随着社会的日益发展，中国城镇化程度越来越高，城市市政管网的规模也越来越大。这些管网里既有已经工作了五六十年的老旧管网，也有即将投入使用的新建管网。它们规模庞大，老化程度参差不齐，建设质量和维护保养的质量也不尽相同，导致我们不能简单地评估管道的实际状态。市政管网就像一座城市的排泄系统，管道拥堵或渗漏等缺陷，将会造成诸如土体地下水污染、城市内涝、地表下沉等伤害，对城市的运营发展、人们的生命财产安全、生活出行等造成不小的影响。

城市地下管网由于内部空间和内部环境条件等各种因素，不便于直接进行人工检测。管道爆炸或工人下井后中毒死亡事件频有发生，这些事故都警示我们，人工进行管道检测具有不可预测的危险性。为了避免类似悲剧发生，可协助和代替人类进行排水管道检测、养护、修护的机器人成为发展趋势。

01

城市地下管道的特点

1. 空间的局限性

地下管道埋设于地面以下，由竖井与地面相通，除了大直径的主管道以外，大多数尺寸较小，不利于人员直接下井进入管道进行相关作业；

2. 管内有水

地下管道往往建成之后即通水运行，常年维持有水的状态；

3. 存在有害气体

对于污水管道，由于管道内部物质成分复杂，环境潮湿，多数会充斥着易燃易爆的有毒气体；

4. 无可见光

 管道深埋地下，光线难以射入，故下水管道内部基本无可见光；

5. 无线信号难以长距离传输

鉴于无线电信号的衰减规律，在狭小的管道内部，常规功率的无线信号难以做到有效稳定地长距离传输。

下面将从检测技术入手，以服务于排水管道的正常运行为目的来引入和介绍排水管道检测机器人，同时找出现有状况的不足，对未来的发展提出更高的要求。

02

排水管道检测

鉴于城市排水管道可能出现的种种问题，在西方发达国家，对城市地下水排水管道的检测和普查平均5年进行一次。国内各大城市逐步认识到排水管道检测的重要性，引进了内窥检测设备和技术，已开始对管道进行系统的普查和检测。

>>  排水管道检测作用

通过排水管道的检测可以查找排水系统隐藏或被覆盖的检修井或去向不明管段；查找和确定非法排放污水的源头及接驳口；可直接对排放污水与需要处理污水的合流情况进行检测；对管路淤积、排水不畅等原因进行调查；对管道的腐蚀、破损、接口错位、淤积、污水泄漏污染等进行检测；同时还能处理新建排水系统的竣工验收和排水系统改造或疏通的竣工验收等等。

>>  排水管道检测缺陷分类

排水管道检测缺陷可以分为两类，一类是结构性缺陷，包括破裂、变形、腐蚀、错口、起伏、脱节、接口材料脱落、支管暗接、异物入侵、渗漏等10种；

一类是功能性缺陷，包括沉积、结垢、障碍物、树根、残墙坝根、坝头和浮渣等6种。通常我们通过时钟表示法来表述管道的缺陷环绕位置。

>>  排水管道检测技术分类

根据现代检测技术的工作原理和采用的检测设备，排水管道检测技术可分为管道外检测技术和管道内窥检测技术，这些技术能通过模块化结构安置于排水管道机器人上。

管道外检测技术

包括如下几种方法：

1. 红外温度记录仪法，其原理是利用排水管道渗漏点与周边土壤形成的温度差，使用红外温度仪进行测量和记录， 测定温度变化并产生自动温度图像。此方法可探测管壁表面和周围土壤层中的空隙和渗漏情况，但不能查明孔隙尺寸。红外温度记录仪法可用于定位管道泄漏点和腐蚀出现的孔洞。然而整个技术依赖于单一的传感器，而且在解释红外图像上对技术人员的经验要求至关重要；

2. 探地雷达法，此法用于测量土壤层的孔洞深度和尺寸，混凝土管的层理和饱和水渗出的范围，以及管道下的基础。但输出图像复杂，需要经验丰富的人进行判断；

3. 撞击回声法，常用于检测大口径的排空混凝土管和砖砌管道；

4. 表面波光谱分析法，可以区分管壁和周围土壤引起的问题，同时可以检测管壁和土壤情况。主要用于检测大口径的管道。

管道内窥检测技术及CCTV机器人的应用

>>  管道CCTV检测

它是采用闭路电视采集图像，通过有线传输方式，进行影像显示和记录的集成系统，主要由主控制器、绕线车，摄像爬行器三个部分构成，多用于管径200～2000mm的排水管道。检测人员通过手柄操控爬行器在管道内的行进速度和方向，控制摄像头的旋转、变焦及灯光照明等，并将管道内部的高清影像信号通过线缆传输到主控上，检测人员可实时地监测管道内部状况，同时将原始图像记录存储下来，当完成管道内窥检测工作后，根据检测的录像资料进行管道缺陷的分析和抓图，并对资料进行处理，编写检测报告，对管道修复工作提出建议。该项检测为目前管道检测行业里面应用最广泛的项目，数据客观可靠，检测手段成熟，效率较高。

>>  管道声纳检测

它采用声波反射技术对管道内的水下物体进行探测和定位，能够提供准确的量化数据，从而检测和鉴定管道的破损情况。主要利用管道成像声纳检测仪以水为介质对管道内壁进行扫描，声纳系统包括发射探头、电缆绕线车和主控三个部分。这种方法无需排水就可以对管道轮廓成像，但只能检测液面以下的管道状况，不能检测管道一般的结构性问题。

>>  潜望镜

潜望镜为便携式视频检测系统，该检测系统所运用的镜头具备高变焦倍数和高效的照明灯光系统，操作人员将镜头安装在可伸缩连接杆上，然后将镜头下放至管口位置，通过控制器来调节摄像头和照明以获取清晰的录像或图像。该设备对窨井、靠近窨井的管道检测十分有效，常应用于管径150mm～2000mm的排水管道。潜望镜因检测便捷，多用于管道的普查，但因其无法进入管道，所以对管道内部缺陷的检测，还是管道CCTV检测机器人更具可行性。