城镇排水管道检测技术现状与探索创新

范 丽 汤寅寅

(苏州市相城检测股份有限公司，江苏 苏州 215131)

城市的健康发展离不开排水管道的畅通运行，因此排水管道的检测技术显得尤为重要。传统的城镇排水管道检查方法包括：人员进入管道检查、潜水员检查、量泥杆法、反光镜法。这些方法受管径、水流速、人员眼睛观察等条件制约，存在着“适用范围窄、人为因素大、检测效率低、定性内容多、量化结果少”等显著缺点。尤其是面对污水管道，人员进入管道检测还存在着作业环境恶劣、劳动强度大、安全性差等缺点。针对传统检测技术的不足，带有视频采集的机器人代替肉眼，进入管道检查，就成了管道检测的主流趋势。早在1957年，德国基尔室就产出第一台地下排水管道摄像系统，该系统设计采用三个摄像镜头，安装于浮筒装置上，通过拖拉的方式进行操作。由于该装置能像人一样观看，具有显著的优越性，所以成为目前管道检测最常用的检测方法。

1 当前排水管道检测技术概述

当前常见的排水管道检测主要包括：CCTV检测、声呐检测、潜望镜检测等。

1.1 管道闭路电视(CCTV)检测

电视检测又称CCTV检测(Closed Circuit Television Inspection),是采用远程采集图像，通过有线或无线的传输，对管道内壁的状况进行显示和记录的检测方法。

CCTV检测系统包括：管道机器人爬行系统、电源、摄像头、线缆卷盘、主控制器等，是目前适用最广泛的检测系统。它的工作原理是：主控制器通过连接线连接爬行器和线缆卷盘，爬行器上安装摄像头，摄像头能左右旋转，检测人员控制爬行器在管道中运行，通过摄像头拍摄到的管道里面的视频，再传到主控制器上，进行缺陷判断。CCTV检测能够全面检查排水管道结构性和功能性状况，因此可以作为缺陷准确判定和修复的依据。

1.2 声呐检测

声呐检测能用于水下物体的检测，是CCTV检测不了的区域。CCTV检测系统的前提条件是可视，但这样就限制了水面以下管道状况的检查，很多情况下管道必须保持正常运行不能停水，这时候声呐检测是不错的选择。

声呐检测系统包括：主控制器(带有专用采集软件)、探头(又称水下单元，附带漂浮承载器)和线缆盘三部分组成。声呐检测的工作原理：声呐装置主动向水中发射声波“照射”目标，而后接收水下物体的反射回波时间，以及回波参数以测定目标参数。系统通过颜色区别声波信号的强弱，并标识出反射界面的类型(软或者硬)，默认的红色表示强信号，蓝色表示弱信号，中间色表示不同强度信号等。

1.3 管道潜望镜检测

管道潜望镜(QV)检测：实际上是简单版的CCTV，没有机械传动部分，故障比CCTV少很多，维修比较方便，检测过程也很简单。

管道潜望镜检测系统包括：可伸缩手持杆、支撑杆、高倍变焦镜头、灯光、控制器与录像系统。与CCTV设备基本类似，不同的是，CCTV爬行器进入管道内摄像，而管道潜望镜仅将摄像头放在检查井和管道交界处。检测主要是将设备安放在管道口进行的快速检测，适用于较短的排水管检测，一般管道长度不宜大于50 m，能得到较为清晰的影像资料，其优点是速度快、成本低，影像既可以现场观看、分析，也便于计算机储存。

2 当前排水管道主要检测技术的不足

2.1 CCTV检测技术的不足之处

检测规范要求CCTV设备的摄像头需尽可能位于管道中心位置，这样更能有利于发现管道内部缺陷；在检测大口径管道时，要求CCTV设备上的摄像头灯光强度大，使检测画面明亮清晰，为了保证能拍摄到清晰的画面，有利于缺陷的判断，摄像头的灯光系统是个重要的指标；设备要能适应恶劣的环境条件，一般要求在-10 ℃～+50 ℃的气温条件下和潮湿的环境中正常工作；CCTV设备需要具有一定的防爆系统，因为排水管道中常有可燃气体：硫化氢、一氧化碳、甲烷、汽油等。

CCTV检测主要适用于管道内水位较低或无水状态下的检测。所以，检测前期的准备工作比较复杂，一般包括：排污、清淤、降水等，而且，检测设备对管道的直径也有要求，一般只能检测管径为300 mm以上的管道。大量实践证明，管道水位占管道内径的20%能满足90%以上的管道缺陷的检查。但还有10%的情况下需要高效降低水位，主要是为了最大限度露出管道结构，能更精确的观察管道内部缺陷。但水位降的越低，封堵、吸污、排淤、清洗费用相对越高。这种情况下，CCTV检测就不经济合理。

2.2 声呐检测技术的不足之处

声呐检测要求管道内应有足够的水深，管内水深不宜小于300 mm；设备适用的管径范围为300 mm～6 000 mm；现场管道要具备能穿入一根绳索，它被用作牵引漂浮筏移动或悬挂声呐头，绳索能否穿过管道是声呐检测的前提；检测前应从被检测管道中取水样，通过调整声波速度对系统进行调整，主要是调节信号的强弱。

不是所有的缺陷都能被声呐发现，一般来说，垂直于轴向且外轮廓变异类的缺陷容易被发现，如淤积、变形等。而且，声呐对大多数结构性缺陷没有反应，因为声呐检测毕竟不是直观的管道内壁影像，很多缺陷是不能发现的，有时还会出现一些假象，这就决定了声呐检测结果不能作为评估的直接依据，只能用作粗略的判断。

2.3 管道潜望镜检测技术的不足之处

管道潜望镜检测要求管道水位低于管道直径1/3位置或无水，镜头应位于管道圆周的中心。由于设备的局限，这种检测主要用来观察管道是否存在严重的堵塞、错口、渗漏等问题。对细微的结构性问题，例如管道内部有疑点，看不清的状况，管道潜望镜不能提供很好的检测成果，因此也不能作为缺陷准确判定和修复的依据。

3 排水管道检测技术的探索创新

3.1 CCTV检测与管道潜望镜相结合

对于管道缩径的区域，即小于300 mm的管道段，CCTV爬行器无法进入管道，因此CCTV检测就无法使用，这个时候可以使用潜望镜，不仅可以实现清晰、细致直观的观察管道缺陷，还能避免管道中各种障碍物的限制。同样的都是管道摄像，通过影像资料来判读管道缺陷情况，运用两种技术的结合，大大提高检测效率和检测的准确性。

3.2 CCTV检测与声呐检测相结合

CCTV检测与声呐检测相结合是目前检测技术发展最大的成就，CCTV适用于水面以上检测，声呐适用于水面以下检测。结合这两点的优势，把两者结合起来，形成了强烈的检测优势。具体表现在：当水位较高，无法实行高效降水措施或者封堵、吸污、排淤、清洗费用相对较高时，就可以采用声呐与电视检测相结合的方法。把爬行器放置在小船上，在船底固定声呐探头，这样能通过电视观察管道上方的缺陷，通过声呐在水下的检测，可以了解水下管道的功能缺陷状况，形成优劣势互补。

3.3 多检测技术的融合创新

上述CCTV检测与声呐检测相结合还有很多不方便之处，比如：CCTV检测需要一个主控制器和一个线缆，声呐检测需要一个主控制器和一个线缆，这样在实际施工过程中就显得很繁琐，两种线缆容易缠绕，而且还需要多增检测人员来分别观察CCTV控制器和声呐控制器。

未来电视检测与声呐检测首先可以在软件方面进行创新，实现一个软件分别控制CCTV和声呐传来的画像，这样就省去一台主控制器。再用一个线缆端部设置分叉连接头，分别连接CCTV爬行器与声呐探头，这样就可以减少双线缠绕的问题。线缆旁边还可以设置线缆冲洗装置，这样检测完自动冲洗线缆，就省去专人擦洗，既方便又省时，非常高效便利。

因此在排水管道水位较深、无法降水或降水预算较大时，就可以采用CCTV与声呐联合驱动器。把CCTV爬行器放置在驱动小船上，在驱动器底部牵引固定声呐探头，这样能通过CCTV显示器观察管道上方的缺陷，通过声呐在水下的检测，可以了解水下管道的功能缺陷状况，形成优劣势互补。

4 结语

随着科学技术的进步与发展，单一的检测技术已经不能满足现实中的综合管道检测作业。为了适应各种环境的检测，更清楚的观察管道的缺陷，我们需要把多种检测技术结合起来，比如：CCTV检测与管道潜望镜相结合、CCTV检测与声呐检测相结合等，实现CCTV、管道潜望镜与声呐多检测融合创新技术。只有将各种检测技术进行结合，实现优劣势互补，发挥各个检测技术的最大作用和价值，才能带动检测技术的发展。