管道闭路电视内窥检测及QV技术在城市雨污水管网摸排检测中运用分析

沈永炎

(三明学院，福建 三明 365004)

城市化全面推广的大背景对雨污水管道性能提出了更严格的要求，但不容忽视的是，各地区城市雨污水管道存在建成时间早、技术标准低的问题，再加之长时间年久失修，导致管道存在严重的堵塞、损毁等问题，严重影响了雨污水排放能力。而为解决上述问题，需要定期开展管网摸排工作，但由于管网自身特殊性，单纯采用人工摸排的难度高、效率低，而基于信息化、数字化技术的管道闭路电视内窥检测及QV技术则成为解决上述问题的关键，值得关注。

1 城市雨污水管网摸排检测现状

城市雨污水管网摸排检测的主要目的是了解当地雨污水管道的运行情况，针对工程范围内管道网分布广泛、周边建筑物运行密集且运行状况复杂的问题展开检测，最终做到心中有数。而在传统模式下，通常会采用挖开路面的方法来清除管道内的堵塞物。但是该方法则存在明显的不足，一方面挖开路面会严重影响地面交通，不利于提升周围居民的生活质量，容易增加投诉率。另一方面，挖开路面存在施工周期长、成本高的问题，影响企业效益，因此寻找一种更加科学有效的检测技术具有必要性[1]。

随着现代数字视频与信息化技术快速发展背景下，管道闭路电视内窥检测及QV技术的应用范围越来越广，成为评估管道性能的合理手段。其中管道闭路电视内窥检测技术最早于20世纪90年代中期引入国内，用于检测管道的健康状况，利用设备自身佩戴的高性能摄像头、灯光系统以及爬行装置，其中摄像系统的功能是对管道内部状况实时拍照、摄像，并利用内部系统将其加工成影像资料并上传到地面终端。爬行系统是机器人正常运行的关键，通过爬行系统将摄像设备推送至管道内部，目前常见的爬行方式主要包括：1)蠕动式。该方法常见于管径300～600mm的管道中，且无法用于竖直管道检测要求；2)腿式。采用四肢运行方法，此类机器人具有转弯、跨越障碍等功能，对管道内环境有良好的适应能力；3)轮式。可满足不同管径现场检测要求，但在大坡度排水管中的应用效果不满意。目前管道闭路电视内窥检测系统采用完全遥控操作方法，可在管道内完成摄像、旋转、定位，实现管道内部状况的实时监控，是了解管道内部状况的一种合理方法。

目前市面上常见的管道潜望镜检测系统纵深长度超过100m，可满足2 000mm以下管径现场检测要求。该系统的主要结构包括：1)控制器。作为系统电源开关，控制器可以提供整个QV系统的控制功能，例如调节摄像镜头的焦距、图片清晰度以及灯光亮度等，并将电池、存储等装置整合在一起；2)摄像系统可以捕捉雨污水管道内的关键图像信息，该系统运行期间采用传输线信号传播方式，可将管道内信息上传到显示屏上供相关人员解读。在操作期间通过选择具有长焦或者广焦系统控制模式，并且在现场光源辅助作用下，相关人员可根据现场检测结果调整管道可视信息内容；3)聚光灯照射系统。在特定范围内，利用该系统可显著提升被检测物体的表面亮度，进而提升图像的清晰度，而目前较为常见的照射系统选用LED灯，该灯具具有照射距离远的优势，可满足小口径管道内的光源照射要求，但在某些大口径雨污管道系统中需要使用辅助光源提升亮度，因此可采用主副两个光源系统；4)电池。主要配合探头使用，一般无特殊情况下，大部分QV系统电池的使用时长约为3～4h，可提供照明、拍摄以及软件界面等相关功能[2]。

在城市雨污水管道摸排中，管道闭路电视内窥检测及QV技术展现出了显著技术优势，主要表现为：1)操作简单。与传统人工监测技术相比，管道闭路电视内窥检测及QV技术的操作更加简单，即使是第一次接触管道闭路电视内窥检测及QV系统的工作人员而言，也可在短时间内掌握系统操作方法，有助于节省人力资源；2)检测效率高。管道闭路电视内窥检测及QV技术可通过摄像等方法观察管道内的状况，可满足不同管道深度以及环境的检测要求，不需要工作人员深入管道内部观察管道情况，机器人可替代大部分的人工操作。

2 城市雨污水管网摸排检测的问题

结合三明学院南区雨污管网疏通项目的实际情况来看，在本次管道摸排检测项目中存在诸多问题，这是因为当地近期降雨量较大，再加之市政工程项目中的雨污分流工作尚未完成，导致大量泥沙被带入雨水排水管道中，造成了严重的堵塞情况。(见图1)，若采用常规人工检测方法存在诸多不便，难以在短时间内提供翔实的管道内部数据。因此为解决上述问题，需要通过管道闭路电视内窥检测及QV系统提升检测效率。

图1 三明学院南区雨污管网疏通项目中管道堵塞勘查结果

根据图1所反馈的结果发现，在三明学院南区雨污管网疏通项目存在较为严重的管道堵塞现象，垃圾、杂草充满管网的现象较为常见。除此之外，管道破损、损毁现象也较为常见，极大影响了管网系统的功能。

3 城市雨污水管网摸排检测的对策

3.1 雨污水管道的管道闭路电视内窥检测

3.1.1 管道闭路电视内窥检测条件

在三明学院南区雨污管网疏通项目中，管道闭路电视内窥检测的前提条件包括：1)水位不大于污水管网直径的20%，且总高度小于等于20cm；2)在结构性检测前应对管道做简单的疏通、清洗，避免管道上附着泥土而影响视频监测结果精准度；3)整个检测过程应严格执行《城镇污水管渠与泵站维护技术规程》CJJ/T68的有关规定。

3.1.2 仪器设备自检方案

在对三明学院南区雨污管网疏通项目实施检测前，应对管道闭路电视内窥检测相关设备展开常规检查与日常维护，其目的是保证所有设备均处于理想的运行状态。

3.1.3 管道状态评估

开展雨污管道管道闭路电视内窥检测前，应通过管道实地检测与判读的方法掌握与管道相关的重要数据，例如在每一段管道检测前都应录入看板，其中的关键数据包括：本次雨污管道检测的地点、检测任务名称、起始与结束井的编号、检测单位、检测员等。采用录制视频的方法记录关键数据，并在检测开始前将画面卡住本次检测的起始位置并将计数器归零；对于检测画面不在起始位置的情况，应采用距离补偿的处理方法。

掌握管道检测的操作要点，主要包括：1)严格根据管径规格调整管道闭路电视内窥检测的行进速度，例如当管径不足200mm时，设备的前进速度应控制在0.1m/s左右；若管径规格大于200mm，则摄像设备的行进速度可保持在0.15m/s；2)镜头在移动中应严格控制偏移量，最大偏离管道中轴的距离应低于管径的10.0%；矩形暗渠偏离应不大于短边的10%；蛋形管道摄像镜头移动轨迹应在管道高度2/3的中央位置，偏离不应大于±10%；3)在设备直行摄影期间应注意避免改变摄像的角度与焦度，若需要做测量拍摄，应停止设备行进，并根据管道情况调整摄影的角度与焦度，确保可获得最理想的图像[3]；4)为保证图像质量，在整个缺陷摄影期间应控制在10s以内，并且要避免出现暂停录播或者间断问题。

3.1.4 管道缺陷判读方法

管道缺陷判读的关键点包括以下几点：1)了解缺陷的类型、等级、时钟位置以及土壤等重要参数；2)缺陷的几何尺寸应比照管径或相关物体的大小判定，并且针对其中存在的任何无法确定类型的缺陷，则应在报告中说明；3)在管道闭路电视内窥检测系统终止检测时应做反向检测；4)管道检测中所产生的数据均存储在本地数据库中，确保数据随时可调阅、查询，并提升数据结果精准度；5)管道在管道闭路电视内窥检测中应严格执行监理工作模式，并且现场质量管理中严格执行全过程监测要求，根据设备检测结果判断有无质量缺陷发生；6)检测过程出现以下几种情况时应填写洽商记录并经业主等相关人员审核：①管道内的水位难以满足管道闭路电视内窥检测系统作业需求的情况，可改用漂浮或者声呐设备作业；或者针对其他原因造成管道闭路电视内窥检测系统无法正常行走情况的，可改用置放式设备观察雨污水管道内部情况；②在管道闭路电视内窥检测系统检测过程中遭遇各种原因造成的管道沉降或者坍塌情况而被迫中断检测，或者在外力作用下导致管道内形成水洼而导致爬行装置无法前进的，应停止检测[4]。

3.2 QV管道潜望镜检测

根据三明学院南区雨污管网疏通项目的经验，在该项目雨污水管网结构与功能检测期间，针对结构中的小管径管道通常采用QV管道潜望镜检测方法，该技术的应用要点主要包括以下几方面：

(1)当管道内的水位高于管径20%且整体高度不足300mm时，可选用自带激光测距功能的QV管道潜望镜进行检测，并且为保证关键数据精准，在检测前需要校准主机系统时间。

(2)在设置QV管道潜望镜系统测距补偿参数时，可参照管道闭路电视内窥检测系统曹组哦方法进行，并在修正后注意修正参数。

(3)检测中应尽量保持潜望镜系统变焦值平稳，尤其是变焦速度应避免高于管道闭路电视内窥检测系统变化速度；在摄像期间严禁出现暂停或者摄像中断问题，且QV管道潜望镜系统检测的缺陷摄像时间应大于等于10s，以此来保证所拍摄的系统完整、清晰。

(4)QV管道潜望镜检测中采用激光测距法完成缺陷定位、终止定位等关键数据，并且因为各种原因造成检测过程终止，应明确终止操作的原因，并按照规范实施反向检测。

(5)针对QV管道潜望镜系统发现的各种缺陷结构、特殊结构应根据图像做读、量、测并形成详细记录，尤其是系统发现的各类缺陷类型应通过现场确认的方法及时录入。在现场检测结束后安排其他人员复核图像观测结果，经由其他工作人员复核，一旦确认存在质量缺陷即可参照对比管径判断详细信息。针对发现确认的缺陷类型应在QV管道潜望镜系统检测报告中加以说明。

(6)为保证QV管道潜望镜系统检测结果精度，在图像剪辑中可采用现场抓取的方法获取最清晰的图片，必要时可配合录像抓取的方法记录其中的关键数据[5]。

3.3 应用结果评价

3.3.1 系统检测结果

(1)根据QV系统的检测结果发现，在三明学院南区雨污管网疏通项目中存在21段坍塌项目，管道内存在不同程度地堵塞，管内存在水流改道现象，再加之堵塞严重可能会导致在丰水期发生检查井冒污或者溢流现象。

(2)管道闭路电视内窥检测系统检测结果发现，三明学院南区雨污管网疏通项目中存在34段管道变形、破裂问题，并且部分管道被树根等障碍物堵塞，后期可能会因为管道裂缝造成污水外渗以及腐蚀问题。

3.3.2 检测结果应用

在三明学院南区雨污管网疏通项目中根据QV技术与管道闭路电视内窥检测技术提供的现场检测结果，安排地面通过吸污车高压冲洗、吸除管内硬质沉积及其他影响过水的淤积物，成功畅通所施工管道，该结果证明管道闭路电视内窥检测及QV技术在城市雨污水管网摸排检测中的效果满意具有可行性。本文比较处理前后该项目的现场勘察结果，相关资料如图2所示。

(a)清淤前

结合图2所展示现场勘查结果可知，在管道闭路电视内窥检测及QV技术的支持下，整个三明学院南区雨污管网疏通项目得以顺利进行，现场清污效果满意，这一结果也证明两项技术的应用效果满意。

4 结语

在三明学院南区雨污管网疏通项目中，通过管道闭路电视内窥检测及QV技术显著提升了管道摸排水平，为后续的管道清洗提供了翔实的影像学资料，根据本次项目的成功经验来看，利用两项技术提供的管道内部情况，使工作人员可以快速划分管道内部破损、堵塞问题，进而正确安排施工设备与人员，确保能在更短时间内解决雨污水管道堵塞问题，该结果进一步论证管道闭路电视内窥检测及QV技术具有先进性，值得推广。