步行式管道CCTV检测在非开挖领域的应用

摘 要：目前管道闭路视频检测（CCTV）广泛应用在管道检测环节。国内外管道检测机器人的主流产品是轮式管道检测机器人，其在积泥与积水较多、障碍等影响因素存在的管道内易出现打滑、不能正常前进与后退等现象，导致检测困难或者检测不准确的问题。步行式管道检测机器人恰恰弥补了此方面的问题。文章介绍了现有管道CCTV的种类、结构、工作原理，以及在工作中存在的问题，并强调了步行式管道检测在非开挖特定领域的应用。

关键词：非开挖；管道闭路视频检测；步行式

引言

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，达到了较大规模，城市排水管道系统的运行好坏与城市的健康运行紧密相关。每年我国都投入大量的资金和人力物力进行城市地下排水管线的调查、检测、治理和维护。然而随着城市化发展和城市建设速度的差异，造成我国地下排水管网存在着很大的隐患和危害。由于管线处于地下，具有隐蔽性，大批的给水管道铺设的时间久远，内壁腐蚀、容易造成管道破损，路面塌陷，燃气泄漏。影响居民生活质量的同时带来了巨大的安全隐患，城市出现管道故障的概率非常高。

针对管线存在的问题，以及管线所处的环境，有计划的对排水管道进行检测、评估、治理、维护形成一套完整的体系是现代城市发展的必然。作为前期检测环节，管道闭路视频检测应运而生并得到广泛应用。

1 国内外研究现状分析及存在的问题

由于受管径的限制、考虑管道内作业的安全性，由于管道所处环境复杂且工作人员不宜甚至不能进入其中进行作业，就迫切需要管道机器人实施相应工作。国外相继开展研制了多种类型的管内检测移动机器人。英国的PEARPOINT有限公司开发的自来水管道检测轮式机器人，目前，国外的管道检测机器人较为先进的应属德国和韩国的品牌，他们通过不断实践、改进，在外形、性能、可靠性、适应性等方面有了长足的发展，都研制出适用于自己国家的地下排水管道检测的管道检测机器人。国内管道检测机器人像其它引进技术一样，通过近十年的技术引进、消化、仿制、再创新，虽然出现了整体性能略逊于国外著名品牌的产品，如上海五十所等单位产品，但管道检测机器人的整体研究还处于比较落后的状态，如哈尔滨工业大学目前已制作了管内机器人实验样机，上海大学、天津大学、成都核物理所也有部分人员从事这方面的研究工作（图1）。

1.1 管道CCTV种类

目前，国外、国内的管道CCTV按照其前进的动力方式可分为以下几种：

电动式：电动方式的管道CCTV有两种类型，一是传统的橡胶轮式；二是步行式。二者都是靠电机驱动的。一般由两个电机分别控制两侧轮子的转动方向，通过控制电机的正反转来实现前进、后退、转向。

推杆式：推杆方式不靠电机驱动，是在摄像机周围安装摩擦力较小的滑轮，操作员通过硬质推杆线外力推塞的方式使摄像机前进的。推杆方式的CCTV一般适用于内壁较小的钢管的裂纹检查等，为了方便顺利的推动摄像机向前进，前端部分都做的很轻、很小。

牵引式：将绳索由管道的一端从管道中牵引到另一端，再将绳索连接在轮式的管道CCTV前端，靠牵引力向前行驶，采用该种方式的管道CCTV大多都是简易的。

推杆式和牵引式的CCTV功能简单，操作不便，不像步行式的功能多，所以使用范围较窄。近年来，由于自走式管道CCTV系统操作技术日趋成熟，该系列已经成为主流。

1.2 步行式管道CCTV的组成

一般管道CCTV包括摄像头、照明灯、升降架、自走车、电缆及电缆盘、录像及显示系统、控制系统、长度计算器等。主要部件见图2。

2 步行式管道CCTV的研究目的

通过自主研制，研制适用于市政领域非开挖地下管网管道视频检测的非开挖步行式排水管道检测机器人，研究步行机器人行走机构、转向机构、全方位图像采集模块、密封、操控结构，另外进行步行机器人的兼容性研究。

另外，把该机器人批量运用于排水管道检测中，解决管道视频检测过程中存在的由于管径、积水、障碍等原因，在管道内打滑、停止前进等检测困难或者检测不准确的问题。

2.1 步行式管道CCTV检测过程

步行式管道检测CCTV，由于它相对于其他形式的CCTV受管内的障碍、淤泥等影响小，所以在检测前的清洗工作可以相对省略。但如果管内污物超过管径的30%，一般需要对管道进行封堵，封堵后进行抽水排污。封堵的方式有很多种，国内外目前最常用的封堵方式为气囊封堵。因为它操作方便且成本低廉，施工速度快等优点被广泛的应用于管内封堵作业。

2.2 管道内部的损坏分类

地下管线内部损坏通常分为两种：一种为结构性损坏，另一种为功能性损坏。结构性损坏影响比较严重往往会造成漏水、拥堵等等管内的基本硬件的损坏，结构性的损坏关系到管线的使用寿命，所以要严格对待及检测。功能性损坏往往指管道内部运行中出现的问题，常常是因为管道长期使用过程中内部的垃圾、污物、沉淀物等造成的见图3。一般是影响管道的流通能力，对管道使用寿命影响不大。可以通过定时维护疏通等解决。

3 步行式管道CCTV的优势

目前CCTV视频检测系统在非开挖领域管道检测中得到了极致的应用，可以这样说，它是应非开挖技术的兴起而诞生的。但是在实际应用中也存在着弱点。

纵观国内外此类产品，轮式管道内窥摄像检测系统在实际应用中存在很大局限性：在管道存留少量污泥、污水的情况下，轮式的容易打滑很难前行，在管道内存留石块或混凝土残料的情况下容易侧翻，对管道的清理程度要求比较高，依赖性强，因此影响了工程施工进度；功能也就打了折扣。究其原因是目前的自走车都是轮式的，对于大多数排水管道来说，都存在污泥污水的情况，这样就要对管道进行清洗干净，一般性常规检查来说这样既浪费了大量的水资源也增加了不必要的成本。但步行式管道内窥摄像检测系统能有效的解决打滑情况，节省了大量人力物力成本。弥补了轮式的缺陷。

4 结束语

正所谓“金无足赤，人无完人”，设备也是这样，虽然步行式管道CCTV为我们解决了轮式管道检测系统打滑的问题，但是性能还有待提升。设想，如果有一种既行走稳定又很容易的能跨越障碍物的闭路视频检测系统。定能满足人们日益提高的需求，达到完美效果。相信随着科技的发展现有设备存在的这些问题也会逐步得到解决。

参考文献

[1]区福邦.城市地下管线普查技术研究与应用[M].南京：东南大学出版社，2011.

[2]上海市排水管理处，上海市水务局.上海市公共排水管道电视和声纳检测评估技术规程[S].