管道閉路電視內窺檢測及QV技術在城市雨污水管網摸排檢測中運用分析

沈永炎

(三明學院，福建 三明 365004)

城市化全面推廣的大背景對雨污水管道性能提出了更嚴格的要求，但不容忽視的是，各地區城市雨污水管道存在建成時間早、技術標準低的問題，再加之長時間年久失修，導致管道存在嚴重的堵塞、損毀等問題，嚴重影響了雨污水排放能力。而為解決上述問題，需要定期開展管網摸排工作，但由于管網自身特殊性，單純采用人工摸排的難度高、效率低，而基于信息化、數字化技術的管道閉路電視內窺檢測及QV技術則成為解決上述問題的關鍵，值得關注。

1 城市雨污水管網摸排檢測現狀

城市雨污水管網摸排檢測的主要目的是了解當地雨污水管道的運行情況，針對工程范圍內管道網分布廣泛、周邊建筑物運行密集且運行狀況復雜的問題展開檢測，最終做到心中有數。而在傳統模式下，通常會采用挖開路面的方法來清除管道內的堵塞物。但是該方法則存在明顯的不足，一方面挖開路面會嚴重影響地面交通，不利于提升周圍居民的生活質量，容易增加投訴率。另一方面，挖開路面存在施工周期長、成本高的問題，影響企業效益，因此尋找一種更加科學有效的檢測技術具有必要性[1]。

隨著現代數字視頻與信息化技術快速發展背景下，管道閉路電視內窺檢測及QV技術的應用范圍越來越廣，成為評估管道性能的合理手段。其中管道閉路電視內窺檢測技術最早于20世紀90年代中期引入國內，用于檢測管道的健康狀況，利用設備自身佩戴的高性能攝像頭、燈光系統以及爬行裝置，其中攝像系統的功能是對管道內部狀況實時拍照、攝像，并利用內部系統將其加工成影像資料并上傳到地面終端。爬行系統是機器人正常運行的關鍵，通過爬行系統將攝像設備推送至管道內部，目前常見的爬行方式主要包括：1)蠕動式。該方法常見于管徑300～600mm的管道中，且無法用于豎直管道檢測要求；2)腿式。采用四肢運行方法，此類機器人具有轉彎、跨越障礙等功能，對管道內環境有良好的適應能力；3)輪式。可滿足不同管徑現場檢測要求，但在大坡度排水管中的應用效果不滿意。目前管道閉路電視內窺檢測系統采用完全遙控操作方法，可在管道內完成攝像、旋轉、定位，實現管道內部狀況的實時監控，是了解管道內部狀況的一種合理方法。

目前市面上常見的管道潛望鏡檢測系統縱深長度超過100m，可滿足2 000mm以下管徑現場檢測要求。該系統的主要結構包括：1)控制器。作為系統電源開關，控制器可以提供整個QV系統的控制功能，例如調節攝像鏡頭的焦距、圖片清晰度以及燈光亮度等，并將電池、存儲等裝置整合在一起；2)攝像系統可以捕捉雨污水管道內的關鍵圖像信息，該系統運行期間采用傳輸線信號傳播方式，可將管道內信息上傳到顯示屏上供相關人員解讀。在操作期間通過選擇具有長焦或者廣焦系統控制模式，并且在現場光源輔助作用下，相關人員可根據現場檢測結果調整管道可視信息內容；3)聚光燈照射系統。在特定范圍內，利用該系統可顯著提升被檢測物體的表面亮度，進而提升圖像的清晰度，而目前較為常見的照射系統選用LED燈，該燈具具有照射距離遠的優勢，可滿足小口徑管道內的光源照射要求，但在某些大口徑雨污管道系統中需要使用輔助光源提升亮度，因此可采用主副兩個光源系統；4)電池。主要配合探頭使用，一般無特殊情況下，大部分QV系統電池的使用時長約為3～4h，可提供照明、拍攝以及軟件界面等相關功能[2]。

在城市雨污水管道摸排中，管道閉路電視內窺檢測及QV技術展現出了顯著技術優勢，主要表現為：1)操作簡單。與傳統人工監測技術相比，管道閉路電視內窺檢測及QV技術的操作更加簡單，即使是第一次接觸管道閉路電視內窺檢測及QV系統的工作人員而言，也可在短時間內掌握系統操作方法，有助于節省人力資源；2)檢測效率高。管道閉路電視內窺檢測及QV技術可通過攝像等方法觀察管道內的狀況，可滿足不同管道深度以及環境的檢測要求，不需要工作人員深入管道內部觀察管道情況，機器人可替代大部分的人工操作。

2 城市雨污水管網摸排檢測的問題

結合三明學院南區雨污管網疏通項目的實際情況來看，在本次管道摸排檢測項目中存在諸多問題，這是因為當地近期降雨量較大，再加之市政工程項目中的雨污分流工作尚未完成，導致大量泥沙被帶入雨水排水管道中，造成了嚴重的堵塞情況。(見圖1)，若采用常規人工檢測方法存在諸多不便，難以在短時間內提供翔實的管道內部數據。因此為解決上述問題，需要通過管道閉路電視內窺檢測及QV系統提升檢測效率。

圖1 三明學院南區雨污管網疏通項目中管道堵塞勘查結果

根據圖1所反饋的結果發現，在三明學院南區雨污管網疏通項目存在較為嚴重的管道堵塞現象，垃圾、雜草充滿管網的現象較為常見。除此之外，管道破損、損毀現象也較為常見，極大影響了管網系統的功能。

3 城市雨污水管網摸排檢測的對策

3.1 雨污水管道的管道閉路電視內窺檢測

3.1.1 管道閉路電視內窺檢測條件

在三明學院南區雨污管網疏通項目中，管道閉路電視內窺檢測的前提條件包括：1)水位不大于污水管網直徑的20%，且總高度小于等于20cm；2)在結構性檢測前應對管道做簡單的疏通、清洗，避免管道上附著泥土而影響視頻監測結果精準度；3)整個檢測過程應嚴格執行《城鎮污水管渠與泵站維護技術規程》CJJ/T68的有關規定。

3.1.2 儀器設備自檢方案

在對三明學院南區雨污管網疏通項目實施檢測前，應對管道閉路電視內窺檢測相關設備展開常規檢查與日常維護，其目的是保證所有設備均處于理想的運行狀態。

3.1.3 管道狀態評估

開展雨污管道管道閉路電視內窺檢測前，應通過管道實地檢測與判讀的方法掌握與管道相關的重要數據，例如在每一段管道檢測前都應錄入看板，其中的關鍵數據包括：本次雨污管道檢測的地點、檢測任務名稱、起始與結束井的編號、檢測單位、檢測員等。采用錄制視頻的方法記錄關鍵數據，并在檢測開始前將畫面卡住本次檢測的起始位置并將計數器歸零；對于檢測畫面不在起始位置的情況，應采用距離補償的處理方法。

掌握管道檢測的操作要點，主要包括：1)嚴格根據管徑規格調整管道閉路電視內窺檢測的行進速度，例如當管徑不足200mm時，設備的前進速度應控制在0.1m/s左右；若管徑規格大于200mm，則攝像設備的行進速度可保持在0.15m/s；2)鏡頭在移動中應嚴格控制偏移量，最大偏離管道中軸的距離應低于管徑的10.0%；矩形暗渠偏離應不大于短邊的10%；蛋形管道攝像鏡頭移動軌跡應在管道高度2/3的中央位置，偏離不應大于±10%；3)在設備直行攝影期間應注意避免改變攝像的角度與焦度，若需要做測量拍攝，應停止設備行進，并根據管道情況調整攝影的角度與焦度，確保可獲得最理想的圖像[3]；4)為保證圖像質量，在整個缺陷攝影期間應控制在10s以內，并且要避免出現暫停錄播或者間斷問題。

3.1.4 管道缺陷判讀方法

管道缺陷判讀的關鍵點包括以下幾點：1)了解缺陷的類型、等級、時鐘位置以及土壤等重要參數；2)缺陷的幾何尺寸應比照管徑或相關物體的大小判定，并且針對其中存在的任何無法確定類型的缺陷，則應在報告中說明；3)在管道閉路電視內窺檢測系統終止檢測時應做反向檢測；4)管道檢測中所產生的數據均存儲在本地數據庫中，確保數據隨時可調閱、查詢，并提升數據結果精準度；5)管道在管道閉路電視內窺檢測中應嚴格執行監理工作模式，并且現場質量管理中嚴格執行全過程監測要求，根據設備檢測結果判斷有無質量缺陷發生；6)檢測過程出現以下幾種情況時應填寫洽商記錄并經業主等相關人員審核：①管道內的水位難以滿足管道閉路電視內窺檢測系統作業需求的情況，可改用漂浮或者聲吶設備作業；或者針對其他原因造成管道閉路電視內窺檢測系統無法正常行走情況的，可改用置放式設備觀察雨污水管道內部情況；②在管道閉路電視內窺檢測系統檢測過程中遭遇各種原因造成的管道沉降或者坍塌情況而被迫中斷檢測，或者在外力作用下導致管道內形成水洼而導致爬行裝置無法前進的，應停止檢測[4]。

3.2 QV管道潛望鏡檢測

根據三明學院南區雨污管網疏通項目的經驗，在該項目雨污水管網結構與功能檢測期間，針對結構中的小管徑管道通常采用QV管道潛望鏡檢測方法，該技術的應用要點主要包括以下幾方面：

(1)當管道內的水位高于管徑20%且整體高度不足300mm時，可選用自帶激光測距功能的QV管道潛望鏡進行檢測，并且為保證關鍵數據精準，在檢測前需要校準主機系統時間。

(2)在設置QV管道潛望鏡系統測距補償參數時，可參照管道閉路電視內窺檢測系統曹組哦方法進行，并在修正后注意修正參數。

(3)檢測中應盡量保持潛望鏡系統變焦值平穩，尤其是變焦速度應避免高于管道閉路電視內窺檢測系統變化速度；在攝像期間嚴禁出現暫停或者攝像中斷問題，且QV管道潛望鏡系統檢測的缺陷攝像時間應大于等于10s，以此來保證所拍攝的系統完整、清晰。

(4)QV管道潛望鏡檢測中采用激光測距法完成缺陷定位、終止定位等關鍵數據，并且因為各種原因造成檢測過程終止，應明確終止操作的原因，并按照規范實施反向檢測。

(5)針對QV管道潛望鏡系統發現的各種缺陷結構、特殊結構應根據圖像做讀、量、測并形成詳細記錄，尤其是系統發現的各類缺陷類型應通過現場確認的方法及時錄入。在現場檢測結束后安排其他人員復核圖像觀測結果，經由其他工作人員復核，一旦確認存在質量缺陷即可參照對比管徑判斷詳細信息。針對發現確認的缺陷類型應在QV管道潛望鏡系統檢測報告中加以說明。

(6)為保證QV管道潛望鏡系統檢測結果精度，在圖像剪輯中可采用現場抓取的方法獲取最清晰的圖片，必要時可配合錄像抓取的方法記錄其中的關鍵數據[5]。

3.3 應用結果評價

3.3.1 系統檢測結果

(1)根據QV系統的檢測結果發現，在三明學院南區雨污管網疏通項目中存在21段坍塌項目，管道內存在不同程度地堵塞，管內存在水流改道現象，再加之堵塞嚴重可能會導致在豐水期發生檢查井冒污或者溢流現象。

(2)管道閉路電視內窺檢測系統檢測結果發現，三明學院南區雨污管網疏通項目中存在34段管道變形、破裂問題，并且部分管道被樹根等障礙物堵塞，后期可能會因為管道裂縫造成污水外滲以及腐蝕問題。

3.3.2 檢測結果應用

在三明學院南區雨污管網疏通項目中根據QV技術與管道閉路電視內窺檢測技術提供的現場檢測結果，安排地面通過吸污車高壓沖洗、吸除管內硬質沉積及其他影響過水的淤積物，成功暢通所施工管道，該結果證明管道閉路電視內窺檢測及QV技術在城市雨污水管網摸排檢測中的效果滿意具有可行性。本文比較處理前后該項目的現場勘察結果，相關資料如圖2所示。

(a)清淤前

結合圖2所展示現場勘查結果可知，在管道閉路電視內窺檢測及QV技術的支持下，整個三明學院南區雨污管網疏通項目得以順利進行，現場清污效果滿意，這一結果也證明兩項技術的應用效果滿意。

4 結語

在三明學院南區雨污管網疏通項目中，通過管道閉路電視內窺檢測及QV技術顯著提升了管道摸排水平，為后續的管道清洗提供了翔實的影像學資料，根據本次項目的成功經驗來看，利用兩項技術提供的管道內部情況，使工作人員可以快速劃分管道內部破損、堵塞問題，進而正確安排施工設備與人員，確保能在更短時間內解決雨污水管道堵塞問題，該結果進一步論證管道閉路電視內窺檢測及QV技術具有先進性，值得推廣。