PCCP管道泄漏監測系統 返回列表頁

一、系統介紹

       近年來國家不斷發展新基建，隨著新基建投資潮來臨，全國各地大型跨流域引水工程、地表水廠項目也隨之跟上，據中國地質調查局地質環境監察院報告，我們每年均發生管道漏水事故,而且多集中在用水高峰期及冬春兩季,給各地居民生活造成重大影響，輸水PCCP管道泄漏監測預警刻不容緩，其中PCCP管道斷絲安全監測、管道壓力監測、管道沉降監測這三方面著手至關重要，本方案從這三方面的MH-PXL PCCP管道泄漏監測系統做出闡述。該系統符合《DZT0283-2015地面沉降調查與監測規范》。

二、技術說明

【1】PCCP管道沉降監測

2.1.1.設備選型原則

1）、以安全監測為主，首先考慮滿足工程安全監測及安全預報所需的物理參量；

2）、監測重點突出、兼顧全面。為了全面反映管道的工作性態，主要針對對管道徑向位移、管道接頭縱向位移、管道接口三向位移和管道接頭的滲漏監測，同時還兼顧管道覆土壓力和基礎設施變形監測。對主要建筑物的重點監測項目實現實時自動監控。

3）、監測設備的選擇突出長期性、穩定性、可靠性，同時要求經濟合理；且便于實現數據的自動采集和自動化監測。

2.1. 2  監測說明

1）、管道徑向、縱向位移監測在覆土壓力等豎向荷載作用下，管道容易在地基條件發生變化或基礎設施與管道相接部位產生不均勻徑向位移。管道主要推力由管道內水壓力產生的靜水推力和由水的動量改變而發生的動水離心推力組成，在管道推力的作用下管道會在接頭處產生平行于管軸線的縱向位移。 管道的徑向位移和縱向位移是反映管道運行情況的重要指標，因此對其進行監測顯得尤為重要。為掌握管道運行期間的變形情況，重點關注在沿線管道：下穿交通道路、高挖方高填方、地基變化、基礎設施與管道相接等部位為主要監測斷面進行管道變形監測。管道徑向及縱向位移監測采用直線位移傳感器。

2）、周邊土壓力監測

為掌握管道頂部填土的覆土壓力和側向填土的側向土壓力，重點選擇在在沿線管道選取下穿交通道路和高挖方高填方監測斷面進行管道覆土壓力及基底應力監測。土壓監測采用土壓力計監測。土壓計是一種埋入式壓力傳感器，主要用于測量土石壩、土提、邊坡、路基、擋土墻和隧道等結構物內部土體的應力，適合長期自動化監測。傳感器主要部件均用特殊鋼材制造，可在惡劣環境使用。其性能優異，具有良好的精度和靈敏度、高防水性能、耐腐蝕性和長期穩定性等。在完善電纜保護措施后，可直接埋設在對儀器要求較高的碾壓土中

3）、滲壓監測

管道全線有壓。由于內水壓力的作用、承插接頭銹蝕、連接橡膠圈圈老化以及不平衡推力產生的接頭過大位移等原因，管道接頭處存在滲漏的可能。為掌握管道接頭密封效果以及監測管道接頭的滲漏情況，重點選?。汗ぷ鲏毫^大、地基變化、埋置深度深的典型斷面布設滲壓計和測壓管，用以監測管道接頭滲漏情況。滲壓監測使用滲壓計，是一種用于測量孔隙水壓力或滲透壓力的傳感器，廣泛應運于大壩、尾礦庫、隧道、路基、邊坡等工程中的地基深層水壓力的測量，從預鉆孔壓入至設計層面待測點。產品具有抗干擾能力強、受電參數影響小、零點。

【2】PCCP管道壓力監測

2.2.1 管道在線安全監測系統功能：

(1) 識別和展示管線壓力瞬變水錘事件（水泵開停、閥門開閉、施工、沖洗、排氣故障等），在線記錄顯示水錘壓力變化曲線，實現報警，并確定壓力瞬變源和定位；

(2) 基于管內 3bar 運行壓力以上，實現 300 升/分以上的爆管實時監測和報警，通過時鐘同步技術確定爆管位置，精度±50 米范圍；

(3) 壓力瞬變（水錘）分析，結合供水帶壓管道（GIS）材質、管齡、管徑等等參數，基于現場存在的壓力瞬變強度和數量，評估管道的爆管風險，并展示危險管線的區域；

(4) 監測傳感器安裝位置周邊跑冒滴漏的現象，實現 120 升/分微小漏水監測，系統通過頻譜分析功能實現報警；

(5) 管線異常事件管理，完整、準確掌握輸水系統運行狀態，通過高頻壓力和聲納數據實時監測排氣閥工作狀態；

(6) 系統能夠機器自學習輸水模式，幫助用戶快速判斷給水系統問題，提高管線運行的可靠性、安全性，基于供水壓力實現供水調度，并及時自動發現運行異常，提高調度管理的效率和水平。

2.2.2  系統構成與配置

系統配置原則與性能要求

在確定排氣閥位置上安裝一體式傳感器，必須包括高頻壓力計和水聽器，同時傳感器接觸到管道內的水。安裝傳感器位置間距的設置原則：800-1200 米，現場條件在此間距范圍內適當調整位置。傳感器通過現場數據采集通信裝置 RTU，3G/4G/5G 無線方式，將采集到數據傳輸到調度控制中心分析平臺對管道進行實時監測和分析。

系統配置要求

(1)  現場硬件設備必須包含：

(2)  高頻壓力傳感器

(3)  壓電水聽器（或者采用光纖水聽器，在PCCP管道斷絲監測中闡述）

(4)  通信數據傳輸裝置 RTU

(5)  GSM（3G/4G）和同步授時時鐘天線

(6)  不銹鋼控制箱及電源附件

(7)  通信方式：3G/4G 無線通信

(8)  監測分析平臺軟件：客戶端服務器安裝方式

(9)  電源：太陽能供電，帶有鋰電池，容量需滿足現場傳感器和 RTU傳輸裝置沒有日照 30 天情況，繼續保持正常工作。

(10) 供電冗余：RTU 本體需內置鋰電池和外部太陽能供電，互為備

用。

2.2.3 設備技術參數

主要設備技術要求

（1）高頻壓力傳感器

工作溫度：-40℃～80℃

壓力監測采集頻率≥256Hz，以滿足分析需求；

量程：0～300psia ，需滿足負壓的監測；

精度：≤0.1%FS

響應時間：≤1ms

材質：不銹鋼隔離膜片

最大承受靜壓：68Bar

防護等級：IP68，包括傳感器電纜連接處；

（2）壓電水聽器

工作溫度： -20 ℃～80 ℃

靈敏度：-173dB Vre: 1V/μPascal

響應頻率范圍 ：20Hz-50KHz

傳感器材質：橡膠+不銹鋼

連接電纜：低噪同軸電纜

zui大承受靜壓：68Bar

防護等級：IP68，包括傳感器電纜連接處；

（3）采集和通信裝置 RTU

運行溫度：-30 ℃～ 70 ℃

防護等級：IP68

壓力采集精度大于等于 16 位；

支持模擬量和音頻信號接入，同時提供連接感器電源供電；

支持 3G/4G/5G 公共通信網絡，TCP/IP 協議采集數據上傳中控室；

授時時鐘精度：≤1ms；

本體內置鋰電池，在外部電源失效后，以低功耗模式運行至少 2 月;

采集周期：數據上傳時間可調整，自動連接中控上傳。

內存：內置 16G 閃存卡，支持采集數據的存儲保存 30 天不丟失；

低功耗設計，供電電壓：12VDC，連接傳感器后總功耗 ≤1W；

【3】PCCP管道斷絲安全監測

管道斷絲安全預警監測系統是采用分布式光纖聲波/振動傳感測漏技術和分布式光纖聲波傳感器（光纖水聽器）測漏技術，取其中之一都可以的，兩者相結合效果更佳，數據采集系統是監測系統的大腦。系統收集管道斷絲數據，進行轉換，然后發送到監控中心進行分析。

2.3.1 分布式光纖聲波/振動傳感測漏技術

其原理是利用高相干光在光纖中傳輸引起的瑞利散射光干涉對聲波/振動特征敏感的特點，實現聲波或振動檢測。在管道安裝過程中，同步在管道外壁敷設微振動傳感光纜，該電纜既是傳輸信號的通道，又是采集斷絲信號的傳感器。單端連接分布式光纖振動信號解調主機，即可實現實時分布式管道泄露監測和爆管及第三方開挖破壞預警。

1）對于方便施工人員進入的大口徑管道，建議在管道內壁敷設傳感光纜，優點如下：

• 高強度的管道本體可以很好的保護脆弱的傳感光纜；

• 管道內環境噪聲相對較小，光纜采集的信號更準確；

• 管道內施工光纜可以排除交叉、跳躍施工、惡劣天氣和環境因素的干擾，施工方便、快捷；

• 管道的壽命遠遠大于25年，管道內敷設光纜便于全線更換到期老化的光纜;

2）主要性能指標：

測量距離：單向≧50km , 雙向≧100Km;

定位精度：±5米；

響應時間：<3秒；

誤報率：<5%;

漏報率：≦1.0%

故障報警：光纜斷裂后系統自動報警并定位故障點位置。

數據存儲：報警數據記錄、查詢功能

報警信號輸出：通過RS232、RJ45接口以及繼電器輸出、網絡傳輸；

三、MH-PXL PCCP管道泄漏監測系統軟件功能說明

?數據分析及挖掘組件： 

1）波形圖和頻譜圖：系統的顯示方式包括信號的時域圖和頻域圖兩種，可調取實時數 據和歷史數據進行分析和展示，并且可通過管道、數據類型、圖表類型、時間段、測點等多種條件進行篩選。波形圖和頻譜圖是信號分析的有力工具，可從時域和頻域兩個維度分析信號的細節特征，利用這些對這些特征的抓取、對比和學習，可以完善系統的信號特征庫，提升系統性能。 

2）頻譜瀑布圖：頻譜瀑布圖可展示頻率特征隨時間的變化的過程，幫助用戶以動態的 方式分析信號的變化特征，提升問題的識別和解決能力。 

3）趨勢分析：趨勢分析功能是一種對比分析技術，可通過實時趨勢分析、歷史趨勢分 析和相關趨勢的分析，形成特征曲線之間的相互對比，用以判別管道運營措施改善的有效性，提升管道安全管理水平。  

?智能預警報警功能： 

系統會 24 小時不間斷的監測管道安全狀態，當發生泄漏、爆管、位移沉降似的監測值超過系統閾值后，監測主機將自動判別并生成報警信息，推送到用戶軟件界面的報警通知組件中，報警信息會以列表的方式詳細呈現在軟件的前臺，并在管道地圖組件上標識事件，展示時間、位置、類型等關鍵信息。結合管道運營方的運營管理規則，該報警信息也可同時通過郵件等方式推送給相關負責人，確保相關負責人能在第一時間獲知該報警，以便做出響應。

?泄漏及爆管分析功能： 

管道泄漏及爆管數據分析模塊，針對泄漏信號特征，識別泄漏發生，評估泄漏量級，定位泄漏位置。

?報警日志功能： 

報警日志是報警信息的備忘錄，記錄表中包括傳感器報警，管道報警等一切報警信息， 用戶可根據感興趣的事件類型、時間范圍、空間范圍等維度對事件進行篩選，并可導出excel 版本的事件清單，便于事件的整體有效管理。 

?智能評估功能： 

系統可對管道的健康狀態進行整體評估，并根據狀態評估結果，可視化的展示管道狀態，分不同顏色標注。

同時可根據用戶定制，定期生成狀態監測運行報表（日報、周報、月報、年報）。管道地圖組件： 

為了方便管道運營管理單位直接獲得管道安全事件的發生的具體物理位置，利用 GIS 地圖系統搭建了管道地圖組件。管道的地理走向會直接繪制在管道地圖組件的界面上，事件發生時，也會在相應的管道位置標識事件。管理人員可利用 GPS 坐標直接前往事件位置所在，第一時間阻止管道破壞事件的發生。 

?事件處理組件： 

事件處理組件主要用戶管道安全事件的閉環管理，系統不僅僅是提供報警信息，管道運營管理人員可以利用該事件處理組件進行事件的完整管理，例如當第三方入侵發生時， 安排巡線員去現場確認和制止，事件處理的過程和結果可以直接記錄在系統中，并通過系統關閉該項報警。 

?權限管理組件： 

系統擁有權限管理的功能，可根據角色分工的不同，配置不同的系統權限。如系統管理員具有最高權限，可使用全部功能、查閱全部信息；又如管道的巡線員，則僅可獲得所負責管段的報警信息。利用權限管理功能，可保證核心信息僅被授權人員查看，避免重要信息的泄漏。 

?系統集成組件（開放接口）： 

為滿足管道運營管理中心系統集中的需求，系統擁有開放接口，中心系統可以通過開放接口獲得管道安全預警信息，減少監控人員必須在不同系統切換非必要工作。同時，系統可與自動化系統進行聯動，以確保在發生管道安全事件后，可以第一時間采取行動， 關閉輸水作業，減少損失和引起的次生災害。

四、承諾說明

（1）儀器設備各項指標均需滿足有關國家規范要求和技術要求。我們生產廠家應具有較高信譽度。

（2）獲得自主產權，有多項軟著。

（3）嚴格監督和控制各監測儀器出廠檢驗、包裝、運輸、保險、保管、交貨、驗收等各環節的操作質量。

（4）應提交的儀器設備資料包括：

① 制造廠家名稱、地址；

② 儀器合格證和說明書；

③ 儀器設備的埋設安裝方法；

④ 儀器測讀及操作規程；

⑤ 觀測數據的計算方法；

⑥ 儀器使用實例的資料。

⑦ 制造廠家提供的所有其它資料。

（5）提供的全部監測儀器設備進行檢查和驗收，檢驗合 格后方可使用。

（6）按國家有關技術規范或廠家提供的方法對所采購的儀器和設備進行檢驗（率定）。并且檢驗結果在有效期內，逾期必須重新送檢。