基于多传感器融合的隧道运营风险感知方法

吉林大学学报(信息科学版) ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (2): 347-354.

基于多传感器融合的隧道运营风险感知方法

周世睿¹, 陶楚青², 费敏学³

1. 吉林大学交通学院, 长春 130022; 2. 山东省交通规划设计院集团有限公司隧道与地下工程设计研究院, 济南 250101; 3. 吉林农业大学工程技术学院, 长春 130118

收稿日期:2024-01-22 出版日期:2025-04-08 发布日期:2025-04-10
通讯作者: 陶楚青(1995— ), 男, 山东临沂人, 山东省交通规划设计院集团有限公司工程师, 主要从事智慧隧道建设研究, (Tel)86-15506056500(E-mail)taocq1713@ 163. com。 E-mail:taocq1713@ 163. com。
作者简介:周世睿(1997— ), 男, 吉林省吉林市人, 吉林大学实验师, 主要从事交通图像识别研究, (Tel)86-15843258030(E-mail)zhousr@ jlu. edu. cn
基金资助:
国家重点研发计划基金资助项目(2019YFB1600500)

Multi-Sensor Based Method for State Perception of Tunnel Operation and Maintenance

ZHOU Shirui¹, TAO Chuqing², FEI Minxue³

1. Transportation College, Jilin University, Changchun 130022, China; 2. Tunnel and Underground Engineering Design Branch,Shandong Provincial Communications Planning and Design Institute Group Company Limited, Jinan 250101, China;3. College of Engineering and Technology, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China

Received:2024-01-22 Online:2025-04-08 Published:2025-04-10

摘要/Abstract

摘要： 为提升隧道运营的安全性与效率, 提出了基于多传感器的隧道运营风险感知方法。首先, 通过基于YOLOv7(You Only Look Once v7)的目标检测方法从视频传感器中有效检测出车流量、车速等信息, 并利用深度时序卷积网络算法实现了隧道运行风险的动态评估; 然后, 将视频传感器和烟雾、温度传感器等多元感知设备相融合, 构成火情风险监测系统, 并将多元感知设备相融合构成火情监测系统, 利用对隧道内部不同燃烧条件下的火情监控状况进行数值建模; 最后, 通过对隧道监控系统内部的温度、有毒气体浓度及烟雾的分布与发展规律进行分析, 给出隧道火灾风险态势评价。该方法已应用于山东济潍高速部分隧道中, 提升了隧道运营的安全性。

关键词: 传感器, 隧道目标检测, 温度检测, 气体浓度检测, 能见度检测

Abstract: In order to improve the safety and efficiency of tunnel operation, a multi-sensor based tunnel operation risk perception method is proposed. Firstly, an object detection method based on YOLOv7(You Only Look Once v7) is used to effectively detect information such as traffic flow and speed from video sensors, and a deep temporal convolutional network algorithm is used to dynamically evaluate tunnel operation risks. Video sensors are integrated with multiple sensing devices such as smoke and temperature sensors to form a fire risk monitoring system, and multiple sensing devices are integrated to form a fire monitoring system. By numerically modeling
the fire monitoring status under different combustion conditions inside the tunnel, the distribution and development patterns of temperature, toxic gas concentration, and smoke inside the tunnel are analyzed, providing a risk assessment of tunnel fires. This method is applied in some tunnels of Shandong Jiwei Expressway to ensure the safety of the tunnels.

Key words: multiple sensors, tunnel target detection, temperature detection, gas concentration detection, visibility detection

中图分类号:

TP391

周世睿, 陶楚青, 费敏学. 基于多传感器融合的隧道运营风险感知方法[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2025, 43(2): 347-354.

ZHOU Shirui, TAO Chuqing, FEI Minxue. Multi-Sensor Based Method for State Perception of Tunnel Operation and Maintenance[J]. Journal of Jilin University (Information Science Edition), 2025, 43(2): 347-354.

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