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地下隧道与综合管廊:不必走遍每一公里,也能检查城市隐藏的通道
电力、通信、燃气和供水:维持城市运转的电缆和管道常常共用地下隧道。它们又长又黑,绵延数公里都是同样的景象。本指南探讨在历来靠人步行完成的检查中,无人机能帮到什么程度。
本页内容
地下隧道从哪里开始劣化
本指南涵盖在道路下方容纳电力、通信、供水和燃气管线的综合管廊(共同沟)、电力和通信公司所有的电缆隧道,以及地下泄洪通道和调蓄隧道。它们是钢筋混凝土箱涵或圆形隧道,劣化的根源是水。
| 部位 | 典型缺陷 | 漏检的后果 |
|---|---|---|
| 结构(墙体、顶板) | 开裂、渗漏、泛碱、剥落和钢筋外露 | 混凝土掉落砸中电缆、管道或人员 |
| 接口 | 渗漏、土体侵入、错位 | 地层松动,上方道路沉降 |
| 电缆与管道支架 | 锈蚀、螺栓松动或缺失 | 电缆或管道下垂或掉落 |
| 通风、排水、照明 | 故障、堵塞、腐蚀 | 积水或积气;作业人员可能被困 |
| 出入口与竖井 | 井盖和楼梯腐蚀、淹水 | 无法疏散和救援 |
当前的检查及其痛点
如今的检查以步行巡查和目视检查为主。检查人员用手电照射顶板和侧壁,寻找渗漏、裂缝和锈蚀的配件,对可疑之处进行敲击。做得越仔细,耗时就越长——在隧道里来回走上好几公里。
| 方法 | 优势 | 痛点 |
|---|---|---|
| 步行巡查与目视检查 | 触摸和敲击,同时检查设备 | 长距离耗时;高处顶板难以看清 |
| 平台与梯子 | 近距离接触顶板 | 难以搬运和移动;在狭窄通道内无法使用 |
| 推车或车载相机 | 长区段连续记录 | 需要轨道或车道;漏掉电缆和管道背后的区域 |
| 固定相机与传感器 | 持续监视 | 只覆盖安装位置 |
地下还有缺氧和有毒气体的风险。进入前需要通风和气体测量,而且出口很少,一旦出事,从深处撤出十分困难。减少人员步行的距离,直接意味着更安全。
无人机改变了什么
在地下,无人机的任务是代替人走完那些长距离,并以稳定的质量拍摄顶板。贴近顶板飞行,看裂缝和渗漏痕迹远比从地面仰望清楚得多。
| 方法 | 典型机型 | 最适合 |
|---|---|---|
| 防护式近距离成像 | 笼式或防护式室内无人机(如 Flyability Elios 3、Liberaware IBIS 系列) | 狭窄通道、电缆架之间、竖井 |
| LiDAR 形状测量 | 用 LiDAR SLAM 构建点云并定位的无人机 | 变形、电缆和管道的位置、没有图纸的老旧隧道 |
| 自主例行巡查 | 沿固定路线飞行并避障的无人机(如可用于室内的 Skydio 级别) | 在相同条件下重复采集相同区段 |
| 与地面机器人配合 | 地面机器人搭载无人机并在中途将其放飞 | 在长区段延长电池和无线电续航 |
克服环境
地下隧道集四大难题于一身:没有 GNSS、黑暗、空间狭窄和气体。四周都是混凝土和土体,无线电传不远,过了转角,控制链路和图传链路都容易中断。
从影像到决策
在长隧道里,最重要的是确切知道每一张影像的拍摄位置:哪个桩号、哪面墙、什么高度。缺少这些信息的影像,哪怕有成千上万张,到下一次检查时也无法比较。
| 步骤 | 机器做什么 | 人负责什么 |
|---|---|---|
| 定位 | 根据 SLAM 位姿和点云给影像标注里程和所在面 | 距离基准点以及与图纸的对应 |
| 展开图 | 把墙面和顶板影像拼接成展开图 | 检查接缝是否错位、有无缺口 |
| 检出 | 提出裂缝、渗漏、锈蚀和泛碱(深度学习) | 检查漏检和误报 |
| 变化检测 | 与上次的差异、新出现的渗漏 | 解读变化的原因和紧急程度 |
| 评定 | — | 状态评级、通知电缆和管道的业主、决定措施 |
综合管廊涉及道路管理者以及各自独立的电力、通信、燃气和供水公司。如果无人机数据能在同一个平台上共享,几家公司就不必再各自走一遍同一条隧道。先于技术所需要的,是共享数据的共识。
规则与责任
在日本,综合管廊由道路管理者依据《共同沟整备等特别措施法》建设,内部设施则由各公用事业单位管理。其关键特点是责任分离:道路管理者检查结构,各公用事业单位检查自己的管线。频率和方法由各管理者的检查手册规定。
在飞行方面,日本《航空法》不适用于封闭室内空间的飞行;官方解释将内部与外部明确隔开的隧道和地下通道视为室内,因此仅在地下隧道内部飞行通常无需航空许可或批准。不过,进入隧道受《缺氧症等防止规则》等职业安全规定的约束,设在街道上的出入口还需要道路使用许可。各国情况可在世界各国法规中比较。
来源:国土交通省:无人航空机相关规定的解释(室内飞行)无人机做不到的事
- 敲击与触摸:剥离的混凝土靠敲击发现。影像看不出来。
- 电缆和管道背后:密集管线背后的墙面既够不到,也看不到。
- 设备功能试验:风机和水泵是否运转、报警是否响起,必须由人来测试。
- 燃气管道和电缆的检查:管线本身由各公用事业单位用专门方法检查。
- 评级与责任:解读缺陷并决定由谁修什么,仍然是人的工作。
2035 年:巡检真正运转的世界
以下是编辑部的展望。每个隧道入口都有一个小型机库,无人机每晚飞行固定区段。位置与编号标牌和点云相匹配,因此影像能与上一次精确重叠。一旦出现新的渗漏痕迹,道路管理者和管线经过该处的公用事业单位会在同一时刻收到通知。
人们不再每天步行数公里,而是前去确认变化并安排修缮。地下检查从无休止地走过黑暗的通道,变成整体守护城市隐藏的一面。
PREPARATION
飞行前准备清单
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该资产的案例
- 布鲁塞尔交通局:用 LiDAR 无人机勘察 13 km 的地下技术廊道和雨水管渠Brussels, Belgium
- 约翰内斯堡:街道燃气爆炸后用 LiDAR 无人机勘察地下管线隧道Lilian Ngoyi Street, Johannesburg CBD, South Africa · 2023
各国资料来源(7)
- 首都高速公路首次在受限空间进行无人机检查试验JP · NTTドコモビジネスほか(首都高速道路・首都高技術・JDRONE・KDDIスマートドローン)
- Smart Drain InspectorSG · PUB, Singapore's National Water Agency
- 魁北克水电公司借助无人机、AI 和机器人保障员工安全CA · Canadian Occupational Safety
- Enel SP 使用 Flyability 进行地下检查BR · Baguete
- 无人机在供水行业的漏水检测(更新)- Team UAVGB · PwC UK (Skies Without Limits v3)
- Glanville Geospatial 开创性的受限空间无人机重新定义下水道勘察GB · UKSTT (UK Society for Trenchless Technology)
- 马德里自治区使用自主无人机检查 Canal de Isabel II 的下水道网络ES · Comunidad de Madrid
查看来源
规则、数字和案例均基于下列来源。未来情景与设计建议是编辑部的观点。
- 国土交通省:关于废除国家直辖事业维护管理地方负担金的法案(含《共同沟法》修正)国土交通省 · 已读全文
- Japanese Law Translation:Act on Special Measures concerning Preparation, etc. for Common-Use Tunnel(1963 年第 81 号法律)法务省 · 已读摘要
- 福岛劳动局:下水道管道作业中的缺氧预防厚生劳动省福岛劳动局 · 已读全文
- 国土交通省:无人航空机相关规定的解释(室内飞行)国土交通省航空局 · 已读全文
来源已核对: 2026-10-22