污水管道CCTV检测技术介绍
技术支持单位：甘肃拓维地理信息工程有限公司
1 CCTV检测系统发展概述
管道的检测是进行修复和合理养护的前提，目的是了解管道内部状况。根据管道内部状况，可以确认管道是否需要修复和修复应采用何种工法，可以科学地制订养护方案。对于人员可以进入的大管径管道，从经济上考虑，可以派施工人员直接进入检查记录。而对于人员无法进入的管道，必须采用其他方法。现今使用最普遍的检测工具是管道闭路电视检测系统（Closed-Circuit Television）（简称CCTV），是专门应用于地下管道检测的工具。该系统出现于20世纪50年代，到该世纪80年代此项技术基本成熟。通常，CCTV系统安装在自走车上，可以进入管道内进行摄像记录。技术人员根据检测录像，进行管道状况的判读，可以确定下一步管道修复采用哪些方法比较合适。针对管内水位较高的情况，CCTV不能有效地拍摄水下的情况，声纳系统可作为补充，扫描出水下的积泥、异物和重大结构损坏情况，基本解决了CCTV的不足。
现今生产制造CCTV检测系统的厂商很多，例如：IBAK公司、Per Aarsleff A/S公司、Telespec、Pearpoint与Radiodetection等等。虽然CCTV检测系统种类繁多，但是其功能大同小异。通常，CCTV系统公司有自走式和牵引式两种。近年来，由于自走式CCTV系统操作技术日趋成熟，该系统已经成为主流。CCTV操作人员在地面远程控制CCTV检测车的行走，并进行管道内录像拍摄。相关的技术人员根据这些检测录像，进行管道内部状况的判读与分析，以确定下一步管道修复采用哪种修复方法比较合适。
国内应用现代检测系统的城市较少，上海、北京等大城市近两年已作了不少的尝试。非鹏公司在管道CCTV检测方面已经走在全国的前列，完成了大量的检测工项目，受到广大业主的一致好评。国外一些发达国家上世纪50年代就已开始了研究，现已形成较完整的技术体系，不少国家已建立了技术标准。各个国
家的做法或标准并不相同，其中英国WRC（水务研究中心）标准、丹麦标准和日本标准具有一定代表性。除了有标准，许多国家还颁布法规文件，真正将这一事业纳入法制化轨道。比如英国就规定了排水管道依据管龄的长短，每隔1-5年就要检查一次。日本则规定一般10年一次，管龄超过30年的，每隔7年查一次。上海市水务局也正在起草法规性文件，对管道的检测主体、周期和经费等作出了规定。除了排水管道，上海的自来水、煤（天然）气管道也开始使用CCTV作检测。
管道检测分为结构状况检测和功能性状况检测两大类。结构性状况指管道本身的状况，例如管道接头、管壁、管基础状况等等，该项指标与管道的结构强度和使用寿命密切相关; 功能性状况指管道运行中出现的状况，例如管道上集结油脂、管内泥沙沉积等等，它与管道的通水能力相关，通常可以通过管道养护疏通而得到改善，对管道的寿命影响不大。
CCTV的基本设备包括有：（1）摄影机；（2）灯光；（3）电线（线卷）及录影设备；（4）摄影监视器；（5）电源控制设备；（6）承载摄影机的支架；（7）牵引器；（8）长度计算器。
一般进行CCTV检测前需进行管道清洗工作，去除管内脏物，保证拍摄到效果良好的视频录像。现今，管道清洗通常采用高压清洗车进行。清洗车将管内的淤泥、沉积砂及污物等清除并将管内表面清洗干净，最后用清洗车的真空泵将汇集在窨井内的淤泥等吸除干净。CCTV检测作业时，通常是从上游窨井向下游窨井方向进行。当管内污水超过管径的20%时，通常需要对管道进行封堵、抽水。现今国外通常采用橡皮气囊进行封堵，这种方法施工速度快、经济可靠。
2 CCTV检测技术
1、CCTV检测
如图3.1所示，排水管道CCTV检测示意图
图1 CCTV检测示意图
CCTV检测仪装备有最先进的摄像头、爬行器及灯光系统，完全由带遥控操
纵杆的监视器控制，操作简单，移动方便。可以进行影像处理、记录摄像头的旋转和定位。具有高质量的图像记录和文字编辑功能。其主要工作部分为一部四轮驱动的摄像小车和一台计算机。根据不同管径，可以选用不同型号的CCTV。通过它能够将管道中的情况一览无余。在项目中对管内情况实在无法得知的时候，便采用此设备对管段进行检查。在检查前首先要通过高压冲洗车对所需检测的管段进行冲洗，确保CCTV车能顺利通过，然后通过一种专用排水管管道堵塞器将上游排水管暂时封堵（采用的是德国制的管道堵塞器，这种堵塞器是一种橡胶制品，通过对其内部冲气使其膨胀达到堵塞管道的目的），然后用抽水机将井中的污水抽至附近的污水井中，待被观察管道中水深不至于淹没CCTV摄像头时即可投入工作。在抽完井中污水的同时也可观察此时被检测管道中的水流情况，原先埋在水下不便检查的管段此时已“浮出水面”了。 2、CCTV检测设备
图2 CCTV检测主要设备
? 摄像爬行系统：运用爬行系统将摄像设备推进至管道内部，由摄像系统
拍摄管道内部影像，并适时将影像传送至控制台； ? 控制电缆：负责传送爬行设备指令、适时影像数据；
? 控制台：CCTV核心操作系统，负责发出控制指令，如爬行系统前行、
倒退、摄像系统灯光等；接受影像数据并将影像数据储存至存储设备。
3 CCTV检测评估
1、排水管道缺陷分类
根据《上海市公共排水管道电视和声纳检测评估技术规程》规定：排水管道
的缺陷分为功能性缺陷和结构性缺陷，功能性缺陷检查主要是检查管道的畅通情况，结构性检查主要是检查管道构造的完好程度。各缺陷类别及代码表示可按照相关规程规定表示。
表2.1 排水管道功能性缺陷分类、代码及等级表 缺陷名称 沉积 结垢 障碍物 树根 洼水 坝头 浮渣 代码 CJ JG ZW SG WS BT FZ 缺陷定义 管道内的油脂、有机物或泥沙质沉淀物减少了横截面面积。有软质和硬质两种。 由于含铁或石灰质的水长时间沉积于管道表面，形成硬质或软质结垢。 管道内坚硬的杂物，如石头、柴枝、树枝、遗弃的工具、破损管道的碎片等。 单根树根或是树根群自然生长进入管道。 管道沉降或堵塞形成水洼，水处停滞状态。 残留在管道内的封堵材料。 管道内水面上的漂浮物。 等级数量 3 3 3 3 4 3 3 表2.2 排水管道结构性缺陷分类、代码及等级表 缺陷名称 破裂 变形 错位 脱节 渗漏 代码 PL BX CW TJ SL 缺陷定义 管道的外部压力超过自身的承受力致使管材发生破裂。其形式有纵向、环向和复合三种。 管道的原样被改变（只适用于柔性管）。变形比率=最大变形内径÷原内径 两根管道的套口接头偏离，未处于管道的正确位置。邻近的管道看似“半月形”。 由于沉降，两根管道的套口接头未充分推进或接口脱离。邻近的管道看似“全月形”。 来源于地下的（按照不同的季节）或来自于邻近漏水管的水从管壁、接口及检查井壁流出。 管道内壁受到有害物质的腐蚀或管道内壁受到磨损。管道标准水位上部的腐蚀来自于排水管道中的硫化氢所造成的腐蚀。管道底部的腐蚀是由于水的影响。 接口材质，如橡胶圈、沥青、水泥等类似的材料进入管道。悬挂在管道底部的橡胶圈会造成运行方面的重大问题。 支管未通过检查井直接侧向接入主管。该方式须得到政府有关部门批准，未批准的定为4级。 非自身管道附属设施的物体穿透管壁进入管内。 等级数量 4 3 4 4 4 腐蚀 FS 3 胶圈脱落 JQ 3 支管暗接 异物侵入 AJ QR 4 3 2、各缺陷的时钟表示法
如图3.3所示，采用时钟时针位置来描述管道病害出现在管道环向的位置。
图2.3 时钟表示法图例
图中：第一幅表示管道环向3点至9点位置存在病害，第二幅表示管道环向9点至3点位置存在病害。 3、管道结构状况评估
RI=0.7×F +0.1×K +0.05×E+0.15×T
式中：
RI-管道结构状况评估指数 F-结构性缺陷参数 K-地区重要性参数 E-管道重要性参数 T-土质影响参数
如表2.3所示，根据RI的值评估排水管道结构状况，划分不同的结构状况等
级。
表2.3 排水管道结构状况评估
修复指数 等级 结构状况总体 评价等级 RI＜4 一级 无或有少量管道损坏，结构状况总体较好，可对损坏管道作点状修理或不修复。 点状修理或不修复 4≤RI＜7 二级 有较多管道损坏，结构状况总体一般，对损坏管道可作点状修理或缺陷管段整体修复。 点状修理或缺陷管段整体修复。 RI≥7 三级 大部份管道已损坏，结构状总值总体较差，可作更新改造。 整段紧急修复或翻新 管段修复方案
4、管道功能状况评估
MI=0.8×G +0.15×K +0.05×E
式中：
MI-管道功能状况评估指数 G-功能性缺陷参数 K-地区重要性参数 E-管道重要性参数
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