CCTV及QV技术在城市雨污水管网摸排检测中的应用

刘 沛

(中山市水利水电勘测设计咨询有限公司,广东 中山 528400)

1 原理及工作程序

1.1 管道CCTV机器人检测

1.1.1 原理及工作流程

管道CCTV机器人检测方法最明显的优势是可将缺陷的具体位置记录下来，便于工作人员查明管道情况。在雨污水管网摸排检测时可对内部情况进行监视和记录，同时具有回放和抓拍等功能。这种功能得益于设备的摄像头可旋转360°，且最长的进深尺寸可达150 m。

为保证检测工作的顺利开展，提供全面完善的城市雨污水管网的基础数据。在检测前要对管网情况进行详细的调查和分析。其目的主要是根据既有的管网资料，摸排城市雨污管网管线的分布，核实资料数据的准确性，确保雨污管网的分布和资料提供的数据具有高度的一致性。同时对既有资料内容缺失或错误部分进行添加或修正。结合已有的技术资料和现场影像等检测资料，利用采集的实际城市雨污管网现状数据，生成具体的雨污水管网数据库[1-4]。

1.1.2 不足

设备的使用局限性较大，其使用功能需要适应各种恶劣情况。如在检测口径较大的管道时，需要摄像头具有灯光强度大的特性，否则拍摄的视频画面可能不够清晰，不利于发现管道的内部缺陷；在管道较小时，由于设备体积较大，无法进入管径较小的区域。除此之外，排水管道中可能存在甲烷等可燃气体，为了保证设备使用过程中的安全性，设备需要具有防爆系统。对CCTV设备摄像头放置位置也有一定的要求，为保证检测缺陷位置的准确性，需将摄像头放置于管道中心位置。由于城市雨污管网基本上处于地下且存在高温的情况，因此还需要设备在潮湿和高温的条件下仍能维持正常的使用功能[5]。

1.2 QV快速潜望镜检测

1.2.1 原理及工作流程

检测方法主要的优点为：便携式、速度快、灵活性强、可调节焦距等。城市雨污管网摸排检测过程中，如遇到需检测隐蔽设施内部情况时，可以采用QV快速潜望镜进行内窥摄像检测。检测设备最重要的组成构件包括手提干杆、主控单元、管道摄像检测数据分析软件等等。为保证仪器在光线昏暗的条件下，可以采集到清晰的检测结果，QV快速潜望镜配置了高强度氩灯。由于城市雨污管网的管道分布情况较为复杂，埋深情况存在一定的差异，为了可以灵活测量不同埋深管道的情况，如管道连接情况、管道破裂等结构性或功能性缺陷。QV快速潜望镜还可以安装伸缩杆和延长杆，具有较好的适用性和灵活性[6-7]。

QV快速潜望镜的关键工作流程为：利用设备检测排水管道，核查井道内部情况，采用录像的方式对管道内部状态进行监测，通过视频存储功能记录管道内部缺陷，然后由专业人员分析录像资料，针对管道监测结果提出相应的维护和修复方法，科学地编制管道检测报告书，为城市雨污水管网优化整治提供依据。

1.2.2 不足

由于设备的局限，有些检测结果不够准确，无法在后期整改和优化阶段用于参考[8]。如QV潜望镜在结构出现一些轻微的渗漏、裂缝或者状况无法判断时，提供的检测结果不够理想。因此只能用于判断管道内部是否有较大的渗漏、堵塞等问题。同时镜头在管道水位较低的时候，为确保视频的清晰度，便于专业人员分析，应位于管道的中心区域。

1.3 CCTV检测与管道潜望镜相结合

由于城市雨污管网基本上都在地下且管线复杂，检测难度较大，单一的检测技术其结果存在准确、有效、全面等不确定性，无法达到城市雨污管网摸排检测的要求。将各种检测技术进行结合，发挥各种检测方法的优势，同时可避免人工检测的危险性，且检测结果更准确，是提供城市管网改造的重要依据，因此多检测方法联合使用往往是最全面有效、可靠的检测方法。比如：CCTV检测与管道潜望镜相结合。

利用QV电子潜望镜及CCTV检测相结合的方法对城市雨污水管网摸排的具体步骤与其原来一致。两种技术的主要原理大致相同，操作起来配合度较高，均为利用管道内录像存储，后期技术人员分析判断缺陷的具体情况，为改造设计提供基础资料和依据。由于融合了两者的检测优势，使其可以大大减少障碍物的限制，同时具备细致、清晰的功能。该方法在实际检测过程中的适用范围更加广泛，检测效率和准确性也极大提高。如检测过程中如遇见管径较小，CCTV设备无法进入时，可以配合潜望镜进行检测。

1.4 成果输出

现场工作结束后立即清理场地，盖好井盖，做到工完、料尽、场清。根据《城镇排水管道检测与评估技术规程》《城市地下管线探测技术规程》等规程，结合已有的技术资料和现场影像等检测资料，科学地编制管道检测报告书，提出整改建议，为改造设计提供基础资料和依据。

2 管道评估标准

缺陷分为结构性缺陷和功能性缺陷两大类。结构性缺陷主要有变形、渗漏、接口材料脱落等，是自身质量问题造成的缺陷。功能性缺陷主要有沉积、浮渣等，是运行过程中由于外界因素的不良作用，影响到管道正常运行或使用功能的缺陷。

2.1 结构性评估标准

采用管道内窥检测系统，对管道内的腐蚀、裂纹等状况进行探测和摄像，考察管道的结构性缺陷，缺陷名称、代码、等级划分及分值，依据《城镇排水管道检测与评估技术规程》的要求进行，表1 为管段结构性缺陷等级评定对照表。

表1 管段结构性缺陷等级评定对照

管段结构性缺陷参数应按式(1)计算。

(1)

式中:Smax为管段损坏状况参数；S为管段损坏状况参数；F为管段结构性缺陷参数。

2.2 功能性评估标准

采用管道内窥检测系统，对管道内的淤积、石块、树根等状况进行探测和摄像，依据《城镇排水管道检测与评估技术规程》等相关规范标准进行判别和评估，表2为功能性缺陷等级评定表。

表2 功能性缺陷等级评定

管段功能性缺陷参数应按式(2)计算。

(2)

式中：Ymax为管段运行状况参数;Y为管段运行状况参数；G为管段功能性缺陷参数。

3 CCTV及QV技术应用

3.1 管道缺陷情况

本项目按照委托单位的要求，对该片区排水管道进行了QV和CCTV视频检测，经普查雨水管网总长度56.98 km，污水管网总长度29.31 km，合计86.29 km。采用QV检测53.61 km，采用CCTV检测4.37 km。

经过视频判读发现检测管道存在缺陷1420处，其中结构性缺陷762处，功能性缺陷658处。其中最多的为沉积(452处)占缺陷总数的31.83%；其次为变形(248处)占缺陷总数的17.46%，图1为管道缺陷汇总统计图。

图1 管道缺陷汇总统计

3.2 管道整改建议

(1)经过检测，发现管道内存在变形、渗漏、起伏等结构性缺陷，考虑到水的渗透性及流动性，易掏空管道周边土壤形成空洞，造成一定的安全隐患。参考《城镇排水管道检测与评估技术规程》判定修复，并依据规范要求进行合理性修复。如当结构已经发生时，则判定修复等级为Ⅳ级，需要立即修复。

(2)对于管道结构发生破坏，但不影响过流能力，从社会影响、经济效益等方面考虑，建议采用非开挖修复，如局部树脂固化等等﹔对于管道破裂、变形严重，甚至坍塌，丧失过流能力的管道，建议采用开挖修复。

(3)经过检测，发现管道内存在沉积、树根、浮渣等功能性缺陷，而功能性缺陷存在对管道排水能力造成一定的不良影响。参考《城镇排水管道检测与评估技术规程》，进行后期城市雨污水管道的养护工作。如检测结果无明显缺陷时候，按照养护等级为Ⅰ级的状况处理。

(4)为防止建筑垃圾或淤泥等偷排进入检查井、管道，保证管网通畅，确保该区域排水管网正常运行，不仅要做到对管道进行修复和养护外，同时加强日常巡查工作。

4 结 论

由于城市雨污管网基本上都在地下且管线复杂，检测难度较大，单一的检测技术其结果存在准确、有效、全面等不确定性，无法达到城市雨污管网摸排检测的要求。将各种检测技术进行结合，发挥各种检测方法的优势，往往是最全面有效、可靠的检测方法。本文以肇庆市某区排水管网检测为研究背景，依据相关规范讨论了管道评估标准，根据工程实际，将CCTV机器人检测和QV技术联合应用，对管道现状进行分析和评估，提出了相对应的管道整改建议，间接提高了雨污水管网的使用寿命，为类似工程分析研究提供了一定的参考。但缺少人工实地校核检测结果的准确率，后续研究过程中将补充该内容。