摘要：本文就“地铁区间内消火栓管道漏点监测及报警系统”研究与应用展开探讨，探讨该系统达到的技术、经济指标和社会效益，研究该系统实现方式方法，达到漏点实时监测及报警。

引言：

“地铁区间内消火栓管道漏点监测及报警系统”是围绕地铁区间内管道渗漏难以发现与滞后的难题而展开的。当地铁在运营时段或在轨道通车后对其区间内的管道系统无法进行直接与间接的观察，处于信息的缺失时段；且区间管道带有一定弧度安装，渗漏率比无弧度直管段大。本文对系统的研究主要解决了因区间在地铁运营时段人员无法进入轨行区间巡查，对于其内部消火栓管道的渗（爆）漏点监测不及时导致的管网漏（爆）水而造成的事故和财产损失，使救援人员能及时了解情况，迅速准确找到事故发生的定位点，以便迅速展开抢险救灾活动。

1.国内外发展水平

随着人口的不断增长，水资源日益不足，寻找合适水源的生产成本日渐增加。为了加强水资源的利用，联合国召集世界上各个国家及地区的学者，将给水管网漏水问题作为专项课题研究，漏水问题的检测及控制现已成为全世界给水科学技术的组成部分，国际水协会（International Water Association，IWA）在每次召开国际会议的时候都把漏水问题作为重点课题进行探讨和总结。发达国家非常重视漏水问题，很早就开始了漏水检测技术的研究和设备的开发。

20世纪70年代以前，暗漏探测工作主要依靠听音杆、听漏仪来完成。漏水探测工作的成败完全取决于操作人的素质，漏水探测与其说是一门技术，不如说是一项技巧性很强的工作。自70年代相关仪投入商业应用以来，探测设备朝简便化、智能化方向发展，很多原来由人凭经验判断的工作均由仪器来完成大大减少了漏水探测工作对人的依赖性。设备抗干扰能力的增强，为在白天进行漏水探测提供了便利，同时降低了劳动强度。但由于探测方法原理所限，目前对低水压、大口径、非金属管道的漏水探测依然是一个国际化难题。

近年来，多探头相关仪及区域漏水声监测仪为区域漏损控制提供了便利。但都是基于声学原理的设备，其探测能力取决于漏水泄漏出管道时发出的噪声强度及其传播方式、介质及距离，其缺点是若存在管道内水压较低，管道或周围介质传声效果差，探测环境噪声干扰严重等因素，无法进行漏水探测工作。为解决这一问题，国外相继将气体示踪设备、热敏定位设备、管道内窥检查设备，探达、水听器等应用于漏水探测工作，也有一些成功的案例，但总的来说，这些技术尚不成熟，操作复杂，只能作为漏水探测工作的补充设备。

综上，本文将探索数字信息化技术应用于建筑领域，解决区间内（包括地铁、地下综合管廊）管道的自动测漏难题。

2.管道自动测漏的难点

见表1

3.管道测漏技术路线探索

3.1 具体实施方式

在施工安装时，当遇到表面有油漆的管道时，用粗纱先处理管道表面，然后再用细纱继续处理，这样保证超声波流量计的流量传感器安装点光滑、平整，超声波流量计的流量探头可以良好的与所测量管道外壁接触。

在消火栓管道易漏水点（包括：直管连接处、阀门连接处、管道分支处等），设置符合管径的外夹式流量传感器。按声纳传输最远距离设置。

在设置流量传感器时，对其所在里程点进行记录，并对监控模块编写地址码（唯一性，不可重复）与里程点对应。在监控主机上对监控模块进行拓扑识别，根据其地址码进行里程点的中文地址编辑，当其中一点发生泄漏时，可通过监控主机报警并显示出具体位置。

管道自动检测报警系统由硬件设备和运行主机软件构成。管道固定式检测机器人测漏系统，主要用水管道内部漏水状况的精密声纳检测，对于管道突然漏水的情况可以进行实时监测、记录、报警等操作，无需人员进入地铁盾构区间即可了解管道内突发的爆、漏水状况，为制定养护、修复方案提供重要依据。

在检测区域内的消火栓、阀门和水表上实施漏水的检测，以探取从漏水点传播至管道构筑物上的声波，并比较各处声音变化，通过分析来确认目标区段。

3.2超声传感器的设计思路

采用便携式时差声纳超声波流量计，它采用了先进的数字处理技术和声波的相关性检测法，具有高精度声纳捕获的性能和广泛的适用性。该仪表主要针对干净液体设计的，由于采用时差式技术使其对高含量固体或气泡的液体仍具有可测性。非侵入式卡夹传感器可直接安装在管外，而不影响管内液体的流动确保无压损无泄漏测量。和同类产品相比，设置使用更方便快捷。

该传感器外壳坚固，满足防水设计，防水性能允许其意外地浸水，打开上盖时具有防溅能力，显示采用高分辨率背光LCD，具有可视性，输出包括12位精度的4—20mA模拟输出的RS232数字传输，流量计内置数据记录功能，可记录高达65000个数据点，并可将数据传输到个人计算机，独立的存储功能，可存放16组现场参数，当再次测量时，避免了设置数据的重复输入。

该传感器通过编程完成预先设置的多次测量，而不需要人为干预操作。此外，密码保护和外壳上的扣锁设计防止无关人员随意设置。与同类产品相比，对不同的管径和管材，不需要多个传感器，其标准型传感器适用于塑料管、金属管及其他特种管道，适用管径从25毫米至5米。

每台传感器均带有信号分析软件，可利用微软 WINDOWS 风格图形界面形式来设置流量计并进行波形分析，取代对流量计的直接设置和操作，存放的测量数据和配置参数也可输入给其他一台或多台流量简化了数据保存和测量报告。控制系统与输送信号电缆盘之间通过有线进行连接，降低了操作复杂度与故障率。

采用独有的通信技术，使测点附近的数据即时传输到主机，避免使用过程中因为网络不稳定造成的数据丢失。采用更高精度的激光测距，测距精度为毫米级，使漏点附近的点位能有效定位，并第一时间传递给模块进行地址的反馈；系统采用开关量型、模拟量型、数字智能型探测器和控制模块连接，从而构成一个集总线、多线于一身的自动漏水报警联动一体化控制器。

漏水报警控制器满足大型单体建筑中的区域自动报警系统的设计要求。不论对联动类还是报警类总线设备，控制器都设有不掉电备份，保证系统调试完成时注册到的设备全部受到监控。总线输出能力强，全面支持二总线设备。

软件运行在 WINDOWS XP及以上系统，支持笔记本电脑等多种硬件平台，具有断网后自动重连功能；软件全中文界面，支持中文输入（屏幕键盘和手写输入模式），叠加显示并保存在画面中，硬盘录制时能够同步保存管道检测的基本属性信息，与系统判读平台无缝对接。

3.3监测方法

因消火栓管道（或其他长距离输送的压力管道）在水流保证工作压力时处于静止状态的情况下，其管道流量在管网发生泄（爆）漏时会存在波动，故使用声纳超声波流量传感器对管网进行监测，将探测到的流量信号传至值班室内的监控主机，通过监控模块报警主机运算从而实现自动报警的一套系统。当泄漏发生后，通过控制器的继电器输出可控制电动阀门关闭，切断液体来源，避免事故扩大。

4.该技术产生的效益

4.1经济效益

节约了大量用于检查渗漏点的劳动力，节省了因漏水造成的水资源流失。

4.2社会效益

改变了对区间内的消火栓管道检查的不全面与不及时性，避免了因管道渗漏发现不及时而造成的损失。将流量监控与自动报警结合，使系统更为完善，可以根据设置地址准确的显示出渗漏位置，节省了寻找漏点的时间。

5.结论

通过本文探讨和研究，总结出一套行之有效的地铁区间内消火栓管道漏点监测及报警系统，改变了地铁区间内的消火栓管道检查的不全面与不及时性，避免了因管道渗漏发现不及时而造成的损失。随着技术的不断进步和应用范围的扩大，相信这一系统将在未来的地铁建设中发挥更加重要的作用。

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（作者单位：浙江中信火电工程有限公司）