二次供水管道漏损预警方法的分析和选择

二次供水管道漏损预警方法的分析和选择

王晓娟

岐山县凤鸣自来水站  陕西 岐山 722499

摘要：随着城市建设的不断发展,越来越多的高层住宅出现。高层建筑需要由泵房压力控制的二次供水。以前,泵站和管道由房屋管理部门管理,但越来越多的水务公司接管了这部分工作,然后创建,管理和维护新的二级供水社区。由于高运行压力,管道,施工质量,土壤淤积等原因,二次供水管道的泄漏会给供水企业造成巨大的经济损失和负面的社会影响。

关键词：二次供水；管道漏损；预警方法

引言

在供水管网的运行中，一旦出现意外的漏损现象，就很有可能会对区域居民的用水情况造成干扰，因此应当积极开发二次供水管网漏损检测与处置系统，通过信息化技术来改变传统的人力巡查检测方式，提高对漏损现象的检验效率，进一步加强居民用水稳定性的有效把控，从基础上实现及早发现、及早修理，实现二次供水领域的可持续长效发展。

1智能供水管网建运信息交互平台的研发

供水管网建设和运营的智能信息平台是根据以下功能要求开发的。(1)采用智能管网泄漏检测和在线监测设备等智能测量设备,通过互联网技术和大数据分析系统实时检测城市供水管网的物理泄漏。在运营管理中可视化与 SCADA、GIS 和管理系统的数据交互。(3)采用大数据分析方法,及时分析处理大量信息,为作业提供安全监控和快速报警。迁移到该平台实现城市供水管网泄漏控制效果如下。生产和销售差距分析:通过实时计算供水站提供的日用水量,用户使用的总用水量和日夜流量分析,最终得出水量平衡分析的结论。(2)管道破裂预防:在分析前几年管道破裂的基础上,结合管网当前流量、压力等信息,可以实时计算管网中管道破裂的时间和位置;如果管道发生爆炸,系统会立即提供解决方案,并在爆炸点附近标记井和阀门的具体位置。(3)安全报警:实时采集管网压力和流量数据,计算管网承载能力,确定报警值,提供快速报警信息,并根据承载能力变化规律提供推导计算结果。

2供水管网处置系统结构

整体上二次供水管网的漏损检测和处置系统的主要结构功能设计为以下三层。首先是设备控制层。设备控制层是整个系统运行的基础层级，主要包括装载在二次供水管网上的压力传感器、阀门等设备内容，通过传感器二次供水管网现场运行中的水压、水质、流量进行信息收集，再通过数据传输传递给PLC。PLC将采集到的模拟信息转换成为数字信息，并将其存储起来。同时PLC还会对转化好的数字信息进行扫描，针对其中存在漏损风险的管段数据做出反馈，由PLC将指令传输给二次供水管网的现场设备，通过阀门将管段关闭；其次，是数据传输层。数据传输层主要通过二次供水管网连接节点上安装的交换机以及光纤，与PLC和上位管理用的计算机设备连接起来，以此实现市二次供水管网两端供水与用水之间的信息交流。最后是中央管理层。中央管理层在整个系统结构中主要承载着功能模组，将设备控制层收集到的数据按照漏损检测模型进行检验，并针对其中可能存在风险的数据内容进行示警，再由数据传输层，将现场控制指令传递到设备控制层，对阀门的开度进行调解。在整个系统上最主要搭载的还是上文中阐明的基础的对二次供水管网节点压力数据收集、检测、漏损检测、漏损部位的智能化处置等功能性需求设计。

3智能供水管网漏损诊断关键技术

由于大多数供水管网都埋在地下,因此管网泄漏检测是控制生产和配送缺口的关键技术。中国开发了一种管道内外连续检测装置,利用声学仪器检测和分析声波,确定管道泄漏点的性质和位置。(1)管道的声学特性及基本数据库。根据不同工况下不同类型管道泄漏的振动波谱,建立了针对不同类型管道和不同地质条件的管道泄漏扩散特性数据库。(2)多点声压缩传感器设备的集成技术和检测方法。从管道泄漏振动波的形态、强度和传播特征出发,研究了基于多点实时监控的管道泄漏波检测技术和管道泄漏点精确定位技术。(3)环境噪声对管道泄漏特性和过滤技术的影响。探索在实际供水管道上使用和安装振动波探测器的方法,以及传输和采集探测数据的技术,以提取高分贝混沌背景噪声中管道泄漏的特征光谱信息。(4)基于多点声压特征值的管道泄漏点精确定位技术。跟踪多个振动波,检测同一泄漏点在时间和频率范围内的设备振动波之间的差异,然后计算管段和泄漏管位置。基于超声原理的各种管道泄漏检测装置的应用,可以实现DN300-DN500供水管道连续泄漏检测,最小泄漏点检测能力为0.2m3/h。

4二次供水管网漏损检测与处置系统的使用关键

在使用二次供水管管网漏损检测与处置系统时，需要注重对于整个管网的更新改造。在使用前期需要对管网进行一定的压力传感器的安装，传统的管网布局不一定能够适合进行压力传感器的安装，并且一些年岁比较久远的二次供水管网中，管线的材质较差，也可能会存在老化严重的显现，对此在进行管网改造时，就需要对管线进行一定的更新换代。需要多角度对升级改造计划进行设计，并且在改造过程中加强工作监督，尤其是对其中涉及新旧管道连接的节点，要进行重点关注。在整体的二次供水管网升级完成，并且漏损检测与处置系统安装结束以后，需要进行一定的试运行工作，将检测到的二次供水管网的运行数据与之前的运行数据进行比较，保证整个二次供水管网保持正常的运行。在后续的运行过程中，水务工作人员除了利用系统对二次供水管网进行检查以外，还需要定期请专业人员来对漏损检测与处置系统进行运行监测，针对其中的算法运行以及系统安全漏洞做好安全监测，保证运行上的稳定性，实现对二次供水管网的长效检测。

5变频泵频率分析法

目前,二次供水社区的泵房采用变频泵,其流量随频率的增加而增加。一旦异地管道发生泄漏,变频泵的运行频率就会发生变化。变频泵的频率分析方法可以监测水泵的工作频率,设定频率报警限值,根据水泵频率的变化评估水流量的变化,使无流量计的二次水系统SCADA平台离开二次水系统SCADA平台,实现二次水系统泄漏报警功能。对于泄漏,设置两个频率报警条件:1、设置全天频率突然变化报警,工作时间触发50Hz报警;2. 在凌晨 1 点至凌晨 3 点的低流量和低流量期间设置频率上限报警,并将频率上限值作为夜间正常操作的频率值加上 5 Hz。由于这个早期预警计划,我们能够成功地检测到居民区的夜间异常频率并触发警报。

6管网漏损综合检测与定位方法

管网漏损普查宜采用声音异常与流量异常协同追溯的方法进行筛查。声音异常普查是管网漏损检测与定位的基础，在大多数情况下，声音异常普查结合管网巡查，是快速和直接探知管网漏水的方法。通过提高漏水声级和降低环境噪声等方法提高可识别信噪比来判断漏水的可能性和位置，通过管段压力控制结合小波分析的方法对声音信号进行控制和判断，对检测位置或检测设备进行物理降噪以降低噪声等级；流量异常普查通过判断现场是否有明显流量、可视浊度差异、可视色度差异、温度差异和水质差异等特征，确定发生漏水现象，判断漏水点的位置。针对普查后检测出的异常点，结合现场工况及异常特征采用多点定位法、相关定位法、红外成像法、电磁物探法和钻孔验证等相结合的方法进行详细检测与定位。多点定位法根据声音能量衰减特征结合滤波操作进行地面定位，操作简单、快捷，但在漏水点能量较小、外界噪声掩蔽和传播路径障碍等情况下可能失效；相关定位法根据声速原理进行定位，通过在异常点所在管道两端布设传感器，计算漏水声到达两端的时间差得出漏水位置。

结束语

如果二次供水泄漏得不到及时修复,将导致巨大的经济损失和负面的社会效益。二次给水管道泄漏的预警方法包括变频泵频率分析法、远程水表在线分析的夜间流量分析法、泵房能耗分析法和总数据分析法。

参考文献

[1]陈之敏.基于数据驱动漏损控制的供水管道健康维护研究[D].,2021

[2]陈雷,魏彬,邸光宇等.浅谈鞍钢供水管道漏损的原因及防控[C]2020

[3]杜海涛.H市供水管网运行监测系统构建与应用研究[D]2018

[4]张土乔,邵煜.城镇供水管网漏损监测与控制技术及应用[J]2018

[5]郭芝瑞.基于专家系统理论的城市供水管网安全预警系统构建[D]2018