目前，美国与加拿大的地下蜿蜒着总计超百万英里的隧道与管道，总长可绕地球40圈。地下隧道网络的巨大规模固然令人印象深刻，但问题也随之而来：如何评估与检测地下基础设施的老化？
传统的人工检查与闭路电视系统对于危险区域（有毒有害或险恶地形）以及有线CCTV系统难以企及的超长管道往往无能为力，有鉴于此，无人机正在成为隧道检测的全新发展方向，不仅适用于小直径管线，也适用于大型污水隧道与地铁隧道。
新型无人机
路易斯安那理工大学的Tom Iseley教授在1989年创立了非开挖技术中心（TTC），目前的项目正致力于将无人机用于地下隧道与管线的评估。TTC联合瑞士公司Flyability SA开发了一种名为Elios的无人机，今年4月，分别在直径0.4m，0.6m与1.8m的管道中进行了隧道勘察的演示：
Elios无人机
■ 无人机采用球状笼型设计，通过包覆柔软涂层的保护性碳纤维框架，可承受高达15km/h时速的碰撞；
■ 框架与内部机身之间使用三轴万向节连接，可进行360°全周天旋转，也能使Elios在发生碰撞时保持稳定。
■ Elios以4m/s速度飞行，直径在400mm以下，略小于最小标准人行闸的直径。
■ Elios装有全高清摄像头、热成像摄像头、远程调节LED照明系统，安装在可旋转机头处，捕捉无人机上方和下方的图像。
■ 机身设外置天线，可在隧道内盲飞更远距离；同时具备辅助安全机制，例如在信号丢失时自主着陆。
Elios拍摄的热成像照片
工程应用
波士顿Fort Point海峡工程中的070污水溢流隧道是无人机隧道检测在北美的案例之一：
波士顿Fort Point海峡工程070污水溢流隧道
■ 隧道已有50年历史，长3.2km，直径5m-6.6m；
■ 管道底部始终有1m-1.3m的沉积物（淤泥、垃圾等）；
■ 潮汐波动带来了管道内约4m的水位差；
■ 由于该的地区的城市建设需要，隧道内的某些人行通道被填埋，传统CCTV检测仪的接入点有限。
该项目中采用了无人机检测方案，然而实际操作中遭遇了一些挑战：
■ 由于管道直径较大导致照明不足，需1000流明光源才能照亮约33m范围；
■ 潮汐产生的水位波动影响了无人机的稳定，导致其不断旋转并碰撞隧道内壁；
■ 管道在涨潮时被淹没，顶部有大量水滴，滴落时会对无人机螺旋桨造成影响。
无人机拍摄的照片
目前，Elios无人机正在全球各地的各种隧道工况下进行试验，包括在加拿大的地铁隧道内对管片与管线悬架进行检查，以及在西班牙的下水道工程中通过设置坐标自动进行检测，并搜寻管道中的破损点等。
无人机研发团队正在进行测试
除了北美之外，全球多个国家都研发了相关的无人机技术用于隧道的检测与探查，点击文末专题立即回顾哦！
无人机技术展望
Elios未来的研究方向为自动定位、自动飞行与自动数据采集管理：
自动定位
由于隧道与管线都位于地下，因此在GPS无法工作的环境中定位无人机将成为一大挑战。Flyability SA正在开发全新的物理定位系统，以使无人机在黑暗、险峻的地下空间内也能实时反馈自身位置。
自动飞行
无人机需要操作人员确定路径并引导无人机往返于隧道。从A点到B点的自主无人机编程仅仅适用于户外开阔区域，在狭窄的地下空间内则不适用；此外，由于在隧道内飞行时遭遇障碍物是家常便饭，因此如何识别环境中的障碍并自主决定飞行方向也将是一大挑战。
数据采集
Elios目前通过全高清\热成像摄像头采集视频片段。但由于缺乏物理定位系统，勘测者仍然需要根据视频手动标记隧道内灾害的具体位置。制造商目前正在研发配套的数据采集与管理系统，将无人机采集的数据信息直接显示在隧道的3D模型内，直观地展示隧道内的病害状况。
或许期待“一键式”的全自动无人机隧道检测技术为时尚早，但是无人机技术无疑已经成为了隧道检测技术的又一发展方向。随着无人机的定位、感知、控制与数据传输技术的不断革新，未来的无人机将代替人类深入地下危险区域，探查隧道病害，保障基础设施的安全。