Airffic Inspection无人机巡检未来指南

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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
01

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
02

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。

03

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
04

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。

  • GNSS 不可用:用 LiDAR SLAM 或视觉惯性里程计定位。在缺乏特征的长直段位置会漂移,因此要在出入口、编号牌和设备处重新校准。GNSS 不可用
  • 受限空间:电缆架和管道从两侧突出,净宽往往比图纸显示的更窄。使用防护式飞行器,并事先决定如何处理接触。受限空间
  • 黑暗:机载携带照明。打开隧道照明可能因阴影和反射而降低影像的一致性。黑暗
  • 缺氧与有毒气体:无人机可以先进去查看,但人员进入前的通风和气体测量不能省略。缺氧与有毒气体
  • 无线电链路:事先决定链路中断时怎么办——中继节点、系留,或能自行返航的自主飞行。
05

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
Airffic 的观点

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。

06

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)
07

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。
08

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

各国资料来源(7)

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来源已核对: 2026-10-22