排水管道检测的方法剖析

2022-08-11 09:26
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     近年来我国许多城市已采用了排水管道电视检查、声呐检查和便携式快速检查的方法,并取得了良好的效果,减少了人员进入管道检查的频率。由于电视检查多用于已建成的排水管道或经过清理后的旧有管道,其旧管道内气体比较复杂,人员进入检查有一定的难度和危险性,因此宜采用电视检查方法。管道检查分为新管道交接验收检查、运行管道状况检查和应急事故检查。


     1.管道闭路电视检测系统(CloseCircuit TelevisionInspection)

电视检查是目前国内外普遍采用的管道检查方法,具有图像清晰、操作安全、资料便于计算机管理等优点。


     CCTV管道检测机器人为管道闭路电视内窥检测主要是通过闭路电视录像的形式,使用摄像设备进入排水管道将影像数据传输至计算机后进行数据分析的检测。检测前需要将管道内壁进行预清洗,以便清楚地了解管道内壁的情况。其不足之处在于检测时管道中水位需临时降低,对于检测高水位运行的排水管网来说需要临时做一些辅助工作(如临时调水、封堵等)。


     管道闭路电视检测系统(CCTV)是使用最久的检测系统之一,也是目前应用最普遍的方法,生产制造CCTV检测系统的厂商很多,国际上一些知名品牌有IBAK、Per Aarsleff A/ S、Telespec、Pearpoint、TARIS等;国内有武汉海涵立科技有限公公司、海涵物联。


     CCTV管道机器人的基本设备包括摄像头、灯光、电线(线卷)及录影设备、监视器、电源控制设备、承载摄影机的支架、爬行器、长度测量仪等。检测时操作人员在地面远程控制CCTV检测车的行走并进行管道内的录像拍摄,由相关的技术人员根据这些录像进行管道内部状况的评价与分析。


     2.管道内窥声呐检测(SonarInspection)

     管道内窥声呐检测主要是通过声呐设备以水为介质对管道内壁进行扫描,借助专业计算机对扫描结果进行处理,并得出管道内壁的过水状况,这类检测用于了解管道内部纵断面的过水面积,从而检测管道功能性病态。其优势在于可不断流进行检测,不足之处在于其仅能检测液面以下的管道状况,但不能检测管道一般的结构性问题。


     声呐与超声波技术具有灵敏度高、穿透力强、探伤灵活、效率高、成本低等优点,是可以代替闭路电视的实用技术。声呐头安装在牵引车、浮子或遥控水下装置上,被送人污水中。声呐头发送超声波信号,然后从污水管的不同表面反射回来,声呐头接收反射的信号生管道表面的完整的360外图,分别表示管壁上的坑、穴和裂缝、淤泥、植物和砖块等。此技术常被用于检测塑料排水管的变形和混凝土管的腐蚀和变形,适用于直径大和超负荷的污水管。当声呐和闭路电视联用时,声呐装置通常用来检测水面以下的管段,闭路电视主要检查水面以上的管段,从而得出管道内部的完整图像。这是检测和评估高流量情况下大口径排水管的理想工具。

     

     声呐系统对管道内侧进行声呐扫描,声呐探头快速旋转并向外发射声呐信号,然后接收被管壁或管中物体反射的信号,经计算机处理后形成管道的横断面图。一般来说,声呐系统可以提供准确合理的资料,以判断管线断面的管径、沉积物形状及其变形范围。


     3.潜望镜(Quickview)检测

     潜望镜为便携式视频检测系统,操作人员将设备的控制盒和电池挎在腰带上,使用摄像头操作杆(一般可延长至55m以上)将摄像头送至窨井内的管道口,通过控制盒来调节摄像头和照明以获取清晰的录像或图像。数据图像可在随身携带的显示屏上显示,同时可将录像文件存储在存储器上。该设备对窨井的检测效果非常好,也可用于靠近窨井管道的检测适用管径为150~2000mm


     4.聚焦电极渗漏定位仪与扫描电镜检测

     聚焦电极渗漏定位仪或扫描电镜可用于检测钢筋混凝土管、混凝土管、塑料管或衬塑钢管等的渗漏情况,具有成本低、效率高的特点。当聚焦电极渗漏定位仪通过排水管时,会记录表面电极和管内无线电聚焦电极之间的电流图。扫描电镜装置通过管道时不需要事先清洗管道或控制水流,扫描装置显示的读数反映了管道受损部位的长度、范围和微小的异常现象。装置将数据进行统计分析,并按管道优劣状况分为不同等级,根据不同等级可采用不同的修复方法。


     5.管道检测机器人技术

     管道检测机器人技术的优越性主要体现在机器人的移动技术、自动操作技术自动定位与跟踪探伤技术、数据处理、信号识别与自动评估技术。


     管道机器人的移动技术有靠磁吸附下的爬行技术,有靠气压差的推动技术。机器人运动还具有稳定性,有一定的拐弯半径和灵活性。如管道检测相机系统可遥控操作,它装配有很小彩色相机,具有低灵敏度、可弯曲、可压缩和重量轻等特点。照相机输出标准的图像可在相连接的录像机、显示器和电视机上显示出来。


     管道机器人能自动定位、记录并跟踪缺陷信号的位置。如管道机器人检测系统(MA RO),它于2000年在德国研制成功。该系统可自动检测排水管损坏的类型、位置和程度可以测到管道内的障碍物、裂缝和管壁厚度,还可探测管道外壁的渗漏裂缝以及长达100mm的管壁裂痕和损坏。机器人的移动和传感功能,可在检测站中进行控制和监视。尤其在用传统方法不能达到的地方(如有电缆和管壁阻碍的地方),它的优越性就更为明显,在有泥土覆盖层的情况下也不会受到影响。


     管道机器人还具有数据处理、存储功能及检测信息的传递与判断技术,能识别信号,对损伤进行自动评估。如管道检测快速评估技术(PIRAT)是机器人、机器视觉和人工智能的结合,它把先进的扫描仪和数据通信技术结合在一起,自动检测和定量评估地下排水管 PIRAT系统是1996由澳大利亚研究机构完成。该系统装配有直径小、自动推进的微型进器,并带有激光和声呐扫描仪以及先进的传感器。激光扫描仪可以扫描低水位的管道,析反射的光线;而声呐扫描仪用于水流满管看不到管壁的情况,分析代表管道特征的回声扫描结果将多个管道截面组合,并产生污水管道内部形状的三维图像。人工智能软件自动分析取得的数据,提供完整的管道损坏报告。整个装置都安装在管道内的运载工具上,并由地面上的活动控制室控制。该装置可在承压的、有毒的和有爆炸可能的污水管内作业,并能续、详细地测量污水管内部形状,这些数据经过自动分析、分类,用以确定管道受损等级,该设备能根据管道的条件进行优劣等级排序。


     6. 管道扫描与评价技术(SSET)

     管道扫描与评价技术(The Sewer Scanner and Evaluation Technology)结合了扫描仪与回转仪的技术优势,能够提供详细的数字图像。SSET由CORE公司与日本东京市政府下水道服务公司开发。相对于现行的CCTV技术,SSET的主要优势在于:可获得更高质量的数据:加快了评估过程;数字成像有助于分类并将缺陷数据表格化;用不同色彩对缺陷处作标记有助于快速识别,并完成对管道水平和垂直偏差的测量。但其检测费用过高,目前大约是 CCTV的1.5~2倍。SSET能提供管道几何尺寸、垂直与水平偏差、结构缺陷、缺陷的位置和范围(包括总体和局部的)等数据并完成对污水管道的整体完整性的自动分析和评估这些信息能够协助工程师和评估管理者做出更加可靠且经济的修复决定。


     7.多重传感器(SAM)检测

     多重传感器(Sewer Assessment Multi-sensors)是德国研发的一项管道检测新技术,它包括一套CCTV系统和各种传感器,可对管道的渗漏、腐蚀等缺陷进行检查,同时检测管径管道周围土质等参数。多重传感器包括:①光学三角测量系统。可在检测过程中记录管道的形状(管径、偏差等)。②微波传感器。可用来检测管道周围土壤的状况,一般商业用传感器成本较高。德国已研制出了一种更小更经济的反向散射传感器--管壁扫描传感器,并应用于SAM系统,这种传感器可沿管道轴向旋转并可扫描整个管道表面。③声学系统。通过探测机械声波的发散引起的振动和其他现象来探测管壁裂缝和判断管道接口的状况。



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