อยที่สุดบางส่วน (PLSR) และรูปแบบป่าแบบสุ่ม (RFR) แบบดั้งเดิม ในขณะเดียวกัน มันสร้างแผนที่ความร้อนการกระจายความแข็งแรงอัด 2 มิติที่แสดงความแตกต่างของความแข็งแรงในภูมิภาคซับในต่างๆ ด้วยภาพ ทำให้บรรลุเป้าหมายคู่ของ “การตรวจจับเชิงปริมาณ + การนำเสนอภาพ”
ในการตรวจสอบในสถานที่ที่ดำเนินการในอุโมงค์ข้ามแม่น้ำ Huangpu ของ Shanghai Metro Line 12 เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่วัดความแข็งแรงอัดของส่วนปกติได้อย่างแม่นยำ (โดยเฉลี่ยประมาณ 47.6 MPa) แต่ยังระบุคุณสมบัติการเสื่อมสภาพของความแข็งแรงในพื้นที่ที่มีรอยร้าว การหลุดล่อน และการรั่วซึมได้อย่างชัดเจน—ความแข็งแรงของบริเวณที่มีข้อบกพร่องโดยเฉลี่ยลดลงเหลือ 33–37 MPa ซึ่งสอดคล้องกับผลการตรวจจับทางวิศวกรรมจริงอย่างมาก โดยมีความแม่นยำในการรับรู้เทียบเท่ากับวิศวกรอาวุโส
การเสริมสร้างการบำรุงรักษาอัจฉริยะและการนำรูปแบบใหม่ในการตรวจจับวิศวกรรมใต้ดิน
ในการก้าวหน้าทางเทคโนโลยีนี้ ข้อได้เปรียบด้านความเสถียรสูงและความละเอียดสเปกตรัมสูงของกล้องไฮเปอร์สเปกตรัม CHNSpec FigSpec FS-27 ได้รับการตรวจสอบอย่างเต็มที่ การประยุกต์ใช้ร่วมกับอัลกอริธึมการเรียนรู้เชิงลึกได้เปลี่ยนรูปแบบการตรวจจับแบบดั้งเดิมสำหรับโครงสร้างซับในใต้ดิน เทคโนโลยีนี้ไม่จำเป็นต้องสัมผัสกับพื้นผิวของโครงสร้าง สามารถทำการตรวจจับการสแกนพื้นที่ขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็ว และแผนที่การกระจายความแข็งแรงที่สร้างขึ้นสามารถสนับสนุนการตัดสินใจในการบำรุงรักษาได้โดยตรง ซึ่งช่วยปรับปรุงลักษณะทางวิทยาศาสตร์และประสิทธิภาพของการจัดการวงจรชีวิตทางวิศวกรรมใต้ดินอย่างมีนัยสำคัญ
ในปัจจุบัน เทคโนโลยีนี้ได้ดำเนินการใช้งานนำร่องในโครงการวิศวกรรมใต้ดินภายใต้สภาพธรณีวิทยาที่ซับซ้อน เช่น อุโมงค์ข้ามแม่น้ำและใต้ทะเล ในอนาคต อาจถูกรวมเข้ากับการตรวจสอบด้วยหุ่นยนต์ เทคโนโลยี IoT (Internet of Things) และ BIM (Building Information Modeling) เพื่อสร้างระบบตรวจสอบอัจฉริยะสำหรับโครงสร้างพื้นฐานใต้ดิน ตามที่โฆษกที่เกี่ยวข้องของ CHNSpec กล่าว บริษัทจะยังคงปรับปรุงการปรับตัวทางวิศวกรรมของอุปกรณ์ถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมและจัดหาโซลูชันทางเทคนิคที่ตรงเป้าหมายมากขึ้นสำหรับความต้องการการทดสอบแบบไม่ทำลายในด้านการขนส่ง วิศวกรรมโยธา ธรณีวิทยา และสาขาอื่นๆ
การดำเนินการตามความสำเร็จในการวิจัยนี้ไม่เพียงแต่มอบแนวทางเทคนิคใหม่สำหรับการประกันความปลอดภัยทางวิศวกรรมใต้ดินเท่านั้น แต่ยังแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการแข่งขันหลักของอุปกรณ์ไฮเปอร์สเปกตรัมที่ผลิตในประเทศในการวิจัยระดับสูงและการประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรม ซึ่งเป็นการฉีดแรงผลักดันใหม่ในการดำเนินงานที่ปลอดภัยและยั่งยืนของโครงสร้างพื้นฐานใต้ดินของจีน
FS-27 เป็นกล้องถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมอินฟราเรดใกล้คลื่นสั้นในซีรีส์ FigSpec® FS2X ใช้เทคโนโลยีการแยกสเปกตรัมแบบเกรตติ้งแบบส่งผ่าน และมีคุณสมบัติความละเอียดสูงและความเสถียรสูง ทำให้เหมาะสำหรับการวิเคราะห์ภาพสเปกตรัมระดับมืออาชีพในหลายสาขา
คุณสมบัติหลักของผลิตภัณฑ์:
ประสิทธิภาพสเปกตรัมที่ยอดเยี่ยม: ครอบคลุมช่วงอินฟราเรดใกล้คลื่นสั้น 900–1700 nm โดยมีความละเอียดความยาวคลื่นดีกว่า 6 nm และรองรับช่องสัญญาณสเปกตรัม 1024 ช่อง คุณภาพการถ่ายภาพที่เชื่อถือได้: ความละเอียดของภาพสูงถึง 1280×1280 ช่วงไดนามิก 12 บิต SNR คือ 600:1 และระดับแสงจรจัดเพียง 0.5% การทำงานที่สะดวกและมีประสิทธิภาพ: กล้องถ่ายภาพสแกนในตัวและกล้องมุมมองเสริมสามารถตรวจสอบพื้นที่ถ่ายภาพได้แบบเรียลไทม์ รองรับฟังก์ชัน ROI ระดับภูมิภาคหลายรายการ ความเร็วในการถ่ายภาพคือ 10 วินาทีต่อการสแกน
