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一、系統(tǒng)概述

長(zhǎng)距離原水管線水錘及漏損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也稱供水管線滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、長(zhǎng)距離輸水管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，打造集實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、水錘檢測(cè)、爆管定位、漏損管控和管線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估于一體的管線安全在線預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的瞬變壓力、爆管和滲漏的一體化監(jiān)控，為管道安全運(yùn)行、故障分析、安全評(píng)估、優(yōu)化調(diào)度、管道控漏、預(yù)案制定、水利工程管理等方面提供多方面的技術(shù)支持，為生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)提供安全保證的數(shù)據(jù)支撐，為自動(dòng)化智能管理系統(tǒng)提供可靠的科學(xué)依據(jù)，滿足長(zhǎng)距離原水管道多層級(jí)、多維度和多業(yè)務(wù)的管理應(yīng)用需求。從而提升原水輸送管線的運(yùn)行安全。

長(zhǎng)距離原水管線水錘及漏損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(作為原水管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的其中一個(gè)方案，采用電學(xué)式傳感器-高頻壓力傳感器+壓電水聽(tīng)器+數(shù)據(jù)采集和傳輸設(shè)備RTU，所以也被稱為電學(xué)式管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng))采用結(jié)構(gòu)件將傳感器套件安裝在排氣閥井處，用于監(jiān)測(cè)管線爆管、泄露及壓力瞬變（水錘監(jiān)測(cè)），結(jié)構(gòu)件中水與主管道內(nèi)水相通即可，無(wú)需將傳感器直接安裝在主管道內(nèi)。傳感器套件平均800-1200米布置一套，現(xiàn)場(chǎng)條件在此間距范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整位置。RTU通信采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用運(yùn)營(yíng)商SIM卡，通過(guò)有線光纜或者3/4G等無(wú)線傳輸進(jìn)行通信，將信息傳輸至中控室后臺(tái)平臺(tái)，進(jìn)行統(tǒng)一管理，完成對(duì)管線聯(lián)絡(luò)工程漏損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能要求。

二、系統(tǒng)配置及參數(shù)

2.1、現(xiàn)場(chǎng)硬件設(shè)備必須包含：

（1）高頻壓力傳感器

（2）壓電水聽(tīng)器

（3）數(shù)據(jù)采集和傳輸設(shè)備RTU

（4）GSM（3G/4G）和同步授時(shí)時(shí)鐘天線

（5）不銹鋼控制箱及電源附件

（6）通信方式：3G/4G無(wú)線通信

（7）監(jiān)測(cè)分析平臺(tái)軟件：客戶端服務(wù)器安裝方式

（8）電源：風(fēng)光互補(bǔ)或者單獨(dú)太陽(yáng)能供電系統(tǒng)

（9）供電冗余：RTU本體需內(nèi)置鋰電池和外部太陽(yáng)能供電，互為備用。

（10）接地：設(shè)備控制箱接入太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的接地網(wǎng)。

（11）調(diào)度中心配置硬件

（12）系統(tǒng)部署用計(jì)算機(jī)

2.2、主要硬件參數(shù)說(shuō)明：

2.2.1、高頻壓力傳感器

工作溫度：-20℃～80℃

壓力監(jiān)測(cè)采集頻率≥256Hz，以滿足分析需求；

量程：0～300psia（0~2.1MPa） ，需滿足負(fù)壓的監(jiān)測(cè)；

精度：≤0.1%FS

響應(yīng)時(shí)間：≤1ms

材質(zhì)：不銹鋼隔離膜片

承受靜壓：≤68Bar

防護(hù)等級(jí)：IP68，包括傳感器電纜連接處；

含10米電纜

2.2.2、水聽(tīng)器傳感器

工作溫度： -20 ℃～80 ℃

靈敏度：-170dB Vre: 1V/μPascal

響應(yīng)頻率范圍：20Hz-20KHz

傳感器材質(zhì)：PEEK

連接電纜：低噪同軸電纜

承受靜壓：≤68Bar

防護(hù)等級(jí)：IP68，包括傳感器電纜連接處；

含10米電纜

2.2.3、數(shù)據(jù)采集和通信裝置RTU

運(yùn)行溫度：-30 ℃～ 70 ℃

防護(hù)等級(jí)：IP68

壓力采集精度：≥16位；

采樣速率：ZUI高100kHz，速率可設(shè);

信號(hào)預(yù)處理，去除干擾信號(hào)，降低噪聲，輸出信噪比高;

具有數(shù)據(jù)加密壓縮功能，能夠確保無(wú)線網(wǎng)絡(luò)條件下的高速可靠安全傳輸;

支持模擬量和音頻信號(hào)接入，同時(shí)提供連接感器電源供電；

支持3G/4G公共通信網(wǎng)絡(luò)，485通信，配套串口服務(wù)器，光纖通信，TCP/IP協(xié)議采集數(shù)據(jù)上傳中控室；

支持GPS/北斗，授時(shí)同步時(shí)鐘精度：≤1ms；

本體內(nèi)置鋰電池，在外部電源失效后，以低功耗模式運(yùn)行至少30天;

采集周期：數(shù)據(jù)上傳時(shí)間可調(diào)整，自動(dòng)連接中控上傳。

內(nèi)存：內(nèi)置16G閃存卡，支持采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)保存30天不丟失；

低功耗設(shè)計(jì)：供電電壓12VDC，連接傳感器后總功耗≤1W。

實(shí)時(shí)響應(yīng)：2秒內(nèi)異常事件發(fā)生時(shí)立即上報(bào)（無(wú)論是否設(shè)定為定時(shí)）

可接傳感器：高頻壓力計(jì)、水聽(tīng)器、流量計(jì)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)探頭等。

三、系統(tǒng)功能要求

1、原水管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠識(shí)別和展示管線壓力瞬變水錘事件（施工、沖洗、水泵開(kāi)停、閥門開(kāi)閉、排氣故障等），在線記錄顯示水錘壓力變化曲線，實(shí)現(xiàn)報(bào)警，并確定壓力瞬變?cè)春投ㄎ唬?/p>

2、基于管內(nèi)3bar運(yùn)行壓力以上，高頻壓力傳感器和壓電水聽(tīng)器套件沿主管道800-1200米安裝間距，可以實(shí)現(xiàn)5升/分鐘的微小漏損監(jiān)測(cè)和報(bào)警，5升/秒的爆管大漏損事件監(jiān)測(cè)和報(bào)警。長(zhǎng)距離原水管線水錘及漏損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)時(shí)鐘同步技術(shù)確定漏失位置，精度≤30米；

3、壓力瞬變（水錘）分析，結(jié)合供水帶壓管道（GIS）材質(zhì)、管齡、管徑等等參數(shù)，基于現(xiàn)場(chǎng)存在的壓力瞬變強(qiáng)度和數(shù)量，評(píng)估管道的爆管風(fēng)險(xiǎn)，并展示危險(xiǎn)管線的區(qū)域；精度≤50米；

4、管線異常事件管理，完整、準(zhǔn)確掌握輸水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)高頻壓力和聲納數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)排氣閥工作狀態(tài)；

5、電學(xué)式管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠快速判斷給水系統(tǒng)問(wèn)題，提升管線運(yùn)行的可靠性、安全性，基于管線供水壓力實(shí)現(xiàn)供水調(diào)度，并及時(shí)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常，提升調(diào)度管理的效率和水平。

6、長(zhǎng)距離原水管線水錘及漏損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)和分析軟件平臺(tái)基于web瀏覽器界面（B/S構(gòu)架），必須基于管線GIS數(shù)據(jù)，可提供用戶一個(gè)可視化的界面查看壓電水聽(tīng)器和高頻壓力傳感器位置信息、管網(wǎng)圖和其他的分析結(jié)果，并會(huì)為用戶提供可交互式的、統(tǒng)一的報(bào)警列表界面。該平臺(tái)應(yīng)體現(xiàn)很強(qiáng)的可擴(kuò)展性和可伸縮性，提供軟件架構(gòu)及分析原理說(shuō)明。

7、電學(xué)式管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件GIS系統(tǒng)如下圖所示，其它功能技術(shù)要求說(shuō)明可參考http://www.w649.cn/article/73.html或者http://www.w649.cn/article/93.html