城市地下排水管道缺陷检测与修复

城市地下排水管道缺陷检测与修复

朱成龙

南京市测绘勘察研究院股份有限公司，江苏南京，210000

摘要：城市地下排水管道将人们日常产生的污废水及时排除，保证了人们生活环境的干净与舒适，是每个城市进行基础设施建设中必须重点关注的工程。城市地下排水管道的使用日夜不停，时刻都处在高负荷的运转状态下，给地下排水管道带来了很大的负担，再加上地下排水管道结构复杂，发生问题时不容易及时发现，地下排水管道一旦发生问题会直接影响到城市的正常运转。本文深入研究了城市地下排水管道检测技术，还分析了排水管道存在的缺陷，让更多的人对地下排水管道有更加深入的了解，便于在地下排水管道出现问题时及时发现，并采取有效的措施解决。

关键词：城市地下；排水管道；缺陷检测；修复

地下排水管道除了能够排出人们日常生活产生的污废水，城市发生暴雨等情况时也能够及时将雨水输送出城市，防止城市内涝的出现。地下排水管道的重要性是显而易见的，然而地下排水管道的危害也是很大的，破损状态下的地下排水管道会直接污染地下水资源，还会干扰到其他正常运转的地下排水管道。所以，研究城市地下排水管道缺陷检测与修复具有重要意义，能够确保城市地下排水管道出现问题时能够及时解决。

1城市地下排水管道检测技术

1.1探地雷达法

探地雷达法是检测城市地下排水管道状态的有效方法之一，利用了探地雷达的特性观测地下排水管道的状态。探地雷达是基于电磁波的传播特性，高频电磁波以宽带短脉冲的形式发送到地面。由于环境和管道介电常数的差异，脉冲波被反射。通过分析雷达信号、信息确定管道的位置。该方法在具体使用中需要土壤介质对电磁波具有渗透性，其应用将受限于地质条件。雷达探测需要适当的频率来探测目标，由于检测与波长呈正相关，如果检测波长过大，分辨率就会下降，因此在分辨率和穿透深度进行需要进行合理的调整。雷达是一种无损检测技术，检测排水管道中的隐藏问题。利用地面雷达探测下水道管道，该技术具有高效、无损和高效等使用优点。此外，基于地面的雷达技术检测周围土壤的质量，以此来确定地下排水管道是否存在坍塌风险。利用视频监控和雷达技术分析管道的状况，雷达技术可以判断管道破裂造成的空心体。雷达技术适用于探测砖砌排水管道和小口径排水管道。

1.2电磁探测

通过电磁探测来检测地下排水管道也非常有效，检测出来的地下排水管道的问题非常可信。电磁定位仪测量管道和环境的电导率和介电性能，基于电磁场的频率和时间特性，对管道进行定位。电磁定位适用于金属管道。如果用这种方法检测非金属管道，也可以放置电磁指示器。根据产生电磁场的不同，分为直接充电法和感应法。直接充电法为钳位法，是将电流连接到开管，并使用接收器接收电流产生的信号，这种方法的电磁场强、可靠的特点。

1.3超声波检测

超声波检测法是我国普遍使用的地下排水管道缺陷检测的方法，可以检测排水管沉积物和损坏情况，超声波检测通过高频短波超声波脉冲来检测故障，以此来分析管道材料和缺陷存在的声学差异。管道缺陷的形状可以通过反射波特征评估。在检测的同一介质中，脉冲波的传播时间与距离成正比，通过接收反射信号的时间差来确定缺陷排水管道的位置。当被检测物体粗糙时，反射波会减弱，从而影响检测结果。超声波检测主要用于检测管道的焊接问题，这种方法也可用于检测管道缺陷。利用圆形扫描超声对管内壁进行检测，通过实验发现管道堵塞和破裂的。超声波图像检测系统，用于检测管内壁的碎屑和磨损。超声波检测系统将传感器浸入水中检测，而无需排放地下排水管道的水，检测管道腐蚀和沉淀。对于管道超声波仪器收集的信号通常是嘈杂的，需要去噪方法来获得缺陷信息。处理超声波信号的方法有小波变换、卷积神经和快速傅里叶等。

1.4红外热成像

红外热成像检测技术具有极强的优越性，能够将地下排水管道的情况直观呈现出来，红外热成像技术利用红外辐射源和红外扫描仪管道温度图，根据管道内表面的温度采集缺陷。由于管道周围土壤造成的温度梯度差异，应与红外探测器配合使用。红外热成像属于是表面检测技术，随着缺陷的增加，检测效率会降低。红外热成像可以检测管道中的裂缝和孔洞缺陷。使用红外热成像检测缺陷，可以在管道裂纹中产生热点，以此来进行识别和定位缺陷。由于红外线检测特征物体信息，可用于检测材料和其他信息。该技术可以监测外保温层、内保温或基材的质量[1]。

1.5激光检测

随着科学技术的不断进步，利用激光来检测地下排水管道的缺陷逐渐普及起来，激光检测技术是对管道无损检测的新技术。新方法已经从激光控制技术扩展，包括激光全息、激光超声和激光轮廓测量技术。激光轮廓仪3D重建技术，使用激光束对排水管道内壁进行扫描，以重建图像以检测管缺陷。使用激光二极管、CCD相机和光学图案发生器来获取图像，通过记录光强度创建孔径来检测缺陷。使用全息投影检测管内壁缺陷，激光束锥形镜获取图像，分析使用多波相移颜色。数字全息投影测量表面轮廓的图像，检测缺陷和表面差异。激光检测技术用于检测管道几何变形、裂纹和破裂等缺陷，可以准确地定位管道，识别管道中的缺陷形状。利用激光点敏技术检测管线分布和弯曲变化，具有精度高、响应快的优点。利用激光传感检测排水管道的缺陷，激光传感可以检测管道的堆积和变形，但下方的振荡会对检测结果产生影响

[2]。

2管道缺陷分析

对于地下排水管道出现的问题，可以使用计算机进行视觉和图像处理，让计算机判定地下排水管道出现的缺陷准确度可高，计算机视觉是从图像中检索信息，计算机视觉技术一般包括图像预处理、图像分割、目标识别和结构分析。传统的视觉技术用于解读视频监控图像，需要大量的图像预处理和特征提取器，同时基于管道的特征选择和图像分类。使用CCTV检测和激光测距仪来获取管道信息，使用三维重建算法来检测管道缺陷。基于3D立体视觉的管道检测系统，通过校准和匹配实现立体视觉。双边预测算用于检测小裂缝，限滑是提高速度的算法。传统的视觉技术还面临着低分辨率处理和噪声、图像退化的问题，以及暴露于拍摄距离等问题。在输送错误识别领域，计算机视觉技术需要为给定任务开发全面的提取器，目前的研究集中在单个缺陷的检测上，而对其他缺陷的自动识别的研究有限。在使用图像数据检查管道时，大多数将此图像数据分为有缺陷的和没有缺陷的。

3某排水管道缺陷检测与修复

某地地下排水管道出现了一些缺陷，需要及时找出造成缺陷的原因，并且采取措施进行修复，就需要在分析检测的基础上对城市地下排水管道进行评估，以此来得出管道的总体状况，并采取措施修复管道。对于本次测试的对象是PE下水管，对于城市地下排水管道泄漏点检测，需要根据内置软件分析，得出管道损坏情况。从管道纵断面分析，管道存在泄漏的现象，根据具体的分析，了解了泄漏点的具体位置和长度。在城市地下排水管道修复过程中，铺设高密度聚乙烯管道修复，采用非开挖拉管法修复管道。通过将监控技术与缺陷识别相结合，将在排水管道检测实现全自动化，为排水管网管理和状态评估打下基础，这将是城市地下排水管道研究的重点区域。然而，城市地下排水管道缺陷的自动识别处于发展阶段，使用视觉和深度学习等图像处理检测缺陷的准确性与预制模型类型和参数密切相关。虽然使用了内置的数据库来创建模型，但由于数据库的复杂性，需要不断的扩展和进一步的优化，以此来构建模型的综合数据库，同时这将是实现排水管网自动检测的挑战。

4结语

由上文可知，城市地下排水管道的重要性毋庸置疑，出现问题时必须进行修复，然而找出地下排水管道出现问题的原因比较困难，就需要采取一些检测技术来发现缺陷，并采取针对性的措施解决地下排水管道出现的问题，从而确保地下排水管道的正常使用。

参考文献

[1]周倩倩,司徒祖祥,腾帅,等.基于卷积神经网络的排水管道缺陷智能检测与分类[J].中国给水排水,2021,37(21):114-118.

[2]王大成,谭军辉,彭述刚,等.利用深度学习模型智能识别地下排水管道缺陷[J].测绘通报,2021(10):141-145