隨著社會的日益發(fā)展，中國城鎮(zhèn)化程度越來越高，城市市政管網的規(guī)模也越來越大。這些管網里既有已經工作了五六十年的老舊管網，也有即將投入使用的新建管網。它們規(guī)模龐大，老化程度參差不齊，建設質量和維護保養(yǎng)的質量也不盡相同，導致我們不能簡單地評估管道的實際狀態(tài)。市政管網就像一座城市的排泄系統(tǒng)，管道擁堵或滲漏等缺陷，將會造成諸如土體地下水污染、城市內澇、地表下沉等傷害，對城市的運營發(fā)展、人們的生命財產安全、生活出行等造成不小的影響。

城市地下管網由于內部空間和內部環(huán)境條件等各種因素，不便于直接進行人工檢測。管道爆炸或工人下井后中毒死亡事件頻有發(fā)生，這些事故都警示我們，人工進行管道檢測具有不可預測的危險性。為了避免類似悲劇發(fā)生，可協(xié)助和代替人類進行排水管道檢測、養(yǎng)護、修護的機器人成為發(fā)展趨勢。

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城市地下管道的特點

1. 空間的局限性

地下管道埋設于地面以下，由豎井與地面相通，除了大直徑的主管道以外，大多數(shù)尺寸較小，不利于人員直接下井進入管道進行相關作業(yè)；

2. 管內有水

地下管道往往建成之后即通水運行，常年維持有水的狀態(tài)；

3. 存在有害氣體

對于污水管道，由于管道內部物質成分復雜，環(huán)境潮濕，多數(shù)會充斥著易燃易爆的有毒氣體；

4. 無可見光

 管道深埋地下，光線難以射入，故下水管道內部基本無可見光；

5. 無線信號難以長距離傳輸

鑒于無線電信號的衰減規(guī)律，在狹小的管道內部，常規(guī)功率的無線信號難以做到有效穩(wěn)定地長距離傳輸。

下面將從檢測技術入手，以服務于排水管道的正常運行為目的來引入和介紹排水管道檢測機器人，同時找出現(xiàn)有狀況的不足，對未來的發(fā)展提出更高的要求。

02

排水管道檢測

鑒于城市排水管道可能出現(xiàn)的種種問題，在西方發(fā)達國家，對城市地下水排水管道的檢測和普查平均5年進行一次。國內各大城市逐步認識到排水管道檢測的重要性，引進了內窺檢測設備和技術，已開始對管道進行系統(tǒng)的普查和檢測。

>>  排水管道檢測作用

通過排水管道的檢測可以查找排水系統(tǒng)隱藏或被覆蓋的檢修井或去向不明管段；查找和確定非法排放污水的源頭及接駁口；可直接對排放污水與需要處理污水的合流情況進行檢測；對管路淤積、排水不暢等原因進行調查；對管道的腐蝕、破損、接口錯位、淤積、污水泄漏污染等進行檢測；同時還能處理新建排水系統(tǒng)的竣工驗收和排水系統(tǒng)改造或疏通的竣工驗收等等。

>>  排水管道檢測缺陷分類

排水管道檢測缺陷可以分為兩類，一類是結構性缺陷，包括破裂、變形、腐蝕、錯口、起伏、脫節(jié)、接口材料脫落、支管暗接、異物入侵、滲漏等10種；

一類是功能性缺陷，包括沉積、結垢、障礙物、樹根、殘墻壩根、壩頭和浮渣等6種。通常我們通過時鐘表示法來表述管道的缺陷環(huán)繞位置。

>>  排水管道檢測技術分類

根據現(xiàn)代檢測技術的工作原理和采用的檢測設備，排水管道檢測技術可分為管道外檢測技術和管道內窺檢測技術，這些技術能通過模塊化結構安置于排水管道機器人上。

管道外檢測技術

包括如下幾種方法：

1. 紅外溫度記錄儀法，其原理是利用排水管道滲漏點與周邊土壤形成的溫度差，使用紅外溫度儀進行測量和記錄， 測定溫度變化并產生自動溫度圖像。此方法可探測管壁表面和周圍土壤層中的空隙和滲漏情況，但不能查明孔隙尺寸。紅外溫度記錄儀法可用于定位管道泄漏點和腐蝕出現(xiàn)的孔洞。然而整個技術依賴于單一的傳感器，而且在解釋紅外圖像上對技術人員的經驗要求至關重要；

2. 探地雷達法，此法用于測量土壤層的孔洞深度和尺寸，混凝土管的層理和飽和水滲出的范圍，以及管道下的基礎。但輸出圖像復雜，需要經驗豐富的人進行判斷；

3. 撞擊回聲法，常用于檢測大口徑的排空混凝土管和磚砌管道；

4. 表面波光譜分析法，可以區(qū)分管壁和周圍土壤引起的問題，同時可以檢測管壁和土壤情況。主要用于檢測大口徑的管道。

管道內窺檢測技術及CCTV機器人的應用

>>  管道CCTV檢測

它是采用閉路電視采集圖像，通過有線傳輸方式，進行影像顯示和記錄的集成系統(tǒng)，主要由主控制器、繞線車，攝像爬行器三個部分構成，多用于管徑200～2000mm的排水管道。檢測人員通過手柄操控爬行器在管道內的行進速度和方向，控制攝像頭的旋轉、變焦及燈光照明等，并將管道內部的高清影像信號通過線纜傳輸?shù)街骺厣希瑱z測人員可實時地監(jiān)測管道內部狀況，同時將原始圖像記錄存儲下來，當完成管道內窺檢測工作后，根據檢測的錄像資料進行管道缺陷的分析和抓圖，并對資料進行處理，編寫檢測報告，對管道修復工作提出建議。該項檢測為目前管道檢測行業(yè)里面應用最廣泛的項目，數(shù)據客觀可靠，檢測手段成熟，效率較高。

>>  管道聲納檢測

它采用聲波反射技術對管道內的水下物體進行探測和定位，能夠提供準確的量化數(shù)據，從而檢測和鑒定管道的破損情況。主要利用管道成像聲納檢測儀以水為介質對管道內壁進行掃描，聲納系統(tǒng)包括發(fā)射探頭、電纜繞線車和主控三個部分。這種方法無需排水就可以對管道輪廓成像，但只能檢測液面以下的管道狀況，不能檢測管道一般的結構性問題。

>>  潛望鏡

潛望鏡為便攜式視頻檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)所運用的鏡頭具備高變焦倍數(shù)和高效的照明燈光系統(tǒng)，操作人員將鏡頭安裝在可伸縮連接桿上，然后將鏡頭下放至管口位置，通過控制器來調節(jié)攝像頭和照明以獲取清晰的錄像或圖像。該設備對窨井、靠近窨井的管道檢測十分有效，常應用于管徑150mm～2000mm的排水管道。潛望鏡因檢測便捷，多用于管道的普查，但因其無法進入管道，所以對管道內部缺陷的檢測，還是管道CCTV檢測機器人更具可行性。