一种新型排水管道在线检测设备设计

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1、一种新型排水管道在线检测设备设计　　摘要：指出了随着城镇化进程的不断深入，中国城镇的排水管网规模不断扩大，一系列的排水管道问题也暴露在公众面前，使城市排水管道检测技术急需进行变革。国内目前缺乏一种经济实用、方便可行的排水管道检测设备来快速有效地诊断排水管道症结，基于此，设计了一种新性排水管道在线监测设备，该设备集成了国内外优秀技术的模块，具有成像清晰、使用方便、运行稳定的特点，同时还具有测量管道沉积物厚度以及高压水清洗管道的实用功能。关键词：排水管道；在线检测设备；集成技术；沉积物厚度；清洗收稿日

2、期：20130514基金项目：上海市重点科技攻关项目（编号：10231201400）；（编号：2008ZX07317-009-02）资助作者简介：李怀正（1962—），男，上海人，教授，主要从事环境污染控制技术研究工作。中图分类号：TU992文献标识码：A文章编号：16749944（2013）070295031引言15随着城镇化进程的深入，城市地下管网的规模也不断扩大，但大批的排水管道已经接近使用年限，很多管道没有达到使用年限就因老化而发生泄漏、破爆等事故。我国排水管道的现状并不乐观，修建于20世

3、纪50年代左右的排水管道已使用了大约60年，它们在污水长年累月的侵蚀以及其他外界因素的作用下，容易破损而引起污水泄漏[1]，造成环境污染和社会经济损失，危害不容小觑[2]。城市地下管道一般具有以下一些特点：可接近性有限（LimitedAccessibility）；空间的局限性（ConstrainedVolumes）；水（Water）的存在；气体（Gases）的存在，一些排水管道里面有甲醛、H2S，需要格外注意；允许（Permission），进管检查需要相关部门的许可；地势（Terrain）；缺乏光

4、亮（Absenceofillumination）；与机器人的联通是通过系绳或无线电（Communicationwithrobotbytetherorradio）等[3]。这些问题的存在使得协助和代替人类进行排水管道检测、维修的检测设备成为发展的必然趋势[2]。从80年代第一台排水管道检测机器设备开始，国外已有技术较成熟的产品上市，例如，英国雷迪（Radiodetection），德国伊伯克（IBAK），美国确视（CUES），加拿大因克吐恩（INUKTUN）[4，5]等，这些管道检测设备构造精良，成像

5、清晰，自动化程度较高；互换性好，适应性强，均配有图像刻录装置；但与此同时，其价格昂贵，维护费用高。因此，自主研发国产设备成为趋势。15国内排水管道检测设备的研究起步较晚，从90年代末开始研制。上海交通大学，哈尔滨工程大学等早期都对管道检测设备进行了研制：上海交通大学的履带式管道机器设备仿造履带式车辆行走原理，采用带齿轮减速箱的直流伺服电机驱动，设备上部装有CCD图像传感器，由另一个直流伺服电机控制CCD图像传感器作俯仰运动，以扩大检测范围，此外设备上还装有角度传感器[6]；哈尔滨工程大学研究的城市

6、主排水管道穿缆、检测设备通过自主设计的结构构造，双履带式的行进方式能够适应排水管里面的坡度和恶劣工作环境[7，8]。北京信息科技大学针对排水管道内壁漏损、变形、淤积等问题，将多波束声纳相控检测技术应用于管道内壁检测，提出采用Mills换能器交叉布阵技术通过相控旋转扫描实现对管道内壁水下部分的二维探测扫描，基于梯度搜索法和小波变换对数据进行处理，得到良好三维成像效果[9]。15国内很多大学和研究所都对管道机器设备进行了研发，并制造出实验样机，但很少达到实际应用的水平。并且现有的排水管道机器设备缺少管

7、道淤泥厚度测量模块以及管道清洗模块，距离方便可靠的实际应用还有一定差距。目前排水管道设备在检测管道时需提前对管道进行清洗，以便观察管道状况，从而增加了检测用时和检测成本。针对市政排水管道检测任务的特殊要求，通过开展新型排水管道检测设备关键技术的研究，研制一套新型排水管道检测和维护设备系统，包括具有友好人机交互界面的控制系统并达到实用程度是非常必要的[2]。我们设计的新型排水管道在线检测设备能够准确的测量出排水管道底部沉积淤泥的厚度，还能根据检测过程中的需求，对需仔细观察的管壁进行定点清洗，从而节约

8、检测成本和检测时间，这也是我们研发该种设备需要解决的问题之一。该检测设备采用世界先进的TOPJET高压清洗喷头的技术，对排水管道内粘附在管壁上的污物进行清洗，效果显著。2排水管道在线检测设备总体设计设计的新型排水管道在线检测设备系统主要包含远程操控终端和移动平台两大基本单元，如图1所示。其中移动平台由传动装置、摄像机、沉积物厚度测量装置、污垢清洗装置组成；远程操控终端由高亮度液晶屏以及面板开关、指示灯、按钮等组成。用户通过操控终端上的手柄和按键即可实现对设备移动平台的运动、视频监控