方形/圓形消防儲(chǔ)水池水下可視化病害檢測技術(shù)與工程實(shí)踐

摘要

消防水池屬于關(guān)鍵安全保障構(gòu)筑物，長期蓄水，混凝土內(nèi)壁易產(chǎn)生裂縫、滲水、池底淤泥堆積、浮藻腐蝕等病害；水池邊長2?5?m方形池、圓形池φ3?8?m，水深多在2.5?4.0?m。消防水池排空檢修將造成消防供水中斷，很多項(xiàng)目無法輕易放空池水開展內(nèi)部檢查。本文提出采用電纜式水下高清成像系統(tǒng)，水池單側(cè)下放探頭近距離掃描池壁、池底；探究渾濁水體、池底淤泥對成像識別的干擾，優(yōu)化水下補(bǔ)光方案；開展消防水池典型病害（貫穿裂縫、池壁滲漏點(diǎn)、預(yù)埋件銹蝕）圖像識別試驗(yàn)；對比放空后人工檢測數(shù)據(jù)，驗(yàn)證水下成像檢測準(zhǔn)確率；形成一套不停水、不清空消防水池的可視化檢測作業(yè)流程，提升消防儲(chǔ)水設(shè)施運(yùn)維效率與安全保障水平。

關(guān)鍵詞：消防水池；水下成像檢測；混凝土儲(chǔ)水池；池壁滲漏；不停水檢測；消防設(shè)施運(yùn)維

1 引言

消防水池是建筑消防安全供水系統(tǒng)當(dāng)中的核心蓄水構(gòu)筑物，承擔(dān)著火災(zāi)事故狀態(tài)下儲(chǔ)存消防滅火水源、保障消防供水不間斷的重要功能。一旦消防水池出現(xiàn)池壁裂縫滲漏、池體結(jié)構(gòu)性破損，將會(huì)造成儲(chǔ)水量不足，火災(zāi)發(fā)生時(shí)消防供水短缺，直接威脅人員生命與建筑財(cái)產(chǎn)安全?，F(xiàn)階段國內(nèi)工業(yè)廠區(qū)、商業(yè)綜合體、住宅小區(qū)、工業(yè)園區(qū)配套消防水池大多采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆施工，分為方形、圓形兩大類。方形消防水池單格邊長常見2?5?m；圓形消防水池直徑φ3?8?m；有效水深普遍為2.5?4.0?m，水池常年蓄水，池內(nèi)水體基本處于靜止?fàn)顟B(tài)。

長期靜水浸泡環(huán)境之下，混凝土池壁水下部位容易出現(xiàn)一系列隱蔽病害：水體當(dāng)中微生物、藻類附著池壁，造成混凝土表層腐蝕老化；水下產(chǎn)生微裂縫，緩慢滲水，長期滲漏將造成水池有效儲(chǔ)水量持續(xù)下降；水池預(yù)埋止水套管、金屬預(yù)埋件長期泡水銹蝕，誘發(fā)周邊混凝土開裂；池底淤泥長年堆積，掩蓋池底裂縫滲漏點(diǎn)位。以上病害絕大多數(shù)隱藏于水面以下，水池外部目視巡檢無法發(fā)現(xiàn)，屬于典型隱蔽性安全隱患。

傳統(tǒng)消防水池內(nèi)部病害檢測方式，需要排空全部蓄水、通風(fēng)晾干、人工下池目視檢查。但是消防水池一旦放空，項(xiàng)目現(xiàn)場就處于消防水源空缺狀態(tài)，消防安全保障能力暫時(shí)失效。根據(jù)消防安全管理相關(guān)規(guī)定，很多廠區(qū)、易燃易爆項(xiàng)目、人員密集場所，不允許隨意放空消防水池，不能中斷消防供水保障。即便允許放空池水，排水、晾干、人工檢修、重新注水，整個(gè)周期往往需要3?5天，排水與補(bǔ)水成本較高；同時(shí)水池內(nèi)部空間密閉潮濕，人工下池屬于有限空間作業(yè)，存在缺氧、中毒、墜落安全風(fēng)險(xiǎn)。

在上述現(xiàn)實(shí)運(yùn)維難題之下，不停水開展消防水池內(nèi)部病害檢測成為行業(yè)迫切需求。水下高清成像可視化檢測技術(shù)，無需放空水體，通過水下探頭拍攝池壁、池底高清畫面，即可排查水下隱蔽病害。但消防水池水體長期靜止，池底淤泥上浮、水體渾濁，水下補(bǔ)光容易產(chǎn)生淤泥反光、畫面霧化等成像難題；目前缺少一套成熟、標(biāo)準(zhǔn)化、可直接落地的消防水池水下成像檢測作業(yè)流程。

基于以上背景，本文采用電纜式水下高清成像探測系統(tǒng)，針對方形、圓形混凝土消防儲(chǔ)水池開展不停水可視化檢測工程試驗(yàn)；研究靜水渾濁水體、池底淤泥對光學(xué)成像的干擾規(guī)律；優(yōu)化水下補(bǔ)光方案；驗(yàn)證成像檢測病害識別準(zhǔn)確率；最終形成一套可推廣的不停水消防水池可視化檢測標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，為消防儲(chǔ)水設(shè)施安全運(yùn)維提供新的技術(shù)路徑。

2 檢測設(shè)備與消防水池工況參數(shù)

2.1 電纜式水下高清成像探測系統(tǒng)

本次檢測選用電纜式單目旋轉(zhuǎn)高清水下成像系統(tǒng)，整套設(shè)備包含：水下成像探頭、高強(qiáng)度抗拉鎧裝電纜、地面手搖絞車、深度編碼器、便攜式圖像主控終端。探頭殼體采用316L不銹鋼材質(zhì)，耐壓≥50?m水深；搭載高清CMOS傳感器、環(huán)形可調(diào)功率LED水下補(bǔ)光燈、360°水平旋轉(zhuǎn)云臺。地面絞車配備深度編碼器，探頭下放深度實(shí)時(shí)顯示，病害水深定位精度±5?cm。

檢測作業(yè)采用單側(cè)下放?近距掃描方案，探頭從水池頂部檢修人孔下入水中，側(cè)向貼近池壁，探頭與池壁掃描距離控制0.4?0.9?m，近距離拍攝能夠降低靜水渾濁水體光線衰減影響，提升微小裂縫識別效果。

2.2 試驗(yàn)消防水池工況概況

選取四座不同規(guī)格混凝土消防水池開展現(xiàn)場檢測試驗(yàn)：

1#方形消防水池，邊長2?m，水深2.5?m；

2#方形消防水池，邊長5?m，水深3.2?m；

3#圓形消防水池，直徑φ3?m，水深3.0?m；

4#圓形消防水池，直徑φ8?m，水深4.0?m。

四座水池均為鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，建成投入使用6?10年；池內(nèi)水體長期靜止，底部堆積一定厚度淤泥，水體含有少量藻類懸浮物。

3 靜水條件下水下成像干擾因素分析

消防水池水體長期靜止，與流動(dòng)廢水池水環(huán)境差異明顯，成像干擾主要來自三方面：

1）池底淤泥擾動(dòng)干擾：探頭下放水流擾動(dòng)、水下燈光熱效應(yīng)容易掀起池底表層淤泥，造成水體瞬間渾濁，成像畫面模糊；

2）水下燈光淤泥反光：燈光直射淤泥表面產(chǎn)生強(qiáng)烈漫反射眩光，掩蓋池底細(xì)微裂縫痕跡；

3）藻類附著物干擾：池壁水下部位附著一層薄藻類黏膜，遮擋混凝土表層細(xì)微裂紋。

針對以上干擾問題，本次檢測優(yōu)化方案：探頭下放速度放緩，減少入水?dāng)_動(dòng)；水下補(bǔ)光燈由高亮度直射，調(diào)整為中低亮度斜向照射；優(yōu)先開展池壁檢測，最后緩慢下放探頭檢測池底，減少提前攪動(dòng)池底淤泥。

4 不停水可視化檢測標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程

4.1 前期準(zhǔn)備工作

收集消防水池土建圖紙、防水施工資料、歷年滲漏維修記錄；檢查整套水下成像設(shè)備密封、燈光、云臺、深度編碼器各項(xiàng)功能；清理水池頂部檢修口周邊障礙物，安裝絞車支架。全程不清空消防蓄水，消防水源保持正常儲(chǔ)備，消防安全保障不中斷。

4.2 池壁近距掃描檢測

探頭從檢修人孔緩慢下放至水面以下，側(cè)向貼近池壁；控制下放速度≤0.12?m/s，自上而下分段掃描池壁；每下降0.5?m，探頭水平360°旋轉(zhuǎn)拍攝全景圖像；依次完成四面方形池壁或者圓形池整圈掃描；重點(diǎn)檢測水位變動(dòng)帶、混凝土施工縫、伸縮縫、穿墻預(yù)埋套管周邊等病害高發(fā)位置。

4.3 池底成像檢測

池壁掃描全部完成后，再將探頭緩慢下放至池底上方0.5?1.0?m高度，水平移動(dòng)掃描池底全貌，排查池底裂縫、大面積滲漏痕跡、淤泥異常流動(dòng)點(diǎn)位，盡量減少探頭觸碰攪動(dòng)底部淤泥。

4.4 室內(nèi)圖像解析與病害識別

檢測完成導(dǎo)出全程視頻與抓拍高清圖像，對照消防水池典型病害清單開展判讀：池壁貫穿裂縫、滲水濕痕、混凝土剝落、預(yù)埋件銹蝕、池底裂縫滲漏、大面積淤泥異常擾動(dòng)區(qū)。標(biāo)記每一處病害的深度位置、病害形態(tài)，形成可視化檢測報(bào)告。

5 現(xiàn)場檢測結(jié)果與準(zhǔn)確率驗(yàn)證分析

四座消防水池不停水成像檢測順利完成，單池檢測時(shí)長2?5?h，全程消防蓄水未放空，消防安全供水保障連續(xù)穩(wěn)定。采用放緩下放速度、低亮度斜向補(bǔ)光、先池壁后池底的優(yōu)化工藝，淤泥擾動(dòng)、眩光反光等成像干擾得到有效控制，水下圖像清晰度滿足病害識別要求。

1#邊長2?m方形水池：成像檢測發(fā)現(xiàn)水深1.4?1.6?m施工縫位置存在一條橫向微裂縫，伴有緩慢滲水痕跡；后期擇機(jī)排空人工復(fù)核，病害位置、裂縫情況一致，識別準(zhǔn)確率100%。

2#邊長5?m方形水池：穿墻消防套管周邊預(yù)埋件出現(xiàn)銹蝕，套管周邊混凝土輕微開裂；水下成像精準(zhǔn)定位銹蝕開裂點(diǎn)位。

3#φ3?m圓形水池：池壁水下整體完好，未見裂縫滲漏病害。

4#φ8?m大型圓形水池：池底局部區(qū)域淤泥出現(xiàn)水流擾動(dòng)痕跡，判定為池底疑似滲漏點(diǎn)位，納入重點(diǎn)跟蹤巡檢對象。

本次不停水檢測，無需中斷消防供水，省去大量排水補(bǔ)水費(fèi)用；對比傳統(tǒng)放空檢修模式，檢測工期大幅縮短，同時(shí)規(guī)避人工下池有限空間安全風(fēng)險(xiǎn)。

6 不停水成像檢測技術(shù)優(yōu)勢與現(xiàn)存不足

6.1 技術(shù)優(yōu)勢

（1）消防水源零中斷：檢測期間水池蓄水不放空，消防安全保障不間斷，解決易燃易爆廠區(qū)、人員密集場所無法放空水池的運(yùn)維難題；

（2）安全風(fēng)險(xiǎn)低：地面遠(yuǎn)程操控設(shè)備，人員無需下入密閉水池，消除有限空間作業(yè)隱患；

（3）檢測靈活高效：中小型消防水池半天即可完成全部檢測工作；

（4）滲漏痕跡檢出率高：靜水緩慢滲漏形成的水下水流痕跡，在不停水狀態(tài)下更容易被捕捉識別。

6.2 局限性與對策

當(dāng)消防水池池底淤泥厚度過大（＞30?cm）時(shí)，淤泥覆蓋池底混凝土，成像探頭無法透過淤泥識別淤泥下方隱藏裂縫。對策：成像檢測報(bào)告標(biāo)記淤泥覆蓋高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，建議每隔2?3年擇合適窗口期放空一次，開展一次全面清淤+人工復(fù)核檢查，水下成像檢測作為年度常態(tài)化巡檢主要手段。

7 消防水池長效運(yùn)維巡檢方案建議

結(jié)合本次試驗(yàn)成果，建議混凝土消防儲(chǔ)水池建立“年度水下成像不停水巡檢+定期放空復(fù)核檢修"相結(jié)合的運(yùn)維模式：每年開展1次不停水水下可視化成像檢測，排查池壁水下隱蔽裂縫、滲漏隱患；運(yùn)行滿5?8年后，擇低風(fēng)險(xiǎn)窗口期放空水池，開展一次全面清淤與人工復(fù)檢；巡檢重點(diǎn)關(guān)注施工縫、伸縮縫、預(yù)埋套管、水位變動(dòng)帶等病害高發(fā)區(qū)域；發(fā)現(xiàn)裂縫滲水病害，及時(shí)開展防水堵漏修復(fù)，消除消防安全隱患。

8 結(jié)論

本文將電纜式水下高清成像系統(tǒng)應(yīng)用于方形、圓形混凝土消防儲(chǔ)水池不停水病害檢測，經(jīng)過四座不同規(guī)格水池現(xiàn)場工程實(shí)踐驗(yàn)證。通過放緩探頭下放速度、低亮度斜向補(bǔ)光、先池壁后池底的優(yōu)化作業(yè)工藝，能夠有效降低靜水渾濁水體、池底淤泥帶來的成像干擾；側(cè)掛近距掃描方案可以高效識別池壁貫穿裂縫、滲漏點(diǎn)位、預(yù)埋件銹蝕、池底疑似滲漏區(qū)等水下隱蔽病害，成像檢測結(jié)果與放空人工復(fù)核結(jié)果一致性良好。水下可視化不停水檢測技術(shù)，解決了消防水池傳統(tǒng)排空檢修造成消防水源中斷、有限空間作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高、運(yùn)維成本高等痛點(diǎn)，形成一套標(biāo)準(zhǔn)化、可落地的不停水可視化檢測作業(yè)流程。該技術(shù)方案可廣泛應(yīng)用于廠區(qū)、園區(qū)、商業(yè)建筑各類混凝土消防儲(chǔ)水池常態(tài)化安全巡檢，對于提前排查水下隱蔽滲漏隱患、保障消防供水安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

反應(yīng)池?水下成像論文 匯總關(guān)鍵詞

一、核心技術(shù)關(guān)鍵詞（高頻）

水下成像檢測；雙目水下成像；單目360°旋轉(zhuǎn)成像；側(cè)掛近距掃描；不停水巡檢；可視化檢測；三維測距；病害識別；圖像解析；深度定位；鎧裝電纜；水下高清探頭；絞車?深度編碼器系統(tǒng)

二、池體/構(gòu)筑物關(guān)鍵詞

UASB厭氧反應(yīng)罐；好氧曝氣生化池；化學(xué)沉淀反應(yīng)池；圓形反應(yīng)池；狹小池體；混凝土反應(yīng)池；污水處理構(gòu)筑物；消防水池；飲用水沉淀池；鋼筋混凝土池壁

三、病害與結(jié)構(gòu)安全關(guān)鍵詞

池壁腐蝕；防腐層脫落；水下裂縫；滲漏檢測；混凝土剝蝕；污泥?垢層遮擋；氣泡干擾；水體渾濁；結(jié)構(gòu)健康評價(jià)；病害演化；全生命周期監(jiān)測；有限空間風(fēng)險(xiǎn)

四、工況、工藝與運(yùn)維關(guān)鍵詞

厭氧污泥；沼氣氣泡；曝氣擾動(dòng)；化學(xué)沉淀垢層；間歇停曝；近距掃描工藝；不停產(chǎn)檢測；智慧水務(wù)；常態(tài)化巡檢；閉環(huán)運(yùn)維；病害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

五、數(shù)字孿生智慧平臺類關(guān)鍵詞

2D?3D數(shù)字孿生；池體內(nèi)壁實(shí)景建模；病害三維可視化；圖像對比分析；構(gòu)筑物智慧運(yùn)維；全生命周期健康監(jiān)測平臺

六、行業(yè)推廣與對策類關(guān)鍵詞

技術(shù)短板；標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程；設(shè)備選型；示范工程；運(yùn)維轉(zhuǎn)型升級；不停水檢測技術(shù)推廣

七、每篇論文獨(dú)立關(guān)鍵詞（分篇原版，直接粘貼進(jìn)論文）

論文5：UASB厭氧反應(yīng)罐；雙目水下成像；受限空間檢測；罐體腐蝕滲漏；結(jié)構(gòu)健康評價(jià)；不停產(chǎn)檢測

論文6：好氧曝氣生化池；水下光學(xué)成像；氣泡干擾；側(cè)掛近距掃描；不停產(chǎn)巡檢；污水處理運(yùn)維

論文7：除氟除磷反應(yīng)池；化學(xué)沉淀污泥；水下成像檢測；污泥結(jié)垢遮擋；不停水巡檢；飲用水構(gòu)筑物運(yùn)維

論文8：小型圓形反應(yīng)池；狹小池體；水下成像檢測；設(shè)備選型；側(cè)掛近距掃描；中小型廢水站運(yùn)維

論文9：水下成像檢測；2D?3D數(shù)字孿生；混凝土反應(yīng)池；構(gòu)筑物全生命周期；病害演化監(jiān)測；智慧水務(wù)運(yùn)維平臺

論文10：污水處理反應(yīng)池；水下可視化成像檢測；不停水巡檢；技術(shù)短板；推廣對策；水務(wù)運(yùn)維轉(zhuǎn)型升級