全流程数字化排水管道检测方法应用与研究

檀继猛，李建柱，韩宝刚，邵士成，王浩苏

(济南市勘察测绘研究院，山东 济南 250101)

1 引 言

地下排水管网是城市现代化进程中不可或缺的重要基础设施[1]，新建工程排水管道竣工时健康现状的符合性检测和评估成果可为监管部门的日常监管和维护提供依据[2]。目前我国大部分城市排水管网设施基础资料的收集和管理混乱，造成各个城市排水管网的很多资产现状不清[3]。排水管道检测是采用特定的技术方法对排水管道进行的内窥检测，并按照相关规定对管道健康状况进行评估。排水检测通过将检测的缺陷管段及时反馈给建设方进行修复与养护，来保障排水管道在运营期间的健康运行。目前常见的排水管道检测方法包括：CCTV检测、QV检测、声呐检测及人工检测方法。在工作过程中，可以根据项目的管径、管段长度、现场的实际情况等来选择合适的检测方法。

2 主要流程

排水管道检测的主要流程包括：接受任务、搜集资料、外业检测、内业评估、成果整理与提交。

在接受检测任务后，应组织踏勘现场并收集管线竣工成果数据。根据现场的情况和已经收集的成果数据制定工作方案。外业检测的过程中应对管道缺陷现场初步判读，同时应对管线竣工数据中与现场不符的数据进行记录与更新。外业检测后，按照《城镇排水管道检测与评估技术规程》(以下简称规程)[4]的要求、外业获取的管道内窥视频以及初步判读结果对各个管段进行再次判读并生成缺陷信息表、管道检测报告、管线竣工数据更新成果等成果数据，并将缺陷情况及时反馈给建设方，并提供相应的修复、养护建议，待建设方对各缺陷管段修复、养护完成后，再次组织技术力量对缺陷管段进行复检，并编制复检报告提交主管部门(排水管道检测流程见图1)。

图1 排水管道检测流程图

3 外业数据采集平台

声呐检测要求管内水位大于 300 mm，且分辨能力有限，无法得知管壁厚度及周围土壤的性质，不易发现轻微缺陷[5]，传统人工检测管径需大于 0.8 m且需进入管道内部，这两种检测方法由于限制条件多在排水检测中不经常使用，大部分的排水检测常使用CCTV检测和QV检测。排水检测需要获取的外业数据主要包括管道的内窥视频、检修井、雨水口的现场照片以及各管段的属性信息。

CCTV检测采用的是施罗德SINGA300管道机器人，该产品由控制器、爬行器、线车等部件构成，可以通过控制器，控制机器人在排水管道内爬行，同时控制摄像头的旋转、变焦及灯光，使用闭路电视拍摄排水管道内部视频图像，并通过有线传输方式，将拍摄到的视频传入存储设备记录下来，从而完成外业数据的数字化采集[6]。CCTV检测无法检查出被水与淤泥覆盖的地方，因此检测前需确保管内积水、积泥均不大于管道直径的20%，且水位、淤泥厚度均小于 200 mm[7]。QV检测是利用可调节长度的操作杆携带高清探头放入检查井中，通过变焦和俯仰调节功能，能够清晰地捕捉管道内部信息并形成录像[8]。QV检测采用的由博铭维智能科技公司生产的高清无线潜望镜Peek-2S，该产品采用无线传输技术，无须线缆便可完成软件终端与主机之间的连接，主机搭载400万像素高清摄像机，具备36倍光学变焦、12倍数字变焦，可以获取缺陷管段的高清图片。

管道属性信息的记录采用济南市勘察测绘研究院自主研发的“管线采集”App，该款App支持Android系统移动端设备。内置底图，支持EPS2008平台管线数据的输入与输出，并提供管点定位、管点编辑、管线编辑、管点添加、管线添加等功能(软件操作界面如图2所示)。

图2 “管线采集”App操作界面

外业检测前，将收集到的管线竣工成果数据(坐标及属性信息)导入“管线采集”App，在外业检测的同时，利用“管线采集”App的管点、线属性编辑功能，将管道的材质、管径、埋深等属性信息进行检核，对错误的属性信息进行修改。对于漏测的管点、管线，可以在App中通过加点、加线的方式添加管点、管线，再通过测量仪器获取漏测管点坐标，利用点号的一致性将管点的空间位置信息加入管线数据库中，从而实现点位信息的添加。外业检测结束后将数据导出到EPS中，重新生成正确的管线竣工图与管线竣工数据库。

相较于传统的草图记录方法，“管线采集”App不仅功能强大，属性信息记录全面，具有自动定位功能，还能够输出数字化成果，便于数据的整理与转换，减少了数据加工工序，大大提高了工作效率。

4 内业数据处理

根据规程的要求，在确定了检测范围后，应对管道进行全面录像和拍照，判别管道是否存在变形、破裂、渗漏、腐蚀、错口、脱节、异物穿入、材料脱落等结构性缺陷，以及是否存在沉积、结垢、障碍物、残墙/坝根、树根、浮渣等功能性缺陷[9]；并根据检测结果，分析计算缺陷管道的修复指数和养护指数；计算修复及养护等级，修复及养护等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个级别，以Ⅰ级缺陷最轻，Ⅳ级缺陷最为严重[10]。最后综合评价，提出修复或养护建议，为后续的管道修复更新设计和施工提供了合理的依据[11]。

内业数据处理采用的Peek-2S配套的专业检测评估软件，软件操作步骤如下：

①首先根据项目信息新建项目

②将检测外业采集的视频导入到该项目中，按照规程要求和外业现场判读记录进行缺陷判读，

③判读结束后，对所有的缺陷信息进行检核，确保各缺陷判读正确。

④缺陷判读无误后，导出缺陷报告和缺陷信息表。缺陷报告可依据项目的不同进行定制。

缺陷信息表只记录了管道的结构性、功能性缺陷信息，为了综合评价项目范围内的排水管线总体情况，应同时编制排水管道检测综述，主要包含以下信息：

①调查项目范围内是否具有独立的雨水、污水系统，对雨污合流情况进行记录；

②检查项目范围内的雨水、污水与其他项目排水管网的接驳情况，保证项目范围内的雨、污水都能正常排出；

③对于管道的结构性、功能性缺陷信息分别进行统计并注明修复、养护建议；

④对于检修井、雨水口的缺陷进行记录；

⑤对管线竣工数据与现场不符的进行说明；

将缺陷信息表与检测综述提交给建设方进行整改，整改结束后，安排技术人员进行复检，并编制复检报告。复检报告应对检测综述中列出问题的整改情况做详细说明，并附整改照片(如表1所示)。

管道修复前后对照表 表1

在管线竣工数据库中只包含管道的位置、埋深等基本属性信息，不包含管道的缺陷信息，为了生成全新的管道检测数据库，需将管道的缺陷信息加入管线竣工数据库中。

EPS2008平台根据预先定制的管线模板来实现图库之间的联动，其本质是由多个数据表组成的数据库文件，可以通过在“管线属性表”中添加“修复等级”及“养护等级”字段来实现管段缺陷信息的输入。采用VBScript脚本语言将缺陷信息表中的“修复等级”和“养护等级”按照图上点号分别输入管线竣工数据库中，从而形成管道检测数据库，如图3所示。

图3 管道缺陷专题图

为了更加直观地表达各管段的缺陷信息，便于建设方后期对管道的修复与养护，在EPS2008平台中将包含管道缺陷信息的管线竣工图在ArcMap 10.2中打开，并将其按照“修复等级”及“养护等级”分类导出缺陷信息专题图(如图3所示)。

5 结 论

结合本院在济南市排水管道检测项目中的技术成果与经验，详细地论述了排水管道全流程数字化成果生产的作业方法，该方法通过开发专业的排水管线采集系统来代替传统的草图作业，通过编制脚本程序来进行检测信息与管线信息的自动融合，结合专业的硬件设备，实现全流程数字化的作业模式，不仅提高了工作效率，减少了人为误差的产生，还方便了成果的整理与归档。