本发明属于巡检机器人技术领域，公开了一种基于巡检机器人的隧道车流量监测系统及其方法，所述的方法包括如下步骤：建立车辆目标识别模型和巡检轨道故障检测模型；使用巡检轨道故障检测模型根据巡检轨道视频数据对巡检轨道进行故障检测；采集隧道内实时的车辆通行视频数据和实时的巡检轨道视频数据；对实时的车辆通行视频数据进行预处理，得到连续帧的预处理后车辆通行图像数据；将连续帧的预处理后车辆通行图像数据依次输入车辆目标识别模型进行车辆目标识别和追踪；根据采样周期的车辆目标数量进行车流量计算。本发明解决了现有技术存在的隧道内车流量监测困难、数据传输效率低下、安全性低、人力成本投入大以及准确性低的问题。