TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die...

27
TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 1 TV-INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER DOKUMENTATION DES LEITUNGSVERLAUFS ANWENDUNG UND NUTZEN IN DER PRAXIS Auszüge aus der gleichnamigen Masterarbeit vom Juli 2014 Fachhochschule Kaiserslautern – University of Applied Sciences Technische Akademie Südwest e.V. Studiengang Instandhaltungsmanagement von Rohrleitungssystemen Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng., Würzburg Zertifizierter Kanal-Sanierungsberater Gutachter für Sanierungsberatung von Entwässerungssystemen Sachverständiger für die Instandhaltung von Rohrleitungssystemen Moltkestraße 7 - 97080 Würzburg Tel. 0931/30458-0 www.roe-ingenieure.de

Transcript of TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die...

Page 1: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 1

TV-INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER DOKUMENTATION DES LEITUNGSVERLAUFS ANWENDUNG UND NUTZEN IN DER PRAXIS

Auszüge aus der gleichnamigen Masterarbeit vom Juli 2014 Fachhochschule Kaiserslautern – University of Applied Sciences

Technische Akademie Südwest e.V.

Studiengang Instandhaltungsmanagement von Rohrleitungssystemen

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng., Würzburg

Zertifizierter Kanal-Sanierungsberater Gutachter für Sanierungsberatung von Entwässerungssystemen Sachverständiger für die Instandhaltung von Rohrleitungssystemen

Moltkestraße 7 - 97080 Würzburg Tel. 0931/30458-0 www.roe-ingenieure.de

Page 2: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 2

INHALT

1 Einleitung .................................................................................................................... 32 Inspektionssysteme mit 3D-Dokumentation des Leitungsverlaufs ............................. 4

2.1 Hinweise zum Thema .......................................................................................... 42.2 Systeme mit inertialem Messprinzip .................................................................... 42.3 Systeme mit Drehratensensoren ......................................................................... 82.4 Funktionen ........................................................................................................... 9

3 Praxistest .................................................................................................................. 123.1 Vorgehensweise ................................................................................................ 123.2 Ergebnis und Bewertung .................................................................................... 12

4 Fehlerquellen und Korrekturmöglichkeiten ............................................................... 154.1 Datengrundlagen ............................................................................................... 154.2 Inspektionssystem – Technik ............................................................................. 154.3 Kanalzustand ..................................................................................................... 174.4 Ausführende Firmen .......................................................................................... 174.5 Datenübernahme ............................................................................................... 184.6 Kanalinformationssysteme ................................................................................. 18

5 Einsatz der Systeme ................................................................................................. 195.1 Anlass und Ziele ................................................................................................ 195.2 Wirtschaftlichkeit ................................................................................................ 205.3 Sinnvolle Anwendung der Verlaufserfassung .................................................... 225.4 Wandel des Leistungsspektrums ....................................................................... 23

6 Zusammenfassung ................................................................................................... 257 Literaturverzeichnis .................................................................................................. 27

Page 3: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 3

1 EINLEITUNG Für eine Kanalbestandserfassung und die ganzheitliche Unterhaltung und Sanierung von Entwässerungssystemen nach dem Stand der Technik steigen die Anforderungen an die Kanalinspektionssysteme. Neben der Zustandserfassung wird zunehmend auch die Dokumentation des Leitungsverlaufs von Bedeutung. In den letzten Jahren wurden verschiedene Inspektionssysteme hierfür entwickelt, die den Leitungsverlauf anhand von automatisierten Messsystemen rekonstruieren. Es stellt sich die Frage, ob die auf dem Markt befindlichen Inspektionssysteme den Anforderungen genügen und ein Einsatz dieser Systeme in der Praxis sinnvoll und wirtschaftlich ist. Aufgrund der Komplexität der Aufgabenstellung sind ein optimierter Arbeitsablauf, die Berücksichtigung von Fehlerquellen sowie Korrekturmöglichkeiten entscheidend für das Ergebnis. Durch die Entwicklung der Inspektionssysteme lässt sich beobachten, dass sich das Leistungsspektrum der Inspektionsfirmen zunehmend auf typische Ingenieurdienstleistungen erweitert. Die Wandlung der Aufgabengebiete und die daraus resultierenden Vorteile und Nachteile sind zu betrachten.

According to the latest technology, the requirements for sewer inspection technique for canal survey and the entire maintenance and sanitation of the drainage system are increasing. In addition to the survey of the condition of the sewage system the documentation of the pipe positions are becoming increasingly important. In recent years, various inspection systems have been developed for this purpose, which reconstruct the course of the sewage pipes on the basis of automated measuring systems. This raises the question whether the inspection systems available on the market meet the requirements and whether the practical use of these systems is sensible and economical. Due to the complexity of the task, an optimized work process and the consideration of sources of error and correction possibilities are decisive for the result. With the development of inspection systems, it can be observed that the range of services of the inspection company is increasingly expanding into typical engineering tasks. The transformation of the task fields and the resulting advantages and disadvantages should be contemplated.

Page 4: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 4

2 INSPEKTIONSSYSTEME MIT 3D-DOKUMENTATION DES LEITUNGSVERLAUFS

2.1 Hinweise zum Thema Auf dem Markt stehen Inspektionssysteme zahlreicher Hersteller zur Verfügung. Nicht Bestandteil des Vortrags sind Systeme, die auf der Basis von Schätzungen (Winkel/Bögen) des Inspekteurs eine Rekonstruktion des Leitungsverlaufs darstellen.

Neben den herkömmlichen Kamerasystemen gibt es auch Scan-Systeme, die eine dreidimensionale Abbildung der Rohrwandung ermöglichen. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass diese Kameras als 3D-Kameras bezeichnet werden. Hiermit ist jedoch die dreidimensionale Aufzeichnung der Rohrwandung gemeint, nicht die dreidimensionale Verlaufserfassung, die nachfolgend behandelt wird.

2.2 Systeme mit inertialem Messprinzip

2.2.1 Kamerasysteme

Auf dem Markt werden derzeit von JT-Elektronik (seit 2005) und IBAK (seit der IFAT 2014) Kamerasysteme mit inertialem Messprinzip angeboten. Bei diesen Systemen ist jeweils eine Messeinheit in die Kamerasysteme integriert, über die der Verlauf der Kamera im Kanal und somit die Lage des Kanals dokumentiert werden kann.

Die Satelliten-Systeme sind mit oder ohne Spülantrieb einsetzbar. Die Positionierung der Abbiegeeinheit ist durch eine Beobachtungskamera kontrollierbar. Die Kamerasysteme können auch als mobile Einheit für den Einsatz in nicht anfahrbaren Bereich eingesetzt werden.

Abbildung 1: IBAK-Satellitenfahrwagen LISY 3 mit ORION 3D-GeoSense-System [7]

Page 5: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 5

Abbildung 2: JT-Satellitenfahrwagen Typ SKI-II mit Lindauer Schere [8]

Für die Verlaufserfassung in einem mehrfach verzweigten System ist die Verwendung von abbiegefähigen Kameraköpfen erforderlich. Bei der Fa. JT-Elektronik erfolgt dies über die Lindauer Mini-Schere. Die Mini-Schere ist für den Einsatzbereich DN 100 bis DN 200 konzipiert. Die Dreh-Schwenkkopfkamera besitzt einen Schwenkbereich von 250° horizontal und unendlich radial. In der Kamera sind ein Ortungssender und optional die inertiale Messeinheit für die Verlaufsmessung integriert. Die zurückfahrbare Leitvorrichtung „Schere“ dient dem Einbiegen in Anschlüsse und zur Überwindung von Hindernissen. Danach kann die Leiteinrichtung wieder in das Gehäuse eingefahren werden. Das Kamerabild ist dadurch frei für die Inspektion und frei dreh-/schwenkbar.

Abbildung 3: JT-Kamerasystem Lindauer Schere [8]

Die Fa. IBAK hat die Sensorik in ihre ORION Kamera integriert. Es wird ein kleiner, vorkalibrierter Sensor verwendet. Zukünftig soll der Sensor auch in der POLARIS-Kamera verbaut werden. Der Sensor wird vor der Verwendung in einem speziellen Verfahren kalibriert. Durch das Kalibrieren und durch Kompensationsverfahren zum Ausblenden eindeutiger systematischer Sensorfehler soll die Drift minimiert werden. Das Abbiegen in einem mehrfach verzweigten System wird durch die Führungseinheit „Kieler

Page 6: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 6

Stäbchen“ (ORION L) ermöglicht. Es steht in verschiedenen Ausführungen und Längen zur Verfügung.

Abbildung 4: IBAK-Kamerakopf ORION-L mit 3D-GeoSense-System [7]

Die ORION-Kamera ist für den Einsatzbereich DN 100 bis DN 200 konzipiert. Die Dreh-Schwenkkopfkamera besitzt mit Stäbchen einen horizontalen Schwenkbereich von ± 50° (abhängig vom Rohrdurchmesser) und einen unendlichen radialen Schwenkbereich.

Die eingesetzte Spüldüse ist sowohl für den Vortrieb als auch für die optimale Ausrichtung des Kamerakopfes im Rohr zuständig. Pumpe, Schlauch und Düse sind aufeinander abgestimmt, um eine möglichst hohe Reichweite bei geringem Wasserverbrauch für den HD-Antrieb zu erzielen. Mit HD-Antrieb ist eine Reichweite von bis ca. 120 m im Seitenkanal möglich. 90°-Bögen können ab ≥ DN 125 durchfahren werden.

2.2.2 Messprinzip

Bei den Systemen ist in der Kamera eine miniaturisierte inertiale Messeinheit (engl.: Inertial Measurement Units, abgekürzt IMU) eingebaut, welche eine Lageänderung

§ in horizontaler Richtung (Drehung um die z-Achse = Gieren)

§ in vertikaler Richtung (Drehung um die y-Achse = Nicken)

§ in Längsrichtung (Drehung um die x-Achse = Rollen)

registrieren kann.

Inertialsensoren sind mikro-elektromechanische Systeme, die sich aus Drehratensensoren (auch Vibrationskreisel oder Gyroskope genannt), Beschleunigungs- und Magnetfeldsensoren zusammensetzen. Für die Messung nutzen die Sensoren die Massenträgheit und das Magnetfeld der Erde.

Page 7: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 7

Abbildung 5: Systemüberblick von inertialen Systemen (in Anlehnung an [1])

Aus den Messwerten werden in dem vorher festgelegten x-/y-/z-Koordinatensystem genaue Koordinaten berechnet, um den Leitungsverlauf exakt nachbilden zu können.

Die Messung der Systeme erfolgt in „Echtzeit“, d.h. der Inspekteur sieht auf seinem Bildschirm die aktuelle Lage der Kamera, sofern vorher ein Lageplanbezug hergestellt wurde.

Die Fa. IBAK hat ein neues Verfahren zur hydrostatischen Höhenmessung im verzweigten Leitungsnetz entwickelt und patentieren lassen. Das System basiert auf dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch den Hochdruck-Spülschlauch gebildet. Dabei wird die im Spülschlauch stehende Wassersäule mit Hilfe eines Drucksensors bestimmt. Zuerst wird eine Referenzmessung für die Folgemessungen am Schachtdeckel mit bekannter Höhe durchgeführt. Im Anschluss wird die Kamera bis zum nächsten gewünschten Messpunkt eingespült, der Spülvorgang angehalten und die Wassersäule erneut gemessen. Aus der Druckdifferenz zur Referenzmessung kann die exakte Höhe der Rohrleitung am Messpunkt bestimmt werden. Diese Messmethode ist deshalb besonders für die Bestimmung der Anschlusspunkthöhen oder bei geringen oder wechselnden Gefällen geeignet. Es soll eine Genauigkeit von ± 1 cm erreicht werden können. Der Messbereich

^^

Weg impulsgeber Bewegungsbeding ungen

Geradlinig keit,Abbieg ungumbekanntenWinkel,

Vor- Rückwärtsbewegung

Datenmodellierung(3-DObjekte,Topologie) Datenaustausch

Objektbildung

3-DKoordinaten

Datenerfassung

NutzeroberflächeSteuerung

VisualisierungLeitung en

Inertialsensor/Lagewinkelsensor

Page 8: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 8

beträgt ± 8 m von der Straßenoberfläche. Sie entfällt allerdings bei portablen Systemen, bei denen kein HD-Antrieb verwendet wird.

2.2.3 Genauigkeiten Die erreichbaren Genauigkeiten sind von den Firmen aus praktischen Erfahrungen ermittelt worden und beziehen sich auf die einzelnen Systeme bei fachgerechter Anwendung. Die Genauigkeit ist von zahlreichen Faktoren abhängig. Auf die Fehlerquellen und Korrekturmöglichkeiten wird im Kapitel 4 näher eingegangen.

Von den Herstellern werden folgende Genauigkeiten angegeben:

Einsatzgrenzen Lindauer Schere

JT-Elektronik

ORION L

IBAK

Lage (XY-Achsen): 0,5 m auf 25 m Keine Angabe zur IFAT 2014

Höhe (Z-Achse): 0,5 x DN auf 10 m Länge ± 1 cm

(bei hydrostat. Höhenmessung)

Tabelle 1: Erreichbare Genauigkeiten der abbiegefähigen Systeme

2.3 Systeme mit Drehratensensoren

2.3.1 Kamerasystem

Einziger Hersteller dieser Systeme ist derzeit die Fa. Kummert aus Gerolzhofen. Die Firmenphilosophie der Fa. Kummert unterscheidet sich von den anderen oben genannten Anbietern. Der Schwerpunkt liegt bei der Fa. Kummert darauf, ein kostengünstiges und einfach zu bedienendes Gerät für die Grundstücksentwässerung anzubieten.

Das Inspektionssystem ist modular aufgebaut und wird je nach Einsatzzweck zusammengesetzt. Die für die Verlaufserfassung entwickelte CamFlex-Kamera ist mit einer Abbiegemöglichkeit und Messsensoren ausgestattet und somit auch für die Dokumentation des Leitungsverlaufs zuständig. Sie besteht aus 3 Segmenten, die sich mittels Stellantrieben gegeneinander bewegen lassen und aus gerader Lage eine Verformung bis 90° ermöglichen. Der Einsatzbereich des Systems liegt in Nennweiten zwischen DN 100 und DN 200. 90°-Bögen navigiert die Kamera ab ≥ DN 125.

Page 9: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 9

Abbildung 6: CamFlex Kamerakopf [9] Abbildung 7: Inspektionssystem [9]

2.3.2 Messprinzip

Über Drehratensensoren lassen sich die Winkel von Abzweigen und Bögen in der Lage bestimmen. Die Drehratensensoren besitzen eine Drift von ca. 1° pro Minute. Um den Fehler aus der Driftabweichung gering zu halten, wird nur partiell gemessen und die Sensoren an Abzweigen und Bögen für eine Vermessung aktiviert. Der Winkel zur Horizontalen wird über eine elektronische Wasserwaage gemessen. Der Sensor ist ein Absolutsensor, der immer den Winkel zur Horizontalen misst. Dies hat den Vorteil, dass sich im Falle einer Fehlmessung bei den weiteren Messungen der Fehler nicht akkumuliert.

2.4 Funktionen

2.4.1 Allgemeine Funktionen

Alle Systeme bieten die allgemein gängigen Funktionen der Inspektionssoftware nach dem heutigen Stand der Technik an, wie

§ Projektverwaltung

§ Datenerfassung für Haltungen / Schächte und Hausanschlüsse

§ Digitalisierungsfunktionen

§ Reporterstellung für Stamm- und Untersuchungsberichte, Statistiken etc.

§ Exportmöglichkeit nach Microsoft Office, PDF

§ Viewer zur kostenlosen Weitergabe und Betrachtung der Daten

§ Videodaten MPEG 1, 2 oder 4 mit Ansteuerung

Page 10: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 10

§ Konfigurierbare Videoeinblendungen

Mittlerweile ist die nachträgliche Texteinblendung Stand der Technik. Bei der nachträglichen Texteinblendung werden die Texte und Beschriftungen erst beim Export der Inspektion in das Video fest eingeschrieben. Somit bleiben alle Eingaben und Texte im Video bis zum Schluss editierbar und Korrekturen an Grunddaten und Feststellungen sind bis zum Export möglich. Dies ist aus Sicht des Autors eine entscheidende Verbesserung zur festen Texteinblendung, da nachträgliche Änderungen nicht nur im Bericht, sondern auch im Video enthalten sind. Somit werden Abweichungen zwischen Bericht und Video und damit verbundene Unsicherheiten beim Betrachter vermieden. Es gibt jedoch auch Stimmen, die eine nachträgliche Texteinblendung ablehnen, da dadurch das Originaldokument verändert werden könnte.

2.4.2 Zustandserfassung

Die bautechnische Bestandsaufnahme ist nach den gängigen Kodierungsmöglichkeiten ISYBAU 2006/2013, DIN EN 13508-2, DWA-M150, DWA-M149-2, ISYBAU 1996/2001 möglich. Sonderformate können eingerichtet und anschließend ausgewählt werden. Je nach Ausstattungsvariante sind die Systeme mit Temperaturmessung, Neigungsmessung, Schadens- und Rissbreitenvermessung, Deformationsmessung, Durchmesserbestimmung und Schadensklassifizierung ausgestattet.

2.4.3 Kartengrundlagen

Als Basis für die Inspektion können Lagepläne, Karten oder Luftbilder hinterlegt werden.

Es besteht die Möglichkeit, ein lokales Koordinatensystem anzulegen oder georeferenzierte Grundlagen zu verwenden, die auf UTM- oder Gauß-Krüger-Koordinaten basieren.

Basispläne oder Bilder können gedreht, skaliert und verschoben werden. Der Startwinkel kann eingemessen und transformiert werden. Mit Hilfe von Passpunkten kann auch nach der Inspektion eine Transformation in ein georeferenziertes System erfolgen. Gebäudegrundrisse können bei der Fa. Kummert direkt in der Inspektionssoftware eingegeben werden.

Page 11: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 11

Abbildung 8: Erstellung eines Gebäudegrundrisses mit can3D, Fa. Kummert [9]

2.4.4 Im- und Export der Daten

Pläne können in zahlreichen Formaten, z.B. als Bilddatei, als PDF-Datei oder als CAD-Datei hinterlegt werden. Die Stammdaten des Entwässerungssystems können über die gängige ISYBAU-Schnittstelle, aber auch als DWA-M 150, ASCII- oder Rasterdaten ausgetauscht werden. Ab ISYBAU 2006 können über die XML-Daten auch die genauen Leitungsanfangs- und endpunkte sowie die Zwischenpunkte übertragen werden. Die Zustandsdaten werden über die ISYBAU-Schnittstellen (ISYBAU 1996, 2001, 2006) und die DWA-Schnittstelle M150 exportiert.

Page 12: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 12

3 PRAXISTEST

3.1 Vorgehensweise Um die Inspektionssysteme in der Praxis beurteilen zu können, wurden an zwei Leitungsnetzen von Liegenschaften in Würzburg Inspektionen durchgeführt. Die Inspektionen erfolgten eigenständig durch die Herstellerfirmen mit eigenem Personal.

Den Firmen wurden vor Beginn der Untersuchungen jeweils folgende Unterlagen zur Verfügung gestellt:

- Georeferenzierter Lageplan mit digitaler Flurkarte

- Gebäudegrundriss

- Kanalnetz mit Startschächten (ohne Darstellung der zu untersuchenden

Leitungsabschnitte)

Beim Objekt 1 (Abbildung 9) wurde das Grundleitungsnetz eines aktuellen Bauprojekts in Würzburg im Zuge der Verlegung von einem Vermessungsbüro am offenen Rohrgraben tachymetrisch vermessen. Der von den Firmen aufgezeichnete Kanalverlauf kann deshalb mit dem realen Kanalverlauf verglichen werden. Durch die Bauphase waren die Entwässerungsobjekte im Gebäude noch sichtbar. Der Verlauf der Anschlussleitungen und Grundleitungen war zu ermitteln.

Beim Objekt 2 (Abbildung 10) handelt es sich um ein bestehendes Kanalnetz einer Liegenschaft. Es wurde zusätzlich zum Objekt 1 gewählt, um den Einsatz der inertialen Kamerasysteme im Satellitenbetrieb zu prüfen. Die Schächte und Straßeneinläufe wurden tachymetrisch vermessen. Die Daten des Start- und Endschachts wurden den ausführenden Firmen übergeben. Die Lage der Straßenabläufe sollte anhand der Verlaufserfassung ermittelt werden.

3.2 Ergebnis und Bewertung Die Untersuchungen zeigten, dass grundsätzlich alle Systeme für die Inspektion von Grundstücksentwässerungsanlagen geeignet sind.

Alle Systeme konnten das Grundleitungssystem des Objekts 1 vollständig erfassen.

Das System der Fa. Kummert lässt sich aufgrund der unterschiedlichen Zielsetzung nur bedingt mit den inertialen Messsystemen vergleichen. Wie bereits unter 2.3.1 beschrieben liegt bei der Fa. Kummert der Schwerpunkt darauf, ein kostengünstiges und einfach anzuwendendes System für die Grundstücksentwässerung anzubieten.

Page 13: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 13

Eine Inspektion vom Hauptkanal aus ist nicht möglich. Unter Verwendung von Einmessungen und entsprechendem Abgleich der Eingaben konnte das Netz vom System der Fa. Kummert vollständig abgebildet werden.

Bei den inertialen Systemen der Firmen IBAK und JT-Elektronik konnten die Objekte von einem Startpunkt aus (Startschacht) ohne Zuhilfenahme von weiteren Zugangspunkten inspiziert werden. Zusätzliche Ortungen oder Einmessungen wurden nicht durchgeführt.

Die inertialen Systeme konnten das Entwässerungssystem des Objekts 1 (Abbildung 9) mit geringen Abweichungen zur Vermessung abbilden. Bei der Fa. JT-Elektronik lagen diese selbst bei der 80 m langen Leitungsstrecke am Leitungsende bei nur ca. 40 cm. Die hydrostatische Höhenmessung ergab nach Prüfung vor Ort Abweichungen zur Bestandsvermessung von unter 10 cm. Die Messmethode stellt eine Verbesserung zu den gängigen Ortungsverfahren dar.

Abbildung 9: Praxistest Obj. 1 – Gegenüberstellung Verlaufserfassung zu Bestand

Page 14: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 14

Beim Objekt 2 (Abbildung 10) wurden die vermessenen Straßeneinläufe alle zielgenau erreicht. Die maximale Abweichung zum Mittelpunkt des Straßeneinlaufs beträgt 22 cm. Der Startwinkel des Abzweigs aus dem Hauptkanal wurde somit mit einer hohen Genauigkeit bestimmt.

Abbildung 10: Praxistest Obj. 2 – Verlaufserfassung, Vermessungspunkte

Page 15: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 15

4 FEHLERQUELLEN UND KORREKTURMÖGLICHKEITEN

4.1 Datengrundlagen Die Genauigkeit der Ausgangspunkte bildet die Genauigkeitsgrundlage für die Kanalverlaufserfassung. Bei der Vermessung ist die gewünschte Genauigkeit vor Projektbeginn zu definieren und entsprechende Vermessungssysteme anzuwenden. Für die Erzielung einer größtmöglichen Genauigkeit ist darauf zu achten, dass nicht nur die Schachtmittelpunkte, sondern auch die Rohranschlusspunkte der zu- und abgehenden Leitungen in Lage und Höhe vermessen sind.

Bei Grundstücksentwässerungsanlagen (GEA) ist die Grundlage für die Überprüfung und Bewertung des Grundleitungssystems ein Entwässerungsplan. Sollte kein verwertbarer Entwässerungsplan vorliegen, sind nach DIN 1986 Teil 30 [5] zumindest Lageskizzen zu erstellen, die im Zuge der Inspektion erstellt oder vervollständigt werden können. In diesen Skizzen sind Lage, eindeutige Bezeichnungen und Sachinformationen (Nennweite, Material etc.) zu den Grundleitungen aufzuführen. Eine eindeutige Bezeichnung aller Objekte ist zwingend erforderlich, um den Entwässerungsobjekten die Videodaten zuordnen zu können. Bei GEA von Ein- und Mehrfamilienhäusern rückt die Genauigkeit etwas in den Hintergrund. Hier liegen die Schwerpunkte zumeist in der Feststellung des Zustands und der Dichtheit. Für die Dichtheitsprüfung ist die Feststellung der Kanallängen und –durchmesser zur Berechnung der Oberfläche entscheidend. Je nach Anforderungen kann hier die Einpassung des Kanalsystems über die Hausumringe des Vermessungsamtes in Kombination mit einem gescannten Gebäudegrundriss als ausreichend erachtet werden. „Für größere Werksgelände sollte ein betriebseigenes Kanalkataster aufgestellt werden, in welches als erster Schritt alle verfügbaren Einzelpläne, Angaben über Schächte, Rohrleitungen, Werkstoffe, Zuläufe und Haltungslängen logisch aufgelistet und zur besseren Verwaltung in eine Datenbank eingegeben werden“ [6].

4.2 Inspektionssystem – Technik

4.2.1 Inertiale Messsysteme

Die Abweichung des Sensors bezeichnet man als Drift. Die Drift ist abhängig von der Zeit und von Sensortyp und -qualität. Die Sensoren sind in bestimmten Intervallen zu kalibrieren, um die korrekte Funktion zu gewährleisten. Um die Zeit für die Messung möglichst gering zu halten besteht die Möglichkeit, entweder kontinuierlich zu messen

Page 16: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 16

oder bei gerade verlaufenden Stücken die kontinuierliche Messung abzuschalten (partielle Messung). Der Inspekteur hat die wichtige Aufgabe zu entscheiden, wann er die Messung aktiviert oder deaktiviert. Werden Lageabweichungen durch Muffenversätze nicht erkannt, ergibt sich ein Fehler durch fehlende Messwerte. Es wird eine Trennung zwischen Verlaufserfassung und Inspektion empfohlen. Hierdurch werden die Messzeit und somit auch die Drift gering gehalten. Die Einspülgeschwindigkeit sollte konstant hoch gewählt werden. Ein weiterer Aspekt für die Trennung zwischen Verlaufserfassung und Zustandserfassung ist die Lageverschiebung bei der Zustandsdokumentation. Zur ordnungsgemäßen Dokumentation des Bogens oder eines Schadens muss der Kamerakopf wieder zurückgezogen werden. Durch das Zurückziehen und nachfolgende Vorschieben ändert sich die Lage der Kamera im Rohr und stellt eine Fehlerquelle dar. Die Lage der Kamera im Rohr und die Führung der Kamera im Rohr sind entscheidende Einflussfaktoren auf die Messergebnisse. Die Systeme sind dahingehend optimiert, dass die Kamera mit dem Messsystem möglichst gerade im Rohr liegt.

Optimale Lage Schräge Lage

Abbildung 11: Lage des Inspektionssystems im Rohr

Es ist darauf zu achten, dass die Kamera nicht durch die eingeleiteten Kräfte aus den Anschlüssen (Spülschlauch, Kabel) angehoben und somit die vertikale Ausrichtung im Rohr beeinflusst wird, da auch dies zu Messfehlern führt.

Für eine Inspektion ist der Startwinkel der Inspektion der entscheidende Winkel. In einem mehrfach verzweigten System kann sich der Fehler der Winkelabweichungen akkumulieren.

Page 17: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 17

Abbildung 12: Geometrische Auswirkung von Winkelabweichungen

Es wird deshalb empfohlen, zusätzlich zur Verlaufserfassung an nicht sichtbaren Endpunkten oder an Knickpunkten Ortungen durchzuführen, um die berechnete Lage der Kamera prüfen und bei Bedarf korrigieren zu können.

4.3 Kanalzustand Verschmutzungen und Ablagerungen verhindern den ruhigen und mittigen Lauf der Kamera im Rohr sodass sich Abweichungen ergeben. Der Zustand des Kanalsystems ist deshalb ebenfalls ein Faktor für die Genauigkeit der Messung.

Abwasserleitungen und –kanäle sollten bei vorliegender Verschmutzung vor der Inspektion und der Verlaufserfassung gereinigt werden, sodass gemäß den Anforderungen des ATV-M 143-2 der „[...] Istzustand (Bestandsaufnahme) einwandfrei erfasst werden kann.“ [4]

4.4 Ausführende Firmen Der Inspekteur als Anwender ist der wichtigste Bestandteil der Inspektionseinheit. Die Qualität seiner Arbeit ist ausschlaggebend für das Ergebnis. Manuelle getätigte Eingaben sind grundsätzlich zu begründen und zu dokumentieren.

Durch die zunehmenden technischen Möglichkeiten steigen auch die Anforderungen an den Inspekteur. Der bedienende Inspekteur muss vielseitige Kenntnisse und Fähigkeiten haben:

§ Handwerkliche Fähigkeiten (Mechanik der Inspektionssysteme)

§ Technische Fähigkeiten (Software und Elektrik)

§ Fachliche Kenntnisse (Kanalsysteme, Zustandsbewertung)

§ Dreidimensionales Vorstellungsvermögen (vor allem bei mehrfach verzweigten

Systemen)

Δx = tanα * L

mit:

Δx = Lageabweichung in m

α = Winkel/Winkelfehler in °

L = Rohrsegmentlänge in m

Page 18: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 18

4.5 Datenübernahme Durch die automatisierte Verlaufserfassung der TV-Inspektionssysteme werden dem Auftraggeber oder Ingenieurbüro fertige Bestandspläne übergeben. Somit wird die ursprünglich durch den Ingenieur erbrachte Leistung durch den Inspekteur ausgeführt.

Es ist eine Prüfung der Daten erforderlich. Dies kann bei der Sichtung des Videomaterials erfolgen. Zumindest ist eine Plausibilitätsprüfung durch einen Abgleich der bekannten Punkte mit den im gelieferten Bestandsplan enthaltenen Punkte ist zwingend durchzuführen.

4.6 Kanalinformationssysteme Die gewonnenen Daten aus der Inspektion sind 3-dimensional. Für jeden aufgezeichneten Punkt liegen x-, y- und z-Koordinaten vor.

Die Plandarstellung der Kanalbestandspläne und Zustandspläne ist derzeit – zumindest im erdverlegten Bereich – zumeist noch 2-dimensional. Es ist deshalb zu prüfen, wie die Kanalinformationssoftware bei der Weiterverarbeitung mit den eingespielten Daten umgehen kann und welche Daten für die Plandarstellung verwendet werden.

Solange das Gefälle gering ist, sind die zu erwartenden Abweichungen zwischen 2D und 3D gering. Bei zunehmendem Gefälle werden die Abweichungen größer. Besonders problematisch wird es bei wechselnden Gefälleverhältnissen, die häufig bei Anschlussleitungen vorgefunden werden können.

Abbildung 13: Anschlussleitung im Lageplan (links) und Längsschnitt (rechts)

Page 19: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 19

5 EINSATZ DER SYSTEME

5.1 Anlass und Ziele Vor Beginn der Planungen sind zuerst die Aufgabenstellung, der Bedarf und die Ziele zu definieren. Je nach Auftraggeber liegen unterschiedliche Interessen vor. Folgende Fragen sollten beantwortet werden:

§ Was ist der Anlass für die Inspektion?

§ Welche Datengrundlage ist vorhanden?

§ Welche Zugangsmöglichkeiten sind vorhanden?

§ Welcher Genauigkeitsgrad ist erforderlich?

§ Ist eine Einbindung in die Datenbank erforderlich?

§ Sind digitale Pläne erforderlich?

§ Wie viel darf die Inspektion kosten?

Anlässe für die Bestandserfassung können u.a. sein:

1. Eigenüberwachung der Abwasseranlage

2. Anstehende Baumaßnahmen (Sanierung, Erweiterung)

3. Eigentümerwechsel

4. Nachweis der Dichtheit (Neubau oder intervallmäßig)

5. Betriebliche Probleme

Aufgrund der Verantwortlichkeit sollte das Ziel des Kanalnetzbetreibers eine flächendeckende Erfassung zumindest bis zum Übergabepunkt sein. Es gibt jedoch bereits auch Städte und Gemeinden, die nicht nur den öffentlichen Teil betrachten, sondern in sogenannten Kooperationsmodellen auch die Grundstücksentwässerungs-anlagen in das Gesamtkonzept der Bestandsaufnahme und das daraus resultierende Sanierungskonzept einbinden.

Für die Grundstücksentwässerung gilt die DIN 1986, für die Instandhaltung im Speziellen die DIN 1986-30 [5]. Für staatliche Liegenschaften gelten daneben für die Planung, den Bau und den Betrieb von abwassertechnischen Anlagen die Arbeitshilfen Abwasser [2]. Diese definieren die Anforderungen an die planerischen, baulichen und betrieblichen Leistungen. Hinsichtlich der Vermessung sind die Baufachlichen

Page 20: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 20

Richtlinien Vermessung (BFR Verm [3]) zu beachten, sodass diese Kanalnetze noch von Werks- und Firmengeländen unterschieden werden.

Sofern keine aussagekräftigen Daten zum Abwassersystem vorhanden sind, werden diese im Zuge eines Liegenschaftsbezogenen Abwasserentsorgungskonzeptes (LAK) durch eine Vermessung und Bestandsaufnahme in eine Kanaldatenbank aufgenommen. Diese bildet die Grundlage für die Inspektion und wird über den Import der Daten aus der Inspektion ergänzt.

Bei Unternehmen sind die Anforderungen an die Bestandsaufnahme stark von der Größe des Betriebes und dessen Werksgeländes abhängig und deshalb sehr unterschiedlich. Je nach Größe des Unternehmens ist hier eine Bewertung im Einzelfall zielführend.

Die Kanalnetze sowohl der staatlichen Liegenschaften als auch der Werksgelände sind sehr unterschiedlich in ihrer Struktur und Größe. Je nach Kanalnetz können entweder die Satellitensysteme, Schiebekamerasysteme oder beide in Kombination eingesetzt werden.

Bei Grundstücksentwässerungsanlagen von privaten Ein-/Mehrfamilienhäusern werden in der Regel TV-Inspektionen nur dann durchgeführt, wenn eine Verpflichtung (z.B. Dichtheitsnachweis) hierfür besteht, ein Kauf oder Verkauf der Immobilie ansteht oder betriebliche Probleme eine Inspektion erforderlich machen. Hier können einfache Planskizzen zur Angabe der Lage und Objektbezeichnungen zur Dokumentation ausreichen. Eine Einbindung in das Kanalkataster ist oft nicht erforderlich, außer es sind entsprechende Vorgaben durch die Gemeinde oder Stadt gegeben und in der Abwassersatzung geregelt.

Sind auf dem Grundstück ein Revisionsschacht oder zugängliche Revisionsöffnungen vorhanden, können für die Inspektion und Bestandsaufnahme Schiebekamerasysteme eingesetzt werden. Nur wenn kein Zugang zum Grundleitungssystem vorhanden ist, müssen in Abstimmung mit dem öffentlichen Kanalnetzbetreiber Satellitensysteme verwendet werden.

5.2 Wirtschaftlichkeit

5.2.1 Vermessung vor der Inspektion

Es liegt kein Mehraufwand im Vergleich zu einer konventionellen Inspektion vor. Für kleine Grundstücksentwässerungsanlagen, für die keine Vermessung als erforderlich erachtet wird, können alternative Möglichkeiten wie z.B. bei der Fa. Kummert die Verwendung von Hausumringen des Vermessungsamtes oder OpenStreetMap eingesetzt werden, um einen Koordinatenbezug herzustellen. Lagepläne des Gebäudes

Page 21: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 21

können hinterlegt oder der Gebäudegrundriss in der Inspektionssoftware eingegeben werden.

5.2.2 Inspektionsvorgang

Die Bestandserfassung gliedert sich in

1. die Abbildung der Leitungstopologie (= Verlaufserfassung) und

2. die Zustandserfassung.

Bei den inertialen Systemen wird eine getrennte Durchführung dieser Arbeitsschritte empfohlen. Durch das Einspülen der Kamera wird die empfohlene vorherige Reinigung durchgeführt. Somit ist mit nur einem geringen Mehraufwand zu einer Inspektion nach vorheriger Reinigung ohne Verlaufserfassung auszugehen. Bei der Fa. Kummert erfolgt die Aufzeichnung des Verlaufs im Zuge der Inspektion, da nur partielle Messungen durchgeführt werden. In der Regel wird vorher eine Reinigung durchgeführt.

Zur Kontrolle und Bestätigung des vom Inspektionssystem errechneten Leitungsverlaufs wird die Durchführung von Ortungen empfohlen. Ortungen müssten bei Verwendung von Systemen ohne Verlaufserfassung ebenso und je nach Kanalsystem eher zahlreicher angewendet werden, sodass hier eine Zeitersparnis zu erwarten ist.

Letztendlich ist bei allen Systemen mit Dokumentation des Leitungsverlaufs ein Mehraufwand zur Inspektion ohne Verlaufserfassung zu verzeichnen, da die Messfunktionen vom Inspekteur gesteuert, kontrolliert und dokumentiert werden müssen. Der von Herstellern angegebene Mehraufwand von ca. 10 - 20 % im Vergleich zu einer Inspektion ohne Verlaufserfassung erscheint nach eigenen praktischen Erfahrungen jedoch plausibel.

5.2.3 Datenaufbereitung

Die bei der Inspektion gewonnenen Daten werden im Büro der Inspektionsfirma geprüft und für die Übergabe an den Auftraggeber aufbereitet. Dies bedeutet auch hier einen zusätzlichen Zeitaufwand für die Inspektionsfirma. Durch die Dokumentation des Leitungsverlaufs sind zusätzlich zu den Inspektionsdaten auch die Stammdaten des Systems zu prüfen und ein Bestandsplan zu erstellen.

Nach Zusammenstellung und Aufbereitung der Stamm- und Zustandsdaten können diese an den Auftraggeber oder dessen Ingenieurbüro übergeben werden.

Der große Vorteil der Verlaufserfassung ist, dass der zeitaufwendige Vorgang der Verlaufsrekonstruktion anhand der Angaben und Daten aus der TV-Inspektion entfällt.

Page 22: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 22

Durch den Live-View der Systeme erfolgt die erste Plausibilitätsprüfung bereits vor Ort bei der Inspektion.

5.2.4 Datenübernahme

Die von der Inspektionsfirma übergebenen Daten werden auf Plausibilität geprüft und dann weiter verwendet. Sofern gewünscht, werden die Daten in die Kanaldatenbank importiert und eingearbeitet. Sofern alle Daten richtig sind, ist der Zeitaufwand hierfür gering. Über die ISYBAU XML-Schnittstelle werden sowohl das Stammdaten- als auch das Zustandsdatenkollektiv inklusive übergeben, sodass lediglich eine Textfreistellung und die Eingabe zusätzlich gewünschter nicht übergebener Sachdaten zum Kanalsystem erforderlich werden.

5.2.5 Betrachtung des Gesamtaufwands

Um eine Aussage zur Wirtschaftlichkeit treffen zu können, ist die Gesamtheit der in 5.2.1 bis 5.2.4 beschriebenen Punkte gegenüberzustellen.

Der Aufwand für den Inspektionsvorgang und die Datenaufbereitung der Inspektionsfirma ist höher als bei einer Inspektion ohne Verlaufserfassung, der Aufwand für die Datenübernahme beim Auftraggeber oder dessen Ingenieurbüro dafür geringer. Wie hoch die einzelnen Anteile sind, hängt stark von den Anforderungen, der Topologie des Kanalnetzes und dem Zustand des Kanalnetzes ab. Es kann deshalb kein allgemein gültiger Ansatz angegeben werden.

Anhand von eigenen Erfahrungswerten wird in der Summe von einem Mehraufwand von 10 % ausgegangen.

Nicht kalkulierbar ist die Zeitersparnis durch den Erhalt von genaueren Angaben zum Leitungsverlauf. Sollte im Fall einer Sanierung eine Aufgrabung für eine Reparatur notwendig werden, ist das Wissen über den genauen Verlauf der Leitung entscheidend für den erforderlichen Zeitbedarf und den damit verbundenen Kosten.

5.3 Sinnvolle Anwendung der Verlaufserfassung Eine sinnvolle Anwendung von Systemen mit Verlaufserfassung ergibt sich bei komplexen Leitungsnetzen, bei denen eine Rekonstruktion des Leitungsverlaufs aufwendig und somit auch kostenintensiv werden kann. Dies gilt im Besonderen für die Grundstücksentwässerung, da hier zumeist mehrfach verzweigte Netze vorliegen.

Page 23: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 23

Ein weiteres Einsatzfeld sind städtische Bereiche mit einer dichten Infrastruktur, in denen die Lage der Anschlussleitungen für anstehende Sanierungsmaßnahmen eine entscheidende Rolle spielt. Eine Ortung der Leitungen ist hier aufgrund der zahlreichen Kabel und Rohrleitungen im Untergrund oder der dichten Oberflächenbefestigung oft nicht möglich. Für geplante Sanierungsmaßnahmen können durch das Wissen über den Leitungsverlauf Kosten eingespart werden, da Suchschlitze auf ein Minimum reduziert und Leitungskreuzungen einfacher berücksichtigt werden können. Durch den geringeren Zeitaufwand werden auch die Verkehrseinschränkungen und die Belastung der Anlieger auf ein erforderliches Minimum reduziert.

Neben der Lageerfassung können mit der Verlaufserfassung auch Unterbögen durch die künstliche Horizontdarstellung erkannt und in der Sanierungsplanung berücksichtigt werden. Im Falle von Kanalerneuerungen kann durch die aufgenommenen Höheninformationen gegebenenfalls die Höhenlage des Hauptkanals angehoben werden und dadurch Kosten eingespart werden.

Bei der Inspektion von öffentlichen Anschlussleitungen wird das Erkennen des Inspektionsziels durch die Darstellung der Kameraposition in Echtzeit (Live-View) auf dem Bildschirm des Inspekteurs vereinfacht. Das Inspektionsziel kann z.B. die Grundstücksgrenze bei Hausanschlussinspektionen sein. Dadurch wird eine einfache Zuordnung der jeweiligen Objekte ermöglicht und der Zeitaufwand für Orientierungsprüfungen und Ortungen reduziert.

Da die Inspektionssysteme mit 3D-Verlaufserfassung noch nicht bei allen Inspektionsfirmen eingesetzt werden, ist der Wettbewerb im Vergleich zu den herkömmlichen Inspektionstechniken ohne Verlaufsdokumentation noch etwas eingeschränkt. Mit der zunehmenden Etablierung der Technologie wird sich dies in den nächsten Jahren jedoch voraussichtlich ändern.

5.4 Wandel des Leistungsspektrums Aufgrund der heute vorhandenen Inspektionstechnik, besonders nach Entwicklung der 3D-Dokumentation des Leitungsverlaufs, lässt sich ein deutlicher Wandel im Leistungsspektrum der Inspektionsfirmen erkennen. Die Inspektionsfirmen haben erkannt, dass sich ihr Leistungsumfang nicht nur auf die Reinigung und Inspektion für die Zustandserfassung beschränken muss, sondern auf die vollständige Bestandserfassung von der Vermessung über die Lageerfassung, Zustandserfassung und Erstellung von Bestands- und Schadensplänen erweitert werden kann.

Diese Entwicklung wird von den Ingenieurbüros teilweise mit Skepsis betrachtet. Wie unter Kapitel 4 beschrieben, sind zahlreiche Fehlerpotentiale beim Projektablauf vorhanden, die es gilt, so gering wie möglich zu halten. Hierfür ist geeignetes

Page 24: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 24

Fachpersonal erforderlich. Bislang oblag die Aufgabe der Bestandsplanerstellung zumeist den Ingenieurbüros, deren Ingenieure sich ihre fachliche Eignung über ein Studium angeeignet haben. Dies ist zwar nicht gleichzeitig ein Garant für eine qualitative Arbeit, lässt jedoch ein gewisses Qualitätsniveau und Grundwissen und technisches Verständnis erwarten.

Die Inspektionsfirmen weisen hingegen starke Unterschiede in ihren Unternehmensorganisationen und Qualifikationen auf. Einige Firmen bleiben bei ihren Reinigungs- und Inspektionsleistungen, andere bieten die gesamte Bandbreite von der Bestandserfassung über die Zustandsbewertung bis zur Sanierung an.

Bei mehreren Firmen lässt sich aktuell beobachten, dass Fachpersonal wie Technische Zeichner aber auch Ingenieure angestellt werden, die das Fachwissen haben, um die gestiegenen Anforderungen erfüllen zu können.

Für den Auftraggeber kann es bequem sein, dass alle Dienstleistungen in einer Hand bleiben und ein ständiger Ansprechpartner zur Verfügung steht. Ob dies für eine Förderung des Wettbewerbs dienlich ist, sollte in Frage gestellt werden.

Aus Sicht der Ingenieurbüros lässt sich die Frage stellen, ob der aktuelle Wandel eine negative Entwicklung für die Ingenieurbüros bedeutet, oder ob die Verlagerung der Bestandserfassung auf die Inspektionsfirmen auch einen Vorteil darstellen kann.

Seitens der Auftraggeber sollte darauf geachtet werden, die Zustandsbewertung und die anschließende Sanierungsplanung durch fachlich qualifizierte Ingenieurbüros durchführen zu lassen. Dadurch wird eine objektive Bewertung des Kanalsystems erstellt und für die Durchführung von Sanierungsmaßnahmen der Wettbewerb gewahrt.

Page 25: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 25

6 ZUSAMMENFASSUNG

Durch die zunehmende Inspektion von verzweigten Netzen steigen die Komplexität der Aufgabenstellung und somit die Anforderungen an den Inspekteur. Da oft keine oder nur unzureichende Planunterlagen für eine Orientierung des Inspekteurs vorliegen, ist eine Lageerfassung zur Dokumentation des Leitungsverlaufs hilfreich. Neben Ortungs-systemen wurden deshalb in den letzten Jahren auch Kamerasysteme entwickelt, die den Leitungsverlauf über eingebaute Messsysteme dreidimensional aufzeichnen können. Auf dem Markt werden derzeit Systeme mit Drehratensensoren sowie inertialen Sensoreinheiten, die sich aus Drehraten-, Beschleunigungs- und Magnetfeldsensoren zusammensetzen, angeboten.

Zur Beurteilung der Systeme wurden in einem Praxistest Untersuchungen an zwei realen Beispielobjekten veranlasst. Von den Herstellern wurde der Verlauf der Anschluss- und Grundleitungen untersucht und aufgezeichnet. Die Untersuchungen ergaben, dass grundsätzlich alle Systeme für die Inspektion von Grundstücksentwässerungsanlagen geeignet sind. Das System der Fa. Kummert lässt sich aufgrund der unterschiedlichen Zielsetzung nur bedingt mit den inertialen Messsystemen der Fa. IBAK und der Fa. JT-Elektronik vergleichen, da der Schwerpunkt der Fa. Kummert darauf liegt, ein kostengünstiges und einfach anzuwendendes System für die Grundstücksentwässerung anzubieten. Unter Einbeziehung von Ortungspunkten oder sichtbaren Entwässerungsgegenständen kann das Netz gut rekonstruiert werden. Eine Inspektion vom Hauptkanal aus ist nicht möglich. Bei den inertialen Satellitensystemen konnten die Grundleitungen von einem Startpunkt aus inspiziert werden, sodass keine weiteren Zugangsmöglichkeiten benötigt wurden. Durch den HD-Antrieb sind große Reichweiten möglich.

Bei den Untersuchungen verdeutlichte sich, dass die erreichbare Genauigkeit der Systeme von zahlreichen Einflussfaktoren abhängig ist. Neben der Berücksichtigung von technischen Fehlerquellen ist hier vor allem auf eine fachgerechte und sorgfältige Ausführung durch die Projektbeteiligten zu achten. Die Grundlagen und der Projektablauf sind entscheidend für das Ergebnis. Plausibilitätsprüfungen sind in allen Projektphasen durchzuführen. Vor Beginn der Inspektionen sollte in Abhängigkeit vom Inspektionsanlass festgelegt werden, welche Genauigkeit erreicht und welcher Aufwand hierfür getätigt werden soll. Für Kanalnetzbetreiber ist die Genauigkeit der Messsysteme vor allem dann entscheidend, wenn andere Methoden zur Ortung des Kanals nicht möglich sind, z.B. in Städten oder Industriegeländen mit einer hohen Infrastrukturdichte.

Page 26: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 26

Bei Grundstücksentwässerungsanlagen für Ein- und Mehrfamilienhäuser liegt der Focus zumeist in der Feststellung des Zustands und der Dichtheit, sofern keine Einbindung in Geoinformationssysteme erforderlich ist.

Für die Prüfung der Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Inspektionssystemen mit dreidimensionaler Verlaufsdokumentation ist der Projektablauf in seiner Gesamtheit zu betrachten. Der Aufwand für den Inspektionsvorgang und die Datenaufbereitung der Inspektionsfirma ist höher als bei einer Inspektion ohne Verlaufserfassung, der Aufwand für die Datenübernahme beim Auftraggeber dafür geringer. Wie hoch die einzelnen Anteile sind, hängt stark von den Anforderungen, der Topologie des Kanalnetzes und dem Zustand des Kanalnetzes ab. Der Mehraufwand wird im Mittel auf ca. 10 % geschätzt. Unberücksichtigt bleiben die Zeit- und Kostenersparnis durch das gewonnene Wissen zum Leitungsverlauf für die Durchführung von Sanierungsmaßnahmen.

Die Verlaufserfassung wird bei komplexen Grundstücksentwässerungsnetzen oder städtischen Leitungsnetzen als besonders sinnvoll erachtet, da hier eine nachträgliche Rekonstruktion des Leitungsverlaufs aufwendig und somit kostenintensiv ist. Da die Inspektionssysteme mit 3D-Verlaufserfassung noch nicht bei allen Inspektionsfirmen eingesetzt werden, ist der Wettbewerb im Vergleich zu den herkömmlichen Inspektionstechniken ohne Verlaufsdokumentation noch eingeschränkt. Mit der zunehmenden Etablierung der Technologie wird sich dies in den nächsten Jahren jedoch voraussichtlich ändern.

Mit der Weiterentwicklung der Inspektionstechnik, besonders nach Entwicklung der Systeme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs, lässt sich ein deutlicher Wandel im Leistungsspektrum der Inspektionsfirmen erkennen. Neben den Reinigungs- und Inspektionsleistungen werden zunehmend auch Vermessungsleistungen und die Erstellung von Bestands- und Schadensplänen angeboten. Dies wird von den Ingenieurbüros, die bislang meist für die Vermessung und die Erstellung der Bestandspläne zuständig waren, kritisch betrachtet.

Seitens der Auftraggeber sollte darauf geachtet werden, dass die Zustandsbewertung und die anschließende Sanierungsplanung weiterhin durch fachlich qualifizierte Ingenieurbüros durchgeführt wird, um eine objektive Bewertung des Kanalsystems zu erhalten und für die Durchführung von Sanierungsmaßnahmen den Wettbewerb zu wahren.

Page 27: TV INSPEKTIONSSYSTEME MIT DREIDIMENSIONALER … · dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die kommunizierende Röhre wird hierbei Die kommunizierende Röhre wird hierbei durch

TV-Inspektionssysteme mit dreidimensionaler Dokumentation des Leitungsverlaufs

Dipl.-Ing. (FH) Detlef Müller, M.Eng Seite 27

7 LITERATURVERZEICHNIS [1] Bauer, Arno; Meister, Hansbert; Reinhardt, Wolfgang, "geoASYS - ein System zur

Dokumentation des Leitungsverlaufs von Grundstücksentwässerungsanlagen - Aufnahme und Dokumentation als Basis einer ganzheitlichen Betrachtung," gwf Wasser - Abwasser, S. 190-196, 2-3/2009

[2] Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung und Bundesministerium der Verteidigung, Arbeitshilfen Abwasser – Planung, Bau und Betrieb von abwassertechnischen Anlagen in Liegenschaften des Bundes, Berlin, Bonn, Stand Juli 2013

[3] Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung und Bundesministerium für Verteidigung, Baufachliche Richtlinien Vermessung (BFR-Vermessung), Berlin, Bonn, Stand September 2007

[4] Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V., ATV-M 143, Teil 2 - Optische Inspektion -Inspektion, Instandsetzung, Sanierung und Erneuerung von Abwasserkanälen und -leitungen, Hennef, 1999

[5] DIN 1986 Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke - Teil 30: Instandhaltung, Berlin: Beuth Verlag, 2012

[6] Heinrichs, Franz-Josef; Rickmann, Bernd; Sondergeld, Klaus-Dieter; Störrlein, Karl-Heinz; Thoma, Robert, Kommentar DIN 1986-30 Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke - Instandhaltung, 1. Auflage, Deutsches Institut für Normung e.V., Auflage, Berlin: Beuth Verlag, 2012

[7] IBAK Helmut Hunger GmbH & Co. KG, Infomaterial, 2014

[8] JT-Elektronik GmbH, http://www.jt-elektronik.de, Abruf am 20. April 2014

[9] Kummert GmbH, Werbematerial, 2014