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《新型工業全方位》系列: 生產力局參與研發智能無人機 以數碼技術輔助隧道檢測

博客文章

《新型工業全方位》系列: 生產力局參與研發智能無人機 以數碼技術輔助隧道檢測
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《新型工業全方位》系列: 生產力局參與研發智能無人機 以數碼技術輔助隧道檢測

2023年06月19日 15:00

近年政府及建造業界致力推行「建造業2.0」及全速發展數碼基建,以提升生產力、質量及工地安全。香港生產力促進局(生產力局)早前聯同香港特區政府土木工程拓展署(土木工程拓展署)及安誠—邁進聯營公司三方共同研發「智能隧道質量檢測系統」,成功將隧道結構檢查工作全面數碼化,善用科技創建智慧城市。

為完善本港交通網絡及支援新發展項目,土木工程拓展署於2019年展開T2主幹路及茶果嶺隧道工程。T2主幹路中的雙管道海底隧道總計約有多達21,000件預製混凝土組件。由於海底隧道較其他地面結構承受更巨大負荷和海水侵蝕,為確保施工質量,工程人員需仔細檢測進行安裝後的隧道管壁有否裂縫、混凝土剝落或滲水等缺損情况。若採用傳統隧道檢查方法,工程人員需利用工作平台於高處以目測方式逐一檢查預製組件,並由人手處理及記錄相關檢查結果,整個工序耗時且隱藏安全風險。雖然近年盛行的無人機技術可消除高空工作的安全隱憂,但隧道內無法接收Wi-Fi及5G訊號,令相關部門於發展智能檢測方案上停滯不前。

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作為機械人及人工智能技術領域的先驅,生產力局與土木工程拓展署及安誠──邁進聯營公司合作研發了「智能隧道質量檢測系統」,系統為香港首台搭載人工智能處理技術的隧道施工巡檢航拍機,利用先進邊緣計算技術(Edge Computing)、建築信息3D模型(BIM)加上標記跟蹤(AprilTag)精準定位,突破隧道內沒有網絡及衛星定位的限制,讓工程人員在地面進行智能安全巡檢,不需設置高空工作平台,檢測速度比傳統目測方式提升五倍,令施工過程更靈活、安全及精準。此外,使用「智能隧道質量檢測系統」後,工程人員毋須花費大量時間進行繁複工序,可以調配至其他高增值工作項目,亦避免長期處於黑暗悶熱的隧道有限空間內進行檢測,影響其他隧道工作及整體施工進度。系統亦會自動將檢測結果整合成電子缺損報告,將檢測過程數碼化,方便日後資產管理。這項創新研究已完成開發,並成功「落地」應用於T2主幹道和茶果嶺隧道工程項目。

由於「智能隧道質量檢測系統」在香港首次使用,研發期間數據有限,因此生產力局在研發過程中利用多種人工智能先進技術,為系統設計及制定持續學習機制,將收集到的數據應用於完善人工智能模型,令檢測更高效及準確。而且,此系統的實際應用經驗為其他隧道項目在人工智能和機械人技術應用上建立重要基礎,系統所記錄的隧道狀況資料能構建「大數據」作日後建立人工智能檢測模型之用,便利操作維修,為未來的基礎設施項目提供良好的參考資訊。

「智能隧道質量檢測系統」的成效於國際間獲得廣泛認可,分別勇奪2023年「愛迪生獎」的「重要人力基礎設施──智能建模」類別銅獎、「2022年百大科技研發獎(軟件/服務類別)」、「2022年日內瓦國際發明展」銀獎、「2022年香港商業科技卓越獎(新興科技──工業建造)」及在「香港工程師學會大獎2023」中的「創新應用(所有會員組)」分組類別中獲得嘉許。展望未來,生產力局及土木工程拓展署期望透過於不同領域合作,以創新先進技術提升整體施工安全和生產力,促進香港「建造業2.0」及高質量新型工業化發展。

請即觀看生產力局於無綫電視播出的特備資訊節目《新型工業全方位》,了解更多生產力局有關新型工業化的成功實例。




HKPC 生產力局 – ForeSight 智瞻

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

香港獨特的東西方文化融合和豐富的夜生活,一直以來都是國際旅客的熱門目的地。近年,維多利亞港上空的特色無人機煙花表演,為香港旅遊業增添別樣吸引力。2024年全國兩會將「低空經濟」首次寫入政府工作報告,特區政府亦積極把握機遇,「振翼起飛」,2025年3月正式啟動低空經濟 「監管沙

作為香港創科發展的重要參與者與推動者,生產力局始終處於發展完整低空經濟價值鏈的最前沿。政府早前為低空經濟「監管沙盒」試點項目舉行啟動儀式,作為香港民航處指定的監管沙盒計劃技術合作夥伴,生產力局全力支持「監管沙盒」試點啟航 ,在沙盒項目的評估與運營中發揮關鍵作用,推動香港低空經濟發展新篇章。

作為香港創科發展的重要參與者與推動者,生產力局始終處於發展完整低空經濟價值鏈的最前沿。政府早前為低空經濟「監管沙盒」試點項目舉行啟動儀式,作為香港民航處指定的監管沙盒計劃技術合作夥伴,生產力局全力支持「監管沙盒」試點啟航 ,在沙盒項目的評估與運營中發揮關鍵作用,推動香港低空經濟發展新篇章。

低空經濟是以1000米以下的空域為主要活動範圍,以低空飛行活動為牽引,涉及高端物流、道路巡檢、電力巡檢、施工監測、應急指揮、基礎設施巡檢等眾多行業的綜合經濟形態。低空經濟產業鏈價值由上游,中游,下游三個層級構成。其中,上中游佔據整個低空經濟價值鏈的70%。資料顯示,2024 年大灣區低空經濟產業規模突破 2000 億元。隨著沙盒機制的深化,預計到 2027 年將形成 5000 億元產業集群。筆者認爲,香港具備發展低空經濟的獨特條件,有望引領亞洲低空經濟發展潮流。

從實驗室到產業高地

香港深厚的創科底蘊為低空經濟發展提供強大支撐。全球最具實力的無人機企業之一大疆創新(DJI),其創辦人便是在香港科技大學修讀期間創立公司。這個孕育出全球70%民用無人機的創新搖籃,至今仍在輸出顛覆性技術。

生產力局、土木工程拓展署、安誠-邁進聯營顧問公司在T2主幹路及茶果嶺隧道工程項目中合作研發「地空協同隧道自動檢測系統」,揉合AI、無人機、無人車及没有GPS環境下的精準定位技術,令香港隧道檢測工作進一步智能化、自動化、數碼化。該系統榮獲全球創科領域權威獎項2025年「愛迪生獎」(Edison Awards)頒發金獎。

生產力局、土木工程拓展署、安誠-邁進聯營顧問公司在T2主幹路及茶果嶺隧道工程項目中合作研發「地空協同隧道自動檢測系統」,揉合AI、無人機、無人車及没有GPS環境下的精準定位技術,令香港隧道檢測工作進一步智能化、自動化、數碼化。該系統榮獲全球創科領域權威獎項2025年「愛迪生獎」(Edison Awards)頒發金獎。

作為香港創科發展的重要參與者與推動者,香港生產力促進局(生產力局)始終處於發展完整低空經濟價值鏈的最前沿,在上中下游各環節作出戰略性貢獻。

上游方面,生產力局以戰略指導及技術優勢賦能生產製造商,精於優化無人機生產供應鏈配置,同時協助合資格企業獲取香港政府資助計劃。 此外,我們積極參與上游創新,包括無人機氫燃料電池、熱塑性複合材料氣瓶、微電子控制模組等先進材料研究。針對無人機增加續航的痛點,對材料優化以減少飛機自重成爲趨勢。生產力局支持企業進軍鎂合金等輕量化材料的應用研發,並助力企業智能化生產。

中游方面,低空產業從概念驗證邁向規模化應用,標準的制定、協調與共識成為核心議題。作為粵港澳大灣區低空經濟產業聯盟的理事單位,生產力局協助規劃及推行標準制定,與電機電子工程師學會(IEEE)及粵港澳創新智庫等機構共同制定無人機通用安全、基礎設施、操作場景等關鍵領域的綜合標準,藉香港在國際航空的影響力,設立世界級低空空域管理標準。近期,生產力局成立了「The Cradle出海服務中心」,為内地科技企業對接國際標準。 專注于先進無人系統及軟硬體解決方案的高科技企業,透過「出海服務中心」實現高尖端無人機技術及產品出海。筆者認為,這種「制度軟實力」的輻射效應遠超技術本身。

此外,生產力局是第一家獲香港民航處認可的小型無人機(25公斤以下)認可進階培訓機構(ATO),亦是進階操作許可(AOP) 的持有者,已經幫助超過600名學員獲得進階操作許可。隨著香港無人機條例的進一步更新,生產力局也將提供相應的中型無人機(25-150公斤)飛行培訓和場景建立,為低空經濟產業的發展提供持續的人才儲備支撐。

無人機和電動垂直起降飛行器(eVTOL)作為低空經濟的兩大載體,具有體積小、高增值、集成度高等特性。筆者認爲,低空經濟可結合「智能微工廠」的概念,在香港實現高效生產。要「飛」出香港產業新高度,可將上游研發設計、中游部件組裝及下游應用服務匯聚在香港,壯大香港低空經濟產業群,實現全產業鏈落地及高效生產。同時,培育更多包括微電子、新能源、先進製造等新興產業發展,進以帶動香港製造業GDP增長。

成為亞洲低空經濟典範

儘管全球低空經濟產業急速擴張,香港仍具備成為亞洲典範的潛力。內地城市低空經濟產業隨起步早規模擴大,但由於政策、監管制度和產業模式的差異,其發展模式並不適用於其他亞洲城市。香港集國際金融中心的資本優勢,國際自由港的制度優勢與粵港澳大灣區的協同優勢於一身,對於區域發展更具參考價值,香港正在創造一種開創性的國際化的低空經濟發展範式

高樓林立的人口稠密環境、複雜的空域管理,以及現有交通系統的高效性,對香港及具備類似特質的亞洲地區如日本、韓國、新加坡、泰國等,發展低空經濟的成本效益和安全性提出了挑戰。若香港能在如此複雜的因素下, 探索到適合的無人機發展制度及應用場景,將成爲亞洲低空經濟發展的典範。特區政府就低空基礎設施進行技術研究及規劃,推動共同開發低空跨境航線、出入境與清關安排,為建設大灣區低空跨境通道創造有利條件。隨着「北部都會區」發展項目的推進,以及新界西北部、部分離島地區的加速開發,本港低空經濟的地域空間和潛在應用空間勢必會空前擴大。

拓展城市治理的「空中維度」

近年,無人機科技迅猛發展,在續航距離、操控性、穩定性及負載能力上出現了重大突破,使得低空空域的產業潛能大幅提升。中國內地城市大範圍應用於外賣配送等生活化場景,美國則普遍用在大面積農田噴灑,俄羅斯用於輸氣輸電線路巡檢。

生產力局研發的「聯邦學習框架下基於小樣本學習的典型電網設備小弱缺陷識別關鍵技術研究」, 運用人工智能,以創新科技解決方案有效監察電網問題,能夠快速找出微小的缺陷,提高巡檢效率、準確性以及安全性,系統榮獲第49届日內瓦國際發明展-金獎、第六屆亞太區經濟合作組織(亞太經合組織)能源智慧社區倡議最佳實踐獎勵計劃-金獎等多個國際性權威獎項。

生產力局研發的「聯邦學習框架下基於小樣本學習的典型電網設備小弱缺陷識別關鍵技術研究」, 運用人工智能,以創新科技解決方案有效監察電網問題,能夠快速找出微小的缺陷,提高巡檢效率、準確性以及安全性,系統榮獲第49届日內瓦國際發明展-金獎、第六屆亞太區經濟合作組織(亞太經合組織)能源智慧社區倡議最佳實踐獎勵計劃-金獎等多個國際性權威獎項。

包括生產力局在內的香港科研機構及高校,也在全力配合特區政府開拓創新應用場景。自2020年起,生產力局持續發展創新無人機應用,包括物流運輸、基礎設施檢測、農業植保等領域。其中,為土木工程拓展署開發的「地空協同隧道自動檢測系統」,以及「聯邦學習框架下基於小樣本學習的典型電網設備小弱缺陷識別關鍵技術研究」,更分別獲得得愛迪生獎金獎、日內瓦國際發明展金獎等多個國際性權威獎項。

作為民航處指定的監管沙盒計劃技術合作夥伴,生產力局在監管沙盒項目的評估與運營中發揮關鍵作用,協助首批超視距(BVLOS)飛行應用在香港成功落地,以風險爲本的模式促進香港低空經濟應用場景的穩步實施與創新。 

「汀九橋無人機橋墩檢測」項目, 運用先進高水準的無人機飛行和檢測技術對汀九橋表面進行缺陷檢測,解決了傳統人工檢測方式難以檢查區域的高效作業,并精準識別缺陷類型,定位缺陷位置。

「汀九橋無人機橋墩檢測」項目, 運用先進高水準的無人機飛行和檢測技術對汀九橋表面進行缺陷檢測,解決了傳統人工檢測方式難以檢查區域的高效作業,并精準識別缺陷類型,定位缺陷位置。

筆者認為,低空經濟對於城市的意義,不只是技術創新,它更是一個契機,一種思維方式,產業迭代,甚至重構區域佈局。而在複雜環境中開闢新航線的能力,正是其核心競爭力所在。低空經濟對香港的深層意義,在於重新定義了這座城市的空間維度——每立方米空域都在產生GDP,每次飛行都在拓展城市的發展邊疆。

撰文:香港生產力促進局首席數碼總監黎少斌先生

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