步行式管道CCTV檢測在非開挖領域的應用

摘 要：目前管道閉路視頻檢測（CCTV）廣泛應用在管道檢測環節。國內外管道檢測機器人的主流產品是輪式管道檢測機器人，其在積泥與積水較多、障礙等影響因素存在的管道內易出現打滑、不能正常前進與后退等現象，導致檢測困難或者檢測不準確的問題。步行式管道檢測機器人恰恰彌補了此方面的問題。文章介紹了現有管道CCTV的種類、結構、工作原理，以及在工作中存在的問題，并強調了步行式管道檢測在非開挖特定領域的應用。

關鍵詞：非開挖；管道閉路視頻檢測；步行式

引言

排水管道是城市重要的基礎設施之一，隨著社會經濟的迅速發展，達到了較大規模，城市排水管道系統的運行好壞與城市的健康運行緊密相關。每年我國都投入大量的資金和人力物力進行城市地下排水管線的調查、檢測、治理和維護。然而隨著城市化發展和城市建設速度的差異，造成我國地下排水管網存在著很大的隱患和危害。由于管線處于地下，具有隱蔽性，大批的給水管道鋪設的時間久遠，內壁腐蝕、容易造成管道破損，路面塌陷，燃氣泄漏。影響居民生活質量的同時帶來了巨大的安全隱患，城市出現管道故障的概率非常高。

針對管線存在的問題，以及管線所處的環境，有計劃的對排水管道進行檢測、評估、治理、維護形成一套完整的體系是現代城市發展的必然。作為前期檢測環節，管道閉路視頻檢測應運而生并得到廣泛應用。

1 國內外研究現狀分析及存在的問題

由于受管徑的限制、考慮管道內作業的安全性，由于管道所處環境復雜且工作人員不宜甚至不能進入其中進行作業，就迫切需要管道機器人實施相應工作。國外相繼開展研制了多種類型的管內檢測移動機器人。英國的PEARPOINT有限公司開發的自來水管道檢測輪式機器人，目前，國外的管道檢測機器人較為先進的應屬德國和韓國的品牌，他們通過不斷實踐、改進，在外形、性能、可靠性、適應性等方面有了長足的發展，都研制出適用于自己國家的地下排水管道檢測的管道檢測機器人。國內管道檢測機器人像其它引進技術一樣，通過近十年的技術引進、消化、仿制、再創新，雖然出現了整體性能略遜于國外著名品牌的產品，如上海五十所等單位產品，但管道檢測機器人的整體研究還處于比較落后的狀態，如哈爾濱工業大學目前已制作了管內機器人實驗樣機，上海大學、天津大學、成都核物理所也有部分人員從事這方面的研究工作（圖1）。

1.1 管道CCTV種類

目前，國外、國內的管道CCTV按照其前進的動力方式可分為以下幾種：

電動式：電動方式的管道CCTV有兩種類型，一是傳統的橡膠輪式；二是步行式。二者都是靠電機驅動的。一般由兩個電機分別控制兩側輪子的轉動方向，通過控制電機的正反轉來實現前進、后退、轉向。

推桿式：推桿方式不靠電機驅動，是在攝像機周圍安裝摩擦力較小的滑輪，操作員通過硬質推桿線外力推塞的方式使攝像機前進的。推桿方式的CCTV一般適用于內壁較小的鋼管的裂紋檢查等，為了方便順利的推動攝像機向前進，前端部分都做的很輕、很小。

牽引式：將繩索由管道的一端從管道中牽引到另一端，再將繩索連接在輪式的管道CCTV前端，靠牽引力向前行駛，采用該種方式的管道CCTV大多都是簡易的。

推桿式和牽引式的CCTV功能簡單，操作不便，不像步行式的功能多，所以使用范圍較窄。近年來，由于自走式管道CCTV系統操作技術日趨成熟，該系列已經成為主流。

1.2 步行式管道CCTV的組成

一般管道CCTV包括攝像頭、照明燈、升降架、自走車、電纜及電纜盤、錄像及顯示系統、控制系統、長度計算器等。主要部件見圖2。

2 步行式管道CCTV的研究目的

通過自主研制，研制適用于市政領域非開挖地下管網管道視頻檢測的非開挖步行式排水管道檢測機器人，研究步行機器人行走機構、轉向機構、全方位圖像采集模塊、密封、操控結構，另外進行步行機器人的兼容性研究。

另外，把該機器人批量運用于排水管道檢測中，解決管道視頻檢測過程中存在的由于管徑、積水、障礙等原因，在管道內打滑、停止前進等檢測困難或者檢測不準確的問題。

2.1 步行式管道CCTV檢測過程

步行式管道檢測CCTV，由于它相對于其他形式的CCTV受管內的障礙、淤泥等影響小，所以在檢測前的清洗工作可以相對省略。但如果管內污物超過管徑的30%，一般需要對管道進行封堵，封堵后進行抽水排污。封堵的方式有很多種，國內外目前最常用的封堵方式為氣囊封堵。因為它操作方便且成本低廉，施工速度快等優點被廣泛的應用于管內封堵作業。

2.2 管道內部的損壞分類

地下管線內部損壞通常分為兩種：一種為結構性損壞，另一種為功能性損壞。結構性損壞影響比較嚴重往往會造成漏水、擁堵等等管內的基本硬件的損壞，結構性的損壞關系到管線的使用壽命，所以要嚴格對待及檢測。功能性損壞往往指管道內部運行中出現的問題，常常是因為管道長期使用過程中內部的垃圾、污物、沉淀物等造成的見圖3。一般是影響管道的流通能力，對管道使用壽命影響不大。可以通過定時維護疏通等解決。

3 步行式管道CCTV的優勢

目前CCTV視頻檢測系統在非開挖領域管道檢測中得到了極致的應用，可以這樣說，它是應非開挖技術的興起而誕生的。但是在實際應用中也存在著弱點。

縱觀國內外此類產品，輪式管道內窺攝像檢測系統在實際應用中存在很大局限性：在管道存留少量污泥、污水的情況下，輪式的容易打滑很難前行，在管道內存留石塊或混凝土殘料的情況下容易側翻，對管道的清理程度要求比較高，依賴性強，因此影響了工程施工進度；功能也就打了折扣。究其原因是目前的自走車都是輪式的，對于大多數排水管道來說，都存在污泥污水的情況，這樣就要對管道進行清洗干凈，一般性常規檢查來說這樣既浪費了大量的水資源也增加了不必要的成本。但步行式管道內窺攝像檢測系統能有效的解決打滑情況，節省了大量人力物力成本。彌補了輪式的缺陷。

4 結束語

正所謂“金無足赤，人無完人”，設備也是這樣，雖然步行式管道CCTV為我們解決了輪式管道檢測系統打滑的問題，但是性能還有待提升。設想，如果有一種既行走穩定又很容易的能跨越障礙物的閉路視頻檢測系統。定能滿足人們日益提高的需求，達到完美效果。相信隨著科技的發展現有設備存在的這些問題也會逐步得到解決。

參考文獻

[1]區福邦.城市地下管線普查技術研究與應用[M].南京：東南大學出版社，2011.

[2]上海市排水管理處，上海市水務局.上海市公共排水管道電視和聲納檢測評估技術規程[S].