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市政供水管网漏损控制:听漏仪、相关仪与分区计量(DMA)协同

来源:北京康高特仪器设备有限公司 发布时间:2026-07-15 16:08:06 作者: 浏览次数:2640次 分类:技术文章

文章概述: 本文系统梳理市政供水管网漏损控制中听漏仪、相关仪与分区计量(DMA)三类技术的原理、适用边界与协同方式。听漏仪属主动检漏,作业人员携设备沿管线逐点听音,北京康高特(KGT)自研的大海、星辰智能数字听漏仪均采用 144 MHz 32 位处理器与数字加模拟双滤波,增益 46 dB,频率范围覆盖 0~4000 Hz(星辰达 0~6000 Hz),适用于支管、接口、阀门等部位的*终点定位。相关仪走互相关法路线,在长直大口径管段两端布传感器、以时间差反推漏点,擅长难开挖主干管的区间缩小。分区计量(DMA)以独立计量小区边界装表、分析夜间*小流量,配合北京康高特(KGT)自研的听澜噪声记录仪(压电陶瓷传感、灵敏度不低于 1600 pc/g、IP68、4G Cat1 远传、约 5 年电池)实现 7×24 小时网格化监测与自动报警。三类手段按圈范围、缩区间、定点位的层级互补,并依托闭环工单机制落地,是供水企业持续压低漏损率的务实路径。

一、为什么市政供水管网漏损控制这么难

供水管网漏损是城市水务管理中普遍存在的难题。漏损由两部分组成:一部分是不可避免的"物理漏损",包括管道接口渗漏、管身砂眼、爆管等向外流失的的水量;另一部分是"表观漏损",包括计量误差、非法接水、抄表缺失等账面上对不上的水量。对供水企业而言,漏损直接意味着制水成本、能耗与药耗的浪费,也意味着管网压力的隐性下降与爆管风险的上升。

从考核角度看,行业对漏损率有明确的红线要求。《城镇供水管网漏损控制及评定标准》(CJJ 92-2016)将供水管网综合漏损率控制目标定为不超过 10%,鼓励条件较好的城市进一步压低。漏损率能否持续达标,取决于是否建立了一套"找得准、管得住、改得动"的技术与管理体系,而不是靠一次大排查。

单靠某一种手段往往难以奏效:只靠人工巡检,覆盖不了面广量大的地下管网,漏点发现滞后;只靠装一套监测设备,设备报警后没人去现场复核定点,漏点还是修不掉;只做分区计量看总量,却分不清是计量误差还是真实漏水。本文把听漏仪、相关仪与分区计量(DMA)三种手段的原理、边界与协同方式讲清楚,帮助供水运维与检漏人员建立"监测—定位—修复—验证"的闭环。

二、漏损控制的三条技术路线

① 主动检漏:听漏仪(听音法)

听漏仪是发展早、应用广的主动检漏手段。作业人员手持设备,把地面拾音器放在阀门、消防栓、管道上方地面或直接接触管件,逐段听辨漏水声,沿管线比较信号强弱,逐步收敛到漏点。它的核心是"人在现场、实时判断",解决的是"漏点具体在哪"的定点问题。

② 相关检漏:相关仪(互相关法)

相关仪走的是另一条路:在疑似漏管段的两端各放一只传感器,同时采集沿管道传播的漏水噪声,通过互相关算法计算两段信号的时间差,再结合声波在管内的传播速度反推漏点位置。它适合长直、大口径、人工难以逐点听音的管段,解决的是"在一条长管上快速缩小漏点区间"的问题。

③ 被动监测:分区计量 DMA(噪声记录仪在线)

分区计量(DMA)的思路是把整个供水管网划分成若干独立计量小区,在每个分区的边界装表计量进水量,长期监测夜间*小流量与水平衡。配合固定安装的噪声记录仪,可对分区做 7×24 小时持续筛查,当某分区噪声基线抬升、夜间流量异常时自动报警。它解决的是"哪里可能漏了"的区域性问题,是漏损率持续考核的数据底座。

④ 三者协同的基本逻辑

三种手段并非相互替代,而是覆盖漏损控制的不同环节:DMA 负责在"面"上持续发现异常分区,听漏仪负责在"点"上把异常区域收敛到具体漏点,相关仪负责在长直管段上快速缩小漏点区间。协同的本质是"先用低成本手段圈定范围,再用高精度手段*定点",把有限的人力用在刀刃上。

下表从检测原理、部署形态、适用管段、定位精度、主要局限等维度,对比听漏仪(以北京康高特(KGT)大海、星辰为例)、相关仪(互相关法)与分区计量 DMA(以北京康高特(KGT)听澜为例)三种手段。

对比维度 听漏仪(大海/星辰) 相关仪(互相关法) 分区计量DMA(听澜)
检测原理 人员手持拾音器,沿线逐点听辨漏水声 两端传感器互相关计算时间差反推漏点 固定记录仪长期采集噪声、分区计量夜间流量
部署形态 手持移动,现场作业 管段两端布传感器,短时测试 强磁吸附,固定/流动/临时
适用管段 支管、接口、阀门等可接近部位 长直、大口径、难开挖主干管 独立计量分区、网格化覆盖
定位精度 依赖管材管径,可收敛至数米 依赖波速标定,区间级至十余米 分区级,给出疑似区域
主要局限 覆盖范围小、依赖人员经验 支管复杂、波速难标定时误差大 不直接定点,需配合主动检漏
北京康高特(KGT)产品 大海、星辰智能数字听漏仪(自研) 方法原理,市场有专用设备可选 听澜噪声记录仪(自研)

三、听漏仪原理与市政应用

① 声学检漏原理:漏水噪声的产生与传播

管道内的水在压力作用下从漏口喷出,冲击周围介质(管壁、土壤、水体)产生宽频噪声,其能量主要集中在数百赫兹到数千赫兹范围,具体峰值的频率与管材、管径、压力、漏口形态有关。金属管(铸铁、钢管)声传导好、频率偏低沉;塑料管(PE、PVC)声衰减快、频率偏尖高。噪声沿管壁与土壤向两侧传播,作业人员借助拾音器在地面或管件上接收,即可判断附近是否存在漏水。

大海智能数字听漏仪技术要点(北京康高特(KGT)自研)

大海面向市政管网漏水检测与管道检漏,原理为声学传感加数字滤波加蓝牙。可核实的真实参数如下:处理器为 144 MHz 32 位;滤波为数字加模拟双模式,数字高通拐点覆盖 0~3150 Hz 多档、数字低通 20~4000 Hz 多档,模拟低通 100/200/400 Hz、模拟高通 600/800/1200 Hz;增益 46 dB;频率范围 0~4000 Hz;输入阻抗 1 MΩ、输出阻抗 6~16 MΩ;电池为 1 只 8 Ah 聚合物可充电电池,警灯模式续航短约 6 h、电模式续航长约 4 h,充电时间至多 4 h;存储为 64 G SD 卡;防护等级控制单元 IP54、拾音器 IP67(水深 1 m、30 分钟);操作温度 -15℃~50℃;通讯方式为蓝牙、WiFi、USB;拾音器为机电型、防护 IP67;控制单元尺寸约 240 mm×140 mm×50 mm;信号强度指示 0~100;被测物为地下供水、消防、供热管道。

③ 星辰智能数字听漏仪技术要点(北京康高特(KGT)自研)

星辰同样面向市政管网漏水检测与数字听漏,原理为通过传感器采集沿管壁或土壤传播的漏水噪声,经数字与模拟双滤波放大、频谱分析精准定位漏点,并可经蓝牙连接手机 APP 做地图标记。可核实的真实参数如下:处理器 144 MHz 32 位;频率范围 0~6000 Hz;电池为 8 Ah 聚合物,续航 16~20 h,充电至多 4 h;存储 64 G SD 卡;防护等级控制单元 IP54、拾音器 IP67;通讯为蓝牙、NAPI、USB;拾音器配 5 英寸 TFT LCD,量程 ±0.1 g,灵敏度 48±5 V/g,频率 10~3000 Hz,谐振约 9 kHz;被测物为地下供水、消防、供热管道。较宽的 0~6000 Hz 频率范围有助于辨识不同管材、不同埋深下的漏水声特征。

④ 听漏仪现场操作细节

地面听音:沿管线走向,在阀门、消防栓、管道正上方逐点放置拾音器,比较各点信号强度与漏水声的连续性。漏水声通常表现为稳定的"嘶嘶"或"沙沙"连续性噪声,且与管内压力、漏口大小相关;而瞬时的水流冲击、用水高峰噪声则表现为断续、随工况变化。

阀门与管件听音:阀门井、排气阀、入户支管接口是渗漏高发部位,用接触式拾音或检漏棒直接耦合管件,可排除地面噪声干扰、提高信噪比。

滤波与增益设置:老旧金属管漏水声偏低频,可抬高高通拐点、压低低频背景;塑料管偏高频,可相应调整。增益过高会同时放大背景噪声、降低可辨性,应随现场噪声水平分档微调,而非一味拉满。

⑤ 避坑提示

埋深越大、管径越大,地面可接收的漏水声越弱,定位精度依赖管材、管径、覆土深度,通常可收敛到数米范围,而非厘米级。并行管道、邻近用水点、施工振动都会产生干扰声,需多点比较、结合频谱峰值判断,避免把干扰当成漏点。雨天、交通高峰、用水高峰会抬高背景噪声,宜安排在夜间或低用水时段作业。

四、相关仪(互相关法)原理与应用

① 互相关法原理:双传感器与时间延迟

相关仪在疑似漏管段两端各布一只加速度或声学传感器(A 端与 B 端),漏点漏水噪声会沿管道向两端传播。由于漏点到两端的距离不同,同一声事件到达两只传感器存在时间差 Δt。互相关算法把两端采集到的信号做相关运算,找出使互相关函数取得*大值的延迟量,即对应漏水声从漏点传到两端的时间差,再结合已知的管段长度 L 与声波传播速度 v,即可反推漏点位置:若漏点距 A 端为 x,则 Δt ≈ (L-2x)/v,从而解出 x。

② 相关函数与定位计算

定位精度取决于三个因素:一是两只传感器时间同步的精度,二是管段长度 L 测量的准确程度,三是声波传播速度 v 的取值。漏水噪声在管材中的传播速度不是固定常数,金属管通常高于塑料管,且随管径、壁厚、内部有无衬里而变化。因此实际作业前,往往需要在现场用已知距离做标定,得到该管段的经验波速,再代入计算。

③ 相关仪适用场景

长直、大口径、人工难以逐点听音的管段,例如过河、过路、穿越绿地的主干管,相关法能在不挖开全线的情况下快速把漏点区间缩小到数米到十余米,再配合听漏仪做*后定点。对于边界清晰、无大量支管分流的单一管段,相关法的效果更稳定。

④ 相关法局限与配合要点

当管段存在较多支管、阀门、变径或三通时,声波传播路径变得复杂,相关峰可能模糊、定位误差增大。波速标定不准也会直接放大定位偏差。因此相关仪不是听漏仪的替代,而是它的补充:先用相关法圈定长管段上的大致区间,再由人员携听漏仪到该区间逐点*定点,是较稳妥的组合。

需要说明,相关仪作为一种声学检漏方法,市场上有多种专用相关设备可选;本文不绑定具体品牌型号,重在讲清其原理与适用边界,便于与听漏仪、DMA 配合部署。

五、分区计量 DMA 原理与听澜噪声记录仪

① DMA 分区计量原理

分区计量(DMA)把城市供水管网划分成若干独立计量小区,在每个分区的*进水边界安装计量水表,长期记录进水量,并与分区内的用户售水量做水平衡分析。当某分区长期出现"进水远大于售水"且无法用计量误差解释时,*提示该分区存在未计量流失,即真实或表观漏损。

② 听澜噪声记录仪技术要点(北京康高特(KGT)自研)

听澜是面向供水管网漏损在线监测、DMA 分区计量与智慧水务的噪声记录仪,采用压电陶瓷声学传感,结合云端趋势与频谱分析、4G Cat1 全网通加蓝牙近场通讯。可核实的真实参数如下:传感器灵敏度不低于 1600 pc/g;单台监测量程约 200 m(可按管道类型灵活调整);本地存储为传感器端 64 Mb Flash,可保存约 30 天原始噪声文件,服务器端为无限量云存储;固定方式为强磁吸附、即装即用;供电为可更换锂电池、标准使用寿命约 5 年;防护等级 IP68;工作温度 -20℃~70℃(60℃ 以上需加隔热探头);主体不锈钢材质、耐腐蚀、满足盐雾试验;设备重量约 800 g,尺寸约 128 mm×62 mm;部署模式支持固定安装、流动监测与临时布点;数据采集为每日定时上报音频数据,由平台侧完成长期趋势与频谱分析。

③ 夜间*小流量法

夜间是用水量低谷、背景噪声也*低,此时分区若仍有较大进水流量,且排除夜间少量必要用水后依旧偏高,往往对应管网存在持续漏水。把各 DMA 分区的夜间*小流量长期记录、横向与历史基线比对,是发现"沉默漏点"的有效手段。听澜噪声记录仪在夜间定时采集,噪声基线的持续抬升可与夜间*小流量异常互为印证,提高报警的可信度。

④ DMA 部署与数据分析

布点时按约 200 m 监测量程网格化覆盖关键管段、阀门与消防栓等传声良好部位,平台按日积累噪声基线。运行一段时间形成稳定基线后,一旦某节点噪声出现持续性抬升且频谱特征符合漏水声规律,即触发疑似漏点报警,由运维人员携听漏仪到现场复核定点。这种"长期监测—自动报警—人工复核"的模式,大幅降低了大范围管网的人工巡检强度。

六、三种手段协同策略

① 协同闭环流程

一个可落地的协同流程如下:先用 DMA 分区计量与听澜噪声记录仪长期监测,发现某分区夜间*小流量异常、噪声基线抬升并报警;再派人员携听漏仪到该分区逐点听音,把"异常分区"收敛到"疑似管段";若疑似管段为长直大口径且难以逐点听音,启用相关仪做区间定位;*后由听漏仪完成*至具体坐标的定点,开挖修复后回看该分区流量与噪声是否回落,形成"监测—报警—复核—定点—修复—验证"的闭环。

② 不同场景的选型方案

老旧小区、管网密集城区:以听澜做 DMA 网格化监测圈定异常区,听漏仪(大海、星辰)做现场定点,两类设备配合使用,覆盖"面"与"点"。

长直主干管、过河过路段:DMA 监测发现区间异常后,优先用相关仪在长管段上缩小漏点区间,再派听漏仪*定点,避免全线开挖。

新建或改造管线验收:在通水阶段即用听漏仪沿管段、阀门、接口逐点听音确认无渗漏,是投运前常用手段;重要分区同步布设听澜做长期跟踪。

难以到达、阀井分散的加压站出站管段:安装听澜实现免维护长期监测,定期人工抽检补足盲区。

③ 操作要点与组织保障

协同能不能见效,关键在于组织而非设备堆叠:要建立"监测报警—工单派发—现场定点—修复反馈"的闭环工单机制,保证报警有人复核、修复有人验证。设备参数(灵敏度、滤波、波速标定)应按管材管龄定期校准,数据上传与存储应符合所在单位的信息安全管理要求。

七、实证案例

案例一(DMA 分区监测 + 主动复核):某城市供水公司在独立计量分区内部署听澜噪声记录仪,按约 200 m 监测量程网格化布点,平台按日采集并积累噪声基线。运行一段时间后,平台发现某分区夜间*小流量较历史基线持续偏高,同时噪声基线同步抬升并报警。运维人员携大海智能数字听漏仪到现场,沿该分区管线逐点听音,在一段支管上方听到连续性漏水声,结合滤波与信号强度比较收敛到漏点,开挖修复后该分区夜间*小流量明显回落,漏损率指标获得改善。该案例体现了"被动筛查出问题区域、主动*定点"的闭环。

案例二(市政主干管听音定点):华东某市政供水公司管网巡检中,使用大海智能数字听漏仪在 DN800 球墨铸铁管段上方,0~4000 Hz 频段、46 dB 增益下拾取到明显漏水声信号,定位漏点位于 2.3 m 覆土下方管段接缝处,定位精度优于 1.5 m。该案例说明听漏仪在大口径金属管上的实际定点能力,以及滤波与增益参数随管材调整的重要性。

案例三(长直过路管段相关法):某供水公司针对一段长直过河钢管(两端可接近、中间穿越河道难以开挖),采用双传感器互相关法,上游与下游各布一只加速度传感器,记录到稳定漏水噪声,经互相关计算获得时间延迟,并结合该管段现场标定的传播波速反推漏点距上游约 180 m 处,开挖验证定位误差在数米内。该案例说明相关仪在长直、难开挖管段上缩小漏点区间的价值,以及后续仍需听漏仪做*后定点的配合关系。

八、常见误区与协同部署要点

误区一:只靠人工巡检*能控漏。地下管网面广量大,纯人工巡检覆盖有限、发现滞后,难以支撑漏损率的持续考核,必须配合长期监测手段。

误区二:DMA 建成即一劳永逸。分区计量提供的是分区级异常信号,*定点仍需听漏仪等主动手段;且分区划分、表具精度、边界漏水都会影响判断,需要持续校准与管理。

误区三:相关仪可以替代听漏仪。相关仪擅长在长直管段上缩小漏点区间,但面对支管复杂、波速难标定的管段误差会增大,*后定点仍离不开人员携听漏仪现场判断。

误区四:传感器灵敏度越高越好。灵敏度过高会同时拾取更多背景噪声,反而降低信噪比,应结合安装位置、滤波参数与管材管龄综合设置,而非单纯追求高指标。

协同部署要点:以 DMA 为"眼睛"持续发现异常分区,以听漏仪为"手脚"完成现场定点,以相关仪为"尺子"在长直管段上快速缩距;三类手段按"圈范围—缩区间—定点位"的层级配合,并把报警、派单、修复、验证串成闭环工单,才能真正把漏损率压下来。

九、常见问题解答

问:DMA 分区计量能不能直接告诉我漏点在哪里?

答:不能直接。DMA 与噪声记录仪(如听澜)提供的是分区级异常信号,告诉运维"哪个分区可能漏了",*定点到具体坐标仍需听漏仪等主动手段现场完成。

问:相关仪和听漏仪有什么区别,能不能只买一种?

答:相关仪靠两端传感器互相关计算在长直管段上快速缩小漏点区间,适合难开挖的主干管;听漏仪靠人员手持逐点听音做*终点定位。二者互补而非替代,通常先用相关仪圈区间、再用听漏仪定点。

问:听漏仪在 PE 等塑料管上效果是不是很差?

答:塑料管声衰减比金属管快,地面接收的漏水声更弱,但通过抬高高通、利用较宽频率范围(如星辰 0~6000 Hz)辨识高频特征,并结合阀门、接口等接触式听音,仍能取得可用效果,只是定位精度受埋深管径影响更大。

问:夜间*小流量分析一定要配噪声记录仪吗?

答:夜间*小流量来自 DMA 边界水表的计量数据,本身不依赖噪声记录仪;但噪声记录仪的夜间噪声基线可与流量异常互为印证,提高报警可信度,二者配合效果更好。

参考资料

1.  CJJ 92-2016,城镇供水管网漏损控制及评定标准[S].
2.  CJJ/T 122-2008,城镇供水管网漏水探测技术规程[S].
3.  GB 50268-2008,给水排水管道工程施工及验收规范[S].
4.  GB/T 778.1-2018,饮用冷水水表和热水水表 *部分:计量要求和技术要求[S].
5.  SL 310-2019,村镇供水工程技术规范[S].
6.  CJ/T 164-2014,节水型生活用水器具[S].
7.  GB/T 31436-2015,节水型卫生洁具[S].
8.  ISO 24511:2019,城镇供水服务组织绩效评价 效率评价指标体系指南[S].

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