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中儀股份鄭洪標:城市排水管道檢測修復與智慧水務實踐

時間:2020-10-12 09:01

來源:中國水網

作者:張曉娟整理

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政策與市場雙輪驅動下,城市污水處理提質增效成為行業重點,然而污水處理提質增效不只是簡單的污水處理廠提標改造,需要從污水的產生、污水的傳輸、污水的處理全環節統籌考慮系統施治。在2020(十二屆)上海水業熱點論壇上,武漢中儀物聯技術股份有限公司總經理鄭洪標做了“城市排水管道檢測修復與智慧水務實踐”的主題演講,詳細介紹了近年來中儀股份在排水管道檢測修復中獲得的成果以及在智慧水務方面實踐。

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政策與市場雙輪驅動下,城市污水處理提質增效成為行業重點,然而污水處理提質增效不只是簡單的污水處理廠提標改造,需要從污水的產生、污水的傳輸、污水的處理全環節統籌考慮系統施治。在2020(十二屆)上海水業熱點論壇上,武漢中儀物聯技術股份有限公司總經理鄭洪標做了“城市排水管道檢測修復與智慧水務實踐”的主題演講,詳細介紹了近年來中儀股份在排水管道檢測修復中獲得的成果以及在智慧水務方面實踐。

以下為鄭洪標現場發言內容:(根據現場發言整理,未經本人審閲)

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鄭洪標

鄭洪標表示,行業對於污水處理的關注更多放在污水廠處理污水的環節,而實際污水的產生和污水的傳輸都應該納入污水處理的範疇,尤其排水管道中污水運輸過程,也是污水處理很重要的一個環節。目前我國污水管道存在兩方面的嚴重問題:一是管道堵塞嚴重,污水輸送不暢通;二是管道漏損嚴重,污水輸送過程中出現較嚴重的滲漏泄露現象。因此污水管道疏通以及管道滲漏修補是亟需解決的兩大問題。

2019年5月住房城鄉建設部、生態環境部和發改委三部委聯合發佈《城鎮污水處理提質增效三年行動方案(2019—2021年)》,中儀股份作為污水提質增效積極參與者踐行者,其業務板塊主要包含管道檢測、管道養護、管道修復以及管道信息化管理四大領域。演講中,鄭洪標也就各個板塊的核心技術做了詳細介紹。

排水管道檢測技術

一、管道檢測與評估技術規程

我國管道檢測技術標準制定相對較晚,最初是上海制定了地方標準,之後廣東也制定了地方標準,2012年制定了行業標準CJJ181-2012《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》,規程中主要規定了三種檢測技術分別是:管道潛望鏡檢測技術、管道機器人檢測技術、管道聲納檢測技術,現在很多地方也已出台了各地的地方標準。而現行的四套標準主要包含國家行業標準、上海市地方標準、廣東省地方標準、北排集團企業標準,對於四種標準及報告模板差異如下圖所示:

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二、排水管道檢測技術

中儀股份經過多年的研究,關於排水管道的檢測共研究出了視、聲、光、電、波五個方面的儀器設備。

(一)檢測技術——視(視頻)

視頻類檢測技術類似於醫學上的胃鏡等醫學設備。中儀股份視頻類檢測技術主要有以下5種。

(1)管道潛望鏡檢測

管道潛望鏡適用於井口快速檢測。管道潛望鏡技術特點:1)高清:1920*1080P(200萬像素)高清視頻,檢測畫面更加細膩;2)流暢:專利技術解決了 “無線深井傳輸”、“無線干擾”難題,畫面流暢不卡頓;3)穩定:便攜式主控,大幅降低故障率;4)遠程:可接入排水管道直播監理平台,遠程通過網頁或手機APP查看現場情況及管理設備。

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管道潛望鏡檢查作業示意圖

(2)管道機器人檢測

管道機器人可以對管道進行精細化的檢測,機器人需要進入管道爬行檢測,它可以檢測管道是否漏損,另外,顯微鏡還可以很快看到管道是否通暢的問題。管道機器人檢測技術特點:1)高清:1920*1080P,200萬素高清視頻;2)數字傳輸:單芯線纜同時傳輸電源、視頻、信號,線纜強度大大增強;3)穩定:便攜式主控,大幅降低故障率;4)遠程直播:可接入排水管道直播監理平台,遠程通過網頁或手機APP查看現場情況及管理設備。

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管道機器人檢查作業示意圖

鄭洪標還介紹説高清管道機器人技術是中儀股份在2016年推出的最新的技術,目前國內排水管道檢測視頻技術,在全球都處於領先地位,國內推出使用的是高清技術,而全球其他地方還是低清的像素,並且國內率先實現了該技術的數字化。

(3)全地形管道機器人

DN600以上高水位高沉積的專屬應用。搭載各種傳感器對管道缺陷、管道水下情況、管道整體形變、管道走向等進行綜合分析,為管道治理、雨污混接、污水整治、排口調查等提供全方位的決策依據。

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全地形管道機器人優勢:1)專門針對高水位、泥水混合等常規機器人無法檢測的場合;2)標配有350米漂浮電纜,檢測距離遠,同時電纜抗彎抗折性能強(對比光纖);3)機器人既可以使用電池供電,也可以使用電纜盤供電,通用老款電纜盤;4)10倍光學變倍高清攝像頭,比定焦鏡頭顯示細節的能力更強。

(4)長距離機器人

中儀股份研發出了一款超距離檢測機器人,人下到井裏,在井下進行大型設備的組裝,將大型設備爬行器部分分批吊到組裝平台上,設備組裝完成後連接電纜線,連接完成後再啓動設備進行檢測。該類設備已銷售到日本,並在日本進行的實際的檢測,在日本的一個超大型管道里面機器人大概爬行檢測了1700米。

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長距離機器人

(5)檢測井檢測技術

中儀股份除了管道檢測技術外,也對檢測井檢測擁有專業的核心技術設備,可以對檢查井進行360°度高清拍照,並通過高清圖像進行三維全景建模,為檢測井養護和修復提供依據。

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檢測井檢測技術

(二)檢測技術——聲(超聲波)

第二類檢測技術是超聲波技術,該技術類似醫學的B超。基於超聲波對管道輪廓進行測量,從而做出管道的三維模型。該技術主要應用在水環境下的管道檢測,通過檢測可以確定管道的淤積、變形等情況,也是解決管道暢通問題的技術之一。

管道聲納技術特點:1)兩芯傳輸:使用兩芯傳輸技術,同時傳輸電源、視頻、控制信號。通用X5H系列機器人電纜盤;2)探頭傳感器化:機器人用户可直接採購探頭實現檢測;3)遠距離檢測:數字信號傳輸,檢測距離可達2000米,較傳統聲吶相比,檢測距離大幅提升;4)快速構建複合檢測系統:構建複合檢測系統時,只需將聲吶兩芯電纜接入系統即可,不需要改動其它部分。

(三)檢測技術——光(激光)

第三類檢測技術是激光檢測技術,這是一項新的檢測技術,很快將會寫入新的規程修編裏面。在有水的情況下,可以用聲納檢測管道的輪廓,而在沒有水的情況下,無論是機器人檢測還是潛望鏡檢測都是基於視覺的技術,不能很好的定量分析,激光檢測技術則填補了這方面的缺陷,對於在沒有水的情況下,可以對管道尺寸,包括缺陷的大小,管道的變形,這些都能夠進行比較好的量化分析。

(四)檢測技術——電(電法)

第四類技術管道電法測漏技術,它是利用電阻率法判斷管道是否泄漏,該技術也會很快寫入技術規程中。管道電法測漏技術原理是基於管內壁為絕緣材料,電性為高阻抗,管道內的水和埋設管道的大地為低阻抗,當檢測設備工作時,探棒在管道內勻速前進,當管道內壁完好時,接地電極和探棒電極之間的電阻很大,電流很小,而當管道內壁存在缺陷時(例如污水的漏進/漏出),電極之間存在低阻抗通路,電極之間的電流因此增加。

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管道電法測漏技術

(五)檢測技術——波(電磁波)

第五類技術是電磁波技術,電磁波技術是利用雷達來檢測管道情況,例如很多路面塌陷是因為管道泄露掏空了路面,就可以利用電磁波方法,在管道內部探測管道外面的掏空路面,並把數據通過視頻傳輸顯示出來。中儀股份的搭載探測雷達機器人就是利用電磁波技術來對管道周圍進行檢測,是以X5H爬行器為基礎,在升降平台上增加探地雷達,在CCTV檢測的同時,調查管道上方地質情況,取下探地雷達單元,即成為一台普通的CCTV檢測機器人。

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搭載探測雷達機器人

排水管道養護技術

排水管道檢測是主要是發現管道中以及管道周邊存在的問題,而當發現有管道不通時,則需要對管道進行養護,以保證管道暢通,養護的主要技術有清洗、打磨、切割三種。

(一)清洗

中儀股份高壓射流清洗技術可以清除管內鬆散沉積物,為管道檢測、修復進行的準備措施,例如清理管道內的淤泥。另外,中儀股份的PT-C可視高壓清洗噴頭可以實現在清洗的同時看到清洗的狀況。

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(二)打磨

除了清洗技術,中儀股份也擁有系列高壓射流打磨技術。

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管道噴頭系列

(三)切割

中儀股份自主研發的切割機器人,可以對樹根或者其他不好清除的物質進行切割,以保障管道的暢通。

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切割機器人

排水管道修復技術

排水管道的修復技術分為三種修復技術及配套材料:光固化點修、光固化整修、砂漿噴塗修復。

(一)光固化點修

光固化點修是對於管道上點狀破損進行一個點一個點的修復。設備可以根據不同的管徑選擇不同規格的氣囊來針對破損點進行精確的修復,修復過程穩定可控。氣囊自帶攝像頭,畫面標尺輔助定位,8分鐘即能修復一個破損點,精準高效。

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光固化點修

(二)光固化整修

除了點修技術,還有整修技術,整修技術一般有熱固化、光固化、蒸汽固化等,鄭洪標主要介紹了光固化整修技術。光固化整修技術中玻璃纖維內襯材料是修復的關鍵,它是網狀結構的,在修復過程中,將纖維材料拉入管道里,通過紫外光進行固化修復,對管道的漏損修復效果顯著。這是因為一般污水管道是一節一節拼接而成的,基本都是靠泥沙進行密閉,通過光固化整修後,保證了管道之間接縫的密閉性,不會再出現泄漏,對於污水處理可以實現污水收集率提高,同時也保證了外水不再進入管道中,從而保證污水處理效能提升。

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光固化整修示意圖

中儀股份全球首創無線數字化修復技術,設備獨有無線操控、數字化傳輸、智能修復邏輯等多項技術優勢。它由平板控制器、移動式修復系統、紫外光燈架、高清鏡頭及輔助工具等組成。主要適用於市政管網非開挖修復工程,修復管徑DN200-DN1600mm。

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(三)砂漿噴塗修復

中儀股份的砂漿噴塗技術可以對檢查井進行噴塗修復,作業效率非常高,可以實現直接自動化噴塗,水泥砂漿也是中儀股份自己製造的。另外,砂漿噴塗技術也可以對管道進行噴塗修復。砂漿噴塗技術原理的原理是:1)將攪拌均勻的高性能灰漿泵送到由壓縮空氣驅動的高速旋轉噴塗器部位,灰漿在高速旋轉離心力作用下均勻的澆築到井內壁;2)通過電動絞車控制旋轉噴塗器的上下運行,確保在井壁形成連續均勻的內襯;3)由於澆築在內壁圓周上是均勻的,內襯的厚度可在灰漿凝固前進行隨機測量。

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砂漿噴塗修復技術示意圖

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材料性能優異:自主研發的聚合物水泥基砂漿材料以普通硅酸鹽水泥為主要膠凝材料,含增強纖維、石英砂骨材料及其它改性添加劑。材料為生產線統一包裝的成品,在使用時只需加入清水,按照適當的比例混合均勻,攪拌若干分鐘後便可施工使用。對比傳統的砂漿,其抗壓、抗折性能更強,且在結構強度、抗滲及耐久性等方面優於傳統砂漿。

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排水管道修復材料

光固化修復使用的材料是玻璃纖維+樹脂,修復材料由5部分組成:

1)保護膜:軟管最外層的袋狀塑料膜,保護軟管在儲存、運輸、牽拉等過程中不受紫外線的輻射並避免劃傷。

2)外膜:軟管次外層的袋狀塑料膜,保護玻璃纖維編織物浸漬的樹脂在軟管的儲存與運輸等過程中不揮發並在軟管充氣時使樹脂儘量均勻分佈。

3)玻璃纖維布、毛氈:軟管主體部分,用來吸收固化膠水,固化後可以增大管道強度。

4)內膜:軟管最內層的袋狀塑料膜,保護玻璃纖維編織物浸漬的樹脂在軟管的儲存與運輸等過程中不揮發並在軟管充氣時使樹脂儘量均勻分佈。軟管固化完成後,內膜需從內襯管里拉出。

5)預置繩:軟管生產時預置在軟管內膜中用於拉入紫外燈牽引繩的繩子。

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管道整修材料

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光固化材料生產線

排水管道運維管理

排水管道的運維管理分為五個系統,分別是直播監理系統、巡檢考核系統、檢測養護修復綜合管理系統、排水監測信息管理系統、大保護綜合管線管理系統。

對於大型的項目,例如黑臭水體治理,需要普查、清淤、檢測、修復綜合治理,管網的項目管理非常關鍵。中儀股份將所有的動態檢測、巡檢、管網修復疏通、檢測、普查,全部納入到整個智慧大數據平台裏,根據不同的項目制定了相應的智慧化管理平台,並且在許多項目中取得了很好的效果。

人員管理、設備管理、檢測軌跡管理、檢測視頻管理;實現管理人員實時監控工程施工狀況、便於監理人員實時監控現場作業規範,設備實時定位、檢測軌跡管理、成果實時監督。

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城鎮排水直播監理大數據平台

中儀股份武漢水務局可視化平台,可以對武漢市水務局下屬的區水務局考核評分,並且要打分考核,對於所有設備實時檢測的數據,直接可以做雲端查看,在辦公室就可以對每個設備實現在線監測,瞭解設備在哪裏,正在進行什麼作業,作業項目是什麼。

巡檢計劃制定、養護計劃制定、巡檢人員監控、巡檢績效管理、運維考核管理。巡檢人員全面掌握排水管網分佈情況,實時監控巡檢人員外勤軌跡,有效監管外業巡檢業務,實現量化考核。

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武漢市排水管渠運維提質增效巡檢考評系統

中儀股份參與的典型黑臭水體治理項目中,有對186公里的管道檢測、清淤養護、修復綜合管理系統,經過治理以後,由黑臭水體變成劣五類。

管網分析、數據查詢統計,專題圖展示、檢測數據管理、三維地形管理;以二維、三維電子地圖全方位,多維度對排水管網及附屬設施進行展示,提供專題展示、數據查詢、檢測視頻回放等功能。

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小藍經開區排水管網信息系統

在開發區項目中,開發區智慧排水檢測管理系統,實現了對排水管道濃度的實時監測。

監測設備管理、監測點分佈專題圖、監測指標管理、監測數據管理。實現對管網的實施動態監測,如:常規的液位,流量,雨量監測,同時也包含水質監測等。

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開發區智慧排水管理系統

另外,中儀股份參與的河流治理保護地下管線項目中,實現了對4000多公里的管道檢測監控。

綜合管線管理、泵站設施管理、泵站巡檢管理、遠程自動化控制、污水廠設施管理等。將GIS、BIM、自動化控制技術進行融合應用,結合廠、站、網一體化排水流程體系,實現提質增效。

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編輯:趙凡

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