大型压力输水管道水锤爆管及漏损监测系统技术分析

一、前言：大型压力输水管道爆管事故会极大影响城市供水，据中国水协数据统计，国内600多个城市供水管网平均漏损率达到了15%，远远超过了国外7%的漏损率。我国大型压力输水管道停水检修时间间隔长（通常每年一次），检修时间短，通过检修的方法杜绝爆管并不可行。建立大型压力输水管道水锤爆管及漏损监测系统势在必得，以保障我国大中城市供水安全，为社会经济可持续发展保驾护航。

二、输水管道爆管原因：水锤（水击），气阻、管材、年限、基建、压力、地质、连接、填充物等等。大致分为两类，第一类：突发性爆管，由于水锤效应压力过高导致，挖机施工等。第二类：渐进性爆管，多种原因导致局部漏损或多处局部漏损，从而形成爆管。

三、大型压力输水管道水锤爆管及漏损监测系统技术分析

1、管道外壁泄漏连续性监测技术

（1）分布式光纤声波振动传感技术

在大型压力供水管道外壁铺设传感光缆，传感光缆相当于传感器，利用侦听压力供水管道泄漏点发出的呼啸声以及管壁振动这种实时连续监测方法，不受管道埋深地理高程影响，定位精度高。如果是PCCP管道测断丝的话一定要把传感光缆铺设在管道里面，效果geng佳。

（2）分布式光纤测温技术

该技术主要监测大型压力供水管道外壁温度场的温度变化，可实时连续监测方法，不受管道埋深地理高程影响，定位精度高。

2、管道内壁泄漏连续性监测技术

监测大型压力供水管道泄漏时的压力、流量变化以及侦听泄漏点的声波，该技术在确定排气阀位置上安装一体式传感器，必须包括高频压力计和水听器，同时传感器接触到管道内的水。安装传感器位置间距的设置原则：800-1200米，现场条件在此间距范围内适当调整位置。

为保证管道正常安全运行，本系统中传感器安装在专属结构件中，结构件加装在排气阀上，结构件中水与主管道内水相通即可，无需将传感器放入主管道内。

传感器通过现场数据采集通信装置RTU，3G/4G无线方式，将采集到数据传输到调度控制中心分析平台对管道进行实时监测和分析。

四、大型压力输水管道水锤爆管及漏损监测系统平台技术分析

（1）、功能技术分析

1、识别和展示管线压力瞬变水锤事件（水泵开停、阀门开闭、施工、冲洗、排气故障等），在线记录显示水锤压力变化曲线，实现报警，并确定压力瞬变源和定位；

2、传感器沿主管道800-1200米安装间距，能够实现微小漏损监测和报警，爆管大漏损事件监测和报警。通过时钟同步技术确定漏失位置，精度≤50米；

3、压力瞬变（水锤）分析，结合供水带压管道（GIS）材质、管龄、管径等等参数，基于现场存在的压力瞬变强度和数量，评估管道的爆管风险，并展示危险管线的区域；

4、管线异常事件管理，完整、准确掌握输水系统运行状态，通过高频压力和声纳数据实时监测排气阀工作状态；

5、系统能够快速判断给水系统问题，提高管线运行的可靠性、安全性，基于供水压力实现供水调度，并及时自动发现运行异常，提高调度管理的效率和水平。

（2）系统技术分析

状态数据服务器用于存储和管理从各数据采集设备传送过来的实时状态数据、历史状态数据及各特征数据，并应能根据相关数据进行自动分析和诊断。

状态数据服务器应可以接收其他数据采集系统的数据，具有良好的扩展性和兼容性。状态数据服务器应可供现场工程师进行相关系统设置和监测分析工作。服务器数据库软件采用实时数据库软件，以满足大规模数据仓库（MongoDB）中的查询处理管理的需求，并分成系统分析和发布层。

系统分析和发布层的作用是将采集到的数据结合用户管道和设备数据（或GIS系统提供数据）进行计算和分析并在地图上进行展示。同时，将报警信息或压力瞬变分析结果封装成WebService接口，实现系统与系统之间的交互。