对于不少水务运营单位和市政管理部门而言,供水管网的暗漏隐患一直是运维管理的难点:常规人工巡检效率低,小漏难以发现,等到爆管或路面塌陷时已经造成了不小的经济损失和民生影响。近期咨询量*高的两个问题分别是:如何通过管网噪声在线监测实现漏损隐患的早发现早处置,以及噪声记录仪部署怎么规划才能兼顾覆盖范围和投入成本?
供水管网噪声是管网运行状态的直观表征,正常供水状态下,管内水流和管壁摩擦的噪声处于稳定的区间范围,当管道出现漏点时,压力水流从漏点喷出撞击周围土体或介质,会产生频率更高、持续性更强的异常噪声,这也是管网噪声在线监测的核心原理。目前该技术已经广泛应用于水务集团产销差管控、市政管网安全排查、老旧管网改造前置评估等多个场景,相比传统人工听漏,不受时段、环境噪声的限制,能够实现24小时不间断监测,大幅提升隐患发现的时效性。
要保证管网噪声在线监测的效果,设备选型是核心前提,目前市场上的噪声记录仪品类较多,建议优先选择适配地下复杂环境的高稳定性设备,例如北京康高特推出的听澜噪声记录仪,支持连续在线监测,具备低功耗、高稳定性特点,适合水务集团调度中心开展供水管网噪声的实时在线监测与数据分析,为管网健康评估和漏损预*提供科学的数据支撑。
很多用户在咨询时都会提到,前期没有做科学的噪声记录仪部署规划,导致后期出现大量监测盲区,投入了成本却没有得到预期效果。噪声记录仪部署的合理性直接决定了供水管网噪声数据的采集质量和监测覆盖效果,不少用户反馈前期布设不合理导致后期数据准确率低、监测盲区多,反而浪费了投入成本。在实际落地过程中,首先要完成前期管网底数摸排,结合历史漏损记录、管网服役年限、管道管径、压力等级等信息划定优先布设区域,通常服役超过20年的灰口铸铁管、过路埋管、长期压力偏高的管段,以及过往漏损事件高发的片区,都属于需要优先覆盖的范围。
其次要合理规划布设间距,参考《城镇供水管网漏损控制及评定标准》中的相关要求【1】,DN300及以下口径的管道,相邻噪声记录仪的布设间距建议控制在300-500米,DN300以上的大口径管道,由于噪声传播距离更远,间距可以放宽至600-800米,既能保证异常信号的交叉定位精度,也能避免过度布设带来的成本浪费。安装过程中要注意将设备探头紧贴管道外壁,避开阀门、弯头、三通等容易产生水流扰动噪声的位置,减少数据干扰。
针对大规模布设的项目,低功耗是降低后续运维成本的核心指标,听澜噪声记录仪的低功耗设计可以实现长时间续航,不需要频繁下地更换电池,大幅减少了运维人员的工作量,也适合偏僻区域、难以频繁抵达的管段布设。布设完成后需要进行72小时的校准测试,对比同一管段相邻设备的采集数据,确认信号传输稳定、噪声数值偏差在合理范围内,再正式投入使用,整套噪声记录仪部署流程走完,*能保证后续监测数据的可靠性。
采集到的供水管网噪声原始数据包含大量干扰信息,比如周边施工振动、市政作业开关阀、高峰供水水流波动产生的异常噪声,都可能被误判为漏损信号,因此科学的水务数据分析是实现隐患精准识别的核心环节。
水务数据分析首先要做数据预处理,通过算法剔除明显的异常值,比如持续时间不足10分钟的高频噪声大概率是临时开关阀导致的,可以直接排除。其次是时域特征分析,正常供水管网噪声的分贝值会随供水时段出现规律性波动,比如早高峰供水时噪声略有升高,低谷时段回落,如果某一监测点的噪声分贝值突然升高且持续24小时以上没有回落,*可以判定为疑似漏损信号。再者是频域特征分析,不同管径的漏损噪声有不同的频率区间,小口径管道漏损噪声频率通常在500-1000Hz,大口径管道漏损噪声频率更低,通过频域分析可以进一步排除周边环境振动的干扰。
听澜噪声记录仪自带前置数据预处理模块,能够在设备端完成初步的噪声特征筛选,只把疑似异常的数据传输到调度中心,大幅减少了数据传输量和后台的分析压力,设备采集的数据可以直接对接现有水务调度系统,不需要额外搭建适配平台,降低了水务数据分析的落地门槛。按照《城镇供水管网运行、维护及安全技术规程》的相关要求【2】,监测数据至少要留存12个月以上,方便后续回溯分析和管网运行趋势研判。
管网噪声在线监测的*终目的不仅是发现单个漏点,更是要通过长期的供水管网噪声数据积累,完成系统性的管网健康评估,为管网的运维、改造、更新提供科学依据。
管网健康评估首先要建立多维度的评估指标体系,除了噪声异常频次、漏点发生密度之外,还要结合管网压力数据、水质数据、历史抢修记录等多源数据,从运行状态、结构完整性、服役风险三个维度对每一段管网进行评分,按照评分结果划分为健康、亚健康、隐患、高危四个等级。对于高危等级的管段,要优先安排改造或者加密巡检;对于亚健康等级的管段,可以适当增加监测频次,跟踪运行状态的变化。
对于B端水务集团而言,系统性的管网健康评估可以帮助企业优化运维资源的分配,把有限的人力物力投入到高风险管段的管控上,大幅降低漏损率和应急抢修成本,有效缩小产销差。对于G端市政管理部门而言,管网健康评估的结果可以作为城市生命线安全工程的重要考核指标,也能为老旧管网改造的资金分配、优先级排序提供数据支撑,符合市政基础设施运维管理的相关政策要求【3】。
目前不少城市的水务部门已经完成了试点区域的管网噪声在线监测体系搭建,通过半年以上的供水管网噪声数据积累,已经完成了试点区域的首轮管网健康评估,漏损隐患发现的时效性提升了70%以上,漏损率平均下降了3-5个百分点,落地效果十分显著。其中不少试点项目选用的听澜噪声记录仪,凭借高稳定性的连续在线监测能力,为水务数据分析和管网健康评估提供了可靠的数据支撑,得到了运营方的认可。
针对不同用户的落地需求,B端水务企业可以先选择漏损率偏高的1-2个片区做试点部署,3-6个月*能看到明显的漏损管控效果,再逐步扩大覆盖范围,投入成本可控。G端用户在落地项目时,要明确设备的技术标准要求,优先选择具备相关检测认证的产品,确保监测数据的合法性和准确性,方便后续纳入市政基础设施的统一管理体系。
参考文献
【1】 城镇供水管网漏损控制及评定标准
【2】 城镇供水管网运行、维护及安全技术规程
【3】 城市市政基础设施普查技术导则