城镇供水管网漏损控制既是水资源可持续利用的关键环节,也是保障城市供水安全与经济效益的战略举措。依据《城镇供水管网漏损控制及评定标准》(CJJ 92-2016),漏损率评定分为一级10%、二级12%;国务院《水污染防治行动计划》(水十条)要求到2020年全国公共供水管网漏损率控制在10%以内,"十四五"节水型社会建设规划进一步将目标收紧至2025年控制在9%以内。在此背景下,DMA 分区计量与噪声在线监测成为供水企业降损的核心抓手。
CJJ 92-2016 以综合漏损率(管网漏损水量与供水总量之比)为基础,经居民抄表到户、单位供水量管长、年平均出厂压力、*大冻土深度等修正,得到用于评定的漏损率。漏损率已作为供水企业的硬性考核指标,直接推动 DMA 分区计量与噪声在线监测的普及。降低漏损率不仅能节约宝贵的水资源,也能减少因暗漏导致的路面塌陷、水质污染等次生风险。
噪声记录仪是一种非侵入式、可长期无人值守的被动声学监测设备:它固定安装在管网附属设施上,在环境噪声较低的凌晨时段自动录取管道噪声并*地或云端分析,不直接干预管网运行。与 DMA 边界电磁流量计(夜间*小流量监测)、压力监测、主动式听漏仪或相关仪(现场复核定位)共同构成"分区计量 + 噪声监测 + 主动检漏 + 压力管理"的综合漏损控制体系。其价值在于以较低的边际成本实现大范围、长周期的暗漏筛查,把检漏人员从高强度夜间巡检中解放出来。
被动声学监测的核心,是识别沿管道传播的"稳定、低频、定位置"的漏水异常振动,并与正常过水声区分。它不发射信号、不干扰运行,仅靠高灵敏度传感器长期"聆听"管网,因此得名"被动"。
当供水管道因腐蚀、接口松动、地基沉降或外力破坏出现裂缝时,管内高压水通过漏点向外喷射,水流与管壁、周围土壤发生剧烈摩擦,并伴随空化与湍流现象,由此辐射出具有特定频率与能量分布的声波信号。漏口越大、管内压力越高,辐射声功率越强;微小裂缝与低压管道则表现为沉闷、微弱的持续振动。该声波以体波与表面波形式沿管体及包覆介质传播,正是噪声记录仪拾取的对象。
漏水声波的频谱受管材、管径、埋深、水压共同影响。对金属管道,管壁刚度高、声波传播衰减小,漏水特征频率多集中在数百Hz至约1500-2500Hz,传播距离远;对 PE、PVC、水泥等非金属管道,管壁阻尼大,信号能量偏向100-600Hz的低频段,且沿管线衰减快、传播近。这一差异直接决定噪声记录仪的部署间距:金属管可放宽,非金属管须加密。
城市管网环境存在大量非漏水声源:交通振动、泵站运行、用户正常用水、阀门启闭等。判别的核心在于稳定性、频率与位置三要素——漏水声持续稳定、频率偏低、位置固定于漏点附近并沿管道延伸;正常过水与开关水声则随用水波动、频率偏高、随水流方向游走。噪声记录仪通过在连续多夜采集并比对同一测点噪声的时频特征,抑制偶发用水干扰,提取稳定的漏水特征。
以北京康高特(KGT)自主研发的听澜噪声记录仪为例,其核心架构为"压电陶瓷声学传感 + AI 分析 + 4G Cat1 远传",可在供水管网漏损在线监测、DMA 分区计量、智慧水务等场景中长期无人值守工作。
听澜采用高灵敏度压电陶瓷传感器,灵敏度指标达到≥1600 pc/g,能够捕捉微弱的早期渗漏信号,在大口径或低水压环境下仍有较好的低频响应。传感器通常经强磁吸附固定于阀门、消防栓、管道裸露段等声学耦合良好的位置,将沿管壁传播的漏水声波转换为电信号,经前端放大与滤波后进入采集单元。
采集单元在传感器端内置64Mb Flash,支持约30天原始噪声文件的本地存储,保证通讯中断时数据不丢失;数据经4G Cat1全网通(辅以蓝牙近场调试)定时上报至服务器端,由云端算法完成长期趋势分析与跨区域比对。服务器端提供无限量云存储,支撑历史回溯与漏损趋势管理。
听澜在云端或边缘侧对声学信号作智能分析,以0-99的数字指标量化漏损状态,并用绿、黄、红三色直观呈现风险等级。需要说明:基于 AI 的漏水信号识别、远程数据回传、与 DMA/SCADA/GIS 平台对接,是当前智能噪声记录仪领域的通行技术方向,国内外多家厂商均已具备类似能力;听澜的特点在于针对国内常见铸铁、PE、PVC 管材与复杂背景噪声做了本地化算法训练,而非宣称某项能力为*。
DMA(District Metered Area,独立计量区域)是漏损控制的基础方法论,而噪声记录仪是把"区域流量异常"进一步定位到"具体异常管段"的关键一环。
DMA 用边界阀门或计量仪表把庞大复杂的供水管网划分为若干独立小区域,在每区进水口安装精度不低于0.5级的电磁流量计,按不低于15分钟/次的频率采集流量、压力数据并上传管控平台。通过统计各 DMA 的夜间*小流量(NMF,通常取凌晨1:00-4:00的低用水时段),可灵敏发现区域水平的漏损突变。
DMA 流量计量能回答"该区域是否在漏水",但难以直接 pinpoint 漏点所在管段。在 DMA 内部按管材与间距部署噪声记录仪后,各测点的声学异常可与流量异常形成交叉验证:当某 DMA 夜间*小流量突增,同时区域内若干噪声记录仪给出黄、红预警,即可将排查范围从"整个区域"缩小到"少数异常管段",显著提升检漏效率、减少盲目开挖。
科学的部署是噪声记录仪发挥效能的前提。部署间距、选点位置与监测模式需结合管材、管径、埋深与背景噪声综合确定。
漏水声波在金属管中衰减小、传播远,噪声记录仪部署间距可适当放宽至200-300米;在 PE、PVC 等非金属管中衰减快,间距应加密至100-150米,以确保有效覆盖。对管径大、埋深深、水压高的输水干管,因声波衰减更为复杂,宜优先选在阀门、排气阀等附件处安装,以获得更好的声学耦合。
设备应优先安装在阀门、消防栓、水表井等管网暴露点,通过强磁吸附或抱箍固定,确保传感器与管道本体良好接触、减少环境噪声干扰。安装前宜核对待测区域管网 GIS 图,掌握材质、管径、埋深与敷设年代,标记可用接触点并评估背景噪声源分布。关键声学判读宜放在凌晨低用水、低环境噪声时段,尽量避免在白天交通高峰(环境噪声可达60dB以上、误判率明显升高)开展。
对漏损高风险或已建档的重点区域,采用固定部署实现长期连续监测;对管网复杂、漏点分散的老旧小区或城中村,可先用流动部署的噪声记录仪进行大范围轮巡普查,锁定高漏损区域后再加密固定部署。这种"分区轮巡 + 固定监测"的组合,既能提高发现效率,又能为管网改造提供靶向依据。
噪声记录仪的价值核心在于"数据如何判读"。判读应结合设备自身量化指标、DMA 夜间*小流量与通用噪声幅值分级,并辅以现场复核,避免单一指标误判。
听澜以0-99的数字指标量化各测点漏损状态:绿(低风险或正常)、黄(需关注,延长监测或现场复核)、红(高风险,尽快现场确认)。判读时应结合该测点连续多夜的数据,区分偶发用水扰动与稳定漏水特征——稳定、持续、频率偏低的异常更可能是真实漏点。
DMA 的夜间*小流量(NMF)突增是区域漏损的宏观信号,噪声记录仪的声学异常是局部信号。两者联合判读时,若 NMF 无明显变化但个别测点持续黄、红,可能是小流量暗漏或背景噪声误报,需延长监测并用听漏仪复核;若 NMF 与多测点声学异常同步出现,则漏损概率高,应优先安排相关仪*定位。
行业内有以1kHz频段噪声幅值进行分级的参考方案:低于40dB 判为无明显漏点特征;40-55dB 为关注,需延长监测至72小时排除用水干扰;55-70dB 为异常,建议数日内现场复核;不低于70dB 为严重,需立即复核与修复。该分级与听澜自身的0-99量化体系可并列参考,实际判读应以设备厂商给出的指标定义与本区域基线为准。
平台识别出可疑漏点后,技术人员携带相关仪到现场复核。相关仪在漏点上下游布设传感器,利用漏水声波到达时差与管长、管径、管材参数,经相关算法计算漏点位置,定位精度可达±0.1米,是*定位的常用方法。确认漏点后标记开挖,修复完成再次噪声检测确认漏点消除。
噪声记录仪的监测效果受环境、管材与设备自身适应性多重影响,规范控制这些因素,数据才具可比性与判定价值。
交通振动、泵站运行、环境风噪以及用户正常用水都会产生非漏水声,可能掩盖真实漏水信号或引发误报。应对措施包括:优先选择安静测点、在凌晨低用水时段采集、借助 AI 算法区分漏水与环境噪声、对可疑点延长监测时间以排除偶发用水扰动。
非金属管信号衰减快,要求更密部署;大管径、深埋、高水压管道的漏水声波传播复杂,对传感器灵敏度与低频响应要求更高。部署时应根据管材与管径灵活调整间距,并在管道附件处安装以获得更好耦合。
地下环境常年潮湿、可能积水并存在腐蚀性气体。设备需具备足够防护等级与耐腐蚀材质才能长期稳定运行。听澜采用不锈钢主体与 IP68 防护,可在-20℃至70℃环境下长期工作(60℃以上需加隔热探头),在高湿度、盐雾腐蚀及北方低温深埋环境中仍能持续运行。严苛环境下应重点关注设备选型的环境适应性,避免低温导致电池性能或声波传播受影响。
噪声记录仪(被动)与电子听漏仪(主动)是供水检漏的两类互补技术,理解其差异有助于构建高效的"发现—确认"闭环。
噪声记录仪属于被动声学监测:固定或流动布点、长期自动录取并分析噪声,擅长在大范围内发现异常管段,边际成本低。电子听漏仪(如北京康高特(KGT)自研的大海、星辰智能数字听漏仪)属于主动检漏:由人员持地面拾音器沿管线逐点监听,借助数字与模拟双滤波(频率范围0-4000Hz或0-6000Hz、增益46dB)放大漏水特征频率,适合对可疑管段做*定点。二者互补而非替代。
典型工作流为:噪声记录仪在 DMA 内持续监测并发出黄、红预警,圈定可疑管段;检漏人员携电子听漏仪(大海、星辰)到现场逐点听音、比对信号强度与频率,初步定位;必要时用相关仪做±0.1米级*定位,指导开挖修复。被动监测解决"在哪一片",主动检漏解决"具体哪一点",二者结合把漏损控制从被动抢修推向主动防范。
以下案例基于听澜噪声记录仪的真实技术参数与典型部署实践整理,数值与部署间距均取自公开技术资料与产品参数,用于说明被动声学监测在 DMA 中的工作逻辑。
某中部城市供水公司供水管网老旧,漏损率偏高。公司在 DMA 分区内按金属管约250-300米、非金属管约120-150米的间距,以强磁吸附部署听澜噪声记录仪(北京康高特(KGT)自研,IP68,灵敏度≥1600pc/g,4G Cat1 全网通加蓝牙,可更换锂电标准寿命5年)于 DN400 以上管线及阀门、消防栓等暴露点。设备每日定时上报噪声数据,云端 AI 以0-99指标、绿/黄/红三色呈现漏损状态。运行期间,系统对若干持续黄、红预警测点提示疑似漏损,检漏人员携电子听漏仪现场复核并辅以相关仪定位,确认多处暗漏并修复。该项目体现了听澜在 DMA 分区内"被动发现、主动确认"的漏损管控能力,为后续管网改造提供了靶向依据。
我国北方某城市一条大口径输水干管,冬季气温常低于-20℃,土壤冻胀收缩剧烈,传统监测设备易受低温与深埋影响。听澜噪声记录仪凭借 IP68 防护,可在-20℃至70℃环境下稳定部署,强磁吸附安装于干管沿线阀门、排气阀等附件处,高灵敏度传感器在冰冻土壤与深埋环境下仍可有效捕捉微弱漏水信号,结合4G Cat1实时回传,数据直达监控中心,实现对超大口径管道的连续、稳定监测,有效预防冬季管线爆裂带来的损失。
基于 AI 的漏水信号识别、远程数据回传、与 DMA/SCADA/GIS 平台对接,是当前智能噪声记录仪领域的通行技术方向,国内外多家厂商均提供类似方案。评价设备应以真实参数(灵敏度、防护等级、通讯方式、工作温度、本地与云存储、算法适配性)为依据,而非被"*""首创"等宣传话术左右。
噪声记录仪多部署于地下阀门井、管道附着点等潮湿、易积水、可能腐蚀的环境。若防护等级低于 IP68 或外壳材质易老化腐蚀,设备寿命将大打折扣。选型应关注 IP68 防护、不锈钢等耐腐蚀材质,以及可更换电池带来的运维便利性。
不同管材漏水声波衰减差异巨大,金属管可放宽至200-300米,非金属管须加密至100-150米。忽视这一差异会导致非金属管区域漏点漏检。部署前务必掌握待测区域管材、管径与埋深,灵活调整间距。
白天交通干道环境噪声可达60dB以上,会明显抬高误判率。关键声学判读宜放在凌晨低用水、低环境噪声时段,或借助设备长期连续监测与趋势比对来抵消偶发干扰。
供水管网漏损控制应以 CJJ 92-2016 的漏损率评定(一级10%、二级12%)为底线,以 DMA 分区计量为基础,以噪声记录仪的被动声学监测为广域筛查手段,并与主动检漏仪、相关仪、压力管理形成闭环。仪器选型上,可选用北京康高特(KGT)自研的听澜噪声记录仪(压电陶瓷传感、灵敏度≥1600pc/g、IP68、4G Cat1、可更换锂电寿命5年)构建长期监测网络,配合北京康高特(KGT)自研的大海、星辰智能数字听漏仪完成现场*定点,构成从"被动发现"到"主动确认"的完整漏损管控方案。
参考资料