CN102072408A - 一种城市供水管道漏失检测方法 - Google Patents

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曲久辉
崔君乐
刘锁祥
张孟涛
马则中
刘彦辉
刘锐平
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Abstract

本发明属于管道漏失检测技术领域，特别涉及综合利用漏失噪声记录仪、人工听漏棒等的漏失检测技术及其在城市供水管网漏失检测中的应用方法。本发明以漏失记录仪的噪音检漏法为基础，结合供水管网地理信息系统(GIS)平台对漏失记录仪信号进行分析，确定重点排查区域；进一步针对重点排查区域，综合应用漏失记录仪与人工听漏方法确认是否存在漏失，并进行漏点定位。本方法将对声音信号具有很高灵敏度的漏失记录仪检漏方法与人工听漏方法进行结合，并利用GIS平台进行漏失信号分析，不仅有效避免单独人工听漏方法对大规模管网系统的盲目排查，也避免了单独利用漏失记录仪的大量“误报”信号以及由此产生的繁重排查工作。本方法不仅可用于城市供水管网漏失检测，还可用于检测城市中水管网、工业输油管道、工业循环冷却水等管道的漏失。

Description

一种城市供水管道漏失检测方法 
技术领域
本发明属于管道漏失检测技术领域，特别涉及综合利用漏失噪声漏失记录仪、人工听漏棒等的漏失检测技术及其在城市供水管网漏失检测中的应用方法。 
背景技术
管道漏失是我国许多城市供水系统普遍面临的问题。全国509个城市的供水企业调查表明，平均值漏失率约在9.79％，其中8％以下是192个，占37.72％；8％～10％是95个，占18.66％；10％以上是222个，占43.62％。即便对于具有一定规模和管理水平的城市，也有一半以上企业的漏失率超过国家8％的标准水平，我国每天漏失的水量达数百亿m3。管道漏失导致巨额经济损失。例如，我国天津市1991～1999的九年间，每年平均漏失水量为5714.04万m3，按水价1.5元/m3来计算，每年的经济损失高达8571.06万元。尽可能降低城市供水管网漏失率，这成为我国大多数供水企业降低运营成本、提高企业经济效益面临的重要难题，也是城市减少水资源浪费、缓解水资源危机的重要途径；而开发高效的漏失检测技术对于企业及时发现漏失并进行修复、降低漏失率具有重要意义。 
目前供水企业日常管道漏失检测中常用的检漏方法有被动检漏法、听音检漏法、区域检漏法、区域装表法以及区域检漏和区域装表法相结合的方法。其中，被动检漏法是待地下管道漏水冒出地面后才去检修的方法，并主要有专门人员进行巡查查漏和用户报漏两种方式。听音检漏法是采用音听仪器寻找漏水声，并确定漏水地点的方法，并可分为阀栓听音(亦称直接听音)和地面听音(亦称间接听音)两种。区域装表法是把供水划分为若干个用水小区，对用水小区除留一个(或两个)装有水表的进水管外关闭与外界的联系的阀门，通过深夜用户用水量极少情况下监测进水管流量计流量，从而判断是否存在漏失的方法。总的说来，上述漏失监测方法存在费时费力、劳动强度大、漏失检测效率低等缺点，且不少检测需要在夜间进行，增大了工作难度。 
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。漏失记录仪以管道漏失过程中产生的声音信号为基础，通过凌晨定时开启记录声音信号、滤除环境干扰噪音等技术手段对声音信号进行处理，并最终根据所监测的信号特征进行“漏失”、“正常”、“可疑”等判定。漏失记录仪的应用有效减少了人工劳动强度、并显著增加了漏失检测率。但是，实际应用中发现，漏失记录仪由于声音信号检测能力过于灵敏、信号滤除处理方式不够优化等因素，往往导致许多漏失记录仪“误报”的现象，许多城市应用过程中的报警率在70％以上，从而不得不花费大量精力进行排查。针对庞大的供水管网系统，如何有效降低漏失“误报率”、减少漏失排查工作及漏失记录仪效 率，这是进一步提高漏失检测工作效率过程中亟需解决的技术难题。 
发明内容
本发明的目的是针对城市供水管网管道漏失及其以往检漏方法中存在的问题，提出一种可有效降低人工劳动强度、提高漏失检测效率的方法。 
本发明涉及的漏失检测方法的技术原理在于：以漏失记录仪的噪音检漏法为基础，结合供水管网地理信息系统(GIS)平台对漏失记录仪信号进行分析，确定重点排查区域；进一步针对重点排查区域，利用人工听漏方法确认是否存在漏失，并进行漏点定位。本方法将对声音信号具有很高灵敏度的漏失记录仪检漏方法与人工听漏方法进行结合，并利用GIS平台进行漏失信号分析，不仅有效避免单独人工听漏方法对大规模管网系统的盲目排查，也避免了单独利用漏失记录仪的大量“误报”信号以及由此产生的繁重排查工作。本方法不仅可用于城市供水管网漏失检测，还可用于检测城市中水管网、工业输油管道、工业循环冷却水等管道的漏失。 
以上所述的漏失记录仪为可检测管道及其周围环境声音信号并进行信号处理的仪器，其在凌晨2:00～4:00自动启动记录获得的声音信号，之后自动滤除这段时间内获得的间断信号和持续时间小于2小时的信号；针对剩余声音信号，漏失记录仪根据其带宽(spread)与强度(level)特征自动作出判断，并发出相应的“漏失”、“正常”、“可疑”等判断信息。 
以上所述的人工听漏方法为供水企业传统采用的检漏方法，指的是利用听漏棒等工具将管道声音信号传递至人耳，凭借人耳对管道中声音情况做出判断。人工听漏方法其优点在于可以对漏失点进行定位。 
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案： 
(1)针对需要进行漏失监测的管网，在GIS平台上确定漏失记录仪布设位置，并绘制漏失记录仪布设GIS图。漏失记录仪布设原则为：针对不同管径与管道材质特征的管线，推荐布设距离如下：对于直径是75mm～200mm的铸铁管、球墨铸铁管和/或不锈钢管材，漏失记录仪布设距离在150m～200m之间；对于直径是75mm～200mm的预应力管，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间；对于直径是200～400mm的铸铁管、球墨铸铁管和/或不锈钢管材，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间；对于直径是200～400mm的预应力管，漏失记录仪布设距离在60m左右；对于直径大于400mm的铸铁管、球墨铸铁管和不锈钢管材，漏失记录仪布设距离在60m～100m之间；对于直径大于400mm的预应力管，漏失记录仪布设距离在30～50m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。按照上述布设原则设置网络分析参数。利用GIS的管线长度计算功能，进行漏失记录仪布设，绘制漏失记录仪布设GIS图。 
(2)根据漏失记录仪布设GIS图，通过人工将漏失记录仪布设在相应位置上。 
(3)在完成漏失记录仪布设之后的1～12天内，携带信号收集主机以小于30km/h的速度从漏失记录仪布设位置经过，其中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无线电磁波传输并由主机接收。 
(4)将各个漏失记录仪监测信号在漏失记录仪布设GIS图中标注出。 
(5)根据漏失记录仪信号确定重点排查区域。重点排查区域为满足以下任一条件的区域：①以某一位置为圆心、半径为400m的范围内，三个或三个以上漏失记录仪发出报警信号，则该区域为重点排查区域；②任何一个漏失记录仪的报警信号LV/SP值大于4，则以漏失记录仪布设点为圆心，半径为200m范围内的区域为重点排查区域。 
(6)根据重点排查区域范围，采用人工听漏法判定漏失点具体位置，并对漏失的管道修复。 
(7)修复完成后，继续进行2～5天的漏失记录仪监测、信号收集与分析。若漏失点修复后漏失记录仪仍出现(5)所显示的报警信号，则重复(3)～(6)的工作，继续进行人工听漏排查、漏失点定位与修复，直至漏失记录仪显示信号出现正常信号为止。 
本发明实现的技术效果如下： 
本发明涉及的漏失监测方法，充分发挥了漏失记录仪监测方法与人工听漏法的优点，并以GIS为平台进行漏失监测管理与数据分析，减少可疑漏失点排查工作量，大幅提高工作效率。 
1、与单独漏失记录仪监测方法比较，本方法可较为精确地进行漏失点定位，并有效减少可疑漏失点的排查工作。 
2、与单独人工听漏方法比较，本方法可有效避免盲目的大面积听漏工作，可针对重点可疑区域进行重点监测，提高人工检漏效率。 
3、与漏失记录仪检漏法和人工听漏法的简单结合比较，本方法利用GIS系统对管段漏失概率的统计分析功能进行漏失点布设与信号分析，可通过漏失点判断辅助决策，减少不必要的排查工作。 
4、本方法可有效监测城市供水管网中的明漏、暗漏等各种类型管道漏失点，还可以对市政热力管道、中水管道、输油管道等进行监测。 
附图说明
图1是待检测区域的管网GIS图。 
图2是待检测区域的漏失记录仪布设GIS图。 
附图文字 
1.检查井2.消防栓3.排气门4.闸门 
具体实施方式
实施例1 
漏失记录仪布设：要求对图1所示区域的管网进行检漏。根据漏失记录仪布设原则，对DN75mm、DN100mm的管道，漏失记录仪布设距离在150m～200m之间；对于DN300mm的管道，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间；对于DN400mm及其以上的管道，漏失记录仪布设距离在60m～100m之间。漏失记录仪应优先布设在检查井、消防栓、排气门、阀门、闸门等附属物中。利用GIS的距离计算功能及其优化计算方法进行漏失记录仪布设， 布设结果如图2所示。 
漏失记录仪布设与信号收集：根据漏失记录仪布设GIS图2所示的位置进行漏失记录仪布设。完成布设后第二天进行漏失记录仪信号收集，发现NO.01、NO.02、NO.04、NO.07号漏失记录仪报警，且上述漏失记录仪报警LV/SP值均小于4。将NO.01、NO.02、NO.04周围管网作为重点排查区进行人工排查，而NO.07周围管网不进行人工排查。 
人工排查与漏点修复：对上述确定的重点排查区进行人工排查，发现1个暗漏点。对漏点进行人工修复。 
重复进行监测：继续进行漏失记录仪监测。结果发现NO.01、NO.04号漏失记录仪恢复正常不再报警，NO.02与NO.07号漏失记录仪仍报警，NO.02号漏失记录仪的LV/SP值为2.2，NO.07号漏失记录仪的LV/SP值为2.0，判定为漏失记录仪自身误报信号。不再进行人工排查，图1所示区域管网完成漏失监测。 
实施例2 
漏失记录仪布设：要求对图1所示区域的管网进行检漏。根据漏失记录仪布设原则，对DN75mm、DN100mm的管道，漏失记录仪布设距离在150m～200m之间；对于DN300mm的管道，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间；对于DN400mm及其以上的管道，漏失记录仪布设距离在60m～100m之间。漏失记录仪应优先布设在检查井、消防栓、排气门、阀门、闸门等附属物中。利用GIS的距离计算功能及其优化计算方法进行漏失记录仪布设，布设结果如图2所示。 
漏失记录仪布设与信号收集：根据漏失记录仪布设GIS图2所示的位置进行漏失记录仪布设。完成布设后第二天进行漏失记录仪信号收集，发现NO.01、NO.02、NO.04、NO.07号漏失记录仪报警，且上述漏失记录仪报警LV/SP值均小于4。将NO.01、NO.02、NO.04周围管网作为重点排查区进行人工排查，而NO.07周围管网不进行人工排查。 
人工排查与漏点修复：对上述确定的重点排查区进行人工排查，发现1个闸门漏点。对漏点进行人工修复。 
重复进行监测：继续进行漏失记录仪监测。结果发现NO.01、NO.02、NO.04、NO.07号漏失记录仪仍继续报警。 
重复人工排查与漏点修复：继续对NO.01、NO.02、NO.04号漏失记录仪周围管网作为重点排查区进行人工排查，又发现一个暗漏点，并对漏点进行修复。继续进行漏失记录仪监测，发现NO.01、NO.02、NO.04号漏失记录仪均恢复正常，不再报警；NO.07号漏失记录仪仍继续报警，且其LV/SP值为2.8，判定为漏失记录仪自身误报信号经判定为漏失记录仪自身误报信号。不再进行人工排查，图1所示区域管网完成漏失监测。 
实施例3 
漏失记录仪布设：要求对图1所示区域的管网进行检漏。根据漏失记录仪布设原则，对DN75mm、DN100mm的管道，漏失记录仪布设距离在150m～200m之间；对于DN300mm的管道，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间；对于DN400mm及其以上的管道，漏失 记录仪布设距离在60m～100m之间。漏失记录仪应优先布设在检查井、消防栓、排气门、阀门、闸门等附属物中。利用GIS的距离计算功能及其优化计算方法进行漏失记录仪布设，布设结果如图2所示。 
漏失记录仪布设与信号收集：根据漏失记录仪布设GIS图2所示的位置进行漏失记录仪布设。完成布设后第二天进行漏失记录仪信号收集，发现NO.01、NO.03、NO.05、NO.07号漏失记录仪报警，且NO.01、NO.03、NO.07号漏失记录仪报警LV/SP值小于4，而NO.05号漏失记录仪的LV/SP值为4.3。将NO.05周围管网作为重点排查区进行人工排查，而NO.01、NO.03、NO.07号漏失记录仪周围管网不进行人工排查。 
人工排查与漏点修复：对上述确定的NO.05周围管网重点排查区进行人工排查，发现1个暗漏点；对该漏点进行人工修复。 
重复进行监测：继续进行漏失记录仪监测。结果发现NO.01、NO.03、NO.05、NO.07号漏失记录仪均恢复正常不再报警。不再进行人工排查，图1所示区域管网完成漏失监测。 

Claims (7)

1.一种供水管网漏失检测方法，其特征是以基于漏失记录仪的噪音检漏法为基础，结合供水管网地理信息系统(GIS)平台对漏失记录仪信号进行分析，确定重点排查区域；进一步针对重点排查区域，利用人工听漏方法判定是否存在漏失，并进行漏失点定位。
2.根据权利要求1所述的噪音检漏法，其特征在于利用漏失记录仪检测管道及其周围环境声音信号，并对声音信号进行处理，根据声音信号特征做出管道漏失与否的判断。
3.根据权利要求1和2所述的漏失记录仪，其特征是可检测管道及其周围环境声音信号并进行信号处理的仪器，其在凌晨2:00～4:00自动启动记录获得的声音信号，之后自动滤除这段时间内获得的间断信号和持续时间小于2小时的信号；针对剩余信号信息，可根据其带宽与强度特征自动做出判断，并发出相应的“漏失管段”、“正常管段”与“可疑漏失点”等信息。
4.根据权利要求1所述的基于漏失记录仪的噪音检漏法，其特征在于需要顺次进行如下工作：
首先，在GIS平台上确定漏失记录仪在供水管网中的布设位置。漏失记录仪布设原则为，对于直径是75mm～200mm的铸铁管、球墨铸铁管和不锈钢管材，漏失记录仪布设距离在150m～200m之间；对于直径是75mm～200mm的预应力管，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间；对于直径是200～400mm的铸铁管、球墨铸铁管和不锈钢管材，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间；对于直径是200～400mm的预应力管，漏失记录仪布设距离在60m左右；对于直径大于400mm的铸铁管、球墨铸铁管和不锈钢管材，漏失记录仪布设距离在60m～100m之间；对于直径大于400mm的预应力管，漏失记录仪布设距离在30m左右。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。确定漏失记录仪布设位置之后，打印漏失记录仪布设GIS图。
其次，根据漏失记录仪布设GIS图，通过人工将漏失记录仪布设在相应位置上。
之后，在完成漏失记录仪布设之后的1～12天内，携带信号收集主机以小于30km/h的速度从漏失记录仪布设位置经过，其中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无线电磁波传输并由主机接收。
最后，将所有漏失记录仪监测信号在漏失记录仪布设GIS图中的漏失记录仪的相应位置上标注出。
5.根据权利要求1和4所述的供水管网地理信息系统，其特征在于包涵以管网为路径和以可布设漏失记录仪的水工设施(检查井、消火栓、排气门、阀门和闸门)为节点的网络等信息。
6.根据权利要求1所述的重点排查区域，其特征在于为满足以下任一条件的区域：①以某一位置为圆心、半径为400m的范围内，三个或三个以上漏失记录仪发出报警信号，则该区域为重点排查区域；②任何一个漏失记录仪的报警信号LV/SP值大于4，则以漏失记录仪布设点为圆心，半径为200m范围内的区域为重点排查区域。
7.根据权利要求1所述的漏失检测方法，其特征在于根据重点排查区域范围，采用人工听漏法判定漏失点具体位置，并对漏失的管段进行修复；修复完成后，继续进行2～5天的漏失记录仪监测、信号收集与分析。若漏失点修复后漏失记录仪仍出现报警信号且仍存在满足重点排查区域条件的区域，则继续针对重点排查区域进行人工听漏排查、漏失点定位与修复，直至漏失记录仪显示信号出现正常信号为止。
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