摘 要：目前管道閉路視頻檢測(cè)（CCTV）廣泛應(yīng)用在管道檢測(cè)環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)外管道檢測(cè)機(jī)器人的主流產(chǎn)品是輪式管道檢測(cè)機(jī)器人，其在積泥與積水較多、障礙等影響因素存在的管道內(nèi)易出現(xiàn)打滑、不能正常前進(jìn)與后退等現(xiàn)象，導(dǎo)致檢測(cè)困難或者檢測(cè)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。步行式管道檢測(cè)機(jī)器人恰恰彌補(bǔ)了此方面的問(wèn)題。文章介紹了現(xiàn)有管道CCTV的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)、工作原理，以及在工作中存在的問(wèn)題，并強(qiáng)調(diào)了步行式管道檢測(cè)在非開(kāi)挖特定領(lǐng)域的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：非開(kāi)挖；管道閉路視頻檢測(cè)；步行式

引言

排水管道是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，達(dá)到了較大規(guī)模，城市排水管道系統(tǒng)的運(yùn)行好壞與城市的健康運(yùn)行緊密相關(guān)。每年我國(guó)都投入大量的資金和人力物力進(jìn)行城市地下排水管線的調(diào)查、檢測(cè)、治理和維護(hù)。然而隨著城市化發(fā)展和城市建設(shè)速度的差異，造成我國(guó)地下排水管網(wǎng)存在著很大的隱患和危害。由于管線處于地下，具有隱蔽性，大批的給水管道鋪設(shè)的時(shí)間久遠(yuǎn)，內(nèi)壁腐蝕、容易造成管道破損，路面塌陷，燃?xì)庑孤?。影響居民生活質(zhì)量的同時(shí)帶來(lái)了巨大的安全隱患，城市出現(xiàn)管道故障的概率非常高。

針對(duì)管線存在的問(wèn)題，以及管線所處的環(huán)境，有計(jì)劃的對(duì)排水管道進(jìn)行檢測(cè)、評(píng)估、治理、維護(hù)形成一套完整的體系是現(xiàn)代城市發(fā)展的必然。作為前期檢測(cè)環(huán)節(jié)，管道閉路視頻檢測(cè)應(yīng)運(yùn)而生并得到廣泛應(yīng)用。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析及存在的問(wèn)題

由于受管徑的限制、考慮管道內(nèi)作業(yè)的安全性，由于管道所處環(huán)境復(fù)雜且工作人員不宜甚至不能進(jìn)入其中進(jìn)行作業(yè)，就迫切需要管道機(jī)器人實(shí)施相應(yīng)工作。國(guó)外相繼開(kāi)展研制了多種類(lèi)型的管內(nèi)檢測(cè)移動(dòng)機(jī)器人。英國(guó)的PEARPOINT有限公司開(kāi)發(fā)的自來(lái)水管道檢測(cè)輪式機(jī)器人，目前，國(guó)外的管道檢測(cè)機(jī)器人較為先進(jìn)的應(yīng)屬德國(guó)和韓國(guó)的品牌，他們通過(guò)不斷實(shí)踐、改進(jìn)，在外形、性能、可靠性、適應(yīng)性等方面有了長(zhǎng)足的發(fā)展，都研制出適用于自己國(guó)家的地下排水管道檢測(cè)的管道檢測(cè)機(jī)器人。國(guó)內(nèi)管道檢測(cè)機(jī)器人像其它引進(jìn)技術(shù)一樣，通過(guò)近十年的技術(shù)引進(jìn)、消化、仿制、再創(chuàng)新，雖然出現(xiàn)了整體性能略遜于國(guó)外著名品牌的產(chǎn)品，如上海五十所等單位產(chǎn)品，但管道檢測(cè)機(jī)器人的整體研究還處于比較落后的狀態(tài)，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)目前已制作了管內(nèi)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，上海大學(xué)、天津大學(xué)、成都核物理所也有部分人員從事這方面的研究工作（圖1）。

1.1 管道CCTV種類(lèi)

目前，國(guó)外、國(guó)內(nèi)的管道CCTV按照其前進(jìn)的動(dòng)力方式可分為以下幾種：

電動(dòng)式：電動(dòng)方式的管道CCTV有兩種類(lèi)型，一是傳統(tǒng)的橡膠輪式；二是步行式。二者都是靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。一般由兩個(gè)電機(jī)分別控制兩側(cè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，通過(guò)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向。

推桿式：推桿方式不靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)，是在攝像機(jī)周?chē)惭b摩擦力較小的滑輪，操作員通過(guò)硬質(zhì)推桿線外力推塞的方式使攝像機(jī)前進(jìn)的。推桿方式的CCTV一般適用于內(nèi)壁較小的鋼管的裂紋檢查等，為了方便順利的推動(dòng)攝像機(jī)向前進(jìn)，前端部分都做的很輕、很小。

牽引式：將繩索由管道的一端從管道中牽引到另一端，再將繩索連接在輪式的管道CCTV前端，靠牽引力向前行駛，采用該種方式的管道CCTV大多都是簡(jiǎn)易的。

推桿式和牽引式的CCTV功能簡(jiǎn)單，操作不便，不像步行式的功能多，所以使用范圍較窄。近年來(lái)，由于自走式管道CCTV系統(tǒng)操作技術(shù)日趨成熟，該系列已經(jīng)成為主流。

1.2 步行式管道CCTV的組成

一般管道CCTV包括攝像頭、照明燈、升降架、自走車(chē)、電纜及電纜盤(pán)、錄像及顯示系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、長(zhǎng)度計(jì)算器等。主要部件見(jiàn)圖2。

2 步行式管道CCTV的研究目的

通過(guò)自主研制，研制適用于市政領(lǐng)域非開(kāi)挖地下管網(wǎng)管道視頻檢測(cè)的非開(kāi)挖步行式排水管道檢測(cè)機(jī)器人，研究步行機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、全方位圖像采集模塊、密封、操控結(jié)構(gòu)，另外進(jìn)行步行機(jī)器人的兼容性研究。

另外，把該機(jī)器人批量運(yùn)用于排水管道檢測(cè)中，解決管道視頻檢測(cè)過(guò)程中存在的由于管徑、積水、障礙等原因，在管道內(nèi)打滑、停止前進(jìn)等檢測(cè)困難或者檢測(cè)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

2.1 步行式管道CCTV檢測(cè)過(guò)程

步行式管道檢測(cè)CCTV，由于它相對(duì)于其他形式的CCTV受管內(nèi)的障礙、淤泥等影響小，所以在檢測(cè)前的清洗工作可以相對(duì)省略。但如果管內(nèi)污物超過(guò)管徑的30%，一般需要對(duì)管道進(jìn)行封堵，封堵后進(jìn)行抽水排污。封堵的方式有很多種，國(guó)內(nèi)外目前最常用的封堵方式為氣囊封堵。因?yàn)樗僮鞣奖闱页杀镜土?，施工速度快等?yōu)點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于管內(nèi)封堵作業(yè)。

2.2 管道內(nèi)部的損壞分類(lèi)

地下管線內(nèi)部損壞通常分為兩種：一種為結(jié)構(gòu)性損壞，另一種為功能性損壞。結(jié)構(gòu)性損壞影響比較嚴(yán)重往往會(huì)造成漏水、擁堵等等管內(nèi)的基本硬件的損壞，結(jié)構(gòu)性的損壞關(guān)系到管線的使用壽命，所以要嚴(yán)格對(duì)待及檢測(cè)。功能性損壞往往指管道內(nèi)部運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，常常是因?yàn)楣艿篱L(zhǎng)期使用過(guò)程中內(nèi)部的垃圾、污物、沉淀物等造成的見(jiàn)圖3。一般是影響管道的流通能力，對(duì)管道使用壽命影響不大?？梢酝ㄟ^(guò)定時(shí)維護(hù)疏通等解決。

3 步行式管道CCTV的優(yōu)勢(shì)

目前CCTV視頻檢測(cè)系統(tǒng)在非開(kāi)挖領(lǐng)域管道檢測(cè)中得到了極致的應(yīng)用，可以這樣說(shuō)，它是應(yīng)非開(kāi)挖技術(shù)的興起而誕生的。但是在實(shí)際應(yīng)用中也存在著弱點(diǎn)。

縱觀國(guó)內(nèi)外此類(lèi)產(chǎn)品，輪式管道內(nèi)窺攝像檢測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在很大局限性：在管道存留少量污泥、污水的情況下，輪式的容易打滑很難前行，在管道內(nèi)存留石塊或混凝土殘料的情況下容易側(cè)翻，對(duì)管道的清理程度要求比較高，依賴性強(qiáng)，因此影響了工程施工進(jìn)度；功能也就打了折扣。究其原因是目前的自走車(chē)都是輪式的，對(duì)于大多數(shù)排水管道來(lái)說(shuō)，都存在污泥污水的情況，這樣就要對(duì)管道進(jìn)行清洗干凈，一般性常規(guī)檢查來(lái)說(shuō)這樣既浪費(fèi)了大量的水資源也增加了不必要的成本。但步行式管道內(nèi)窺攝像檢測(cè)系統(tǒng)能有效的解決打滑情況，節(jié)省了大量人力物力成本。彌補(bǔ)了輪式的缺陷。

4 結(jié)束語(yǔ)

正所謂“金無(wú)足赤，人無(wú)完人”，設(shè)備也是這樣，雖然步行式管道CCTV為我們解決了輪式管道檢測(cè)系統(tǒng)打滑的問(wèn)題，但是性能還有待提升。設(shè)想，如果有一種既行走穩(wěn)定又很容易的能跨越障礙物的閉路視頻檢測(cè)系統(tǒng)。定能滿足人們?nèi)找嫣岣叩男枨螅_(dá)到完美效果。相信隨著科技的發(fā)展現(xiàn)有設(shè)備存在的這些問(wèn)題也會(huì)逐步得到解決。

參考文獻(xiàn)

[1]區(qū)福邦.城市地下管線普查技術(shù)研究與應(yīng)用[M].南京：東南大學(xué)出版社，2011.

[2]上海市排水管理處，上海市水務(wù)局.上海市公共排水管道電視和聲納檢測(cè)評(píng)估技術(shù)規(guī)程[S].