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管網漏損為水司帶來較大的經濟財產損失，為將漏損率控制在9%以下，水司采取了多種基于硬件設備的主動漏損控制技術[1，2]，包括聽漏桿檢漏法、相關儀分析法、噪音監測儀監測法等等[3]。其中，噪音監測儀利用底部強磁鐵吸附在金屬管道或配件表面，通過監聽并分析一定時間段內管道噪音，對管道是否有漏水情況進行報警。可通過將設備吸附于閥門或管道上，實現固定點位或移動點位安裝監測，相較于傳統聽漏桿檢漏等，有可長時間自動監控、安裝便捷無需開挖等優點，是目前多個水司[4]試點使用的主動漏損監測方法。然而，由于設備本身成本較高，根據設備型號不同，單臺購買成本在5000~15000元不等，且單臺設備的監測距離有限，最大監測范圍（單側）在200m左右，導致其大面積覆蓋需要耗費較大成本，目前僅北京、上海、紹興等地區在局部重點區域開展覆蓋式安裝，其他地區都以點狀安裝為主，且安裝的設備類型各有不同。這導致各類設備在實際監測應用的樣本數不足，在當前供水管網監測環境復雜多樣、周邊干擾大、影響因素多的客觀條件下，較難對常用的各類噪音監測儀性能進行定性對比與評價。針對如上問題，為充分比對各型設備性能，為后續設備的使用提供更合理的依據，并形成設備監測的系統性方法，筆者通過廣泛調研，選取目前市場上較成熟的A、B、C三類噪音監測儀進行定性試驗研究分析，以期對設備性能有更深入了解，從而根據現場的實際情況，安裝最合適的設備，實現最優的監測目的；并探索設備優化應用的可行性。

1試驗場地及試驗步驟

1.1試驗場地

場地毗鄰上海繞城高速及地鐵站。工作時間段內，周邊高架及地鐵有較大背景噪音，場地內常有運送貨物的叉車具備一定的偶發噪音干擾，與實際閥門井內監測環境的復雜背景噪音組成類似。為最大程度模擬實際環境，場地地坪為三分之二的混凝土地面、三分之一綠化覆土，與實際管道的地坪類型一致；試驗管道為埋深1m的DN100球墨鑄鐵管。管道布局平面示意圖見圖1，其中V1閥門常關，其余閥門均為開啟狀態；在總長約100m的管道上，設置模擬漏點A，以及①、②、③共計3個設備安裝點，模擬漏點上安裝球閥及水表以實現流量控制及漏水量計量。

1.2試驗步驟

1.2.1空白試驗為判斷場地背景噪音干擾狀態，準備A、B、C三型設備各3臺，在①、②、③設備安裝點同步安裝噪音監測儀，每個設備安裝點安裝A、B、C三型設備各1臺。漏點A關閉，保持管道進水的情況下，設定三型設備在白天11:00-13:00及夜間2:00-4:00兩個時段，同時進行連續監測分析，結果表明在白天及夜間，無漏點狀態下三型設備均不產生報警，可見各型設備在單純場地背景噪音條件下不會發生誤報，可以進行后續試驗。

1.2.2最低監測閾值在離漏點A距離17m的①號設備安裝點安裝A、B、C三型設備各1臺，保持管道進水的情況下，打開漏點A，調節球閥，使漏量從1m3/h逐漸減小，每個漏量均在白天11:00-13:00及夜間2:00-4:00兩個時段，同時進行連續監測分析，并記錄監測結果及設備監測狀態變化時對應的漏量。

1.2.3抗干擾能力將G1處1.5m鑄鐵管用PVC管替代，作為漏水噪音屏蔽，在離漏點A距離26m的②號設備安裝點安裝A、B、C三型設備各1臺，保持管道進水的情況下，打開漏點A，設置為設備監測狀態變化時的漏量，每個漏量均在白天11:00-13:00及夜間2:00-4:00兩個時段，同時進行連續監測分析，并記錄監測結果。
1.2.4監測距離在V1閥門關閉狀態下，在離漏點A距離17m、26m、67m的①、②、③號設備安裝點同步安裝噪音監測儀，每個設備安裝點安裝A、B、C三型設備各1臺，保持管道進水的情況下，打開漏點A，調節球閥，將漏量逐漸增加，在夜間2:00-4:00進行連續監測分析，并記錄監測結果及設備監測狀態變化時對應的漏量。

1.2.5數據通訊能力統計整個試驗過程中各型設備數據通訊情況，對設備通訊能力進行對比。

1.2.6設備遮噪測試為最大程度降低路面噪音、施工噪音等對設備監測性能的干擾；考慮采用將設備經20×20×20cm泡沫塊立方體物理遮噪后，安裝于①號設備安裝點，打開漏點A，記錄監測頻譜。

2試驗結果分析

2.1最低監測閾值結果分析

試驗結果表明，當漏量降低至0.91m3/h時，日間A設備不預警，B、C設備仍然預警，但是夜間的預警數值明顯低于日間；當漏量降低至0.042m3/h時，僅B設備在日間及夜間均保持預警狀態，見表1。由試驗結果可知，B設備的最低監測閾值最低。漏量下降至0.91m3/h時，A設備在屏蔽干擾噪音的同時，也屏蔽了漏水噪音，這導致了白天不預警而夜間預警狀態的產生；而B、C設備對干擾噪音的屏蔽，沒有影響最終的預警狀態，但是白天預警數值偏高，可見噪音對于報警結果仍然產生了一定的干擾。為驗證各型設備抗干擾能力，設計了抗干擾試驗。

2.2抗干擾能力結果分析

在0.91m3/h和0.042m3/h兩種漏量下，試驗結果見表2。由表2可知，在夜間設備監測數值均較低且無預警的情況下，僅A設備日間維持正常無預警狀態，結合最低監測閾值試驗中B及C設備日間監測值均較夜間高出20~30；可見，A設備對外界干擾的屏蔽效果最優，但屏蔽效果的弊端在于微小的漏水聲音也會被當作干擾屏蔽，從而對最低監測閾值造成不利影響，而B和C均存在日間受干擾反饋疑似的情況。因此，在后續監測距離試驗時，采用夜間試驗方式，排除相關干擾影響。

2.3監測距離結果分析

將漏點水量逐漸增大至2.59m3/h時，試驗結果見表3。由表3可知，在距離設備安裝點68m時僅有B設備反饋疑似，A及C設備均顯示正常，可見在模擬測試場地的極限漏量狀態下，B設備的監測距離最遠，這也從側面印證了其監測閾值最低的試驗結果。

2.4數據通訊能力結果分析

在上述三個試驗中，A設備斷通訊三次，C設備斷通訊一次，雖總樣本量較小，但仍可發現A設備在通訊能力上存在短板，原因有待進一步探索。

2.5設備遮噪測試結果分析

遮噪前后設備頻譜圖詳見圖2，遮噪后在1357Hz以上的音頻明顯減少，452.40~1357.20Hz之間的異常高峰值亦不可見；通過設備的日常應用發現，漏水噪音最常分布在300~500Hz左右，1500Hz以上的聲音一般非漏點聲音，且頻譜圖的單高峰均為異常噪音導致。由此可見，采用物理遮噪后，外界干擾雜音被有效過濾，可以更好的幫助設備監聽實際漏點的聲音。

3討論與建議

3.1試驗結果討論

自公司引入噪音監測儀以來，其應用范圍及設備數量逐步增長，2020年至今設備已于多個所推廣使用。在實際使用過程中，對設備在線率、報警率、真實報警率等數據統計見表4。其中，設備在線率統計方式為：連續三天斷通訊認定為設備不在線，若三天內可運維恢復的則不計入統計；報警率為所有設備安裝點位中發生報警點位的占比；真實報警率為所有報警中真實報警的占比。結合試驗結果，A型設備對于外界持續嘈雜噪音的屏蔽效果最優，但是噪音屏蔽的同時，當很小漏量漏水噪音與外界持續噪音疊合時，會導致小漏量漏水噪音被同步屏蔽；這也解釋了A設備報警率最低且漏點發現率較高的原因，即其噪音屏蔽效果導致其受干擾產生誤報的頻率較低，因此其報警點位更可能為真實漏點。但是同時，該性能也可能會導致小漏量漏點被忽略；此外A型為分體式設備，外露線纜較多，因此更易受外部影響導致其在線率偏低。B型設備的監測閾值最低，因此其報警率在三型設備中最高，這有利于其探測較小漏量的漏水點，但同時也導致其受干擾產生的總報警數量也較高，會間接導致人工復核工作量的增加。C型設備的報警率居中，真實報警率偏低，這也證實了其試驗中，監測閾值和抗干擾能力居中的結果。

3.2設備使用建議

結合上述試驗及實際應用結論，給出A、B、C三型設備的使用建議如下：B設備監測閾值較低的特點，較適合移動輪換安裝或在重要管網上安裝，進行管道漏水監測，可最大限度的發現漏點；C設備預警信息仍需結合之前7~14天的數據進行分析，可進行定點監測，從而監測管道狀態趨勢，進行預防；在GPRS信號較差的地區如高樓、高架周邊，避免使用A設備；在夜間偶發性干擾較多的地區，可采用A設備實現監測，降低誤報率。

3.3安裝要求

設備最優安裝點為直接安裝于管道上，為不開挖路面，通過閥門井實現設備的安裝是最可行的方式，這對閥門井的清掏養護要求較高，尤其上海地下水位較高，埋深較深的管道及閥門井經常發生水沒等情況，對設備的運行狀態造成一定影響，此時為保障設備監測效果，通常采用將設備安裝于閥門上格蘭的方式，盡量保障設備安裝點位于地下水位以上。同時，在使用中發現，當閥門井蓋材質為金屬或厚度較大時，三型設備均有發生斷通訊的情況，可通過安裝延長天線的方法，改善斷通訊情況；對周邊噪音干擾較大的監測點位，可采用物理遮噪的方式，盡可能降低周邊干擾影響。

4結論

噪音監測儀作為一種可移動的、無需破壞路面的漏損監測設備，目前已應用于上海供水管網的檢漏工作中，設備原理為通過分析2h的數段最低音頻，對各頻率聲音出現的頻次進行繪圖分析、同時綜合其頻寬、音強，結合噪音持續性等因素，得出是否漏水的結果。設備性能測試時，應在漏點距離或漏量兩個因素中保持一個為恒定量，另一個為變量，從而逐步測試各設備的最低監測閾值。在對目前使用的三型設備性能測試試驗中發現，A設備抗干擾能力強但信號傳輸能力較弱，B設備監測靈敏度高，C設備性能居中。由此建議在高架、高樓密集等信號較弱地區避免使用A設備，在外界音頻干擾較多如夜間車輛較多路段區域可采用A設備以排除一定干擾；在微小漏水即可能造成較嚴重影響的位置采用B設備監測。在設備使用中，應盡量安裝在管道上，從而避免水沒，且當安裝設備的閥門井井蓋材質為金屬或較厚時，宜安裝延長天線以確保設備正常通訊。此外，通過泡沫塊立方體的物理遮噪，可有效屏蔽外界干擾噪音，使設備監測的頻譜圖更接近實際漏點音頻，更利于人工漏點識別。后續在運維工作中，仍需細化收集相關信息，如預警時的數值及音頻和發現漏點的距離、管道材質、管齡、漏量、漏點類型等，從而進一步分析設備使用效果，提高預警準確率，發揮噪音監測儀預警的最大效益。

參考文獻

[1]王雪峰,曲揚,丁毅飛.世博園區浦東片供水管網漏損控制研究[J].給水排水,2012,48(S1):421-424.

[2]黎國良.順德供水管網漏損控制策略與實踐[J].中國給水排水,2014,30(18):55-57.

作者：王帥 單位：上海城投水務（集團）有限公司供水分公司