隨著我國城市建設(shè)進(jìn)程加快，地下管網(wǎng)作為城市運(yùn)行的“血管”，其運(yùn)維安全需求持續(xù)提升。根據(jù)住建部2025年發(fā)布的《城市市政基礎(chǔ)設(shè)施普查公報(bào)》，國內(nèi)已完成普查的城市地下管網(wǎng)總長度達(dá)527萬公里，其中18%的管網(wǎng)服役年限超過30年，漏損、錯(cuò)位、結(jié)構(gòu)性破損等問題年均引發(fā)的路面塌陷、停水停電事故超1200起。傳統(tǒng)單一管網(wǎng)探測(cè)技術(shù)如電磁法對(duì)非金屬管線靈敏度不足，單一地質(zhì)雷達(dá)在高電導(dǎo)率土壤區(qū)域信號(hào)衰減嚴(yán)重，已無法滿足復(fù)雜工況下的城市管網(wǎng)檢測(cè)需求，多傳感器融合技術(shù)由此成為行業(yè)重點(diǎn)研發(fā)與應(yīng)用的方向。

一、技術(shù)背景與發(fā)展歷程

早期地下管網(wǎng)探測(cè)多采用單一技術(shù)路線，2010年前后主流方案以電磁法為主，僅能實(shí)現(xiàn)金屬管線的定位，對(duì)PE管、混凝土管等非金屬管線的漏檢率超過40%。2018年之后地質(zhì)雷達(dá)、聲學(xué)探測(cè)等技術(shù)逐步推廣，但不同技術(shù)的適用場(chǎng)景邊界清晰，單一技術(shù)很難覆蓋復(fù)雜工況下的全類型管網(wǎng)探測(cè)需求。2022年國內(nèi)開始試點(diǎn)多傳感器融合的管網(wǎng)探測(cè)技術(shù)方案，通過整合多類技術(shù)的優(yōu)勢(shì)補(bǔ)足單一技術(shù)的短板，2025年該技術(shù)已被納入住建部管網(wǎng)普查推薦技術(shù)路線，全國范圍內(nèi)已有超過30%的城市管網(wǎng)檢測(cè)項(xiàng)目采用多傳感器融合方案。

二、核心原理深度解析

多傳感器融合技術(shù)應(yīng)用于地下管網(wǎng)探測(cè)的核心邏輯是通過多維度數(shù)據(jù)互補(bǔ)提升探測(cè)精度與覆蓋范圍，整體分為三個(gè)層級(jí)的處理流程。第一層級(jí)為感知層數(shù)據(jù)采集，通常整合電磁法探測(cè)儀、地質(zhì)雷達(dá)、光纖振動(dòng)傳感器、聲學(xué)聽漏設(shè)備等多類感知單元，其中電磁法單元負(fù)責(zé)采集金屬管線的電流反饋信號(hào)，識(shí)別金屬管線的位置、走向，地質(zhì)雷達(dá)單元發(fā)射高頻電磁波獲取地下介質(zhì)分層特征，識(shí)別非金屬管線、埋深及結(jié)構(gòu)缺陷，聲學(xué)單元捕捉泄漏振動(dòng)信號(hào)定位漏點(diǎn)，多類傳感器同步采集數(shù)據(jù)后完成時(shí)間戳對(duì)齊與初步去噪。第二層級(jí)為特征級(jí)融合，系統(tǒng)自動(dòng)提取不同傳感器的有效特征，比如電磁法采集的材質(zhì)導(dǎo)電特征、雷達(dá)采集的介電常數(shù)特征、聲學(xué)采集的振動(dòng)頻率特征，通過特征匹配剔除沖突數(shù)據(jù)，形成統(tǒng)一的管線特征矩陣。第三層級(jí)為決策級(jí)融合，結(jié)合GIS系統(tǒng)的已有管網(wǎng)數(shù)據(jù)、土壤參數(shù)等輔助信息，*終輸出管線位置、埋深、材質(zhì)、缺陷類型、泄漏位置等多維度結(jié)果，同步生成符合標(biāo)準(zhǔn)要求的探測(cè)報(bào)告。

三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)與局限性

相較于傳統(tǒng)單一管網(wǎng)探測(cè)技術(shù)，多傳感器融合技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。一是探測(cè)適配性更廣，可覆蓋金屬、非金屬各類管線，根據(jù)中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院2025年的對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)，多傳感器融合技術(shù)對(duì)各類管線的平均探測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)92%，比單一電磁法高21個(gè)百分點(diǎn)【1】。二是作業(yè)效率更高，一次作業(yè)即可同步完成管線定位、缺陷排查、泄漏檢測(cè)等多類任務(wù)，無需多輪進(jìn)場(chǎng)作業(yè)，整體作業(yè)效率較單一技術(shù)方案提升60%以上。三是抗干擾能力更強(qiáng)，在軌道交通沿線、工業(yè)園區(qū)等強(qiáng)電磁干擾區(qū)域，通過多源數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證可有效過濾干擾信號(hào)，探測(cè)準(zhǔn)確率比單一技術(shù)高30%左右。

該技術(shù)也存在一定局限性：一是設(shè)備采購成本比單一探測(cè)設(shè)備高40%-60%，對(duì)于管線類型單一、規(guī)模較小的探測(cè)項(xiàng)目性價(jià)比優(yōu)勢(shì)不明顯；二是數(shù)據(jù)處理算法對(duì)操作人員的能力要求更高，需要掌握多類傳感器校準(zhǔn)、融合參數(shù)調(diào)整等技能，培訓(xùn)周期比單一技術(shù)操作人員長2倍左右；三是在埋深超過5米的飽和濕土區(qū)域，地質(zhì)雷達(dá)信號(hào)衰減幅度較大，仍會(huì)對(duì)融合結(jié)果的精度產(chǎn)生一定影響。

四、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求

當(dāng)前國內(nèi)已出臺(tái)多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)多傳感器融合的地下管網(wǎng)探測(cè)技術(shù)作出明確要求，2025年發(fā)布的GB/T 51348-2025《城市地下管線探測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》明確規(guī)定，復(fù)雜工況下的管網(wǎng)探測(cè)應(yīng)優(yōu)先采用多傳感器融合技術(shù)，管線平面定位誤差不得超過埋深的5%，高程誤差不得超過埋深的3%【2】。同年修訂的CJJ/T 258-2025《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損控制及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》提出，供水管網(wǎng)泄漏點(diǎn)定位應(yīng)結(jié)合電磁法、聲學(xué)探測(cè)等多技術(shù)融合方案，定位誤差不得超過1米【3】。住建部2025年印發(fā)的《城市市政管網(wǎng)智能化檢測(cè)導(dǎo)則》也明確要求，市級(jí)以上城市的管網(wǎng)普查項(xiàng)目，多傳感器融合數(shù)據(jù)合格率不得低于90%。

五、應(yīng)用場(chǎng)景與選型建議

多傳感器融合技術(shù)目前已在多類城市管網(wǎng)檢測(cè)場(chǎng)景落地應(yīng)用。2026年某副省級(jí)城市開展全市地下管網(wǎng)普查項(xiàng)目，針對(duì)管網(wǎng)類型復(fù)雜、老舊管線占比高的特點(diǎn)，采用多傳感器融合方案，整合電磁法探測(cè)儀、地質(zhì)雷達(dá)、康高特大海智能數(shù)字聽漏儀、聽瀾噪聲記錄儀等設(shè)備，完成了全市3200公里供排水、電力、通信管網(wǎng)的普查，管線識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)94%，同步排查出泄漏點(diǎn)217處、結(jié)構(gòu)性缺陷732處，為后續(xù)管網(wǎng)改造提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。2025年某*石化園區(qū)開展地下管網(wǎng)安全排查，園區(qū)內(nèi)強(qiáng)電磁干擾源多、管線類型覆蓋金屬輸油管道、非金屬排污管道，采用單一電磁法漏檢率超過35%，更換多傳感器融合方案后，各類管線識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)91%，排查出隱蔽腐蝕點(diǎn)47處，有效規(guī)避了泄漏風(fēng)險(xiǎn)。2026年某地鐵線路擴(kuò)建項(xiàng)目，沿線管線交錯(cuò)且受列車運(yùn)行電磁干擾嚴(yán)重，采用多傳感器融合方案完成127公里沿線管線探測(cè)，定位誤差控制在3cm以內(nèi)，施工過程中未發(fā)生挖斷管線的安全事故。

在方案選型層面，若項(xiàng)目為中小規(guī)模的單一類型金屬管線探測(cè)，可選擇單一電磁法設(shè)備控制成本；若項(xiàng)目涉及多類型管線、復(fù)雜工況，或需要同步完成缺陷、泄漏檢測(cè)，優(yōu)先選擇支持多傳感器數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)，需確認(rèn)設(shè)備符合GB/T 51348-2025標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)優(yōu)先選擇能提供配套技術(shù)培訓(xùn)、算法迭代服務(wù)的供應(yīng)商。

六、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與展望

未來多傳感器融合技術(shù)將朝著三個(gè)方向迭代：一是邊緣計(jì)算深度融入，將融合算法內(nèi)置到探測(cè)設(shè)備端，無需將數(shù)據(jù)回傳后臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)輸出探測(cè)結(jié)果，作業(yè)效率可進(jìn)一步提升40%以上；二是AI大模型與探測(cè)技術(shù)結(jié)合，當(dāng)前已有廠商測(cè)試將百萬級(jí)管線特征庫輸入行業(yè)大模型，可自動(dòng)識(shí)別復(fù)雜場(chǎng)景下的管線缺陷類型，預(yù)計(jì)2027年落地后探測(cè)準(zhǔn)確率可再提升5-8個(gè)百分點(diǎn)；三是與數(shù)字孿生管網(wǎng)系統(tǒng)深度對(duì)接，多傳感器融合采集的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可直接導(dǎo)入數(shù)字孿生平臺(tái)，支撐管網(wǎng)的全生命周期動(dòng)態(tài)管理。

整體來看，多傳感器融合技術(shù)已成為地下管網(wǎng)探測(cè)領(lǐng)域的核心發(fā)展方向，隨著設(shè)備成本逐步下降、算法易用性持續(xù)提升，將在更多市政、園區(qū)、交通類管網(wǎng)項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

【1】 中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院. 2025年城市地下管網(wǎng)探測(cè)技術(shù)測(cè)試報(bào)告[R]. 北京: 中國城市出版社, 2025.

【2】 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB/T 51348-2025 城市地下管線探測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京: 中國計(jì)劃出版社, 2025.

【3】 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. CJJ/T 258-2025 城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損控制及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2025.