CN102072407A - 结合漏失记录仪的独立计量分区漏失检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于管网漏失检测领域，特别涉及一种将独立计量分区(DMA)与漏失记录仪配合使用的城市供水管网漏失检测方法。本发明将供水管网划分为若干DMA并在每个DMA的进口设置流量计连续监测DMA最小夜间流量。当流量数据显示该DMA可能存在漏失时，利用漏失记录仪进行监测，根据其信号进行漏失排查与漏失点定位。本发明提出的漏失检测方法充分发挥了DMA分区监测与漏失记录仪监测的优点，可及时发现漏失并快速进行漏失点定位。该方法不仅避免了单独利用漏失记录仪时数据收集工作量大、反应慢等问题，而且避免了单独利用DMA分区监测时漏失排查与漏失点定位困难的缺点。本发明可大大提高漏失监测效率，提高管网运行管理水平。本发明不仅适用于城市供水管网的漏失监测，还可用于中水管网、热力管道、油气管道等管道的漏失监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道漏失检测方法，该方法中独立计量分区(DMA)与漏失记录仪配合使用，特别适合于城市供水管网的漏失检测。
背景技术
供水管网是城市的基础设施之一，是“城市的生命线”，其安全、稳定运行与城市的生产、生活息息相关。但是，我国城市供水管网漏损问题相当严重。据有关资料统计，全国600余座城市中，城市供水管道总长度(DN75mm以上)达140000余公里，年供水总量达330余亿吨，管网漏损率平均为15.6％，管网漏损总量达45亿吨。假设城市供水平均成本为1.10元/吨，每年我国城市供水行业因漏损而造成的经济损失高达50亿元以上。实际上，城市供水管网每年漏水量可能接近100亿吨，经济损失可能超过100亿元。如果加上工矿企业供水系统，管网漏水损失将是上述数字的2倍以上。
目前主要的漏失检测有听音检漏、漏水声音相关检测等技术。但这些检测技术耗费大量人力物力，检测周期长，而且需要在夜间进行操作，增加了工作难度。
上个世纪八十年代，英国水业公司提出了独立计量区域的概念，独立计量区域(DistrictMetering Area，DMA)通常指的是有永久性边界的独立供水区域，进入或流出每个区域的流量都用流量计进行计量。根据DMA进水口流量计记录的连续流量数据，找出每一天的最小夜间流量，由最小夜间流量变化曲线可以及时判断DMA是否存在漏失，若存在漏失则可以进行及时修复。DMA能及时反映整个区域内的漏失，操作简单，管理方便，只需监测进口流量便能得知整个区域的漏失。但是DMA只能反应整个区域的漏失情况，不能准确定位漏点。
近年来，英国、德国等开发了基于监测管道漏失噪声信号的漏失记录仪，并将其用于管道漏失检测中，获得了良好的效果。漏水噪声自动记录仪是由多台数据记录仪和一台控制器组成的整体化声波接收系统。当装有专门软件的计算机对数据记录仪进行编程后，只要将记录仪放在管网的不同位置，如消火栓、阀门等管道暴露点，按预设时间同时自动开/关记录仪，可记录管道各处的漏水声信号，该信号经数字化后自动存入记录仪中，并通过专用软件在计算机上进行处理，从而快速探测装有记录仪的管网区域内是否存在漏水。但是数据记录仪的数据收集工作繁重，周期长，从而降低了它对漏失的反应速度。
发明内容
本发明针对现有管道漏失检测技术存在的问题，提出一种可以快速判断漏失发生并及时精确定位漏点的漏失检测方法。
本发明涉及的技术原理是：根据城市管网DMA分区原则(主要依据用户数、月均用水量和管线长度)将供水管网划分为若干DMA，在每个DMA的进口设置流量计并连续监测DMA最小夜间流量。若最小夜间流量在一定固定范围内波动，则该区域管网处于正常状态；若最小夜间流量突然异常增加，并且在连续几天内没有回落到正常水平，则可以判断此区域可能存在漏失。当流量数据显示该DMA可能存在漏失时，迅速收集该DMA相关区域内漏水漏失记录仪的数据并进行信号分析，进一步判断DMA内的漏点位置。
本发明提出的漏失监测方法充分发挥了DMA分区监测与漏失记录仪监测的优点，实现快速有效发现漏失并进行漏失点定位：一方面，DMA监测区域大，流量计个数少，数据收集分析工作量小，能在较短时间内发现区域内发生的漏失，避免了单纯依靠漏失记录仪所存在的反应慢的问题；依靠DMA相关区域内漏失记录仪的漏水声音信号，可以迅速缩小漏点的查找位置，可以快速找到漏点，进行修复，缩短漏水时间，节约水资源。
本发明应用的技术方案是：
1)根据城市管网和道路、河流等数据，综合考虑DMA的大小(包括用户数和管线长度)，划分临时DMA的边界。统计临时DMA的各项基本指标，主要有：用户数、月均用水量和管线长度。根据临时DMA的用户数和管线长度，对其进行调整得到正式的DMA，调整以后需重新统计DMA的各项指标，确保DMA用户数在3000户左右，管线长度在10公里左右，管线长度指标优先。最后选择进水口和流量计型号参数，检查DMA是否需要安装新阀门和新管线，确保DMA内管线的完整性和独立性。
2)在DMA的进水口处安装具有数据存储功能的流量计(如管道式电磁流量计、超声波流量计)，并连接数据存储器存储流量数据。
3)对DMA进行全面人工检漏，发现漏失后迅速修复漏失，目的是保证DMA内不存在爆管等现象。
4)人工检漏并修复漏失后，连续监测30天以上DMA流量数据，对于记录的每日流量数据，取当日最小的连续值作为当日最小夜间流量(一般出现在凌晨1:00-5:00之间)，将获得的每日最小夜间流量与对应日期做图绘成最小夜间流量曲线。曲线的波动范围即是DMA最小夜间流量的正常波动范围，波动中心即是最小夜间流量正常值。
5)确定DMA最小夜间流量的正常波动范围和最小夜间流量正常值后，定期人工下载数据存储器中存储的DMA流量数据，下载周期在7～14天之间。根据下载周期内的最小夜间 流量曲线变化情况进行DMA发生漏失与否的判断：
i)若最小夜间流量曲线出现以下三种情况中任意一种或任意二种及其以上的情况：
a)曲线在正常值上下波动，且波动范围在正常波动范围之内；
b)出现偶然性不连续的最小夜间流量增大，且超出正常波动范围；
c)出现上升趋势，但到数据下载当日已回落到正常值左右，且与正常值的差值没有超出正常波动范围。
则判定该DMA内供水管道没有漏失。
ii)若最小夜间流量曲线持续上升，直到数据下载当日仍然没有回落到最小夜间流量正常值，此时应重点跟踪监测该DMA的最小夜间流量变化趋势。若在此后连续5天内该DMA最小夜间流量值均超过其最小夜间流量正常值，则判定该DMA存在漏失风险，需要进行后续的漏失监测；若在5天内最小夜间流量值又恢复到正常值，则不需要进行后续的漏失监测。
6)根据流量计最小夜间流量曲线的判定结果，对于存在漏失风险的DMA，利用漏失记录仪进行漏失监测排查与漏失点定位。具体操作步骤如下：
首先，将漏失记录仪布设在DMA区域供水管网上。漏失记录仪布设原则为：对于直径为75mm～200mm的管道，漏失记录仪布设距离在150m～200m之间；对于直径为200mm～400mm的管道，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间。漏失记录仪应布设在管道附属构筑物上，附属构筑物指的是检查井、消防栓、排气门、阀门、闸门等中的任意一种。
之后，对该DMA进行漏失信号收集。在漏失记录仪布设之后的第2天至第6天的任意一天，携带信号收集主机以小于30km/h的速度从记录仪布设位置附近经过，其中信号收集主机与漏失记录仪之间距离在20m以内；漏失记录仪记录的信号由主机接收后确定是否存在漏失并确定漏失点。
7)根据漏失记录仪的信息，派遣工人前往发生漏失的管段进行排查与确认，对确定的漏失点进行管道修复。
8)对排查确定的漏点进行修复之后，重新收集进口流量计数据数据，进一步利用上述方法判别该DMA区域内是否仍存在其他漏失。若连续5天内该DMA最小夜间流量值均超过其最小夜间流量正常值，则判定仍存在漏失风险，继续利用漏失记录仪分析结果进行漏失点定位以及人工修复，直到该DMA没有漏失为止。若连续5天内该DMA最小夜间流量值与最小夜间流量正常值相差幅度在10％以内，则判定该DMA不存在漏失风险，不必利用漏失记录仪进行漏失监测排查。
本漏失检测方法的优点是：
1)充分发挥了DMA能及时反映漏失的优点，只要观察DMA进口流量计的数据就能得知区域内是否存在漏失，快速反映，数据收集工作量小。应用漏失记录仪帮助DMA准确判断发生漏失的管段位置，减小准确定位漏点的人力物力。
2)在DMA内布设漏失记录仪，缩小了布设区域，从而弥补了漏失记录仪对漏失反应慢的缺点，减少了发现漏失的时间，节约水资源。
附图说明
图1为DMA以及相关区域内的漏失记录仪布设点示意图。
图2为实施例1中DMA最小夜间流量变化曲线图。
图3为DMA最小夜间流量正常值和正常波动范围示意图。
图4为实施例2中DMA最小夜间流量变化曲线图。
具体实施方式
实施例1
按照DMA划分方法把整个城市管网划分为若干个DMA进行管理，选取其中一个DMA作为实施例。该DMA管线长度(管径大于75mm)3000m，安装漏失记录仪20个，进水口安装流量计1个(示意如图1)，人工排查漏失并修复漏失。定期收集流量计数据30天，找出每天的最小夜间流量(当日最小的连续值作为当日最小夜间流量)，以日期为横坐标、最小夜间流量为纵坐标绘制最小夜间流量曲线(示意如图3)，找出该DMA区域最小夜间流量的正常值为18m3/h，正常波动范围为17-19m3/h(示意如图3)。
定期收集DMA流量计数据，周期为10天。数据下载日当天分析流量数据，绘制最小夜间流量曲线(示意如图2)，当日进行最新下载周期的曲线趋势变化分析，判断DMA内是否存在漏失。
下载周期1(示意如图2中1-10天)出现偶然性不连续的最小夜间流量增大，且超出正常波动范围，此时DMA内并不存在漏失(除背景漏失外)。
下载周期2(示意如图2中11-20天)出现上升趋势，但到数据下载当日已回落到正常值左右，且与正常值的差值没有超出正常波动范围，此时DMA内并不存在漏失(除背景漏失外)。
下载周期3(示意如图2中21-30天)最小夜间流量曲线持续上升，直到数据下载当日仍然没有回落到正常值，此时应重点跟踪监测该DMA的最小夜间流量变化趋势。在35天时收集流量数据，发现最小夜间流量仍然居高不下。因此在图1中所示漏失记录仪布设点布置漏失记录仪，并及时收集这些记录仪的噪声数据，进行分析，判断发生漏失的管段。
人工精确定位漏点，进行漏失修复。漏点修复后重点收集此DMA流量数据，观察最小夜间流量，如图2中周期4所示，曲线已回落到正常值上下，表明漏失已经排除。
DMA恢复正常数据下载周期，周期5(示意如图2中41-50天)所示曲线到正常值上下波动且波动在正常波动范围之内，此时DMA内已不存在漏失(除背景漏失外)。
实施例2
将城市管网中的重点监测区域划分为DMA进行漏失监测，该DMA管线长度(管径大于75mm)3000m，安装漏失记录仪20个，进水口安装流量计1个(示意如图1)，人工排查漏失并修复漏失。定期收集流量计数据30天，找出每天的最小夜间流量(当日最小的连续值作为当日最小夜间流量)，以日期为横坐标、最小夜间流量为纵坐标绘制最小夜间流量曲线(示意如图3)，找出该DMA区域最小夜间流量的正常值为18m3/h，正常波动范围为17-19m3/h(示意如图3)。
定期收集DMA流量计数据，周期为10天。数据下载日当天分析流量数据，绘制最小夜间流量曲线(示意如图4)，当日进行最新下载周期的曲线趋势变化分析，判断DMA内是否存在漏失。
下载周期1(示意如图4中1-10天)出现偶然性不连续的最小夜间流量增大，且超出正常波动范围，此时DMA内并不存在漏失(除背景漏失外)。
下载周期2(示意如图4中11-20天)出现上升趋势，但到数据下载当日已回落到正常值左右，且与正常值的差值没有超出正常波动范围，此时DMA内并不存在漏失(除背景漏失外)。
下载周期3(示意如图4中21-30天)最小夜间流量曲线持续上升，直到数据下载当日仍然没有回落到正常值，此时应重点跟踪监测该DMA的最小夜间流量变化趋势。在35天时收集流量数据，发现最小夜间流量仍然居高不下。因此在图1中所示漏失记录仪布设点布置漏失记录仪，并及时收集这些记录仪的噪声数据，进行分析，判断发生漏失的管段。
对排查确定的漏点进行修复之后，重新收集进口流量计数据数据，发现最小夜间流量仍然没有回落到正常范围，而且连续5天内该DMA最小夜间流量值均超过其最小夜间流量正常值(示意如图4中38-42天)，则判定仍存在漏失风险。继续利用漏失记录仪分析结果进行漏失点定位以及人工修复，直到该DMA没有漏失为止(示意如图4中43-50天)。
Claims (8)
1.一种供水管网漏失检测方法，其特征是将独立计量分区(DMA)检测方法与基于声音信号的漏失记录仪检测方法结合应用管网漏失检测。
2.根据权利要求1所述的独立计量分区检测方法，其特征在于DMA分区时以用户数和管线长度为主要依据确定DMA的大小，DMA用户数在3000户左右，管线长度在10公里左右，其中管线长度指标需要优先保证。
3.根据权利要求1和2所述的独立计量分区检测方法，其特征在于首先对需要进行漏失检测的DMA进行全面人工检漏，对发现的漏失进行修复；之后，在DMA的进水口处安装具有数据存储功能的流量计，并连接数据存储器存储流量数据。
4.根据权利要求1和2所述的独立计量分区检测方法，其特征在于连续监测30天以上DMA流量数据；对于记录的每日流量数据，取当日最小的连续值作为当日最小夜间流量，将获得的每日最小夜间流量与对应日期做图绘成最小夜间流量曲线；确定DMA最小夜间流量曲线的正常波动范围，并将波动中心确定为最小夜间流量正常值。
5.根据权利要求1和2所述的独立计量分区检测方法，其特征在于确定最小夜间流量正常波动范围与最小夜间流量正常值之后，定期人工下载数据存储器中存储的DMA流量数据，下载周期在7～14天之间；根据下载周期内的最小夜间流量曲线变化情况进行DMA发生漏失与否的判断：
i)若最小夜间流量曲线出现以下三种情况中任意一种或任意二种及其以上的情况，则判定该DMA内供水管道没有漏失。
a)曲线在正常值上下波动，且波动范围在正常波动范围之内；
b)出现偶然性不连续的最小夜间流量增大，且超出正常波动范围；
c)出现上升趋势，但到数据下载当日已回落到正常值左右，且与正常值的差值没有超出正常波动范围。
ii)若最小夜间流量曲线持续上升，直到数据下载当日仍然没有回落到最小夜间流量正常值，此时应重点跟踪监测该DMA的最小夜间流量变化趋势。若在此后连续5天内该DMA最小夜间流量值均超过其最小夜间流量正常值，则判定该DMA存在漏失风险，需要进行后续的漏失监测；若在5天内最小夜间流量值又恢复到正常值，则不需要进行后续的漏失监测。
6.根据权利要求1所述的漏失检测方法，其特征在于根据独立计量分区检测方法的漏失判定结果，对于存在漏失风险的DMA，利用漏失记录仪检测方法进行漏失监测排查与漏失点定位。
7.根据权利要求1所述的基于声音信号的漏失记录仪检测方法，其特征在于根据如下原则将漏失记录仪布设在DMA区域供水管网上：对于直径为75mm～200mm的管道，漏失记录仪布设距离在150m～200m之间；对于直径为200mm～400mm的管道，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间。漏失记录仪应布设在管道附属构筑物上，附属构筑物指的是检查井、消防栓、排气门、阀门、闸门等中的任意一种。
7. 根据权利要求1和7所述的基于声音信号的漏失记录仪检测方法，其特征在于在完成漏失记录仪布设之后的第2天至第6天的任意一天，携带信号收集主机以小于30km/h的速度从记录仪布设位置附近经过，其中信号收集主机与漏失记录仪之间距离在20m以内；漏失记录仪记录的信号由主机接收后确定是否存在漏失并确定漏失点。进一步根据漏失记录仪的信息，派遣工人前往发生漏失的管段进行排查与确认，对确定的漏失点进行管道修复。
8.根据权利要求1所述的漏失检测方法，其特征在于，对排查确定的漏点进行修复之后，重新收集进口流量计数据数据，进一步利用上述方法判别该DMA区域内是否仍存在其他漏失。若连续5天内该DMA最小夜间流量值均超过其最小夜间流量正常值，则判定仍存在漏失风险，继续利用漏失记录仪分析结果进行漏失点定位以及人工修复，直到该DMA没有漏失为止。若连续5天内该DMA最小夜间流量值与最小夜间流量正常值相差幅度在10％以内，则判定该DMA不存在漏失风险，不必利用漏失记录仪进行漏失监测排查，完成该区域漏失检测。
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