CCTV技术在排水管道检测中的应用与探讨

潘文俊，韩葵，潘宏峰

(深圳市勘察研究院有限公司，广东 深圳 518026)

CCTV技术在排水管道检测中的应用与探讨

潘文俊*，韩葵，潘宏峰

(深圳市勘察研究院有限公司，广东 深圳 518026)

CCTV技术，在排水管道功能完备性及结构安全性检测中的应用，极大地丰富了排水管道检测技术。本文从CCTV技术在排水管道检测中的工作流程、实施问题、设备局限性等方面，阐述CCTV技术在排水管道检测中的应用现状探讨及发展展望。

CCTV技术；工作流程；局限性；排水管道检测

1 引 言

随着城市化进程的不断加快与深入，城市地下空间安全的安全检测与安全评估逐渐被重视。城市排水管道作为城市地下空间的重要组成部分，具有常年水流，管埋深，断面尺寸大，敷设在城市的各个角落等特点，且随着运行年限增长，管道内部容易出现沉积、结垢等功能性缺陷和破裂、变形等结构性缺陷，从而引起地面坍塌等重大城市安全事故。2013年5月20日，深圳市横岗华茂工业园门口地下排水箱涵老化、破损，导致大面积地面坍塌，造成5人死亡，1人重伤。

随着深圳对城市管道设施投入力度的增大，城市管道的维护管理也日益重要。CCTV技术作为管道内窥检测的核心支撑技术，在排水管道检测实施过程中发挥着至关重要的作用，然而CCTV技术在管道内窥检测中也存在局限性。

2 CCTV检测技术

2.1 CCTV管道内窥检测技术

CCTV管道内窥检测技术又称管道闭路电视检测技术，是一种通过技术手段获取高清影像资料的技术，能够客观反映管道内部状况。即通过控制器与收线车控制搭载高清摄像头的进入式机器人(车载、船载等)，进入排水管道内部，获取管道内部高清影像信息，并将影像通过线缆传输至控制器，保存在硬盘中。主要使用的仪器是管道闭路电视系统，由控制器、线缆车、进入式机器人组成，利用发电机发电为设备供电，如图1所示。

图1 CCTV检测设备

2.2 CCTV技术在排水管道检测中的应用现状

CCTV技术在排水管道检测中的应用主要分为四个方向：存量排水管运管情况检测、新建管网结构安全性检测、地面坍塌结构安全检测和管线探测走向巡查。

(1)存量排水管运营管理情况检测：存量排水管的运营、维护、管理需要CCTV技术对管道的功能及结构状况进行掌握，了解存量排水管的运营状况，及时对排水管做好清疏、治理，并对老化排水管进行换管，使管道能够正常运行。存量排水管的应用过程中管道水位过高成为CCTV技术应用的重要阻隔。

(2)新建管网结构安全性检测：新建管网的结构安全性检测主要是了解新建管网的结构安全状况，及时发现排水管道的破裂、错口、脱节等结构性缺陷，将管道缺陷发现在新建之初，并配合施工方进行缺陷治理。

(3)地面坍塌结构安全检测：通过CCTV技术发现管道内部重大的结构性缺陷，例如三四级破裂、错口、变形等引起地面坍塌的主要缺陷类型，并结合地表探测技术，分析缺陷对地面坍塌的影响，评估缺陷对地面坍塌形成的危害性，从而为地面坍塌隐患发现、检测、治理提供重要的技术依据与数据资料。

(4)管线探测走向巡查：利用CCTV技术，进入管道内部，能够确认管道内部走向，发现管道内部接管情况，从而查清排石管道的走向。

2.3 CCTV技术设备的局限性及发展

(1)定位方式的改变：传统线缆定位方式的局限性，导致多数情况下定位不准，准确率低，利用GPS+INS(全球定位系统+惯导系统)技术或室内导航技术，可以不依赖外部因素实现实时精确定位，配合地面GPS定位，通过差分实现管道内部与外部同时实时定位，能够有效确定排水管道缺陷位置，为排水管道缺陷治理提供基础位置及影响范围数据。

(2)进入式机器人的技术革新：主要分为两类：车载和无动力船载。其设计均过于传统，难以应付排水管道内部复杂的空间环境，蜘蛛脚式的多方向轮或弹跳式的蛙跳轮更适合进入式机器人。而无动力船改为有动力船也能大大增加其适应能力，解决静态水的行走问题，省去穿线的困难。

(3)摄像头自动清洗除雾功能的实现：摄像头起雾不但严重影响视频质量，还很大程度上降低了作业效率，在摄像头周边搭载清洗液，通过控制实现摄像头自动清洗除雾(类似于汽车大灯清洗功能)，减少了仪器的频繁出井、入井，提高作业效率，降低仪器碰撞故障率。

(4)气密性的工业级提高：检测设备的气密性直接影响其稳定性和可靠性，有效增加仪器气密性，解决好仪器的防水问题，能够使检测设备适应带水作业，增强其适应能力。参照潜艇、船只等建造工艺，将气密性提高至工业级水平，保障仪器的密闭性。

(5)多功能叠加的全方位检测：CCTV检测技术仍停留在视频资料的获取，不能对排水管道进行全方位的检测。在进入式机器人搭载视频摄像头的基础上，搭载回弹仪、钢筋探测仪、红外探测仪、紫外探测仪等，对管壁强度、钢筋锈蚀、微孔渗漏情况等进行检测，充分利用进入式机器人的进入功能。

(6)缺陷判读的智能化：排水管道检测缺陷均采用人工识别、判读的方式进行，由于人工判读存在主观性，特别是级别交界处，不同的人认知不同，会出现错判、误判，甚至漏判等情况。利用云计算等先进计算机技术，通过对缺陷建立知识库，实现计算机对缺陷的智能化判读，从而减少缺陷判读的人为错误。

3 CCTV检测技术成果数据分析

排水管道CCTV检测成果数据分析分别从管道类型(雨水、污水、雨污合流)、管径、管材、埋深等方面进行数据分析。本文结合深圳市一次实地采集数据，共检测166道路，从这四个方面对CCTV检测成果数据进行分析。

3.1 管道类型

对于已投入运营的管道而言，污水管道状况普遍比雨水管道差。本次检测发现污水管道缺陷总数个数如表1所示。从柱状图上可以发现各种等级的缺陷数量，雨水管线都要略高于污水管线。平均状况来看，雨水管道整体状况要比污水管道差。

按管线类型缺陷统计表 表1

图2 管线类型统计

3.2 按管线材料分析检测成果

本次检测共发现复合材料(PE管、PVC管、高密度波纹管等)管缺陷见表2。从图3中可以看出，砼管状况要比复合材料(PE、PVC、玻璃钢夹砂等)管总体状况好。砼管的稳定性好，即使已经存在缺陷，其缺陷的再发育能力要比复合材料的管道弱。

按管线类型缺陷统计表 表2

图3 管材料统计

3.3按管线埋深分析检测成果

本次检测结果显示埋深在1.5 m～3.5 m的排水管道缺陷数量最多，达到 4 397处，占比52.28%，埋深小于 1.5 m的排水管道同样缺陷数量较多，达到 2 608处，占比31.01%，埋深小于等于 3.5 m的排水管道总缺陷数达到7 005处，占比83.29%，几乎绝大部分缺陷都出现在埋深在 3.5 m以下的管中。而埋深超过 5.5 m时，管道整体状况良好，缺陷率非常低，低至1.50%，该部分三四级结构性缺陷占比约1.82%，如表3、图4所示。然而，由于该部分管道埋深较深，一旦出现重大结构性缺陷，对地面坍塌会有较大影响，造成的损失将会非常大。发现 300 mm及以下的管，缺陷数量比较多，600 mm及以下管3/4级缺陷量较大，主要原因可能是由于埋深浅，且多为复合材料管有关。

按埋深缺陷统计表 表3

图4 按埋深统计柱状图

3.4 按管线断面尺寸分析检测成果

本次检测结果显示管径为300 mm、400 mm、500 mm、600 mm和800 mm管径的排水管道缺陷最多，占比79.77%，其主要原因是该部分管道数量较大，且埋深较浅，容易受地面冲击力影响，会出现不同程度的结构性(破裂等)缺陷；同时也是支流汇入干流的主要管网构成部分，会出现不同程度的功能性(沉积等)缺陷。缺陷主要集中在埋深 3.5 m及以下的管道，3/4级结构性缺陷也主要集中在该部分管道，埋深超过 5 m的管道缺陷较少，整体状况较好，主要原因可能与埋深大，地层缓冲地面冲击力有关，如图5、图6所示。

图5 按断面尺寸统计折线图

4 结 语

CCTV检测技术相对于传统的检测方法有着无法比拟的优势，近几年上海、广州、深圳在排水管网运营、竣工测量、地面坍塌隐患检测中开始广泛应用，并取得了很好的效果及实践经验，但在实际应用中，也存在一些缺陷和不足，需要不断总结与提高。

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Application and Discussion of CCTV Technology in the Detection of Drainage Pipeline

Pan Wenjun1，Han Kui2，Pan Hongfeng3

(Shenzhen Investigation & Research Institute Co.，Ltd，Shenzhen 518010，China)

As a new technology，CCTV technology has been introduced into the country，which has greatly enriched the detection technology of drainage pipeline. In this paper，the application status and development prospects of CCTV technology in the detection of drainage pipeline are expounded from the aspects of work flow，implementation problems and equipment limitations in the CCTV technology.

CCTV technology；work flow；limitation；drainage pipeline detection

1672-8262(2017)02-163-04

P631

B

2016—09—27

潘文俊(1972—)，男，高级工程师，主要从事管道检测技术应用研究。 基金项目：国家自然科学基金(41504023)