近日，住建部、工信部、國家廣播電視總局、國家能源局等四部委聯(lián)合發(fā)布關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市地下管線建設(shè)管理有關(guān)工作的通知。通知表示，各地有關(guān)部門要把集約、共享、安全等理念貫穿于地下管線建設(shè)管理全過程，創(chuàng)新建設(shè)管理方式，推動(dòng)地下管線高質(zhì)量發(fā)展。
城市地下排水管網(wǎng)作為地下管線的重要組成部分，伴隨城市的發(fā)展而發(fā)展，歷史悠久。飛速發(fā)展的現(xiàn)代化城市中，生活污水、工業(yè)廢水對(duì)自然水生態(tài)、土壤生態(tài)的污染越來越嚴(yán)重，為了使城市污水對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響控制在一定的環(huán)境容量限度內(nèi)，就要求對(duì)已有污水排放現(xiàn)狀進(jìn)行充分的了解、分析和研究，其中對(duì)污水源的溯源調(diào)查是摸清排水現(xiàn)狀重要的基礎(chǔ)性工作。
由于污水溯源調(diào)查工作環(huán)境的客觀特殊性，常規(guī)開井調(diào)查方法并非處處適用，需要采取特殊新技術(shù)解決，其中CCTV管道檢測機(jī)器人3D影像系統(tǒng)應(yīng)用于排水管網(wǎng)溯源調(diào)查中，能夠解決常規(guī)方法所不能解決的難題。我們對(duì)目前實(shí)際工作中對(duì)排水溯源的技術(shù)難點(diǎn)和高新技術(shù)“CCTV管道檢測機(jī)器人3D影像系統(tǒng)”在排水溯源的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探索，希望為正在做類似排水溯源工作的同行提供啟迪意義或借鑒。
排水系統(tǒng)伴隨城市化發(fā)展變得紛繁復(fù)雜
我國自1978年十一屆三中全會(huì)以來，改革開放已走過四十多年的歷程，城市規(guī)劃建設(shè)可以說發(fā)生了翻天覆地的變化，之前的原始地貌經(jīng)過多年工程建設(shè)已經(jīng)演變成了路網(wǎng)密布、高樓林立、人口密集的城市建成區(qū)。如圖1的某地段建設(shè)前的原始地形地貌Google衛(wèi)星影像，圖2為該地段規(guī)劃建設(shè)后的Google衛(wèi)星影像，從二者對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，近年來的高速度工程建設(shè)，徹底改變了曾經(jīng)的地形地貌，直接影響了人們的衣食住行。隨之而來的就是基礎(chǔ)配套設(shè)施的建設(shè)，其中排水管網(wǎng)系統(tǒng)就成為了城市建設(shè)的重要組成部分，更是不可或缺。
▲圖1：某地段建設(shè)前的Google衛(wèi)星影像
▲圖2：該地段建設(shè)后的Google衛(wèi)星影像
排水系統(tǒng)分為不同的層級(jí)結(jié)構(gòu)體系，每一層級(jí)相互聯(lián)系、相互銜接，隨著城市進(jìn)程的不斷發(fā)展，最終形成流域性、網(wǎng)絡(luò)性、等級(jí)性、層級(jí)性及錯(cuò)綜復(fù)雜的龐大城市排水結(jié)構(gòu)體系系統(tǒng)。從污水源頭分類，大的方面有城市生活排水源和城市工業(yè)排水源兩大類。生活排水源包括數(shù)量龐大的居住區(qū)居民污水源、社會(huì)公共建筑污水源、服務(wù)產(chǎn)業(yè)污水源等類型。主城區(qū)人口將近1000萬的特大城市重慶，排水源頭數(shù)量龐大，分支細(xì)密，網(wǎng)絡(luò)體系復(fù)雜。圖3為重慶某流域局部排水管線網(wǎng)絡(luò)，可見其復(fù)雜程度。
▲圖3：某流域局部排水管線網(wǎng)絡(luò)
在原始地貌上建設(shè)的排水管線因城市建設(shè)進(jìn)程中的各種原因，部分檢修井已被掩埋，有的埋深多達(dá)幾十米，形成深埋老舊排水管線。排水管線內(nèi)部污濁堆積，空氣稀薄含氧量低，臭味極大，對(duì)工作人員人身健康和生命安全有威脅。有的管線管徑較小，無法采用常規(guī)的開井調(diào)查追溯源頭，給排水探測工作帶來極大困難。這就要求采用一些非常規(guī)手段進(jìn)行溯源調(diào)查。在這樣的背景下，工作人員利用“CCTV管道檢測機(jī)器人3D影像系統(tǒng)”對(duì)排水管進(jìn)行溯源調(diào)查，能夠解決實(shí)際難題，取得較好的效果。
3D影像系統(tǒng)“診斷”排水管線
CCTV管道檢測機(jī)器人具有體積小、靈活性強(qiáng)、操作方便的特點(diǎn)，可對(duì)排水管道進(jìn)行3D攝像檢測和診斷。它由爬行機(jī)器人和便攜式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)兩大部分組成。機(jī)器人系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間采用傳輸電纜進(jìn)行聯(lián)接，電纜最大長度最長可達(dá)100～300米。爬行機(jī)器人由爬行器、機(jī)座、車體及機(jī)頭（機(jī)頭集成高清防水?dāng)z像鏡頭和強(qiáng)力照明光源）、電纜、收線車、電源機(jī)架部分組成。機(jī)架部分采用螺旋進(jìn)動(dòng)的推進(jìn)裝置，裝載韌性強(qiáng)、強(qiáng)度高、可彎曲的半剛性玻璃纖維線纜，能靈活準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)，推進(jìn)前端探頭順利調(diào)查。爬行器可作360度旋轉(zhuǎn)，遇到彎曲會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向，可穿過90度拐點(diǎn)彎頭管道。高清防水?dāng)z像鏡頭能提供高清視頻影像和照片，可實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂破?，在顯示器上顯示，反映管道內(nèi)部詳細(xì)情況。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由顯示器、CPU、鼠標(biāo)、鍵盤、硬盤等組成。CCTV機(jī)器人系統(tǒng)攜帶有大容量可充鋰電池、大屏幕液晶顯示屏、記錄存儲(chǔ)系統(tǒng)，可通過視頻對(duì)溯源調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)觀看、記錄和保存。
最終應(yīng)用：形成最終排水溯源管線圖
圖4是地下小管徑污水管線調(diào)查的實(shí)例，在工作人員無條件進(jìn)入的情況下采用CCTV機(jī)器人進(jìn)行內(nèi)窺探索，搭載的高清防水?dāng)z像鏡頭可傳回管道內(nèi)部的實(shí)時(shí)影像，能夠掌握管道內(nèi)部污水流向、水質(zhì)、水量情況和管道裂縫、塌陷、堵點(diǎn)、變形等災(zāi)害情況，從而達(dá)到排水溯源調(diào)查的目的。
▲圖4：CCTV機(jī)器人內(nèi)窺探索
通過管道內(nèi)窺調(diào)查情況的分析，并搜集歷年來該流域規(guī)劃建設(shè)前的原始地形圖資料進(jìn)行一一比對(duì)，再經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、處理、編繪等工作后疊加現(xiàn)狀地形圖，最終形成準(zhǔn)確、詳實(shí)的排水溯源管線圖。如圖5為疊加原始地形圖的排水管線情況，與原始地形上的排水洞口一致，說明溯源無誤。圖6為疊加現(xiàn)狀建成區(qū)地形圖的排水管線圖。
▲圖5：疊加原始地貌的排水溯源成果
▲圖6：疊加現(xiàn)狀地形的排水溯源成果
相對(duì)于常規(guī)普通地下排水管線調(diào)查測繪而言，當(dāng)前非常規(guī)溯源新技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀是實(shí)際操作成本普遍較高，所需工作人員較多，存在較復(fù)雜的準(zhǔn)備工作，工作效率相對(duì)較低。CCTV管道檢測機(jī)器人3D影像系統(tǒng)目前主要應(yīng)用于無法進(jìn)入管道內(nèi)部或進(jìn)入調(diào)查存在較大安全隱患的重、大、難工程項(xiàng)目。諸如排水管涵線路長、管內(nèi)含氧量低、埋設(shè)深、管內(nèi)淤積嚴(yán)重、存在有毒有害氣體、空氣質(zhì)量差、斷面尺寸小、作業(yè)面狹小等常規(guī)方式無法溯源的情況。
由于在管道內(nèi)存有有毒有害氣體及空氣含氧量低而需配備專業(yè)防護(hù)裝備，工作人員經(jīng)過專門培訓(xùn)合格后方可進(jìn)入。在上述特殊情況下，采用CCTV管道檢測機(jī)器人3D影像系統(tǒng)新技術(shù)，基本能夠滿足工程項(xiàng)目的需要，獲得較準(zhǔn)確的診斷調(diào)查結(jié)果，從而為排水管線成功溯源。