CCTV技術(shù)在排水管道檢測(cè)中的應(yīng)用與探討

潘文俊，韓葵，潘宏峰

(深圳市勘察研究院有限公司，廣東 深圳 518026)

CCTV技術(shù)在排水管道檢測(cè)中的應(yīng)用與探討

潘文俊*，韓葵，潘宏峰

(深圳市勘察研究院有限公司，廣東 深圳 518026)

CCTV技術(shù)，在排水管道功能完備性及結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)中的應(yīng)用，極大地豐富了排水管道檢測(cè)技術(shù)。本文從CCTV技術(shù)在排水管道檢測(cè)中的工作流程、實(shí)施問題、設(shè)備局限性等方面，闡述CCTV技術(shù)在排水管道檢測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀探討及發(fā)展展望。

CCTV技術(shù)；工作流程；局限性；排水管道檢測(cè)

1 引 言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快與深入，城市地下空間安全的安全檢測(cè)與安全評(píng)估逐漸被重視。城市排水管道作為城市地下空間的重要組成部分，具有常年水流，管埋深，斷面尺寸大，敷設(shè)在城市的各個(gè)角落等特點(diǎn)，且隨著運(yùn)行年限增長(zhǎng)，管道內(nèi)部容易出現(xiàn)沉積、結(jié)垢等功能性缺陷和破裂、變形等結(jié)構(gòu)性缺陷，從而引起地面坍塌等重大城市安全事故。2013年5月20日，深圳市橫崗華茂工業(yè)園門口地下排水箱涵老化、破損，導(dǎo)致大面積地面坍塌，造成5人死亡，1人重傷。

隨著深圳對(duì)城市管道設(shè)施投入力度的增大，城市管道的維護(hù)管理也日益重要。CCTV技術(shù)作為管道內(nèi)窺檢測(cè)的核心支撐技術(shù)，在排水管道檢測(cè)實(shí)施過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，然而CCTV技術(shù)在管道內(nèi)窺檢測(cè)中也存在局限性。

2 CCTV檢測(cè)技術(shù)

2.1 CCTV管道內(nèi)窺檢測(cè)技術(shù)

CCTV管道內(nèi)窺檢測(cè)技術(shù)又稱管道閉路電視檢測(cè)技術(shù)，是一種通過技術(shù)手段獲取高清影像資料的技術(shù)，能夠客觀反映管道內(nèi)部狀況。即通過控制器與收線車控制搭載高清攝像頭的進(jìn)入式機(jī)器人(車載、船載等)，進(jìn)入排水管道內(nèi)部，獲取管道內(nèi)部高清影像信息，并將影像通過線纜傳輸至控制器，保存在硬盤中。主要使用的儀器是管道閉路電視系統(tǒng)，由控制器、線纜車、進(jìn)入式機(jī)器人組成，利用發(fā)電機(jī)發(fā)電為設(shè)備供電，如圖1所示。

圖1 CCTV檢測(cè)設(shè)備

2.2 CCTV技術(shù)在排水管道檢測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

CCTV技術(shù)在排水管道檢測(cè)中的應(yīng)用主要分為四個(gè)方向：存量排水管運(yùn)管情況檢測(cè)、新建管網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)、地面坍塌結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)和管線探測(cè)走向巡查。

(1)存量排水管運(yùn)營(yíng)管理情況檢測(cè)：存量排水管的運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、管理需要CCTV技術(shù)對(duì)管道的功能及結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行掌握，了解存量排水管的運(yùn)營(yíng)狀況，及時(shí)對(duì)排水管做好清疏、治理，并對(duì)老化排水管進(jìn)行換管，使管道能夠正常運(yùn)行。存量排水管的應(yīng)用過程中管道水位過高成為CCTV技術(shù)應(yīng)用的重要阻隔。

(2)新建管網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)：新建管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)主要是了解新建管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)安全狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)排水管道的破裂、錯(cuò)口、脫節(jié)等結(jié)構(gòu)性缺陷，將管道缺陷發(fā)現(xiàn)在新建之初，并配合施工方進(jìn)行缺陷治理。

(3)地面坍塌結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)：通過CCTV技術(shù)發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)部重大的結(jié)構(gòu)性缺陷，例如三四級(jí)破裂、錯(cuò)口、變形等引起地面坍塌的主要缺陷類型，并結(jié)合地表探測(cè)技術(shù)，分析缺陷對(duì)地面坍塌的影響，評(píng)估缺陷對(duì)地面坍塌形成的危害性，從而為地面坍塌隱患發(fā)現(xiàn)、檢測(cè)、治理提供重要的技術(shù)依據(jù)與數(shù)據(jù)資料。

(4)管線探測(cè)走向巡查：利用CCTV技術(shù)，進(jìn)入管道內(nèi)部，能夠確認(rèn)管道內(nèi)部走向，發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)部接管情況，從而查清排石管道的走向。

2.3 CCTV技術(shù)設(shè)備的局限性及發(fā)展

(1)定位方式的改變：傳統(tǒng)線纜定位方式的局限性，導(dǎo)致多數(shù)情況下定位不準(zhǔn)，準(zhǔn)確率低，利用GPS+INS(全球定位系統(tǒng)+慣導(dǎo)系統(tǒng))技術(shù)或室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)，可以不依賴外部因素實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精確定位，配合地面GPS定位，通過差分實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)部與外部同時(shí)實(shí)時(shí)定位，能夠有效確定排水管道缺陷位置，為排水管道缺陷治理提供基礎(chǔ)位置及影響范圍數(shù)據(jù)。

(2)進(jìn)入式機(jī)器人的技術(shù)革新：主要分為兩類：車載和無動(dòng)力船載。其設(shè)計(jì)均過于傳統(tǒng)，難以應(yīng)付排水管道內(nèi)部復(fù)雜的空間環(huán)境，蜘蛛腳式的多方向輪或彈跳式的蛙跳輪更適合進(jìn)入式機(jī)器人。而無動(dòng)力船改為有動(dòng)力船也能大大增加其適應(yīng)能力，解決靜態(tài)水的行走問題，省去穿線的困難。

(3)攝像頭自動(dòng)清洗除霧功能的實(shí)現(xiàn)：攝像頭起霧不但嚴(yán)重影響視頻質(zhì)量，還很大程度上降低了作業(yè)效率，在攝像頭周邊搭載清洗液，通過控制實(shí)現(xiàn)攝像頭自動(dòng)清洗除霧(類似于汽車大燈清洗功能)，減少了儀器的頻繁出井、入井，提高作業(yè)效率，降低儀器碰撞故障率。

(4)氣密性的工業(yè)級(jí)提高：檢測(cè)設(shè)備的氣密性直接影響其穩(wěn)定性和可靠性，有效增加儀器氣密性，解決好儀器的防水問題，能夠使檢測(cè)設(shè)備適應(yīng)帶水作業(yè)，增強(qiáng)其適應(yīng)能力。參照潛艇、船只等建造工藝，將氣密性提高至工業(yè)級(jí)水平，保障儀器的密閉性。

(5)多功能疊加的全方位檢測(cè)：CCTV檢測(cè)技術(shù)仍停留在視頻資料的獲取，不能對(duì)排水管道進(jìn)行全方位的檢測(cè)。在進(jìn)入式機(jī)器人搭載視頻攝像頭的基礎(chǔ)上，搭載回彈儀、鋼筋探測(cè)儀、紅外探測(cè)儀、紫外探測(cè)儀等，對(duì)管壁強(qiáng)度、鋼筋銹蝕、微孔滲漏情況等進(jìn)行檢測(cè)，充分利用進(jìn)入式機(jī)器人的進(jìn)入功能。

(6)缺陷判讀的智能化：排水管道檢測(cè)缺陷均采用人工識(shí)別、判讀的方式進(jìn)行，由于人工判讀存在主觀性，特別是級(jí)別交界處，不同的人認(rèn)知不同，會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)判、誤判，甚至漏判等情況。利用云計(jì)算等先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過對(duì)缺陷建立知識(shí)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)缺陷的智能化判讀，從而減少缺陷判讀的人為錯(cuò)誤。

3 CCTV檢測(cè)技術(shù)成果數(shù)據(jù)分析

排水管道CCTV檢測(cè)成果數(shù)據(jù)分析分別從管道類型(雨水、污水、雨污合流)、管徑、管材、埋深等方面進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。本文結(jié)合深圳市一次實(shí)地采集數(shù)據(jù)，共檢測(cè)166道路，從這四個(gè)方面對(duì)CCTV檢測(cè)成果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.1 管道類型

對(duì)于已投入運(yùn)營(yíng)的管道而言，污水管道狀況普遍比雨水管道差。本次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)污水管道缺陷總數(shù)個(gè)數(shù)如表1所示。從柱狀圖上可以發(fā)現(xiàn)各種等級(jí)的缺陷數(shù)量，雨水管線都要略高于污水管線。平均狀況來看，雨水管道整體狀況要比污水管道差。

按管線類型缺陷統(tǒng)計(jì)表 表1

圖2 管線類型統(tǒng)計(jì)

3.2 按管線材料分析檢測(cè)成果

本次檢測(cè)共發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料(PE管、PVC管、高密度波紋管等)管缺陷見表2。從圖3中可以看出，砼管狀況要比復(fù)合材料(PE、PVC、玻璃鋼夾砂等)管總體狀況好。砼管的穩(wěn)定性好，即使已經(jīng)存在缺陷，其缺陷的再發(fā)育能力要比復(fù)合材料的管道弱。

按管線類型缺陷統(tǒng)計(jì)表 表2

圖3 管材料統(tǒng)計(jì)

3.3按管線埋深分析檢測(cè)成果

本次檢測(cè)結(jié)果顯示埋深在1.5 m～3.5 m的排水管道缺陷數(shù)量最多，達(dá)到 4 397處，占比52.28%，埋深小于 1.5 m的排水管道同樣缺陷數(shù)量較多，達(dá)到 2 608處，占比31.01%，埋深小于等于 3.5 m的排水管道總?cè)毕輸?shù)達(dá)到7 005處，占比83.29%，幾乎絕大部分缺陷都出現(xiàn)在埋深在 3.5 m以下的管中。而埋深超過 5.5 m時(shí)，管道整體狀況良好，缺陷率非常低，低至1.50%，該部分三四級(jí)結(jié)構(gòu)性缺陷占比約1.82%，如表3、圖4所示。然而，由于該部分管道埋深較深，一旦出現(xiàn)重大結(jié)構(gòu)性缺陷，對(duì)地面坍塌會(huì)有較大影響，造成的損失將會(huì)非常大。發(fā)現(xiàn) 300 mm及以下的管，缺陷數(shù)量比較多，600 mm及以下管3/4級(jí)缺陷量較大，主要原因可能是由于埋深淺，且多為復(fù)合材料管有關(guān)。

按埋深缺陷統(tǒng)計(jì)表 表3

圖4 按埋深統(tǒng)計(jì)柱狀圖

3.4 按管線斷面尺寸分析檢測(cè)成果

本次檢測(cè)結(jié)果顯示管徑為300 mm、400 mm、500 mm、600 mm和800 mm管徑的排水管道缺陷最多，占比79.77%，其主要原因是該部分管道數(shù)量較大，且埋深較淺，容易受地面沖擊力影響，會(huì)出現(xiàn)不同程度的結(jié)構(gòu)性(破裂等)缺陷；同時(shí)也是支流匯入干流的主要管網(wǎng)構(gòu)成部分，會(huì)出現(xiàn)不同程度的功能性(沉積等)缺陷。缺陷主要集中在埋深 3.5 m及以下的管道，3/4級(jí)結(jié)構(gòu)性缺陷也主要集中在該部分管道，埋深超過 5 m的管道缺陷較少，整體狀況較好，主要原因可能與埋深大，地層緩沖地面沖擊力有關(guān)，如圖5、圖6所示。

圖5 按斷面尺寸統(tǒng)計(jì)折線圖

4 結(jié) 語(yǔ)

CCTV檢測(cè)技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法有著無法比擬的優(yōu)勢(shì)，近幾年上海、廣州、深圳在排水管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)、竣工測(cè)量、地面坍塌隱患檢測(cè)中開始廣泛應(yīng)用，并取得了很好的效果及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，也存在一些缺陷和不足，需要不斷總結(jié)與提高。

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Application and Discussion of CCTV Technology in the Detection of Drainage Pipeline

Pan Wenjun1，Han Kui2，Pan Hongfeng3

(Shenzhen Investigation & Research Institute Co.，Ltd，Shenzhen 518010，China)

As a new technology，CCTV technology has been introduced into the country，which has greatly enriched the detection technology of drainage pipeline. In this paper，the application status and development prospects of CCTV technology in the detection of drainage pipeline are expounded from the aspects of work flow，implementation problems and equipment limitations in the CCTV technology.

CCTV technology；work flow；limitation；drainage pipeline detection

1672-8262(2017)02-163-04

P631

B

2016—09—27

潘文俊(1972—)，男，高級(jí)工程師，主要從事管道檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究。 基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(41504023)