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2017/05/07

CCTV检测技术在排水管道的应用及规范

排水管道是城市重要的基础设施之一，随着社会经济的迅速发展，城市中的排水管道系统日趋完善，已经取得了令人瞩目的成就并带来了巨大的社会效益，同时我们也注意到，很多管道老化严重，带病作业，由此带来的隐患对人民生活质量及人民生民安全的影响是巨大的，开展对排水管道检测，及时掌握管道结构和功能安全程度运用科学手段指导养护维修工作，已是当务之急排水管道由于其处于地下，具有隐蔽性，不便进行人工检测，加之人们长期以来对地下管道的轻视现象比较严重，城市出现排水管道故障的概率非常高。管道电视检测法在国外称管道CCTV（ClosedCircuit Television）检测，是目前国际上用于管道状况检测最为先进和有效的手段。20世纪90年代中，西方管道的电视和声纳检测技术被上海的学者介绍进来，引起了排水行业同仁的广泛注意，CCTV管道检测技术与传统的管道检测技术相比，安全性高，图像清晰，直观并可反复播放供业内人士研究的特点，为管道修理方案的科学决策提供了有力的帮助。本文就CCTV管道检测的基本方法和评估手段等方面进行阐述，结合自身的工程实践做出一些总结。              

 1、城市地下排水管道CCTV检测的方法及评估手段

排水管道检测已有很长的历史，传统的管道检测方法有很多，伴随着科技的不断进步，对排水管道的检测方法也由以前的潜水员探摸等原始的方法，逐渐向先进的闭路电视检测法过渡管道,既CCTV检测系统。

1.1 CCTV检测的基本方法

排水管道电视检测是采用一个闭路电视系统（Closed Circuit Television），通过控制在管道内行走的机器人摄像头远程采集图像，并通过有线传输方式，把图像进行显示和记录的集成系统。

管道CCTV电视检测系统是由三部分组成：主控器、操纵线缆架、带摄像镜头的“机器人”爬行器。主控器可安装在汽车上，操作员通过主控器控制“爬行器”在管道内前进速度和方向，并控制摄像头将管道内部的视频图象通过线缆传输到主控器显示屏上，操作员可实时的监测管道内部状况，同时将原始图象记录存储下来，做进一步的分析。当完成CCTV的外业工作后，根据检测的录象资料进行管道缺陷的编码和抓取缺陷图片，以及检测报告的编写，并根据用户的要求对CCTV影像资料进行处理，提供录象带或者光盘存档，指导未来的管道修复工作。

常用CCTV检测设备：

    E36B+管道潜望镜                SINGA200管道机器人                 SINGA300管道机器人

1.2 CCTV管道检测的步骤及注意事项

CCTV检测的基本步骤如下：

收集资料现场勘察------编制检测方案----清洗疏堵排水-----用CCTV检测系统进行检测并采集影像资料-----总结数据，出检测报告------验收数据准确度---提交评估报告。

（1）管道检测前搜集的资料如下：
a)该管线平面图。
b)该管道竣工图等技术资料。
c)已有该管道的检测资料。

（2）现场勘察资料如下：
a) 察看该管道周围地理、地貌、交通和管道分布情况。
b) 开井目视水位、积泥深度及水流。
c) 核对资料中的管位、管径、管材。

（3）确定检测技术方案：
a) 明确检测的目的、范围、期限。
b) 针对已有资料认真分析确定检测技术方案包括:
   管道如何封堵；管道清洗的方法；对已存在的问题如何解决；制定安全措施等

（4）管道竣工验收检测前技术要求：
a) 应将管道进行严密性试验，并向检测人员出示该管道的闭气或闭水的试验记录。
b) 检测前应确保管道内积水不超过管径的5%。
c) 检测开始前必须进行疏通、清洗、通风及有毒有害气体检测。

（5）管道修复检测前技术要求：
a)首先应将需检测的该管道进行冲洗工序。
b)检测前应确保该管道内积水不能超过管径的15%，如有支管流水应先将其堵住，确保机车所摄录的影像资料清晰，检测准确。
c)检测开始前必须进行疏通、清洗、通风及有毒有害气体检测。

1.3 如何对CCTV检测结果进行评估

1.3.1管道缺陷的类别和缺陷等级的划分

1.3.1.1管道缺陷等级按下表规定分类 

缺陷等级分类表

1.3.1.2结构性缺陷的名称、代码和等级数应符合下表规定

结构性缺陷的代码、类型和等级数

1.3.1.3 功能性缺陷的名称、代码和等级数应符合下表的规定

功能性缺陷的代码、类型和等级数

1.3.1.4.管道特殊结构及附属物名称和代码应符合下表规定

特殊结构及附属物代码和类型

1.3.1.5. 操作状态名称和代码应符合下表的规定。

操作状态代码和类型

1.3.2  对结构性状况的评估评估方法

1.3.2.1结构性缺陷参数F按公式（1.3.2.1-1）或（1.3.2.1-2）计算。

当S＜40时，F = 0.25×S     （1.3.2.1-1）

当S＞40时，F = 10     （1.3.2.1-2）

式中损坏状况系数S按公式（3.2.1-3）计算。

（1.3.2.1-3）

式中  L—被评估管道的总长度（m）； 

  Li—各缺陷处长度（m）或缺陷个数；

  Pi—第i处缺陷权重，应查表1.3.2.1获得；

  n1——结构缺陷处总个数。

表1.3.2.1 结构性缺陷等级权重

1.3.2.2. 地区重要性参数K应符合表1.3.2.2的规定。

表1.3.2.2  地区重要性参数K

1.3.2.3  根据管道的口径，按下列规定确定管道重要性参数 E：

E=10  管道直径﹥1500㎜

E=6   管道直径在1000㎜及1500㎜之间

E=3   管道直径在600㎜及1000㎜之间

E=0   管道直径﹤600㎜或F﹤4

1.3.2.4.  按照排入污水管道的污水是否经过化粪池或隔栅，按表3.2.3的规定确定影响参数T值。

表1.3.2.4 用户的化粪池影响参数T

1.3.2.5. 管道修复指数按公式（1.3.2.2）计算。

RI=0.7×F +0.1×K +0.05×E+0.15×T  （1.3.2.2）

1.3.2.6. 依据RI值的大小按表1.3.2.4的规定进行等级确定和结构状况评价，并提出管道修复的建议。

表1.3.2.4  管道结构性状况评定和修复建议

1.3.3 对功能性状况的评估方法

1.3.3.1 功能性缺陷参数G按公式（1.3.3.1-1）或（1.3.3.1-2）计算。

当Y＜40时，G = 0.25×Y      （1.3.3.1-1）

当Y＞40时，G = 10      （1.3.3.1-2）

式中运行状况系数Y按公式（4.3..1-3）计算：
           （1.3.3.1-3）

式中  L--被评估管道的总长度（m）； 

  Li—各缺陷处长度（m）或缺陷个数；

  Pi—第i处缺陷权重应查表3.3.1获得；

  n2——功能缺陷处总个数。

表1.3.3.1  功能性缺陷权重

1.3.3.2确定地区重要性参数K应符合表1.3.3.2的规定。

表1.3.3.2  地区重要性参数K

1.3.3.3 确定管道重要性参数 E应符合上述规定。

1.3.3.4 管道养护指数按公式（1.3.3.2）计算。

MI=0.8×G +0.15×K +0.05×E  （1.3.3.2）

1.3.3.5 依据MI值的大小按表1.3.3.3的规定进行等级确定和功能状况评价，并提出管道养护的建议。

表1.3.3.3  管道功能性状况评定和养护建议

1.4缺陷位置的表示方法

 CCTV影像在视觉上呈现圆状，在这个圆状的平面内可以清楚的看到管道的各种缺陷，因此采用时钟表示法可以准确的表示缺陷的位置和大小，时钟表示法按顺时针读取缺陷所对应的时间范围。

2 对CCTV检测设备的基本参数要求

CCTV检测设备检测结果的精确性由很多因素控制，其中最重要的就是控制指标就是仪器本身的检测精度。对于CCTV设备本身参数的基本要求，经过大量的工程实践，分析之后认为CCTV检测设备必须满足以下条件：

（1）CCTV显示器显示自动更新从电缆校准点到摄像头聚焦点之间的距离记录，以米为单位精确到0.1米。测量电缆长度的精度必须达到±1%，或者最大误差不能超过0.3米。

（2）摄像头高度可自由调整；爬行器的车轮直径大小或者轴间距可根据被检测管道的大小进行更换或调整；灯光强度能调节。

（3）闭路电视检测系统的技术要求符合下表的规定。

（4）检测设备结构坚固，密封良好，能在-10C至+50C的气温条件下和潮湿的环境中正常工作，宜配有防爆系统和防水系统。

（5）检测设备须具备距离计数功能，电缆计数测量仪最低计量单位为0.1m，精度误差不大于0.3m或±1%。

（6）电缆长度120米时，爬行器的爬坡能力应大于5度。

（7）检测设备符合现行的国家标准《爆炸性气体环境用电气设备》GB3836的有关规定。

3 CCTV检测在实际工作中遇到的一些问题和思考

在东莞及上海的管道检测工作中，笔者发现，尽管先进施工质量和管道设计水平相比过去有了很大的提高，但是大部分地下管道施工完成后存在的问题依然严峻，存在重大的安全隐患和功能隐患，普遍存在渗漏，破裂，等问题。

        管道渗漏处照片                            管道破裂处照片                    管道严重破裂导致的塌陷

这些问题如果用传统的方法来进行检测，很难有效率的进行确定。它们有的会直接中断排水管网的正常运行，有的会影响管网的管道结构或排水功能形成潜在的危害，它们很可能造成排水设施建设或维护投资的巨大浪费，降低污水处理厂作用和工效。混接的污水管道将污染江河及地下水资源，造成城市投资环境及居住生活环境的恶劣。

CCTV检测技术是近年来新引进的技术，虽然此项检测技术先进，但是就笔者使用过的两台仪器（分别为韩国和德国制造）来看，虽然两台仪器在外观及性能参数上不同，但是在检测工作中遇到了一些共同的问题：

（1）爬行器的轮胎抓地力普遍不足，当进入淤泥较多或沥青的管道进行检测时，爬行器行动比较困难，严重影响检测进度。笔者认为应加强轮胎的抓地力或改进爬行器的制动方式。

（2）当进入野外，河道两旁等恶劣检测环境时，车辆无法驶入检测地点，仪器的运输成为主要问题，因管道检测环境因素所致，相关的运输配套设施应不齐全。

（3）爬行器尾线普遍磨损严重，虽然德国仪器配带滑轮组，一定程度上减少了线与井壁的摩擦，但是有线自身重力所致，在管道中拖沓所造成的磨损不容忽视，极有可能引发障碍，中断检测过程。

4 结语

排水管道的检测工作在我国仍处于在起步阶段，但是随着人们环保意识的不断增强，国家对污水处理项目的投资力度不断的加大，排水管网的管理维护也得到了应有的重视，建设部及不少城市和地方还相继出台了相应的政策与法规。这表明了我国各级政府已经充分地认识到排水管网管理和维护的重要性，排水管道检测和维护有着巨大的市场前景和无限商业机。

CCTV管道内窥检测技术的运用，让城市排水管网的管理和养护方法技术有了一个质的飞跃。该项技术与传统的管道检测技术相比，安全性高，图像清晰，直观并可反复播放供业内人士研究的特点，为管道修理方案的科学决策提供了有力的帮助，该项技术同时还可以应用到给水、煤气管道和电力、电信套管的内部状况检测，以及抢险救灾、考古等等不同的领域。

随着我国社会和经济的进一步发展，社会将会对安全排水要求会越来越高，运用排水管道检测技术，及时了解管道内部状况，适时做出更切合实际的管道维护决策，提高社会和经济效益，有着重要的意义。