一、前言：

      城镇供水管网，长输供水工程管线，作为现代城市不可或缺的关键基础设施，对于保障市民的日常生活用水发挥着至关重要的作用。然而，由于管道使用年限较长、环境因素的影响等多种原因，管网漏水问题成为了一种普遍现象。

      在我国，由于城市化建设的加快，供水网络漏损的问题越来越严重。据统计，我国每年漏损量约为80亿吨，2018年—2020年漏损率分别为14.62%、14.12%、13.39%,虽然呈现逐年下降趋势，但仍距“水十条”及“到2025年，全国城市公共供水管网漏损率力争控制在9%以内”的近景目标相距甚远。此外，漏水可能是公共卫生健康问题的根源，供水管道的破裂易导致污染物进入；甚至可能导致供水中断，给市民的生活带来极大的不便。因此，管道泄漏检测工作，对于水量漏损的控制愈发重要，供水行业需要漏损控制措施，以减少漏损带来的损失并产生良好的经济效应，它不仅有助于确保管网的正常运行，还能有效减少损失和污染，对于维护城市供水的稳定性和可持续性具有重要意义。

二、技术说明

      早期供水管道泄漏检测技术是基于各类传感器的人工听漏或简易数据分析检漏，漏损问题往往在事件发生相当长的时间后才被发现，即便采用听漏仪、红外热成像仪、各类机器人等被动检测技术，开展检漏工作也很难挽回已造成的大量经济损失。

      随着各类传感器、通信、水力模型、机器学习等技术的不断发展，管道信息数据的采集、通信和处理使得供水管道泄漏检测技术趋往准确性、时效性和系统性发展为主要特点。供水管线管网管道漏损检测技术也在不断进步，作为现代科技的产物，管道漏损检测检测技术的发展历程与现代科技的发展紧密相连。随着技术的持续更新和完善，漏水检测技术也在不断改进，如今已经涌现出多种先进的检测方法。其中，水听器压力管道泄漏检测法、分布式光纤管道泄露检测法等是较为常见的方法。接下来，我们将对这两种方法进行详细的介绍。

2.1、水听器压力管道泄漏检测法

      该方法可融合到DMA系统中，DMA检测技术是基于传统网格(流量/压力信息)建模与地理信息系统的结合，通过截断管网或关闭阀门的方式将供水管网划分成若干个独立计量区域,能够有效缩小漏点的范围。同时,DMA分区计量能够持续稳定控制供水量，降低企业产销差，以精细化的数据分析达到降低漏损量的目的，实现节能减耗。而在此基础上，通过进一步优化DMA分区中传感器放置点的选取，加强供水管网网络节点压力测量和压力敏感度分析等方式，能够明显提升DMA模型的搜索效率。

（1）、构成

      供水管道泄漏检测技术-水听器压力管道泄漏检测法是通过在供水管道阀门井内布设高灵敏水听器、高频压力传感器，智能数据采集终端RTU可实时采集水声信息、管压等数据，前端硬件设现地监测站，它通过4G、5G等无线通讯方式将信息直接传输至监控中心，系统通过综合各监测点的实时管压、水声信息，检测水锤、泄漏和爆管等事件。监测站配备设备有高频压力传感器+水听器套件、数据采集单元、通讯模块及相应的信号及控制线路、防雷设备、风电互补供电系统（太阳能供电系统）等。

（2）、主要参数

高频压力传感器：

压力监测采集频率64\128\256Hz，以满足分析需求；

量程：0～200psia，更大量程可定制；需满足负压的监测；

精度：≤0.1%FS  

水听器传感器：

灵敏度：-172dB Vre: 1V/μPascal

响应频率范围 ：20Hz-20KHz

传感器材质：PEEK（环保材料，可直接接触水）

（3）、功能技术

       供水管道泄漏检测技术-水听器压力管道泄漏检测法可监测泄漏（漏损、渗漏、泄露），爆管、压力波动等，当系统捕获到威胁管道健康的事件信号后，系统会利用内部已构建的事件特征库来判别事件的类型，自动生成报警信息，储存相关原始传感数据的同时将报警记录推送到监控中心的用户端界面上。该报警信息包含事件发生的时间，位置（系统完成标定后可直接对应到管道位置，并在GIS地图上显示）、事件类型等关健信息。管道运营单位可结合自身的运营管理规定，利用相关报警信息对相应管道采取勘察或维护等措施。

 ① 数据分析及挖掘功能：

a. 波形图和频谱图：系统的显示方式包括信号的时域图和频域图两种．可调取实时数据和历史数据进行分析和展示，并且可通过管道、数据类型、图表类型、时问段，测点等多种条件进行筛选。

b.频谱瀑布图：频谱瀑布图可展示频率特征随时间的变化的过程，帮助用户以动态的方式分析信号的变化特征，提升问题的识别和解决能力。

c.趁势分析：趁势分析功能是一种对比分析技术，可通过实时趋势分析、历史趋势分析和相关趋势的分析，形成特征曲线之问的相互对比，用以判别管道运营措施改进的有效性，提升管道健康管理水平。

 ② 智能预警报警功能：

      系统会 24 小时不间断的监测管道运行状态，当发生泄漏（泄露、漏损、渗漏）、爆管、压力波动超过阈值时，监测主机将自动判别并生成报警信息，推送到用户软件界面的报警通知组件中，报警信息会以列表的方式详细呈现在软件的前台，并在管道地图组件上标识事件，展示时问、位置、类型等关键信息。该报警信息也可同时通过邮件或手机APP等方式推送给相关负责人，及时获知该报警，以便做出响应。 

③ 报警日志功能：记录表中包括传感各报警，管道报警等一切报警信息，用户可根据感兴趣的事件类型、时问范围，空问范围等维度对事件进行筛选，并可导出 excel版本的事件清单，便于事件的整体有效管理． 

④ 智能评估功能：系统可对管道的健康状态进行整体评估，并根据状态评估结果，可视化的展示管道状态。同时可根据用户定制，定期生成状态监测运行报表。

⑤ 系统自诊断功能：系统具备自诊断功能，可监测高频压力传感器、水听器传感器、流量计及监测主机的运行状态，当异常发生后，采用标准流程进行设备恢复。

⑥ 压力波动分析功能：系统可监测和识别压力波动信号，包含阀门开关，水泵启停、大客户用水流量波动等引起的压力浪动，尤其是水锤，可根据管道设计，评估压力波动是否超标、具有谐振性质。 

⑦ 水听器信号分析功能：系统可监测和识别水声泄漏（泄露、漏损、渗漏）信号，具有很好的泄漏传感能力。可根据水听器信号还原评估水声流动异常，协助用户监侧管道泄漏，爆管等管道威胁事件，及时止损。

⑧ 智能巡查巡检功能：系统可设置智能巡查巡检功能，提升巡查频次的同时，减少人力现场巡查的消耗。

⑨ 管道地图组件：利用GIS地图系统搭建了管道地图组件，直接获得管道健康事件发生的具体物理位置。管道的地理走向会直接绘制在管道地图组件的界面上，事件发生时，也会在相应的管道位置标识事件。管理人员可利用 GPS 坐标直接前往事件位置所在，及时阻止管道破坏事件的发生．

⑩ 事件处理组件：事件处理组件主要用于管道健康事件的闭环管理，系统不仅提供报警信息，管道运营管理人员可以利用该事件处理组件进行事件的完整管理。

⑪ 权限管理组件：系统拥有权限管理的功能，可根据角色分工的不同，配置不同的系统权限。

⑫ 系统集成组件（开放接口）：系统拥有开放接口，中心系统可以通过开放接口获得管道健康预警信息。同时，系统可与自动化系统进行联动，以确保在发生管道威胁事件后，可以及时采取行动，关闭输水作业，减少损失和引起的次生灾害。 

2.2、分布式光纤管道泄露检测法

（1）、组成

      供水管道泄漏检测技术-分布式光纤管道泄露检测法是通过在输水管道内布置传感光缆（声波振动光缆、温度光缆、应变沉降光缆），实现对管道的健康监测，主要包含以下内容：分布式光纤解调仪（声波振动解调仪、温度解调仪、应变沉降解调仪）+传感光统铺设。

（2）主要参数

传感光统：具备抗拉伸能力，满足 《 预应力钢筒混凝土管分布式光统声监测技术要求 》 GB/T41057-2021 的要求；

分布式光纤解调仪：

a ．在人机界面上实时显示监测状态和监测数据； 

b ．主机配里高速数据采集设备；计算机系统内存容量、内存带宽，硬盘容盆和硬盘读写速度与系统长时间稳定运行的要求相匹配； 

c ．其备定时发送模拟断丝信号，沉降信号、入侵信号、泄漏信号的功能，通过能否检测出模拟断丝信号判断其工作状态是否正常； 

d ．具备故障报警和光缆断纤报警功能； 

e ．具备数据库功能，能够将断丝监测结果（位置、时问）写入数据库，支持用户查阅历史监测记录。

（3）、功能技术

      供水管道泄漏检测技术-分布式光纤管道泄露检测法的功能技术跟水听器压力管道泄漏检测法类似，在智能预警报警功能里有点区别，分布式光纤管道泄露检测法是当发生断丝、爆管、位移沉降、挖掘、打桩时，分布式光纤解调仪将自动判别并生成报警信息。

      该方法采用ANN（效仿人脑神经的应用，注重核心算法的不断迭代升级，加强软件程序的有效处理）的主动检测技术，ANN技术通过对数据采集技术(supervisory control and data acquisition,SCADA)与模型建立技术的结合使用，依赖瞬态分析技术，对所获得的数据进行分析，模仿人脑的不确定性概念判断、推理思维方式,对于模型中所缺乏的基础数据，以及强非线性、大滞后的数据，应用模糊集合和模糊概念进行推理，确定漏点的位置。相较于传统方法，这类方法的经济性和效率有了很大的提升。另外蚁群优化算法、贝叶斯网络与聚类算法等进一步提升标定漏点的位置。

三、技术对比

四、结语

      本公司提供的这两种供水管道泄漏检测技术方法，无论是水听器压力管道泄漏检测法还是分布式光纤管道泄露检测法都比传统人工听音杆或者压力流量检漏法要更具有时效性、准确性、主动性，在泄漏发生后的一定时间内可主动缩小漏点的范围，随着信息通信技术的快速发展使数据传输速率和稳定性大大增强，大幅提升了传感器、用户、管理平台、数据处理后台四者间的信息交互时效性，有效解决了供水管道漏损检测技术中的信息滞后问题。