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合發布關于進一步加強城市地下管線建設管理有關工作的通知。通知表示，各地有關部門要把集約、共享、安全等理念貫穿于地下管線建設管理全過程，創新建設管理方式，推動地下管線高質量發展。
城市地下排水管網作為地下管線的重要組成部分，伴隨城市的發展而發展，歷史悠久。飛速發展的現代化城市中，生活污水、工業廢水對自然水生態、土壤生態的污染越來越嚴重，為了使城市污水對生態環境的影響控制在一定的環境容量限度內，就要求對已有污水排放現狀進行充分的了解、分析和研究，其中對污水源的溯源調查是摸清排水現狀重要的基礎性工作。
由于污水溯源調查工作環境的客觀特殊性，常規開井調查方法并非處處適用，需要采取特殊新技術解決，其中CCTV管道檢測機器人3D影像系統應用于排水管網溯源調查中，能夠解決常規方法所不能解決的難題。我們對目前實際工作中對排水溯源的技術難點和高新技術“CCTV管道檢測機器人3D影像系統”在排水溯源的實際應用進行探索，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。
排水系統伴隨城市化發展變得紛繁復雜
我國自1978年十一屆三中全會以來，改革開放已走過四十多年的歷程，城市規劃建設可以說發生了翻天覆地的變化，之前的原始地貌經過多年工程建設已經演變成了路網密布、高樓林立、人口密集的城市建成區。如圖1的某地段建設前的原始地形地貌Google衛星影像，圖2為該地段規劃建設后的Google衛星影像，從二者對比可以發現，近年來的高速度工程建設，徹底改變了曾經的地形地貌，直接影響了人們的衣食住行。隨之而來的就是基礎配套設施的建設，其中排水管網系統就成為了城市建設的重要組成部分，更是不可或缺。
▲圖1：某地段建設前的Google衛星影像
▲圖2：該地段建設后的Google衛星影像
排水系統分為不同的層級結構體系，每一層級相互聯系、相互銜接，隨著城市進程的不斷發展，最終形成流域性、網絡性、等級性、層級性及錯綜復雜的龐大城市排水結構體系系統。從污水源頭分類，大的方面有城市生活排水源和城市工業排水源兩大類。生活排水源包括數量龐大的居住區居民污水源、社會公共建筑污水源、服務產業污水源等類型。主城區人口將近1000萬的特大城市重慶，排水源頭數量龐大，分支細密，網絡體系復雜。圖3為重慶某流域局部排水管線網絡，可見其復雜程度。
▲圖3：某流域局部排水管線網絡
在原始地貌上建設的排水管線因城市建設進程中的各種原因，部分檢修井已被掩埋，有的埋深多達幾十米，形成深埋老舊排水管線。排水管線內部污濁堆積，空氣稀薄含氧量低，臭味極大，對工作人員人身健康和生命安全有威脅。有的管線管徑較小，無法采用常規的開井調查追溯源頭，給排水探測工作帶來極大困難。這就要求采用一些非常規手段進行溯源調查。在這樣的背景下，工作人員利用“CCTV管道檢測機器人3D影像系統”對排水管進行溯源調查，能夠解決實際難題，取得較好的效果。
3D影像系統“診斷”排水管線
CCTV管道檢測機器人具有體積小、靈活性強、操作方便的特點，可對排水管道進行3D攝像檢測和診斷。它由爬行機器人和便攜式計算機控制系統兩大部分組成。機器人系統和控制系統之間采用傳輸電纜進行聯接，電纜最大長度最長可達100～300米。爬行機器人由爬行器、機座、車體及機頭（機頭集成高清防水攝像鏡頭和強力照明光源）、電纜、收線車、電源機架部分組成。機架部分采用螺旋進動的推進裝置，裝載韌性強、強度高、可彎曲的半剛性玻璃纖維線纜，能靈活準確地調節，推進前端探頭順利調查。爬行器可作360度旋轉，遇到彎曲會自動轉向，可穿過90度拐點彎頭管道。高清防水攝像鏡頭能提供高清視頻影像和照片，可實時傳輸到控制器，在顯示器上顯示，反映管道內部詳細情況。計算機控制系統由顯示器、CPU、鼠標、鍵盤、硬盤等組成。CCTV機器人系統攜帶有大容量可充鋰電池、大屏幕液晶顯示屏、記錄存儲系統，可通過視頻對溯源調查的結果進行實時觀看、記錄和保存。
最終應用：形成最終排水溯源管線圖
圖4是地下小管徑污水管線調查的實例，在工作人員無條件進入的情況下采用CCTV機器人進行內窺探索，搭載的高清防水攝像鏡頭可傳回管道內部的實時影像，能夠掌握管道內部污水流向、水質、水量情況和管道裂縫、塌陷、堵點、變形等災害情況，從而達到排水溯源調查的目的。
▲圖4：CCTV機器人內窺探索
通過管道內窺調查情況的分析，并搜集歷年來該流域規劃建設前的原始地形圖資料進行一一比對，再經過數據采集、處理、編繪等工作后疊加現狀地形圖，最終形成準確、詳實的排水溯源管線圖。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為疊加現狀建成區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：疊加現狀地形的排水溯源成果
相對于常規普通地下排水管線調查測繪而言，當前非常規溯源新技術應用現狀是實際操作成本普遍較高，所需工作人員較多，存在較復雜的準備工作，工作效率相對較低。CCTV管道檢測機器人3D影像系統目前主要應用于無法進入管道內部或進入調查存在較大安全隱患的重、大、難工程項目。諸如排水管涵線路長、管內含氧量低、埋設深、管內淤積嚴重、存在有毒有害氣體、空氣質量差、斷面尺寸小、作業面狹小等常規方式無法溯源的情況。
由于在管道內存有有毒有害氣體及空氣含氧量低而需配備專業防護裝備，工作人員經過專門培訓合格后方可進入。在上述特殊情況下，采用CCTV管道檢測機器人3D影像系統新技術，基本能夠滿足工程項目的需要，獲得較準確的診斷調查結果，從而為排水管線成功溯源。