排水管道闭路电视视频智能检测技术的现状与挑战

排水管道闭路电视视频智能检测技术的现状与挑战

黄进

天津市政工程设计研究总院有限公司  300051

摘要:管道的质量检测可以为管道维修提供准确的科学依据。人工管道缺陷检测是一项耗时费力的技术，主观误差较大。尽管管道闭路电视（CCTV）检测技术具有较高的自动化水平，但仍处于起步阶段。本文总结了排水管道闭路电视视频智能检测技术的现状与挑战。

关键词:管道缺陷；目标识别；智能化

1 CCTV检测系统

CCTV监控系统包括：主控制器、控制电缆槽（支架）、摄像机爬行装置——“机器人”、摄像机和灯光。主控制器与摄像机爬行器装置通过电缆线圈与管子相连。操作员通过控制主机上的键盘控制爬行器的速度、方向，控制摄像机的方向、镜头焦距、灯光亮度等；从管线上获取的影像及其它参数，经由电缆传送至主控屏。操作人员能够对管线的内部状况进行实时监测，并对原始图像进行记录、以供日后分析和评估。CCTV现场检查完成后，根据相关技术规范和要求，对管道检测视频数据进行编码，采集缺陷图像，对缺陷进行分析，并编制检测评估报告。同时，根据客户需求，将CCTV视频数据压缩归档为视频光盘，为管道的进一步维修和维护起到参考作用。

2案例分析

本课题为机场保税港区排水管道监测。其主要测试内容是区域排水系统。通过对管道结构状态的检查，可以判断管道是否存在泄漏、破裂等缺陷，并评估不同类型的疾病对管道运行的影响。监测管道长度为26公里，其中雨水管道长11768米，管径600-1500毫米。由于检测任务繁重，因此检测的视频质量很高。

2公路排水管网CCTV的测试方案及使用要点

2.1检测方案

根据前期的基本资料，可以获取管线的地理位置、管线图、检查日志等资料。通过实地调研，可以掌握区域内的道路交通状况及管线分布，为编制调研计划提供依据。明确检查范围、任务等内容，合理组织运输，保证施工的安全。在运用试验技术时，

（1）停泵后，必须联系泵站工作人员封堵管道。

（2）根据管径，分别采用高压喷水和潜水疏浚，确保满足检验要求。

（3）在CCTV技术的实际应用中，将重点检测路面开裂和坍塌区域，检查和定位管道，并发布相应的检查报告，为下一步的维护工作提供科学参考。

（4）根据管径，采用robocam1-l、jz250 CCTV、kj-5000高压水射流、M40气体检测仪等仪器，确保高质量的图像记录，达到工程检测的目的。

2.2技术应用

2.2.1前期准备

在准备阶段，CCTV探头必须对准300以上的管道，并确保管道中没有水。首先密封上游，然后密封下游。300～1200的雨水管道可采用气囊密封，1200以上的管道可采用两端密封。清洗过程中，使用高压清洗机清洗直径小于1000 mm的管道，直径大于1000 mm的管道由潜水员清洗。为了确保安全，在下井之前对H2S、SO2、Co等有毒有害气体进行了测试。为了保证监控视频的清晰度，需要先打开上下井盖，用轴流风机抽风以保证管道的通风，然后重新盖上井盖。

2.2.2现场检测

1.检测操作

①在工地作业时，CCTV监控透镜应送到清洁的管路中，并且可以通过地面电视监控屏幕实时监控管子内的情况，设备可以通过计算机操作。

②CCTV检查时，工作人员应检查并记录检查过程，并将数据存储在计算机硬盘中。如果检查过程中出现任何异常，工作人员应通过旋转仪器仔细观察缺陷，并记录细节，以便将来产生检查结果。

③当管道运行异常时，应根据设计水位判断管道通畅性，以保证泥沙淤积不超过30%，厚度小于300 mm，否则视为异常管道。

④检查结构的缺陷，确定是否有任何异常现象，如断裂、坍塌和断裂。

⑤在异常位置停留一段时间后，仪器可以得到清晰的图像，判断管道是否有暗接、泄漏等缺陷。检测完成后，可以将文档转换为用户可以阅读的格式。

⑥检查完毕后，首先要堵住下游的管线，然后堵住上游的管线，保证水流的畅通。如果需要，在封口区内注入水分，然后再进行密封。清理场地，并在所有的井盖都被关上后立即撤离。

（2）注意事项。

①为了确保检测图像的质量，还需要在每条管道开始拍照之前完成看板图像，然后执行道路或测量对象的名称、起点、管径等信息。

②为保证影像在摄影过程中的清晰与稳定，必须确保爬行动物的移动方向与水流方向一致。垂直拍摄时，保持图像正面和水平。爬行时，无法调整镜头的焦距或旋转镜头。对于直径小于200 mm的管道，线性运动速度不得超过0.1 M/s，当其超过200 mm时，运动速度应小于0.15 M/s。

③如果是圆形或者长方形，请确定镜头沿着管子的中心轴线运动。在拍摄蛋形管子时，请保证镜头与管子中心的距离为2/3，误差不大于±10%。当相机被放入试管时，线缆计数必须重新设置为0。

④完成测试的每个步骤后，通过电缆上的标签计算测量仪器的校正值。

⑤使用水平摄影时，必须马上停止扫描装置的运动，并且要调节摄像机的角度和焦点，这样才能得到高品质的影像。

⑥在测试过程中，对各种特殊结构、缺陷和状态进行了详细的分析、测量和记录。

⑦如果履带无法行走，镜头被淹没，图像质量较差，并且管道充满雾，则应立即停止检查，直到故障得到解决。

2.3检测结果

按照《上海市公共排水管道电视声纳检测与评价技术规范》的要求，对排水管道CCTV进行了测试。管道按管道维修指标和维修指标划分为1,2,3,4，包括轻度，中等，重度和严重。基于一些缺陷对管线的影响。当影响较小时，意味着管道的整体结构和功能处于良好状态，无需维护或维修；中度影响表明，局部管道淤塞或损坏，需要部分维护；重度影响表明，大多数管道存在淤泥和缺陷，必须立即修复；当影响严重时，管道整体结构和功能状况较差，局部存在严重缺陷。必须立即修理，并加强维护。根据CCTV项目的监测结果，建议施工单位及时整理试验报告等相关资料，采取管道开挖埋设、非开挖局部修复、非开挖整体修复三项整改措施，并对试验过程和结果提出意见和建议。

3管线CCTV智能监控中存在的难题

（1）管道工程和闭水试验结束后，应进行管道竣工验收检查。TV检查也可以在闭水试验前逐个进行，但快速检查必须在整个工程和闭水试验完成后进行。

（2）根据检测规定，CCTV监控系统管道内水位不得超过管径的三分之一，验收后检测积水不得超过5%。然而，在实际检测中，特别是在已投运的管道中，不可避免地会出现积水和沉降，这忽视了管道底部的缺陷，从而影响了整个管道的质量评价。因此，在CCTV检查之前，应彻底清洁管道，以确保检查的准确性。爬行动物的移动方向应与水流方向一致。

（3）将爬行器置于检测开始时，并在开始检测之前将计数器设置为零。大多数检测到的管道为圆形或矩形，摄像机的运动轨迹应位于管道的中心轴上。为了保证图像数据的清晰度和稳定性，当管径小于200 mm时，爬行器的移动速度不得大于0.1 m/s。当管径大于200 mm时，爬行器的移动速度不得大于0.15 M/s。在检查期间，即使管段质量良好，不要随意增加推进速度，以免忽视爬行速度过快带来的一些小缺点。爬行时，不要转动镜头或调整镜头焦点；当需要旋转或聚焦时，爬行器应固定在固定位置。

（4）管道检查影像必须是连续的、完整的，影像的顶端应该有「止井编号，管道直径，管道材质，检查方向，管道类型，检查时间」。在完成检测后，在屏幕上应该清晰地显示“jcjs”和“停止检测”的短码“jczd”，并说明为什么会出现这样的问题。在以下情况下，测试将终止：

①履带无法在管道中行走，或推进器无法在管道中前进。

②如果镜头上沾有泥、泡沫或其他杂物，会对图像质量产生一定影响。

③摄像机不在水中，所以看不到管道的状况。

④水汽对成像质量有一定影响。

⑤恶劣的天气条件。

⑥影响图像质量的其他因素。

（5）尽管CCTV监控技术极大地减少了工作人员的劳动强度，并在一定程度上保障了工作人员的人身安全，但是，由于排水系统，尤其是下水道，其内部环境十分复杂，存在较大的危险性，清洗管道时必须严格遵守相关安全规定，以确保工人的生命、健康和人身安全。

4结束语

总之，为了保证CCTV管道安全监测的顺利进行，本文对此进行了探讨。首先，CCTV在检查道路排水工程之前，要制定一套科学的施工方案，疏通道路的交通组织和管道；其次，CCTV具有良好的检测性能；最后，严格按照技术规范对CCTV进行了测试，并进行了全面分析，为今后的维护工作做好准备。只有保证城市道路畅通，才能促进公用事业均衡发展，为全面建设小康社会奠定坚实基础。