隨著社會(huì)的日益發(fā)展，中國(guó)城鎮(zhèn)化程度越來(lái)越高，城市市政管網(wǎng)的規(guī)模也越來(lái)越大。這些管網(wǎng)里既有已經(jīng)工作了五六十年的老舊管網(wǎng)，也有即將投入使用的新建管網(wǎng)。它們規(guī)模龐大，老化程度參差不齊，建設(shè)質(zhì)量和維護(hù)保養(yǎng)的質(zhì)量也不盡相同，導(dǎo)致我們不能簡(jiǎn)單地評(píng)估管道的實(shí)際狀態(tài)。市政管網(wǎng)就像一座城市的排泄系統(tǒng)，管道擁堵或滲漏等缺陷，將會(huì)造成諸如土體地下水污染、城市內(nèi)澇、地表下沉等傷害，對(duì)城市的運(yùn)營(yíng)發(fā)展、人們的生命財(cái)產(chǎn)安全、生活出行等造成不小的影響。

城市地下管網(wǎng)由于內(nèi)部空間和內(nèi)部環(huán)境條件等各種因素，不便于直接進(jìn)行人工檢測(cè)。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(jìn)行管道檢測(cè)具有不可預(yù)測(cè)的危險(xiǎn)性。為了避免類(lèi)似悲劇發(fā)生，可協(xié)助和代替人類(lèi)進(jìn)行排水管道檢測(cè)、養(yǎng)護(hù)、修護(hù)的機(jī)器人成為發(fā)展趨勢(shì)。

01

城市地下管道的特點(diǎn)

1. 空間的局限性

地下管道埋設(shè)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(jìn)入管道進(jìn)行相關(guān)作業(yè)；

2. 管內(nèi)有水

地下管道往往建成之后即通水運(yùn)行，常年維持有水的狀態(tài)；

3. 存在有害氣體

對(duì)于污水管道，由于管道內(nèi)部物質(zhì)成分復(fù)雜，環(huán)境潮濕，多數(shù)會(huì)充斥著易燃易爆的有毒氣體；

4. 無(wú)可見(jiàn)光

 管道深埋地下，光線(xiàn)難以射入，故下水管道內(nèi)部基本無(wú)可見(jiàn)光；

5. 無(wú)線(xiàn)信號(hào)難以長(zhǎng)距離傳輸

鑒于無(wú)線(xiàn)電信號(hào)的衰減規(guī)律，在狹小的管道內(nèi)部，常規(guī)功率的無(wú)線(xiàn)信號(hào)難以做到有效穩(wěn)定地長(zhǎng)距離傳輸。

下面將從檢測(cè)技術(shù)入手，以服務(wù)于排水管道的正常運(yùn)行為目的來(lái)引入和介紹排水管道檢測(cè)機(jī)器人，同時(shí)找出現(xiàn)有狀況的不足，對(duì)未來(lái)的發(fā)展提出更高的要求。

02

排水管道檢測(cè)

鑒于城市排水管道可能出現(xiàn)的種種問(wèn)題，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)城市地下水排水管道的檢測(cè)和普查平均5年進(jìn)行一次。國(guó)內(nèi)各大城市逐步認(rèn)識(shí)到排水管道檢測(cè)的重要性，引進(jìn)了內(nèi)窺檢測(cè)設(shè)備和技術(shù)，已開(kāi)始對(duì)管道進(jìn)行系統(tǒng)的普查和檢測(cè)。

>>  排水管道檢測(cè)作用

通過(guò)排水管道的檢測(cè)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(duì)排放污水與需要處理污水的合流情況進(jìn)行檢測(cè)；對(duì)管路淤積、排水不暢等原因進(jìn)行調(diào)查；對(duì)管道的腐蝕、破損、接口錯(cuò)位、淤積、污水泄漏污染等進(jìn)行檢測(cè)；同時(shí)還能處理新建排水系統(tǒng)的竣工驗(yàn)收和排水系統(tǒng)改造或疏通的竣工驗(yàn)收等等。

>>  排水管道檢測(cè)缺陷分類(lèi)

排水管道檢測(cè)缺陷可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是結(jié)構(gòu)性缺陷，包括破裂、變形、腐蝕、錯(cuò)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(lèi)是功能性缺陷，包括沉積、結(jié)垢、障礙物、樹(shù)根、殘墻壩根、壩頭和浮渣等6種。通常我們通過(guò)時(shí)鐘表示法來(lái)表述管道的缺陷環(huán)繞位置。

>>  排水管道檢測(cè)技術(shù)分類(lèi)

根據(jù)現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的工作原理和采用的檢測(cè)設(shè)備，排水管道檢測(cè)技術(shù)可分為管道外檢測(cè)技術(shù)和管道內(nèi)窺檢測(cè)技術(shù)，這些技術(shù)能通過(guò)模塊化結(jié)構(gòu)安置于排水管道機(jī)器人上。

管道外檢測(cè)技術(shù)

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(diǎn)與周邊土壤形成的溫度差，使用紅外溫度儀進(jìn)行測(cè)量和記錄， 測(cè)定溫度變化并產(chǎn)生自動(dòng)溫度圖像。此方法可探測(cè)管壁表面和周?chē)寥缹又械目障逗蜐B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(diǎn)和腐蝕出現(xiàn)的孔洞。然而整個(gè)技術(shù)依賴(lài)于單一的傳感器，而且在解釋紅外圖像上對(duì)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)要求至關(guān)重要；

2. 探地雷達(dá)法，此法用于測(cè)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(chǔ)。但輸出圖像復(fù)雜，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的人進(jìn)行判斷；

3. 撞擊回聲法，常用于檢測(cè)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?chē)寥酪鸬膯?wèn)題，同時(shí)可以檢測(cè)管壁和土壤情況。主要用于檢測(cè)大口徑的管道。

管道內(nèi)窺檢測(cè)技術(shù)及CCTV機(jī)器人的應(yīng)用

>>  管道CCTV檢測(cè)

它是采用閉路電視采集圖像，通過(guò)有線(xiàn)傳輸方式，進(jìn)行影像顯示和記錄的集成系統(tǒng)，主要由主控制器、繞線(xiàn)車(chē)，攝像爬行器三個(gè)部分構(gòu)成，多用于管徑200～2000mm的排水管道。檢測(cè)人員通過(guò)手柄操控爬行器在管道內(nèi)的行進(jìn)速度和方向，控制攝像頭的旋轉(zhuǎn)、變焦及燈光照明等，并將管道內(nèi)部的高清影像信號(hào)通過(guò)線(xiàn)纜傳輸?shù)街骺厣?，檢測(cè)人員可實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)管道內(nèi)部狀況，同時(shí)將原始圖像記錄存儲(chǔ)下來(lái)，當(dāng)完成管道內(nèi)窺檢測(cè)工作后，根據(jù)檢測(cè)的錄像資料進(jìn)行管道缺陷的分析和抓圖，并對(duì)資料進(jìn)行處理，編寫(xiě)檢測(cè)報(bào)告，對(duì)管道修復(fù)工作提出建議。該項(xiàng)檢測(cè)為目前管道檢測(cè)行業(yè)里面應(yīng)用最廣泛的項(xiàng)目，數(shù)據(jù)客觀可靠，檢測(cè)手段成熟，效率較高。

>>  管道聲納檢測(cè)

它采用聲波反射技術(shù)對(duì)管道內(nèi)的水下物體進(jìn)行探測(cè)和定位，能夠提供準(zhǔn)確的量化數(shù)據(jù)，從而檢測(cè)和鑒定管道的破損情況。主要利用管道成像聲納檢測(cè)儀以水為介質(zhì)對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行掃描，聲納系統(tǒng)包括發(fā)射探頭、電纜繞線(xiàn)車(chē)和主控三個(gè)部分。這種方法無(wú)需排水就可以對(duì)管道輪廓成像，但只能檢測(cè)液面以下的管道狀況，不能檢測(cè)管道一般的結(jié)構(gòu)性問(wèn)題。

>>  潛望鏡

潛望鏡為便攜式視頻檢測(cè)系統(tǒng)，該檢測(cè)系統(tǒng)所運(yùn)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(guò)控制器來(lái)調(diào)節(jié)攝像頭和照明以獲取清晰的錄像或圖像。該設(shè)備對(duì)窨井、靠近窨井的管道檢測(cè)十分有效，常應(yīng)用于管徑150mm～2000mm的排水管道。潛望鏡因檢測(cè)便捷，多用于管道的普查，但因其無(wú)法進(jìn)入管道，所以對(duì)管道內(nèi)部缺陷的檢測(cè)，還是管道CCTV檢測(cè)機(jī)器人更具可行性。