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一、系統(tǒng)方案概述

1.1 總體目標

       長輸熱力管道是我國北方、西北方居民生活和工業(yè)生產(chǎn)的“生命線”之一，保證輸水、供熱管道的安全是社會和企業(yè)的一項重要責任。對整個供熱管線泄漏監(jiān)測是一項重要的管理指標，依靠以往的人工巡檢監(jiān)測手段，并不能及時高效發(fā)現(xiàn)泄漏問題，也缺乏監(jiān)測設備優(yōu)化布置技術。及時需要依靠科學技術手段，實現(xiàn)“技防為主”+“人防為輔”的新型精準管控體系，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)全面智慧化、有效聯(lián)動分析技術，實現(xiàn)對供熱管線的爆管、泄漏、隱患預警。

1.2 系統(tǒng)拓補

      目前我國老的熱力管網(wǎng)數(shù)量眾多，不適合用長距離分布式光纖傳感技術方案，該長輸熱力管道泄漏監(jiān)測水聽器方案在長距離供熱管道沿線陣列式安裝水聽器、高頻壓力傳感器以及遠程數(shù)據(jù)采集終端，通過水聽器與高頻壓力傳感器實時采集熱力管路沿線的壓力瞬變和管道內(nèi)的水聲數(shù)據(jù)。 據(jù)通過遠程數(shù)據(jù)終端（RTU）進行有線或無線的方式向上發(fā)送至管理站內(nèi)的服務器，對管道內(nèi)收集到的數(shù)據(jù)進行存儲、分析和歸類等。之后系統(tǒng)會對采集的數(shù)據(jù)進行多個維度的分析，以此來深化管道的健康監(jiān)測。并將管線監(jiān)測數(shù)據(jù)與管線離線模型相打通，通過在線數(shù)據(jù)對管路的離線計算數(shù)據(jù)進行修正，使多項業(yè)務之間形成一個閉環(huán)生態(tài)。還可以外接溫度傳感器、流量計、液位計等前端設備，打造集在線監(jiān)測、水錘分析、管路異常信息報警、管線健康狀態(tài)監(jiān)測、設備管理和智能報表等功能為一體的長距離熱力管線安全監(jiān)測系統(tǒng)。

二、設備安裝

2.1 設備安裝概述

      管道監(jiān)測終端根據(jù)安裝環(huán)境可采用多種方式，從安裝方式分可分為閥門支管開孔焊接安裝和主管道排氣閥部位安裝。從供電方式分可分為井下外部電池供電與井上光伏系統(tǒng)長期供電兩種。

2.2 設備安裝說明

2.2.1 安裝結構

      現(xiàn)場設備安裝結構由水聽器、高頻壓力傳感器、小型排氣閥及配套安裝件組成。其中小型排氣閥的作用是管道內(nèi)有壓力的情況下，可以自動動作，隨時排放在管道正常運行期間積累的少量空氣，保證水聽器能夠完全接觸水。對于一些安裝位置容易進入的地方，傳感器存在失竊風險。在這些有風險的安裝點位，可以采用定制化傳感器可上鎖保護罩，來保證傳感器的安全。

2.2.2 安裝方式

在排氣閥井中高頻壓力傳感器、水聽器、小型排氣閥通過支管安裝于排氣閥上，如下圖左圖所示。

在其他閥井內(nèi)通過主管道開孔安裝，高頻壓力傳感器、水聽器、小型排氣閥通過直管焊接安裝于主管道上，如下右圖所示。

2.2.3 供電方式

在排氣閥井中高頻壓力傳感器、水聽器、小型排氣閥通過支管安裝于排氣閥上，供電采用光伏系統(tǒng)，如下圖左圖所示。

在排氣閥或者其他閥井內(nèi)通過主管道開孔安裝，高頻壓力傳感器、水聽器、小型排氣閥通過直管焊接安裝于主管道上，采用外部電池供電，如下右圖所示。

三、平臺軟件

3.1 平臺概述

       長輸熱力管道泄漏監(jiān)測水聽器方案監(jiān)測平臺以物聯(lián)網(wǎng)為依托，以智能測漏算法、水錘智慧算法、空間分析、GIS等技術為支撐，實現(xiàn)對管道的危害性壓力瞬變、爆管以及漏水等的多方面監(jiān)測。為管線安全，管線優(yōu)化調(diào)度，安全評估，管道泄漏等多業(yè)務應用提供技術支持。在確保管路安全運行的同時，在經(jīng)濟效益，調(diào)度模式以及管路設備監(jiān)測多方面的業(yè)務應用需求。

3.2 平臺應用

3.2.1 平臺概況

       平臺概況在平臺的首頁以 GIS 地圖形式顯示，內(nèi)容包含地圖報警，月度管路異常統(tǒng)計，年度管路異常統(tǒng)計，當日輸水量及累計用水量和傳感器設備在線狀態(tài)。管理人員可以通過一個頁面，對整個管路的主要信息有一個詳細的認知。將動態(tài)報警信息與靜態(tài)信息相結合，以提供更加豐富的信息系統(tǒng)。將實時在線監(jiān)測與統(tǒng)計信息相結合，對于管理人員的決策下達提供豐富的依據(jù)。

3.2.2 管道 GIS 地圖管理

      平臺支持報警信息地圖將報警信息與 GIS 地圖相融合，顯示自帶地理信息的管線離線地圖，可以顯示報警信息、閥井地理位置、傳感器安裝位置與傳感器在線狀態(tài)顯示并可以拖動與縮放。

3.2.3 設備運行狀態(tài)監(jiān)測

       通過RTU內(nèi)置的心跳包機制對管道沿線的監(jiān)測設備進行在線監(jiān)控，對于掉線設備及時向前推送報警，并且根據(jù)數(shù)據(jù)對比傳感器的采集數(shù)據(jù)來判斷傳感器數(shù)據(jù)的正確性，對于采集數(shù)據(jù)有明顯錯誤的傳感器形成報警向前推送。保證傳感器的可用性和數(shù)據(jù)的正確性。

3.2.4 管道運行情況在線監(jiān)測

       管道運行情況監(jiān)測包含水聽器傳感器在線情況監(jiān)測與壓力的實時變化，在于監(jiān)測傳感器的實時數(shù)據(jù)，GIS地圖上可以實時顯示管道內(nèi)各個傳感器的在線情況，以及壓力數(shù)據(jù)和聲學數(shù)據(jù)的變化曲線。

3.2.5 實時數(shù)據(jù)分析與挖掘

      平臺支持波形圖和時域圖顯示：系統(tǒng)可調(diào)取實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行分析和展示，且可通過安裝點位、傳感器類型等多種條件進行篩選。時頻圖可展示頻率特征隨時間的變化的過程，幫助用戶以動態(tài)的方式分析信號的變化特征，提升問題的識別和解決能力。

3.2.6 智能報警推送與處理

     平臺支持以列表的形式展示了管線中發(fā)現(xiàn)的異常事件。支持時間的篩選，異常事件的類型篩選，異常事件的報警等級篩選，事件發(fā)生的管線篩選，異常事件處理情況篩選，壓力曲線回看和處理報警。通過報警的推送與巡檢人員的處理來形成監(jiān)測的閉環(huán)。

3.2.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與回溯

      平臺支持數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與歷史數(shù)據(jù)的回溯， 統(tǒng)計圖以柱狀圖，折線圖以及信息列表的方式來顯示。支持選擇需要統(tǒng)計的時間，查詢報警類型選擇，切換統(tǒng)計圖的顯示模式。支持按所在區(qū)域、所屬位置、開始時間、結束時間進行過濾。

3.2.8 用戶角色管理

     平臺支持對用戶組進行管理，對用戶進行管理，對角色進行管理，對系統(tǒng)管理權限、應用權限進行管理分配；系統(tǒng)管理權限包括：管理菜單權限、區(qū)域權限、組織權限；應用權限包括：功能菜單權限、業(yè)務資源權限管理。

3.2.9 工程信息管理

     平臺支持對管線閥井的管理，對管線上各種感知傳感器的管理。

3.2.10 平臺集成組件

     平臺擁有開放接口，中心平臺可以通過開放接口獲得管道沿線設備或管理站內(nèi)的各種豐富的信息。

四、硬件參數(shù)

4.1 水聽器

       長輸熱力管道泄漏監(jiān)測水聽器方案前端核心部件MH-P30B型水聽器采用壓電陶瓷作為換能材料，外殼采用耐高溫PEEK材料以及前放等電子元器件都是耐高溫型，該耐高溫型水聽器具有體積小﹑結構簡單、靈敏度高以及靈敏度可調(diào)等特點。

參數(shù)說明：

4.2 遠程采集終端（RTU）

     遠程采集終端（RTU）用于與高頻壓力傳感器及水聽器相連接，并通過無線通訊技術（4G）/有線通訊技術將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心的服務器上進行統(tǒng)一分析和識別，辨識出管道泄漏時的特征變化和管道壓力變化，實現(xiàn)輸水管道泄漏與水錘監(jiān)測。

其它關于熱力管道泄漏監(jiān)測分布式光纖傳感技術方案可參考http://www.promostore.cn/product/20.html；更多供水管道泄漏監(jiān)測可參考http://www.promostore.cn/gdxl.html。