全流程數字化排水管道檢測方法應用與研究

檀繼猛，李建柱，韓寶剛，邵士成，王浩蘇

(濟南市勘察測繪研究院，山東 濟南 250101)

1 引 言

地下排水管網是城市現代化進程中不可或缺的重要基礎設施[1]，新建工程排水管道竣工時健康現狀的符合性檢測和評估成果可為監管部門的日常監管和維護提供依據[2]。目前我國大部分城市排水管網設施基礎資料的收集和管理混亂，造成各個城市排水管網的很多資產現狀不清[3]。排水管道檢測是采用特定的技術方法對排水管道進行的內窺檢測，并按照相關規定對管道健康狀況進行評估。排水檢測通過將檢測的缺陷管段及時反饋給建設方進行修復與養護，來保障排水管道在運營期間的健康運行。目前常見的排水管道檢測方法包括：CCTV檢測、QV檢測、聲吶檢測及人工檢測方法。在工作過程中，可以根據項目的管徑、管段長度、現場的實際情況等來選擇合適的檢測方法。

2 主要流程

排水管道檢測的主要流程包括：接受任務、搜集資料、外業檢測、內業評估、成果整理與提交。

在接受檢測任務后，應組織踏勘現場并收集管線竣工成果數據。根據現場的情況和已經收集的成果數據制定工作方案。外業檢測的過程中應對管道缺陷現場初步判讀，同時應對管線竣工數據中與現場不符的數據進行記錄與更新。外業檢測后，按照《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》(以下簡稱規程)[4]的要求、外業獲取的管道內窺視頻以及初步判讀結果對各個管段進行再次判讀并生成缺陷信息表、管道檢測報告、管線竣工數據更新成果等成果數據，并將缺陷情況及時反饋給建設方，并提供相應的修復、養護建議，待建設方對各缺陷管段修復、養護完成后，再次組織技術力量對缺陷管段進行復檢，并編制復檢報告提交主管部門(排水管道檢測流程見圖1)。

圖1 排水管道檢測流程圖

3 外業數據采集平臺

聲吶檢測要求管內水位大于 300 mm，且分辨能力有限，無法得知管壁厚度及周圍土壤的性質，不易發現輕微缺陷[5]，傳統人工檢測管徑需大于 0.8 m且需進入管道內部，這兩種檢測方法由于限制條件多在排水檢測中不經常使用，大部分的排水檢測常使用CCTV檢測和QV檢測。排水檢測需要獲取的外業數據主要包括管道的內窺視頻、檢修井、雨水口的現場照片以及各管段的屬性信息。

CCTV檢測采用的是施羅德SINGA300管道機器人，該產品由控制器、爬行器、線車等部件構成，可以通過控制器，控制機器人在排水管道內爬行，同時控制攝像頭的旋轉、變焦及燈光，使用閉路電視拍攝排水管道內部視頻圖像，并通過有線傳輸方式，將拍攝到的視頻傳入存儲設備記錄下來，從而完成外業數據的數字化采集[6]。CCTV檢測無法檢查出被水與淤泥覆蓋的地方，因此檢測前需確保管內積水、積泥均不大于管道直徑的20%，且水位、淤泥厚度均小于 200 mm[7]。QV檢測是利用可調節長度的操作桿攜帶高清探頭放入檢查井中，通過變焦和俯仰調節功能，能夠清晰地捕捉管道內部信息并形成錄像[8]。QV檢測采用的由博銘維智能科技公司生產的高清無線潛望鏡Peek-2S，該產品采用無線傳輸技術，無須線纜便可完成軟件終端與主機之間的連接，主機搭載400萬像素高清攝像機，具備36倍光學變焦、12倍數字變焦，可以獲取缺陷管段的高清圖片。

管道屬性信息的記錄采用濟南市勘察測繪研究院自主研發的“管線采集”App，該款App支持Android系統移動端設備。內置底圖，支持EPS2008平臺管線數據的輸入與輸出，并提供管點定位、管點編輯、管線編輯、管點添加、管線添加等功能(軟件操作界面如圖2所示)。

圖2 “管線采集”App操作界面

外業檢測前，將收集到的管線竣工成果數據(坐標及屬性信息)導入“管線采集”App，在外業檢測的同時，利用“管線采集”App的管點、線屬性編輯功能，將管道的材質、管徑、埋深等屬性信息進行檢核，對錯誤的屬性信息進行修改。對于漏測的管點、管線，可以在App中通過加點、加線的方式添加管點、管線，再通過測量儀器獲取漏測管點坐標，利用點號的一致性將管點的空間位置信息加入管線數據庫中，從而實現點位信息的添加。外業檢測結束后將數據導出到EPS中，重新生成正確的管線竣工圖與管線竣工數據庫。

相較于傳統的草圖記錄方法，“管線采集”App不僅功能強大，屬性信息記錄全面，具有自動定位功能，還能夠輸出數字化成果，便于數據的整理與轉換，減少了數據加工工序，大大提高了工作效率。

4 內業數據處理

根據規程的要求，在確定了檢測范圍后，應對管道進行全面錄像和拍照，判別管道是否存在變形、破裂、滲漏、腐蝕、錯口、脫節、異物穿入、材料脫落等結構性缺陷，以及是否存在沉積、結垢、障礙物、殘墻/壩根、樹根、浮渣等功能性缺陷[9]；并根據檢測結果，分析計算缺陷管道的修復指數和養護指數；計算修復及養護等級，修復及養護等級分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4個級別，以Ⅰ級缺陷最輕，Ⅳ級缺陷最為嚴重[10]。最后綜合評價，提出修復或養護建議，為后續的管道修復更新設計和施工提供了合理的依據[11]。

內業數據處理采用的Peek-2S配套的專業檢測評估軟件，軟件操作步驟如下：

①首先根據項目信息新建項目

②將檢測外業采集的視頻導入到該項目中，按照規程要求和外業現場判讀記錄進行缺陷判讀，

③判讀結束后，對所有的缺陷信息進行檢核，確保各缺陷判讀正確。

④缺陷判讀無誤后，導出缺陷報告和缺陷信息表。缺陷報告可依據項目的不同進行定制。

缺陷信息表只記錄了管道的結構性、功能性缺陷信息，為了綜合評價項目范圍內的排水管線總體情況，應同時編制排水管道檢測綜述，主要包含以下信息：

①調查項目范圍內是否具有獨立的雨水、污水系統，對雨污合流情況進行記錄；

②檢查項目范圍內的雨水、污水與其他項目排水管網的接駁情況，保證項目范圍內的雨、污水都能正常排出；

③對于管道的結構性、功能性缺陷信息分別進行統計并注明修復、養護建議；

④對于檢修井、雨水口的缺陷進行記錄；

⑤對管線竣工數據與現場不符的進行說明；

將缺陷信息表與檢測綜述提交給建設方進行整改，整改結束后，安排技術人員進行復檢，并編制復檢報告。復檢報告應對檢測綜述中列出問題的整改情況做詳細說明，并附整改照片(如表1所示)。

管道修復前后對照表 表1

在管線竣工數據庫中只包含管道的位置、埋深等基本屬性信息，不包含管道的缺陷信息，為了生成全新的管道檢測數據庫，需將管道的缺陷信息加入管線竣工數據庫中。

EPS2008平臺根據預先定制的管線模板來實現圖庫之間的聯動，其本質是由多個數據表組成的數據庫文件，可以通過在“管線屬性表”中添加“修復等級”及“養護等級”字段來實現管段缺陷信息的輸入。采用VBScript腳本語言將缺陷信息表中的“修復等級”和“養護等級”按照圖上點號分別輸入管線竣工數據庫中，從而形成管道檢測數據庫，如圖3所示。

圖3 管道缺陷專題圖

為了更加直觀地表達各管段的缺陷信息，便于建設方后期對管道的修復與養護，在EPS2008平臺中將包含管道缺陷信息的管線竣工圖在ArcMap 10.2中打開，并將其按照“修復等級”及“養護等級”分類導出缺陷信息專題圖(如圖3所示)。

5 結 論

結合本院在濟南市排水管道檢測項目中的技術成果與經驗，詳細地論述了排水管道全流程數字化成果生產的作業方法，該方法通過開發專業的排水管線采集系統來代替傳統的草圖作業，通過編制腳本程序來進行檢測信息與管線信息的自動融合，結合專業的硬件設備，實現全流程數字化的作業模式，不僅提高了工作效率，減少了人為誤差的產生，還方便了成果的整理與歸檔。