步行式管道CCTV檢測在非開挖領(lǐng)域的應用

摘 要：目前管道閉路視頻檢測（CCTV）廣泛應用在管道檢測環(huán)節(jié)。國內(nèi)外管道檢測機器人的主流產(chǎn)品是輪式管道檢測機器人，其在積泥與積水較多、障礙等影響因素存在的管道內(nèi)易出現(xiàn)打滑、不能正常前進與后退等現(xiàn)象，導致檢測困難或者檢測不準確的問題。步行式管道檢測機器人恰恰彌補了此方面的問題。文章介紹了現(xiàn)有管道CCTV的種類、結(jié)構(gòu)、工作原理，以及在工作中存在的問題，并強調(diào)了步行式管道檢測在非開挖特定領(lǐng)域的應用。

關(guān)鍵詞：非開挖；管道閉路視頻檢測；步行式

引言

排水管道是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，達到了較大規(guī)模，城市排水管道系統(tǒng)的運行好壞與城市的健康運行緊密相關(guān)。每年我國都投入大量的資金和人力物力進行城市地下排水管線的調(diào)查、檢測、治理和維護。然而隨著城市化發(fā)展和城市建設(shè)速度的差異，造成我國地下排水管網(wǎng)存在著很大的隱患和危害。由于管線處于地下，具有隱蔽性，大批的給水管道鋪設(shè)的時間久遠，內(nèi)壁腐蝕、容易造成管道破損，路面塌陷，燃氣泄漏。影響居民生活質(zhì)量的同時帶來了巨大的安全隱患，城市出現(xiàn)管道故障的概率非常高。

針對管線存在的問題，以及管線所處的環(huán)境，有計劃的對排水管道進行檢測、評估、治理、維護形成一套完整的體系是現(xiàn)代城市發(fā)展的必然。作為前期檢測環(huán)節(jié)，管道閉路視頻檢測應運而生并得到廣泛應用。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析及存在的問題

由于受管徑的限制、考慮管道內(nèi)作業(yè)的安全性，由于管道所處環(huán)境復雜且工作人員不宜甚至不能進入其中進行作業(yè)，就迫切需要管道機器人實施相應工作。國外相繼開展研制了多種類型的管內(nèi)檢測移動機器人。英國的PEARPOINT有限公司開發(fā)的自來水管道檢測輪式機器人，目前，國外的管道檢測機器人較為先進的應屬德國和韓國的品牌，他們通過不斷實踐、改進，在外形、性能、可靠性、適應性等方面有了長足的發(fā)展，都研制出適用于自己國家的地下排水管道檢測的管道檢測機器人。國內(nèi)管道檢測機器人像其它引進技術(shù)一樣，通過近十年的技術(shù)引進、消化、仿制、再創(chuàng)新，雖然出現(xiàn)了整體性能略遜于國外著名品牌的產(chǎn)品，如上海五十所等單位產(chǎn)品，但管道檢測機器人的整體研究還處于比較落后的狀態(tài)，如哈爾濱工業(yè)大學目前已制作了管內(nèi)機器人實驗樣機，上海大學、天津大學、成都核物理所也有部分人員從事這方面的研究工作（圖1）。

1.1 管道CCTV種類

目前，國外、國內(nèi)的管道CCTV按照其前進的動力方式可分為以下幾種：

電動式：電動方式的管道CCTV有兩種類型，一是傳統(tǒng)的橡膠輪式；二是步行式。二者都是靠電機驅(qū)動的。一般由兩個電機分別控制兩側(cè)輪子的轉(zhuǎn)動方向，通過控制電機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)前進、后退、轉(zhuǎn)向。

推桿式：推桿方式不靠電機驅(qū)動，是在攝像機周圍安裝摩擦力較小的滑輪，操作員通過硬質(zhì)推桿線外力推塞的方式使攝像機前進的。推桿方式的CCTV一般適用于內(nèi)壁較小的鋼管的裂紋檢查等，為了方便順利的推動攝像機向前進，前端部分都做的很輕、很小。

牽引式：將繩索由管道的一端從管道中牽引到另一端，再將繩索連接在輪式的管道CCTV前端，靠牽引力向前行駛，采用該種方式的管道CCTV大多都是簡易的。

推桿式和牽引式的CCTV功能簡單，操作不便，不像步行式的功能多，所以使用范圍較窄。近年來，由于自走式管道CCTV系統(tǒng)操作技術(shù)日趨成熟，該系列已經(jīng)成為主流。

1.2 步行式管道CCTV的組成

一般管道CCTV包括攝像頭、照明燈、升降架、自走車、電纜及電纜盤、錄像及顯示系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、長度計算器等。主要部件見圖2。

2 步行式管道CCTV的研究目的

通過自主研制，研制適用于市政領(lǐng)域非開挖地下管網(wǎng)管道視頻檢測的非開挖步行式排水管道檢測機器人，研究步行機器人行走機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、全方位圖像采集模塊、密封、操控結(jié)構(gòu)，另外進行步行機器人的兼容性研究。

另外，把該機器人批量運用于排水管道檢測中，解決管道視頻檢測過程中存在的由于管徑、積水、障礙等原因，在管道內(nèi)打滑、停止前進等檢測困難或者檢測不準確的問題。

2.1 步行式管道CCTV檢測過程

步行式管道檢測CCTV，由于它相對于其他形式的CCTV受管內(nèi)的障礙、淤泥等影響小，所以在檢測前的清洗工作可以相對省略。但如果管內(nèi)污物超過管徑的30%，一般需要對管道進行封堵，封堵后進行抽水排污。封堵的方式有很多種，國內(nèi)外目前最常用的封堵方式為氣囊封堵。因為它操作方便且成本低廉，施工速度快等優(yōu)點被廣泛的應用于管內(nèi)封堵作業(yè)。

2.2 管道內(nèi)部的損壞分類

地下管線內(nèi)部損壞通常分為兩種：一種為結(jié)構(gòu)性損壞，另一種為功能性損壞。結(jié)構(gòu)性損壞影響比較嚴重往往會造成漏水、擁堵等等管內(nèi)的基本硬件的損壞，結(jié)構(gòu)性的損壞關(guān)系到管線的使用壽命，所以要嚴格對待及檢測。功能性損壞往往指管道內(nèi)部運行中出現(xiàn)的問題，常常是因為管道長期使用過程中內(nèi)部的垃圾、污物、沉淀物等造成的見圖3。一般是影響管道的流通能力，對管道使用壽命影響不大。可以通過定時維護疏通等解決。

3 步行式管道CCTV的優(yōu)勢

目前CCTV視頻檢測系統(tǒng)在非開挖領(lǐng)域管道檢測中得到了極致的應用，可以這樣說，它是應非開挖技術(shù)的興起而誕生的。但是在實際應用中也存在著弱點。

縱觀國內(nèi)外此類產(chǎn)品，輪式管道內(nèi)窺攝像檢測系統(tǒng)在實際應用中存在很大局限性：在管道存留少量污泥、污水的情況下，輪式的容易打滑很難前行，在管道內(nèi)存留石塊或混凝土殘料的情況下容易側(cè)翻，對管道的清理程度要求比較高，依賴性強，因此影響了工程施工進度；功能也就打了折扣。究其原因是目前的自走車都是輪式的，對于大多數(shù)排水管道來說，都存在污泥污水的情況，這樣就要對管道進行清洗干凈，一般性常規(guī)檢查來說這樣既浪費了大量的水資源也增加了不必要的成本。但步行式管道內(nèi)窺攝像檢測系統(tǒng)能有效的解決打滑情況，節(jié)省了大量人力物力成本。彌補了輪式的缺陷。

4 結(jié)束語

正所謂“金無足赤，人無完人”，設(shè)備也是這樣，雖然步行式管道CCTV為我們解決了輪式管道檢測系統(tǒng)打滑的問題，但是性能還有待提升。設(shè)想，如果有一種既行走穩(wěn)定又很容易的能跨越障礙物的閉路視頻檢測系統(tǒng)。定能滿足人們?nèi)找嫣岣叩男枨螅_到完美效果。相信隨著科技的發(fā)展現(xiàn)有設(shè)備存在的這些問題也會逐步得到解決。

參考文獻

[1]區(qū)福邦.城市地下管線普查技術(shù)研究與應用[M].南京：東南大學出版社，2011.

[2]上海市排水管理處，上海市水務局.上海市公共排水管道電視和聲納檢測評估技術(shù)規(guī)程[S].