理大研究團隊開發地下管道檢測技術 準確定位水管滲漏及空洞源頭

妥善維護地下基建設施對城市可持續發展具有關鍵影響，然而香港地下管道密集程度冠絕全球，令相關設施的檢測及保養工作極具挑戰性。香港理工大學（理大）研究團隊利用多項先進的地下勘探技術，開發出高精度地下管道檢測系統，能預早偵測、定位及分析管道滲漏及空洞等異常情況，有助優化城市管理。

地下管線支撐着供水、供電及通訊等民生所需服務，當管道逐漸老化和耗損，並出現爆裂及滲漏時，不但有機會導致服務中斷，更會引起道路沉降，甚至交通事故。由理大土地測量及地理資訊學系副系主任（教學）及教授賴緯樂教授及其研究團隊研發的嶄新技術，能透過分析地下影像及滲漏噪音，偵測管道狀況及鎖定問題所在位置，並分辨管道受損情況。相關技術可應用於香港縱橫交錯的管網環境，有效預防上述潛在城市風險。

多通道及車載式探地雷達進行大範圍檢測

目前，建築界經常使用探地雷達技術檢測地下設施的狀況，它基於電滋波反射原理，可掃瞄地下結構並生成地下造影。研究團隊利用了多通道及車載式探地雷達進行大範圍掃瞄，收集地下管道造影，並解讀土壤中管道出現滲漏時的特徵，並由此制定量化基準，協助客觀判斷管道範圍是否存在洩漏及滲漏程度。

這項技術令研究人員可在地下管道出現空洞及滲漏前作預先檢查，並透過分析雷達數據隨時間推移的變化，持續偵測滲漏情況。研究的關鍵之一是開發出一套統一分析框架，生成一致、可量化方式解讀的探地雷達成像。賴教授說：「在傳統應用中，探地雷達是主觀近地表地球物理測繪及勘探技術，這項研究將其發展為具有客觀標準的測量診斷工具，用以識別、定位災害並評估其嚴重程度，進一步推進探地雷達的應用。」

分析滲漏噪音尋找滲漏源頭

藉着探地雷達技術發現特定範圍的地下管道出現滲漏後，找出問題大概所在位置，並進行修復工作至關重要。修復工作依靠精確定位以進行挖掘，這時就需要用上另一種科技——漏點噪音辨識及其定位。研究團隊多年來分析了大量滲漏點及遠離滲漏點的噪音，從而識別出兩者在振幅及強度上的特徵，並發現噪音模式會因應滲漏情況（如管道爆裂、閥門鬆脫）及其嚴重程度而出現明顯差異，因此可根據這些聲音數據鎖定滲漏位置，並進一步分析問題。

業界過去主要透過地面麥克風、噪聲儀等相關工具，在懷疑滲漏源頭及閥門處等高風險位置定點收集聲音數據，但往往因環境雜音干擾而影響分析結果，很多時候未能準確找出滲漏位置及判斷問題狀況。他們正研究結合配備聲波傳感器的機械人，直接深入地下管道收集聲音，冀更精準定位滲漏源頭，協助快速安排維修工作。

結合機械人及人工智能科技

賴教授從事地下管道檢測研究長達十餘年，獲多個政府部門及行業機構支持。其中，他的研究團隊與水務署在2021年合作成立「地下水管測漏中心」（Q-Leak），共同推動先進水管測漏技術。雙方早前與深圳市博銘維技術股份有限公司簽訂合作備忘錄，成立管道機械人聯合實驗室，就研發智能水管檢測機械人開展合作。

研究團隊亦與政府和業界合作，利用過往收集所得的探地雷達成像和滲漏噪音，建立數據庫及人工智能模型，快速比對和分析影像及聲音，未來有望處理更大量的數據，並提供更準確及可靠的檢測，支持香港以至其他地方進行大規模的地下管道檢測。

賴教授指出：「水務署計劃在2030年底前將政府水管的滲漏率由13.4%降至10%以下；同時，路政署報告顯示2021年至2023年間共有52宗道路沉降事件，當中不少是由於高水壓導致地下管道爆裂。我們期望結合不同技術，發展數據驅動的預警系統及監測方案，並協助制定以風險為本的管理策略，全面提升地下滲漏及空洞探測的準確度和效率，並為相關決策提供科學依據。」

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