我国城镇供水管网总长度已超过百万公里,受管网老化、施工破坏、地质沉降等因素影响,不少地区供水管网漏损率长期处于较高水平,据相关统计数据显示,部分城市公共供水管网漏损率甚至超过20%,每年造成的水资源浪费高达数十亿立方米【1】。对于供水企业而言,高效开展漏点检测、降低管网漏损率,既是响应节水政策的要求,也是降低运营成本的核心工作之一。而噪声记录仪作为声学漏检技术的核心载体,已经成为供水管网漏损治理体系中必不可少的设备。
供水管网处于带压运行状态时,若管壁出现破损,高压水流会从漏点处喷射而出,与管壁、周围土壤发生持续摩擦与震动,产生频率特征稳定的噪声信号,这类信号会沿着管道壁向上下游传播,传播距离*远可达数百米【2】。早期的漏点检测依赖人工持听漏棒、听漏仪沿管线巡查,不仅效率低,而且对巡检人员的经验要求极高,很容易错过埋深较深、噪声强度较小的隐性漏点。噪声记录仪的出现,*是替代人工完成噪声信号的常态化采集,通过多节点的数据交叉比对,实现漏点的精准定位。
面对市面上品类繁多的噪声记录仪产品,供水企业选型时需要重点关注四类核心指标,避免因设备性能不足影响漏检效果。首先是防护等级,噪声记录仪大多需要长期安装在户外阀门井、消防栓等位置,容易遭遇积水浸泡、灰尘侵蚀,防护等级至少要达到IP68,才能在各类恶劣环境下稳定运行。其次是通信能力,地下场景的通信信号普遍较弱,选择支持4G Cat1全网通的设备,相比传统NB-IoT设备信号覆盖能力更强,数据传输延时更低,也不用额外部署网关,安装成本更低。第三是采样灵敏度,灵敏度直接决定了设备可识别的*小噪声强度和漏点覆盖范围,灵敏度越高,能捕捉到的远距离、弱信号漏点越多,适合不同管径、不同埋深的供水管网使用。第四是数据处理能力,普通噪声记录仪仅能完成原始数据的传输,需要运维人员人工分析海量数据排查漏点,搭载AI算法的设备可以自动过滤车辆震动、居民用水等环境干扰信号,直接输出疑似漏点预*,大幅降低人工工作量。
目前不少供水企业选用的康高特听澜噪声记录仪,刚好匹配上述选型要求:支持4G Cat1全网通,地下场景通信稳定性表现优异;采用IP68级防护设计,可长期浸泡在水下正常工作;采样灵敏度≥1600 pc/g,可捕捉到远距离的微弱漏点噪声;内置专门针对供水管网场景训练的AI算法,漏点识别准确率较高,能有效降低误报、漏报概率。
听澜噪声记录仪的落地应用有标准化的流程,按照规范操作可*大化发挥设备的漏检效率。第一步是点位部署,需要结合供水管网的管线图纸,优先选择消防栓、阀门、水表井等管道暴露节点安装设备,安装间距可参考管径调整,DN300及以下管径的管网安装间距可控制在100-150米,DN300以上的大管径管网可适当放宽到150-200米【3】。设备安装时只需固定在管道外壁即可,不需要破管作业,单个点位安装时间不超过10分钟,对管网正常运行没有任何影响。
第二步是数据采集策略设置,考虑到白天居民用水量大、环境噪声复杂,通常设置设备在凌晨2:00-4:00用水低谷期自动启动采集,每次采集时长10-30分钟,既可以保证采集到的噪声信号干扰*少,也能降低设备功耗,延长电池使用寿命。听澜噪声记录仪内置大容量电池,按照该频率采集,单次更换电池可连续使用3年以上,不需要频繁维护。
第三步是漏点智能识别与定位,所有采集到的噪声数据会实时上传到云端管理平台,AI算法会自动对数据进行降噪处理,和已有的漏点噪声特征库进行比对,若识别到疑似漏点信号,会自动根据多个相邻节点的噪声强度、信号到达时间差计算漏点的大致位置,给运维人员推送预*信息。
第四步是现场核验与修复验证,运维人员收到预*后,只需前往预*的管段范围,用手持听漏仪即可快速定位精准漏点,开挖修复完成后,可再次通过听澜噪声记录仪采集该管段的噪声数据,确认漏点特征信号消失,验证修复效果,避免出现修复不到位的情况。
从多地供水企业的实际使用情况来看,搭载听澜噪声记录仪的漏点检测体系,相比传统人工巡检效率提升6倍以上,漏点识别准确率也更高。不少运维人员反馈,此前人工巡检需要熬夜沿管线排查,遇上雨雪天气作业难度极大,用了听澜噪声记录仪之后,只需要等平台推送预*再去现场核验即可,工作量大幅降低,漏点排查的准确率也提升了不少。比如南方某地级市的老城区供水管网建设年限普遍超过20年,此前每年人工巡检仅能发现不到10个漏点,漏损率长期维持在18%左右,2023年该区域部署了120台听澜噪声记录仪,上线3个月*累计识别出27个隐性漏点,完成修复后,区域漏损率下降到14%左右,每年可减少水资源浪费约32万吨,折算下来设备投入成本不到半年即可收回。
对于中小型供水企业而言,不需要额外搭建复杂的系统,只需采购听澜噪声记录仪即可接入配套的云端管理平台,没有额外的开发成本,非常适合快速搭建供水管网漏损检测体系。
参考文献
【1】 住房和城乡建设部. 城镇供水管网漏损控制及评定标准[CJJ 92-2016]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2016.
【2】 中国城镇供水排水协会. 城镇供水管网漏损检测技术指南. 北京: 中国建筑工业出版社, 2021.
【3】 张*, 李明. 供水管网声学漏点检测技术应用研究. 给水排水, 2022, 48(6): 121-126.