城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀與探索創(chuàng)新

范 麗 湯寅寅

(蘇州市相城檢測(cè)股份有限公司，江蘇 蘇州 215131)

城市的健康發(fā)展離不開排水管道的暢通運(yùn)行，因此排水管道的檢測(cè)技術(shù)顯得尤為重要。傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)排水管道檢查方法包括：人員進(jìn)入管道檢查、潛水員檢查、量泥桿法、反光鏡法。這些方法受管徑、水流速、人員眼睛觀察等條件制約，存在著“適用范圍窄、人為因素大、檢測(cè)效率低、定性內(nèi)容多、量化結(jié)果少”等顯著缺點(diǎn)。尤其是面對(duì)污水管道，人員進(jìn)入管道檢測(cè)還存在著作業(yè)環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性差等缺點(diǎn)。針對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的不足，帶有視頻采集的機(jī)器人代替肉眼，進(jìn)入管道檢查，就成了管道檢測(cè)的主流趨勢(shì)。早在1957年，德國(guó)基爾室就產(chǎn)出第一臺(tái)地下排水管道攝像系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用三個(gè)攝像鏡頭，安裝于浮筒裝置上，通過拖拉的方式進(jìn)行操作。由于該裝置能像人一樣觀看，具有顯著的優(yōu)越性，所以成為目前管道檢測(cè)最常用的檢測(cè)方法。

1 當(dāng)前排水管道檢測(cè)技術(shù)概述

當(dāng)前常見的排水管道檢測(cè)主要包括：CCTV檢測(cè)、聲吶檢測(cè)、潛望鏡檢測(cè)等。

1.1 管道閉路電視(CCTV)檢測(cè)

電視檢測(cè)又稱CCTV檢測(cè)(Closed Circuit Television Inspection),是采用遠(yuǎn)程采集圖像，通過有線或無(wú)線的傳輸，對(duì)管道內(nèi)壁的狀況進(jìn)行顯示和記錄的檢測(cè)方法。

CCTV檢測(cè)系統(tǒng)包括：管道機(jī)器人爬行系統(tǒng)、電源、攝像頭、線纜卷盤、主控制器等，是目前適用最廣泛的檢測(cè)系統(tǒng)。它的工作原理是：主控制器通過連接線連接爬行器和線纜卷盤，爬行器上安裝攝像頭，攝像頭能左右旋轉(zhuǎn)，檢測(cè)人員控制爬行器在管道中運(yùn)行，通過攝像頭拍攝到的管道里面的視頻，再傳到主控制器上，進(jìn)行缺陷判斷。CCTV檢測(cè)能夠全面檢查排水管道結(jié)構(gòu)性和功能性狀況，因此可以作為缺陷準(zhǔn)確判定和修復(fù)的依據(jù)。

1.2 聲吶檢測(cè)

聲吶檢測(cè)能用于水下物體的檢測(cè)，是CCTV檢測(cè)不了的區(qū)域。CCTV檢測(cè)系統(tǒng)的前提條件是可視，但這樣就限制了水面以下管道狀況的檢查，很多情況下管道必須保持正常運(yùn)行不能停水，這時(shí)候聲吶檢測(cè)是不錯(cuò)的選擇。

聲吶檢測(cè)系統(tǒng)包括：主控制器(帶有專用采集軟件)、探頭(又稱水下單元，附帶漂浮承載器)和線纜盤三部分組成。聲吶檢測(cè)的工作原理：聲吶裝置主動(dòng)向水中發(fā)射聲波“照射”目標(biāo)，而后接收水下物體的反射回波時(shí)間，以及回波參數(shù)以測(cè)定目標(biāo)參數(shù)。系統(tǒng)通過顏色區(qū)別聲波信號(hào)的強(qiáng)弱，并標(biāo)識(shí)出反射界面的類型(軟或者硬)，默認(rèn)的紅色表示強(qiáng)信號(hào)，藍(lán)色表示弱信號(hào)，中間色表示不同強(qiáng)度信號(hào)等。

1.3 管道潛望鏡檢測(cè)

管道潛望鏡(QV)檢測(cè)：實(shí)際上是簡(jiǎn)單版的CCTV，沒有機(jī)械傳動(dòng)部分，故障比CCTV少很多，維修比較方便，檢測(cè)過程也很簡(jiǎn)單。

管道潛望鏡檢測(cè)系統(tǒng)包括：可伸縮手持桿、支撐桿、高倍變焦鏡頭、燈光、控制器與錄像系統(tǒng)。與CCTV設(shè)備基本類似，不同的是，CCTV爬行器進(jìn)入管道內(nèi)攝像，而管道潛望鏡僅將攝像頭放在檢查井和管道交界處。檢測(cè)主要是將設(shè)備安放在管道口進(jìn)行的快速檢測(cè)，適用于較短的排水管檢測(cè)，一般管道長(zhǎng)度不宜大于50 m，能得到較為清晰的影像資料，其優(yōu)點(diǎn)是速度快、成本低，影像既可以現(xiàn)場(chǎng)觀看、分析，也便于計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存。

2 當(dāng)前排水管道主要檢測(cè)技術(shù)的不足

2.1 CCTV檢測(cè)技術(shù)的不足之處

檢測(cè)規(guī)范要求CCTV設(shè)備的攝像頭需盡可能位于管道中心位置，這樣更能有利于發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)部缺陷；在檢測(cè)大口徑管道時(shí)，要求CCTV設(shè)備上的攝像頭燈光強(qiáng)度大，使檢測(cè)畫面明亮清晰，為了保證能拍攝到清晰的畫面，有利于缺陷的判斷，攝像頭的燈光系統(tǒng)是個(gè)重要的指標(biāo)；設(shè)備要能適應(yīng)惡劣的環(huán)境條件，一般要求在-10 ℃～+50 ℃的氣溫條件下和潮濕的環(huán)境中正常工作；CCTV設(shè)備需要具有一定的防爆系統(tǒng)，因?yàn)榕潘艿乐谐Ｓ锌扇細(xì)怏w：硫化氫、一氧化碳、甲烷、汽油等。

CCTV檢測(cè)主要適用于管道內(nèi)水位較低或無(wú)水狀態(tài)下的檢測(cè)。所以，檢測(cè)前期的準(zhǔn)備工作比較復(fù)雜，一般包括：排污、清淤、降水等，而且，檢測(cè)設(shè)備對(duì)管道的直徑也有要求，一般只能檢測(cè)管徑為300 mm以上的管道。大量實(shí)踐證明，管道水位占管道內(nèi)徑的20%能滿足90%以上的管道缺陷的檢查。但還有10%的情況下需要高效降低水位，主要是為了最大限度露出管道結(jié)構(gòu)，能更精確的觀察管道內(nèi)部缺陷。但水位降的越低，封堵、吸污、排淤、清洗費(fèi)用相對(duì)越高。這種情況下，CCTV檢測(cè)就不經(jīng)濟(jì)合理。

2.2 聲吶檢測(cè)技術(shù)的不足之處

聲吶檢測(cè)要求管道內(nèi)應(yīng)有足夠的水深，管內(nèi)水深不宜小于300 mm；設(shè)備適用的管徑范圍為300 mm～6 000 mm；現(xiàn)場(chǎng)管道要具備能穿入一根繩索，它被用作牽引漂浮筏移動(dòng)或懸掛聲吶頭，繩索能否穿過管道是聲吶檢測(cè)的前提；檢測(cè)前應(yīng)從被檢測(cè)管道中取水樣，通過調(diào)整聲波速度對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，主要是調(diào)節(jié)信號(hào)的強(qiáng)弱。

不是所有的缺陷都能被聲吶發(fā)現(xiàn)，一般來(lái)說(shuō)，垂直于軸向且外輪廓變異類的缺陷容易被發(fā)現(xiàn)，如淤積、變形等。而且，聲吶對(duì)大多數(shù)結(jié)構(gòu)性缺陷沒有反應(yīng)，因?yàn)槁晠葯z測(cè)畢竟不是直觀的管道內(nèi)壁影像，很多缺陷是不能發(fā)現(xiàn)的，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)一些假象，這就決定了聲吶檢測(cè)結(jié)果不能作為評(píng)估的直接依據(jù)，只能用作粗略的判斷。

2.3 管道潛望鏡檢測(cè)技術(shù)的不足之處

管道潛望鏡檢測(cè)要求管道水位低于管道直徑1/3位置或無(wú)水，鏡頭應(yīng)位于管道圓周的中心。由于設(shè)備的局限，這種檢測(cè)主要用來(lái)觀察管道是否存在嚴(yán)重的堵塞、錯(cuò)口、滲漏等問題。對(duì)細(xì)微的結(jié)構(gòu)性問題，例如管道內(nèi)部有疑點(diǎn)，看不清的狀況，管道潛望鏡不能提供很好的檢測(cè)成果，因此也不能作為缺陷準(zhǔn)確判定和修復(fù)的依據(jù)。

3 排水管道檢測(cè)技術(shù)的探索創(chuàng)新

3.1 CCTV檢測(cè)與管道潛望鏡相結(jié)合

對(duì)于管道縮徑的區(qū)域，即小于300 mm的管道段，CCTV爬行器無(wú)法進(jìn)入管道，因此CCTV檢測(cè)就無(wú)法使用，這個(gè)時(shí)候可以使用潛望鏡，不僅可以實(shí)現(xiàn)清晰、細(xì)致直觀的觀察管道缺陷，還能避免管道中各種障礙物的限制。同樣的都是管道攝像，通過影像資料來(lái)判讀管道缺陷情況，運(yùn)用兩種技術(shù)的結(jié)合，大大提高檢測(cè)效率和檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

3.2 CCTV檢測(cè)與聲吶檢測(cè)相結(jié)合

CCTV檢測(cè)與聲吶檢測(cè)相結(jié)合是目前檢測(cè)技術(shù)發(fā)展最大的成就，CCTV適用于水面以上檢測(cè)，聲吶適用于水面以下檢測(cè)。結(jié)合這兩點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，把兩者結(jié)合起來(lái)，形成了強(qiáng)烈的檢測(cè)優(yōu)勢(shì)。具體表現(xiàn)在：當(dāng)水位較高，無(wú)法實(shí)行高效降水措施或者封堵、吸污、排淤、清洗費(fèi)用相對(duì)較高時(shí)，就可以采用聲吶與電視檢測(cè)相結(jié)合的方法。把爬行器放置在小船上，在船底固定聲吶探頭，這樣能通過電視觀察管道上方的缺陷，通過聲吶在水下的檢測(cè)，可以了解水下管道的功能缺陷狀況，形成優(yōu)劣勢(shì)互補(bǔ)。

3.3 多檢測(cè)技術(shù)的融合創(chuàng)新

上述CCTV檢測(cè)與聲吶檢測(cè)相結(jié)合還有很多不方便之處，比如：CCTV檢測(cè)需要一個(gè)主控制器和一個(gè)線纜，聲吶檢測(cè)需要一個(gè)主控制器和一個(gè)線纜，這樣在實(shí)際施工過程中就顯得很繁瑣，兩種線纜容易纏繞，而且還需要多增檢測(cè)人員來(lái)分別觀察CCTV控制器和聲吶控制器。

未來(lái)電視檢測(cè)與聲吶檢測(cè)首先可以在軟件方面進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)一個(gè)軟件分別控制CCTV和聲吶傳來(lái)的畫像，這樣就省去一臺(tái)主控制器。再用一個(gè)線纜端部設(shè)置分叉連接頭，分別連接CCTV爬行器與聲吶探頭，這樣就可以減少雙線纏繞的問題。線纜旁邊還可以設(shè)置線纜沖洗裝置，這樣檢測(cè)完自動(dòng)沖洗線纜，就省去專人擦洗，既方便又省時(shí)，非常高效便利。

因此在排水管道水位較深、無(wú)法降水或降水預(yù)算較大時(shí)，就可以采用CCTV與聲吶聯(lián)合驅(qū)動(dòng)器。把CCTV爬行器放置在驅(qū)動(dòng)小船上，在驅(qū)動(dòng)器底部牽引固定聲吶探頭，這樣能通過CCTV顯示器觀察管道上方的缺陷，通過聲吶在水下的檢測(cè)，可以了解水下管道的功能缺陷狀況，形成優(yōu)劣勢(shì)互補(bǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，單一的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實(shí)中的綜合管道檢測(cè)作業(yè)。為了適應(yīng)各種環(huán)境的檢測(cè)，更清楚的觀察管道的缺陷，我們需要把多種檢測(cè)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，比如：CCTV檢測(cè)與管道潛望鏡相結(jié)合、CCTV檢測(cè)與聲吶檢測(cè)相結(jié)合等，實(shí)現(xiàn)CCTV、管道潛望鏡與聲吶多檢測(cè)融合創(chuàng)新技術(shù)。只有將各種檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)劣勢(shì)互補(bǔ)，發(fā)揮各個(gè)檢測(cè)技術(shù)的最大作用和價(jià)值，才能帶動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。