上海振华重工（集团）股份有限公司长兴分公司 上海 201913
摘要：做好城市排水管道质量评估工作，关系到其后期的使用和保养，CCTV管道内窥检测技术便可以实现直观观察管道内的状态和问题去。本文研究了CCTV管道内窥技术，从设备的构建、技术步骤、理论基础等多个方面，详细阐述了如何通过影像来判断管道的状态，分析CCTV管道技术的应用前景和发展方向。
关键词：CCTV技术；工作流程；局限性；排水管道检测
1 引言
CCTV（Closed Circuit Television）管道内窥检测技术在上世纪六十年代产生，被应用于多个方面，较集中用在施工管段的检测。计算机科学技术水平的提升给CCTV检测技术也带来了新的发展，在管道检测行业的应用更加普遍，尤其是排水管道的应用。部分发达国家和地区已经颁布了有关于该项技术的应用和操作制度，强制性要求使用该项技术。CCTV检测技术在二十一世纪初期在我国发展起来，一开始仅用于排水管道的检测。随着经济社会的发展水平的提高，城市建设速度的加快，对城市的排水管道提出了更高的需求水平。现实找那个，排水管道不同程度地出现了各种使用问题，如渗漏、腐蚀、堵塞，降低了城市排水系统的性能。因此，排水管道的定期检查工作十分必要，及时发现问题，并及时的修复，制定一套完整的执行方案，保证城市的正常运行。
2 CCTV检测技术简介
2.1 CCTV管道内窥检测技术的定义
CCTV管道内窥检测技术的工作原理是通过其他先进的技术手段，摄取管道内的实际状况的图像，根据其判断出管道的状态和存在的问题。因此又有“管道闭路电视检测技术”之称。常见的技术形式是将高清摄像头放置于进入式机器人上，借助于控制器或者是收线车来进行控制，深入到排水管道中去，将管道内部的实际情况以图像信息的形式反映出来，并使用控制器作为影响的收集装置，最终保存至硬盘。目前最常使用的设备就是管道闭路电视系统，该设备是由控制器、线缆车以及进入式机器人等组成，其主要的能量来源是发电机的能量。
2.2CCTV管道内窥检测技术工作原理
CCTV管道内窥检测系统包括以下组成部分：控制主机、控制电缆、爬行器（携带摄像镜头）。检测人员的主要任务就是操纵爬行器，通过遥控器来指引其前进速度和方向，根据实际需要来变动摄像头的方向、焦距和灯光亮度，借助于线缆将管道内的实际场景传输出去，并显示在控制主机的屏幕上，检测人员据显示的图像来判断管道内的问题，并实时保存好原始图像，待管道内窥检测完成之后，及时整理管道内缺陷的图片，分析和处理影像资料，完成检测成果的整编，并附上相应的整改建议。
2.3CCTV管道内窥检测技术工作程序
检测工作的开展需要以下几个步骤：收集第一手资料、现场实地考察、开展工作设计、现场进行检测、分析处理资料、编写最终报告。在实践中，工程的量级和要求不同，因此实际的操作步骤会有所变动。在一些情况下，要先清理排水管道才能进行CCTV检测，使得拍摄的图像较为清晰。
2.4CCTV管道内窥检测技术影像判读方法
CCTV管道内窥技术的核心技术环节是判断和解读爬行机器人所获取的影像数据资料，根据该资料对管道内部的具体缺陷类型、坐标点、受损程度有准确的判断。
2.4.1缺陷种类可分为两大类
管道内缺陷可以分为两种，即结构性缺陷、功能性缺陷。在管道尚未正式投入运行之前，或者是在运行一段时间后受各方面因素的影响而形成的缺陷类型，被称为结构性缺陷，，具体表现形式包括破裂、变形、接口错位、渗漏、腐蚀、堵头、支管暗接、异物侵入等八类。在管道的正常运行中，由于其内部流通物质自行产生的物理化学反应而造成管道内部的缺陷，被称为功能性缺陷，具体表现形式包括沉积、残骸、结垢、洼水、浮渣、树根等六类。
2.4.2缺陷位置表述—时钟表示法
CCTV影像的可视界面为圆形，一个平面圆内包含了所有的缺陷情况，并以时钟方向来精准地表述缺陷发生位置和面积。常采用顺时针方向来表示时间，所涵盖的时间范围跨度越大，就说明缺陷的面积大，破坏等级较高。
2.4.3管道缺陷等级与代码
（1）结构性缺陷包含3个等级：1级缺陷属于最轻的缺陷等级，不影响管道的正常使用，但要定期进行检查，并及时记录情况，备案存档；2级缺陷属于中等缺陷等级，已经影响到管道的正常使用，发生了水分渗漏或者溢出，建议进行修复；3级缺陷属于最终的缺陷等级，阻碍了管道的正常使用，甚至局部瘫痪，需要立即修理。
（2）功能性缺陷也包含3个等级：1级缺陷属于最轻的缺陷等级，不影响管理运行；2级缺陷影响到了管道的运行，要将出现缺陷的部位进行修护；3级缺陷时管道已无法使用，需尽快修正。
2.4.4管道状态评估计算方法
管道状态评估是指，当管道内部没有同时出现所有类型缺陷时而仅有一类缺陷时，对管道内部状况的评价。
2.4.4.1结构性状况评估计算方法
（1）结构性缺陷参数
评估管道内部结构性状况，首当其冲的是掌握管道受影响的因素有哪些，如何对管道施加影响。在管道评估中，需要重点考虑的因素有：检测管道的实际长度、缺陷的类型及相应的数量和在纵向上的长度、缺陷严重与否和权重、实际地质条件类型和地理位置、材质和半径、管道寿命等。
（2）管道评估参数与管道修复指数
各个管道评估参数有不同的含义，相应地有不同的权重，要根据实际的评估参数特征来给定。在评估管道时，要从以下5个参数来综合判断管道状况：缺陷参数F、地区重要性参数K、管道重要性参数E和B以及地质条件参数T等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆每一个参数被赋予不同的权重指数，一般情况下，缺陷参数的权重为0.7，地质条件参数的权重为0.1，剩余两个参数的权重均为0.05.
2.4.4.2功能性状况评估
（1）功能性缺陷参数
在评估功能性缺陷时，要考虑到管道的实际性能水平，即有以下因素：管道的实际长度、出现的缺陷类型和数量和纵向长度、缺陷的严重程度和权重、外界地质条件和地理位置、材质类型和半径大小、管道寿命长短等。
（2）管道评估参数与管道维护指数
在评估管道时，要考虑到以上几个参数因素，但参数所对应的权重不同，其中G的权重为0.8，剩余因素的权重均为0.05，也就是功能性缺陷参数G、地区重要性参数K、管道重要性参数E和B以及地质条件参数T等。
（3）功能性状况评估与维护
以管道维护指数（M1）为评判基础，来确定被测管段的缺陷等级，评估管道的现状水平，并给出针对性建议。
3 CCTV技术在排水管道检测中的应用
CCTV技术的具体应用有诸多方面，可分为以下四类：即检查存量排水管是否正常运行、检测新建管网的安全度水平、检测地面是否发生坍塌和检测管线的实际走向。
3.1存量排水管运营管理情况检测
CCTV技术能够掌握和了解管道的功能和结构，帮助运营和管理存量排水管，并及时进行清理和疏导，及时更换老化的排水管，保证管道的正常使用。CCTV技术在应用时常常因为管道水位太高而受到影响。
3.2新建管网结构安全性检测
新建官网的结构安全性十分重要，要定期检测，及时发现缺陷，并作出相应的治理措施。
3.3地面坍塌结构安全检测
CCTV技术可以检测出多种结构性缺陷类型，常见的是三四级破裂、错口、变形等，并使用地表探测技术，研究地面坍塌情况，评判地面坍塌的缺陷等级，为地面坍塌的治理提供第一手资料。
3.4管线探测走向巡查
判断排石管道的方向，检测管道内部的管线布设情况，管线的方向如何变化、各管段间如何连接，
4 CCTV技术设备的局限性及发展
4.1定位方式的改变
传统的线缆定位方式有诸多缺点，其定位功能最差。GPS+INS（全球定位系统+惯导系统）技术或室内导航技术是一项新型的技术，被CCTV管道内窥技术才引用，在不借助任何外力的情况下，定位效果极佳。在定位管道的内外位置时，使用的是差分的方法，并找到排水管道缺陷的方位。
4.2进入式机器人的技术革新
进入式机器人有两种，即车载和无动力船载。设计理念老套，不能满足使用需求。使用了蛙跳轮、多方向轮能够有效地改善此缺陷，蛛脚式或弹跳式的蛙跳轮都有了改进。有动力船来替代无动力船能够更加地进行静态水行走。
4.3摄像头自动清洗除雾功能的实现
摄像头起雾会降低视频画面质量，影响作业效率，将清洗液置于摄像头周围，使用遥控进行自动清洗除雾，能够有效降低仪器的出井、入井的频率，方便作业，减少碰撞故障。
4.4气密性的工业级提高
设备能够保持长时间的稳定、安全运行状况，直接取决于气密性水平。仪器的气密性十分重要，要保证设备具有相当强的防水性能，能够在有水的环境下正常稳定工作。应当借鉴和学习潜艇、船只的建造技术，应用于该设备的设计中来，提高气密性。
4.5多功能叠加的全方位检测
CCTV检测技在获取视频资料的功能上十分强大，若将回弹仪、钢筋探测仪、红外探测仪、紫外探测仪等加载到进入式机器人上，就能够提高其全方位的探测功能，检测出管壁的性能、钢筋锈蚀情况、微孔渗漏情况。
4.6缺陷判读的智能化
人工识别和判读技术有明显的的主观性，在判断管道的性能时，有可能会出现错判、误判，甚至漏判等情况的发生。使用云技术能够实现计算机的智能化判读，形成知识库，减少因为人工作业而产生的错误，并且能够快速的提取各类资料和数据。
5 CCTV检测技术应用建议
CCTV检测在工作时受到多方面因素的影响，包括管道流通情况、排水管道的基本特性、排水管道中水是否流通、污泥淤积的累计厚度、管道建造完成的时间、管道的地下埋深情况、管材的管径大小、各个管段间的连接、管道内水位等，在施工中要制定一套完善的监测方案。工程竣工后，仍然要进行闭水和闭气检查，不可只进行排水管道的CCTV检测，多类技术相互配合使用，检察管道是否有渗漏的发生；检测设备仅能够获取管道内部的视频和图像资料，还需要以此为基础进行综合判定；若地下水位过低，低于管道内底时，要先进行预通水检测，而不是直接使用CCTV检测方法。
6 结语
CCTV管道内窥检测技术能够帮助检测人员直观、快速的掌握管道的实际缺陷情况，以运行成本不高，是当前广为推崇的排水管道检测技术，为城市排水管道系统进行改造和修复提供了基础性资料数据，属于城市地理信息的一个重要组成部分。CCTV管道内窥技术具有良好的扩展性能，能够在多个方面推广应用，对于排水管道的监测是一个基本功能，在抢险救灾、历史考古中都能够发挥举足轻重的作用。CCTV技术具有较高的安全性、较好的工作效果，得到了广泛的推广应用，获得了多行业领域的认可和使用。
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作者简介：魏鹏（1967-10-03），男，汉族，籍贯：苏，当前职务：基建处处长，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：基建
论文作者:魏鹏,沙飞斐
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/25
标签：管道论文; 缺陷论文; 技术论文; 参数论文; 排水管道论文; 检测技术论文; 权重论文; 《建筑学研究前沿》2017年第35期论文;