项⽬简介
⽬前对于绝⼤多数的⽔务、⽔电及矿业⽤户来说，准确地进⾏通⽔隧道、竖井及⽔下洞⽳完整性扫测是 ⼀项极富挑战的任务。虽然把隧洞⾥的⽔放掉是⼀种解决⽅法，但这可能会可能会因为压强对这些设施 造成其他的损坏。此外，放⽔操作也是费⽤⾮常⾼的⼀种⽅式，某些情况下会造成⽣产⼒的损失。近些年也有⼀些单位开始使⽤ROV进⾏管道内部图像及声呐数据采集，但由于管道内的低可视度，摄像头采集的视频数据通常是不完整的或是不清晰的。
使⽤声呐技术进⾏三维数据采集是很有优势的，因为它可以采集隧洞内的准确剖⾯数据。⼀般会使⽤单波束扫描声呐进⾏单线扫测以做周期性的巡检。在这种任务中，ROV必须在扫描中保持固定位置。此外，如果声呐需要连续扫描隧洞，还需要进⾏螺旋形的剖⾯扫描，但是这些覆盖是⾮常有限的，可能会错过某些重点区域。
偶然情况也会使⽤⾼分辨率多波束测深仪进⾏扫测，但如果需要360°覆盖的话需要集成使⽤多个多波束探头，这样的话设备体积过⼤且费⽤⾼昂。并且需要使⽤更⼤的ROV进⾏搭载，这⼜会带来新的问题。 本案例中介绍的Blueview T2250多波束扫描声呐为紧凑型的整体解决⽅案，能够获取厘⽶级⾼密度三维数据。它使⽤了⾼频率低功率声学多波束技术，发出2100个重叠窄波束来⽣成连续360°剖⾯，将数据通过20Hz的数据刷新率导⼊Teledyne PDS软件内，从⽽产⽣⾼密度的三维点云数据，可以清晰地展示隧洞的结构细节。T2250主要⽤来ROV搭载，但通过内置的数据采集器也可以⽐较⽅便地进⾏AUV集成，通过该设备检测单位可以避免任何排⽔⻛险，使⽤现有的ROV技术进⾏隧洞扫测。以下将对芬兰 Loxus Technologies公司使⽤T2250实测案例进⾏介绍。
使⽤产品： Teledyne BlueView T2250 360°多波束图像声呐及Teledyne PDS软件
使⽤BlueView T2250 360°多波束图像声呐和Teledyne PDS进⾏⾼分辨率管道检测
应⽤： 淡⽔隧洞检测
项⽬名称： 派延奈通⽔隧洞
施⼯单位： LOXUS Technologies公司
⽇期： 2016年5⽉
位置： 芬兰南部派延奈湖



作业过程
芬兰南部的派延奈通⽔隧洞是世界上第⼆⼤隧洞，⻓度总计120km，横截⾯积约16平⽅⽶，可允许通过每秒10⽴⽅⽶的⽔流速度。隧洞1982年建成，离地表岩⽯层30-100⽶，向⼤赫尔⾟基地区的超过⼀ 百万⼈⼝输送来⾃派延奈湖的饮⽤⽔。
近些年隧洞的部分区域进⾏了维修⼯作，但由于很难到达这些区域，这些维修的完整性及持久性检查⼯作⼀直没有完成。但是为了确保隧洞的完整，避免坍塌，定期巡检⼯作是⾮常重要的。因⽽避免因排⽔导致的额外费⽤和⻛险即可获取准确的⾼精度三维数据的⽅案⾮常适合这种情况。
该⽅案使⽤的ROV是来⾃挪威的ROV品牌Sperre SUB-Fighter 15k ROV系统。该ROV系统配备了⽮量推进器，⾮常容易操作，并且考虑到了隧洞⻓度，配备了超过7000⽶的脐带缆，可以从外⾯的控制集装箱远程对ROV进⾏控制操作。它可以搭载Teledyne BlueView T2250 360°多波束图像声呐，采集隧洞内的三维点云数据，通过Teledyne PDS软件进⾏声呐成像并传输到外界，并同时使⽤ROV的摄像头进⾏视频采集。
这项⼯作是⾮常具有挑战性的，因为隧洞的⼊⼝点在10km之外，并且某些区域因为有紧急转弯，收放⾮常困难。并且远程的检查作业点没有任何可⽤设施，所以每次开⼯前需要将所有的东⻄，包括电源、 帐篷等运送到这些作业点。
由于距离较⻓，ROV运动速度不能过快。它进⼊隧洞越远，由于拖动导致速度越慢，返程甚⾄会更慢， 并且为了防⽌隧洞内ROV出现问题，操控需要特别精准。由于距离、⽔流及⼊⼝因素，不得不在隧洞内回收ROV是⼀项极富挑战的⼯作。但ROV控制集装箱内可以实时显示剖⾯和点云数据可以在低能⻅度下进⾏环境可视化，也辅助了ROV的操控。同时定位信息也会直接输⼊到PDS软件⾥，确保获取到有问题部分的准确定位信息（ROV提供的标准艏向、横摇、纵摇、深度及其他传感器信息会使⽤Teledyne RESON制造的精准电缆计数器结合在⼀起）。

成果
隧洞没有经过排⽔过程即完成了检测⼯作。并且检测过程获取了⾼分辨率点云数据，以便⼯程师可以对结构完整性进⾏全位⾯的准确测量。在数据模型中即使是⻓度20到30厘⽶的松动⽯块都能检测到（在此之前，只能通过花费⼏个⼩时查看视频寻找这类⽬标）。
归功于系统的⾼刷新率，⽤户采集到了详细全⾯的三维数据库。多波束图像声呐相较于单波束扫描图形声呐能够带来隧洞更详细的信息，也更节省时间。同时它的外形⼜⾮常紧凑，可以集成在现有的⽔下潜器上。⽽且剖⾯测量是实时显示记录的，既可以辅助ROV航⾏，也可以为进⼀步分析提供永久的三维数据集。系统使⽤了Teledyne PDS⽤于三维在线可视化显示，它可以提供多个实⽤的视⻆来辅助ROV领航员，并且通过它的三维编辑功能，可以进⾏离线分析后处理。
通过此次项⽬，此前⽤户⼀直担忧的维修⼯作质量顺利进⾏了验收，检测的同时也记录了结构的完整性，以进⾏后续的定期巡检。这样的作业⽅式⽆需损坏隧洞，⽔流甚⾄有所增加。

项⽬亮点
隧洞检测⼯作顺利完成，⽤户后续还可以使⽤声学的结构完整性数据进⾏定期巡检
此前的隧洞维修⼯作成果得到验收
系统可以在低能⻅度的⽔质情况下辅助ROV操作，减少了使⽤⻛险，并提⾼了作业效率