城市的健康发展离不开排水管道的畅通运行,因此排水管道的检测技术显得尤为重要。传统的城镇排水管道检查方法包括:人员进入管道检查、潜水员检查、量泥杆法、反光镜法。这些方法受管径、水流速、人员眼睛观察等条件制约,存在着“适用范围窄、人为因素大、检测效率低、定性内容多、量化结果少”等显着缺点。尤其是面对污水管道,人员进入管道检测还存在着作业环境恶劣、劳动强度大、安全性差等缺点。针对传统检测技术的不足,带有视频采集的机器人代替肉眼,进入管道检查,就成了管道检测的主流趋势。早在1957年,德国基尔室就产出第一台地下排水管道摄像系统,该系统设计采用三个摄像镜头,安装于浮筒装置上,通过拖拉的方式进行操作。由于该装置能像人一样观看,具有显着的优越性,所以成为目前管道检测最常用的检测方法。
1、 当前排水管道检测技术概述
当前常见的排水管道检测主要包括:CCTV检测、声呐检测、潜望镜检测等。
1.1 、管道闭路电视(CCTV)检测
电视检测又称CCTV检测(Closed Circuit Television Inspection),是采用远程采集图像,通过有线或无线的传输,对管道内壁的状况进行显示和记录的检测方法。
CCTV检测系统包括:管道机器人爬行系统、电源、摄像头、线缆卷盘、主控制器等,是目前适用最广泛的检测系统。它的工作原理是:主控制器通过连接线连接爬行器和线缆卷盘,爬行器上安装摄像头,摄像头能左右旋转,检测人员控制爬行器在管道中运行,通过摄像头拍摄到的管道里面的视频,再传到主控制器上,进行缺陷判断。CCTV检测能够全面检查排水管道结构性和功能性状况,因此可以作为缺陷准确判定和修复的依据。
1.2、 声呐检测
声呐检测能用于水下物体的检测,是CCTV检测不了的区域。CCTV检测系统的前提条件是可视,但这样就限制了水面以下管道状况的检查,很多情况下管道必须保持正常运行不能停水,这时候声呐检测是不错的选择。
声呐检测系统包括:主控制器(带有专用采集软件)、探头(又称水下单元,附带漂浮承载器)和线缆盘三部分组成。声呐检测的工作原理:声呐装置主动向水中发射声波“照射”目标,而后接收水下物体的反射回波时间,以及回波参数以测定目标参数。系统通过颜色区别声波信号的强弱,并标识出反射界面的类型(软或者硬),默认的红色表示强信号,蓝色表示弱信号,中间色表示不同强度信号等。
1.3 、管道潜望镜检测
管道潜望镜(QV)检测:实际上是简单版的CCTV,没有机械传动部分,故障比CCTV少很多,维修比较方便,检测过程也很简单。
管道潜望镜检测系统包括:可伸缩手持杆、支撑杆、高倍变焦镜头、灯光、控制器与录像系统。与CCTV设备基本类似,不同的是,CCTV爬行器进入管道内摄像,而管道潜望镜仅将摄像头放在检查井和管道交界处。检测主要是将设备安放在管道口进行的快速检测,适用于较短的排水管检测,一般管道长度不宜大于50 m, 能得到较为清晰的影像资料,其优点是速度快、成本低,影像既可以现场观看、分析,也便于计算机储存。
2 、当前排水管道主要检测技术的不足
2.1、 CCTV检测技术的不足之处
检测规范要求CCTV设备的摄像头需尽可能位于管道中心位置,这样更能有利于发现管道内部缺陷;在检测大口径管道时,要求CCTV设备上的摄像头灯光强度大,使检测画面明亮清晰,为了保证能拍摄到清晰的画面,有利于缺陷的判断,摄像头的灯光系统是个重要的指标;设备要能适应恶劣的环境条件,一般要求在-10 ℃~+50 ℃的气温条件下和潮湿的环境中正常工作;CCTV设备需要具有一定的防爆系统,因为排水管道中常有可燃气体:硫化氢、一氧化碳、甲烷、汽油等。
CCTV检测主要适用于管道内水位较低或无水状态下的检测。所以,检测前期的准备工作比较复杂,一般包括:排污、清淤、降水等,而且,检测设备对管道的直径也有要求,一般只能检测管径为300 mm以上的管道。大量实践证明,管道水位占管道内径的20%能满足90%以上的管道缺陷的检查。但还有10%的情况下需要高效降低水位,主要是为了最大限度露出管道结构,能更精确的观察管道内部缺陷。但水位降的越低,封堵、吸污、排淤、清洗费用相对越高。这种情况下,CCTV检测就不经济合理。
2.2、 声呐检测技术的不足之处
声呐检测要求管道内应有足够的水深,管内水深不宜小于300 mm; 设备适用的管径范围为300 mm~6 000 mm; 现场管道要具备能穿入一根绳索,它被用作牵引漂浮筏移动或悬挂声呐头,绳索能否穿过管道是声呐检测的前提;检测前应从被检测管道中取水样,通过调整声波速度对系统进行调整,主要是调节信号的强弱。
不是所有的缺陷都能被声呐发现,一般来说,垂直于轴向且外轮廓变异类的缺陷容易被发现,如淤积、变形等。而且,声呐对大多数结构性缺陷没有反应,因为声呐检测毕竟不是直观的管道内壁影像,很多缺陷是不能发现的,有时还会出现一些假象,这就决定了声呐检测结果不能作为评估的直接依据,只能用作粗略的判断。
2.3、 管道潜望镜检测技术的不足之处
管道潜望镜检测要求管道水位低于管道直径1/3位置或无水,镜头应位于管道圆周的中心。由于设备的局限,这种检测主要用来观察管道是否存在严重的堵塞、错口、渗漏等问题。对细微的结构性问题,例如管道内部有疑点,看不清的状况,管道潜望镜不能提供很好的检测成果,因此也不能作为缺陷准确判定和修复的依据。
3、 排水管道检测技术的探索创新
3.1 、CCTV检测与管道潜望镜相结合
对于管道缩径的区域,即小于300 mm的管道段,CCTV爬行器无法进入管道,因此CCTV检测就无法使用,这个时候可以使用潜望镜,不仅可以实现清晰、细致直观的观察管道缺陷,还能避免管道中各种障碍物的限制。同样的都是管道摄像,通过影像资料来判读管道缺陷情况,运用两种技术的结合,大大提高检测效率和检测的准确性。
3.2、 CCTV检测与声呐检测相结合
CCTV检测与声呐检测相结合是目前检测技术发展最大的成就,CCTV适用于水面以上检测,声呐适用于水面以下检测。结合这两点的优势,把两者结合起来,形成了强烈的检测优势。具体表现在:当水位较高,无法实行高效降水措施或者封堵、吸污、排淤、清洗费用相对较高时,就可以采用声呐与电视检测相结合的方法。把爬行器放置在小船上,在船底固定声呐探头,这样能通过电视观察管道上方的缺陷,通过声呐在水下的检测,可以了解水下管道的功能缺陷状况,形成优劣势互补。
3.3 、多检测技术的融合创新
上述CCTV检测与声呐检测相结合还有很多不方便之处,比如:CCTV检测需要一个主控制器和一个线缆,声呐检测需要一个主控制器和一个线缆,这样在实际施工过程中就显得很繁琐,两种线缆容易缠绕,而且还需要多增检测人员来分别观察CCTV控制器和声呐控制器。
未来电视检测与声呐检测首先可以在软件方面进行创新,实现一个软件分别控制CCTV和声呐传来的画像,这样就省去一台主控制器。再用一个线缆端部设置分叉连接头,分别连接CCTV爬行器与声呐探头,这样就可以减少双线缠绕的问题。线缆旁边还可以设置线缆冲洗装置,这样检测完自动冲洗线缆,就省去专人擦洗,既方便又省时,非常高效便利。
因此在排水管道水位较深、无法降水或降水预算较大时,就可以采用CCTV与声呐联合驱动器。把CCTV爬行器放置在驱动小船上,在驱动器底部牵引固定声呐探头,这样能通过CCTV显示器观察管道上方的缺陷,通过声呐在水下的检测,可以了解水下管道的功能缺陷状况,形成优劣势互补。
4、 结语
随着科学技术的进步与发展,单一的检测技术已经不能满足现实中的综合管道检测作业。为了适应各种环境的检测,更清楚的观察管道的缺陷,我们需要把多种检测技术结合起来,比如:CCTV检测与管道潜望镜相结合、CCTV检测与声呐检测相结合等,实现CCTV、管道潜望镜与声呐多检测融合创新技术。只有将各种检测技术进行结合,实现优劣势互补,发挥各个检测技术的最大作用和价值,才能带动检测技术的发展。
参考文献
[1]李晓鹏,杨露,李新春排水管道内窥检测项目技术研究[]智能城市, 2020,6(4):62- 63.
[2]唐嘉贞基于CCTV方法的排水管道检测技术与应用分析[J]建筑工程技术与设计, 2018(30):670.
[3]孙乐乐,景江峰管道潜望镜检测技术在排水管道检测中的应用[J].山西建筑, 2019 ,45(2):106-108.
《城镇排水管道检测技术现状与探索创新》来源:《山西建筑》,作者:范丽,汤寅寅