光纤法输水管道漏水、爆管检测

      功能

          •   对自来水管道进行数字化全天候安全监控，实现对自来水管道的渗漏监测、采掘行为的预警和定位；

          •   能够对管道附近的干扰进行识别和智能报警，实现控制中心的集中管理及异地远程控制；

          •   提供详细历史监测数据，为相关部门对自来水管线的科学管理提供依据和辅助决策，保障自来水管道的安全。

      系统设计指标

          •   自来水管道的渗漏监测，渗漏处的定位精度：±10m

          •   管线沿线温度测量精度：±3℃

          •   具备备用电源供电系统，断电后可工作8h

          •   现场安装供巡查人员就地操作的显示和控制终端

          •   控制中心能够获得管道全线的信息并实时显示控制

          •   监测和报警门限可调

      特点

         •   先进性与实用性

       应用先进的光纤传感技术，实现对管道的全线监测。系统操作灵活方便，易于掌握；针对实际应用的特点，具有多种设置和报警方式；便于提供决策支持。

         •   集成性与灵活性

      设备集成度高，便于通讯连接；具有多种功能接口，便于各类传感信号的接入和分析；提供符合国家标准的软硬件及系统方面的接口和工具；系统参数配置少，调整少，自动化程度高，操作简单。

         •   安全性与可靠性

      传感系统本质安全，信息处理终端位于安全区域；系统各环节具备权限及访问控制机制；能够长期稳定的工作；设备结构紧凑简单，可靠性高；对工作条件和工作环境要求较低；使用普通通讯用单模光纤，便于维护和维修。

      设计规范和标准 

      下列标准所包含的条文，通过在本技术方案中引用而构成本技术方案条文。所示标准均应采用****有效版本。

设计规范和标准

线型光纤感温火灾探测器	GB/T 21197-2007
电磁辐射防护规定	GB 8702-1988
工业过程测量和控制设备的电磁兼容性(第2部分：静电放电要求)	IEC-801-2
工业过程测量和控制设备的电磁兼容性(第3部分：辐射电磁场要求)	IEC-801-3
工业过程测量和控制装置的电磁兼容性(第4部分：电快速瞬变脉冲群要求)	IEC-801-4

      系统原理

      在本方案所涉及的自来水管道中，自来水管道内外的温度均存在较大差异，而且水与土壤的热容值差异较大，在相同环境中，自来水的温变速率与土壤的温变速率具有一定的阶梯性，如果自来水管道工作正常，管道沿线不会存在大量的异常涵水区，因此附近的温度场表现出均匀和恒定状态。

      如果发生泄漏或采掘等意外情况，由于自来水的大量外泄，事件发生处管道附近的温度场就会发生变化，从而导致平行埋设的通讯光缆周围的温度场也会随之发生变化，本系统实现管道监测的基本原理是采用分布式光纤温度传感技术，借用通讯光缆的纤芯，对管道沿线的温度场信息进行采集，结合模式识别等方法，对相应的事件进行智能化判定，为管理人员提供可靠的决策支持。

      本方案采用的是基于拉曼散射的分布式温度监测，利用敏感光纤的背向拉曼散射光能够感知环境温度的变化。拉曼散射光来源于正向脉冲激光光子与光纤介质粒子的非弹性碰撞，将部分的入射光功率转移至另一频率的背向传输光中。拉曼散射会产生频率关于入射光对称分布的两种背向传输光，其中频率较高的称作反斯托克斯光，频率较低的称作斯托克斯光。由于拉曼散射产生的斯托克斯光对温度不敏感而反斯托克斯光对温度敏感，因此可以将反斯托克斯光用于温度传感。另外两束拉曼散射光光强均取决于入射光功率，将两者光强对比相除可以较好地****光源功率波动的影响。

      基于拉曼散射的分布式温度监测技术具有较高精度且具有高稳定性，已具备了良好的实际工程应用基础。 基于拉曼散射的分布式温度监测系统，同时采用反斯托克斯和斯托克斯双通道检测方案，****了脉冲激光器光源波动对解调结果的影响；配合使用铂电阻测温的温度系数标定，实现对系统实时的温度校准。因此该方案具有较好的可行性和实用性。

压力法输水管道漏水、爆管检测

      漏水监测与定位
      实时漏损监控与定位是基于模型的一种漏损监测手段。该模块通过管网中的压力测点、流量测点，结合压力-流量偏差模型算法，进行输水管线的实时漏损计算，可确定在某一管线中的漏水位置和漏水量，利用报警，通知管网维护人员对可疑漏水点进行排查，从而大大节省漏水检测的时间与人力，减少漏水损失。当管网维护人员利用多种漏水检测手段判断出实际漏水位置后，调度人员可利用管网影响用户分析，查找出如果某段管线维修可能会影响的用水用户，及时通知该区域的用户，保证用户安全用水，降低用户投诉率。

      供水管网漏水量计算与定位功能概述

      根据压力-流量偏差模型分析结果，对输水管网管线进行模拟排查，即利用管网中通过SCADA系统获得的压力测点，流量测点，比较模拟计算的结果与压力实际测量值之间的偏差，**终找到漏水管线预估的漏水位置与漏水量。

水网泄漏分析图

漏损计算与定位

      漏损报警
      如分析结果已经捕捉到漏损情况发生时，平台以事件的形式向调度人员发出报警。为提高报警的可信度，平台会记录漏损报警超限的次数，如果连续超限3次，才会向调度人员发出报警。

漏损报警图

      供水路径分析

      模型提供对管网系统中的供水路径分析功能：

          •   可以在管网中任意指定一个节点，分析从该节点出发，分析供水扩散路径。

          •   在管网中任意指定两个节点，分析两个节点之间的供水路径。

          •   平台支持选中管网内任意两个节点，并生成**短路径，通过路径保存功能，保存常用的分析路径。

          •   选中两个节点后，生成的路径会以高亮显示。

 水力路径图

      对于常用的分析路径，保存便于以后调用。

保存水力路径图

      利用曲线图查看指定路径的水力参数，如水头、压力等。

 路径压降分析图

      管理界面定制
      模型软件面向不同的用户，有分管领导、专业部门和普通操作员，模型软件具有强大的界面定制功能，在不需要一次编程开发的前提下，通过简单的鼠标和键盘操作即可以定制管理界面。图为不同用户的定制管理界面示例。

定制管理主界面示例图

定制操作员管理界面示例图

      Aquis管理驾驶舱界面配置功能，可利用软件平台中提供的按钮、文本显示框、输入框、图表、时间序列趋势、列表框、报表等组件，并提供这些组件的属性设置窗口，能够根据用户对界面需要，通过拖动界面组件、设置样式等简便的操作方式进行界面配置，以多种界面形式展现，如饼图、趋势等，展示模型的仿真结果、过程数据、统计信息等内容。