近期，在天津地鐵工程建設當中，黑暗潮濕的地表之下，大型盾構機緩緩向前推進，一塊又一塊成噸重的隧道襯砌管片猶如立體拼圖一般，快速地被盾構拼裝機嚴絲合縫地拼裝成了閉環。與以往人工拼裝手拼裝管片不同的是，這個項目中嘗試使用了先進的“盾構拼裝機光電融合感知自動拼裝關鍵技術及應用”代替人工作業，進一步提高了隧道施工質量和效率。
在今年剛剛評選出的2023年度天津市科技獎名單當中，由天津大學和濱海高新區企業天津求實飛博科技有限公司分別作為第一、第二完成單位的“盾構拼裝機光電融合感知自動拼裝關鍵技術及應用”項目獲得科學技術進步二等獎。如今，該項目相關技術成果已在中交天和機械設備制造有限公司、中交（天津）軌道交通投資建設有限公司等10余家企業當中得到了應用，在地鐵、鐵路、公路、市政管網、過江隧道等國家重大重點工程領域的應用中實現了安全可靠、快速精準的施工，為促進盾構機全鏈條產業升級提供了新的有益實踐。
技術創新解決行業難題
在盾構拼裝領域，“失之毫厘謬以千里”這句成語并不只是一句戲言。由于盾構機施工的環境極為特殊，土、水、油、溫度、角度、光亮、時間，這些細小的因素往往會給施工帶來巨大影響。而在這種情況下，按照施工要求，兩塊隧道襯砌管片之間的拼裝誤差不能超過3毫米。
為了解決這大噸位盾構管片拼裝的“3毫米難題”，來自天津大學精密儀器與光電子工程學院的創新團隊從光電技術入手，先后攻克了基于視覺—激光多光電融合的盾構管片姿態檢測技術，基于深度學習和結構光增強的盾構管片特征識別精定位技術，以及基于光纖微腔和分布式相位時域反射融合的拼裝機狀態監測和反饋控制技術，多維度地實現了測精準、拼齊整、無人化、質量可控等一系列行業突破。如今，該項目已授權中國發明專利9項，實用新型專利2項，軟件著作權3項，發表論文12篇。
從“實驗室”走向“工地”
在天津大學的光電技術與光纖傳感實驗室的一隅，簡樸的展示柜里安靜地擺滿了光纖振動傳感器、微型光纖壓力傳感器等新型設備。雖然體積僅為毫米級別，但這些儀器設備的真實應用場景卻是數以噸重的盾構拼裝施工現場。
天津大學精密儀器與光電子工程學院教師王雙是此次獲獎項目的第一完成人。在她的回憶里，“盾構拼裝機光電融合感知自動拼裝關鍵技術及應用”項目從實驗室走向實地施工作業的過程，可以用“一波未平一波又起”來形容。
“科研與施工的本質并不相同，在實驗室中得出的理想數據并不能在施工中‘照搬’?，F實中，光的微小轉角，就會造成非常大的干擾。因此，每次在現場出現數據反饋有偏差時，團隊就需要第一時間找到問題、分析問題、解決問題，同時還要兼顧施工安全等因素。”王雙說，“施工不等人，為了盡量壓縮現場的調試時間，除了實時在施工一線緊盯進度，團隊還在完成單位中交天和機械設備制造有限公司盾構機生產車間建設實驗室，力求讓可能出現的問題能夠盡快得到解決。”
而為了讓“盾構拼裝機光電融合感知自動拼裝關鍵技術及應用”項目真正意義上從科技創新成果實現產業化，濱海高新區企業天津求實飛博科技有限公司也深度參與其中，積極推動盾構管片自動拼裝技術產業化，該項目延伸出的相關技術已廣泛應用到北京、山東等多家企業當中。
現如今，“盾構拼裝機光電融合感知自動拼裝關鍵技術及應用”項目作為我市新質生產力提升的又一有力體現，正在積極推進國家重大工程的建設與發展，促使我國在盾構機自動拼裝技術領域處于世界前沿。從科技創新到產業煥新，不難看出，該項目走向產業化過程中，通過集群效應有效拉動了周圍產業發展，正在為地方經濟的高質量發展貢獻支撐引領力。
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