一、系统背景

 由于各种不可抗力或人为因素的影响,输水管道的渗漏问题频发,严重浪费水资源。如何准确、及时地对输水管道泄漏、渗漏进行定位及获取渗漏量等信息,对于长距离输水管道具有重要意义。长距离输水管道安全隐患的归因，一方面在于管道起伏、泵站启闭、阀门开关等造成的水锤问题，另一方面在于施工质量、土壤沉降、管道腐蚀、第三方开挖等原因造成的漏水和爆管。长距离输水管道的安全检查主要依靠技术人员检漏设备的被动巡检方式，缺乏有效性和及时性，考虑采用主动监测、定位、评估等在内的技术方法及相应的管理体制解决。配置一套实时在线测漏监测系统可在管道发生泄漏时，根据水流对管道壁的冲刷引起泄漏点发出振动和声波来监测渗漏和爆管预警，全天候监视管道运行，确保安全。

二、系统概述

光纤水听器管道泄漏监测系统采用光纤水听器及相关分析仪器与设备,提出针对长距离输水管道的渗漏检测与定位方法,以高效快速地监测输水管道渗漏,为地下管道渗漏监测发展提供科学的理论依据和技术支撑。光纤水听器组成的阵列进行长距离管道泄漏监测，在长输管道中每隔 500m~1km 左右布置一个光纤水听器，通过光缆将水听器串接并传输信号，当两声波传感器之间发生因泄露引起声波或振动时相邻水听器探测到该信号并对其进行识别与定位。

三、系统优势

 本系统无论从技术优势、安全可靠性、报警准确率、定位精度，还是安装的便捷等方面综合比较，都具有优势，主要体现在如下几个方面：
1)  传感端全光纤，无源本安，无需供电；
2)  系统适应性强：可满足不同介质、不同长度的管线；
3)  无需全线占地补偿；
4)  全光纤寿命长，可靠性高，免维护。

四、系统组成

 本系统的设备由光纤水听器传感设备、水声侦听监测主机、传感设备及综合智能分析平台等组成。在目前的水听器中，光纤水听器适合大范围组网和长距离信号传输，适用于长距离水管道内使用。系统的组成框图如下图所示：

五、技术参数

光纤水听器管道泄漏监测系统的智能分析系统包括服务器、智能分析软件、预警算法等组成。该系统可以监测管道发生泄漏并判断管道发生泄漏的情况和位置，及时预警。针对背景环境噪声，综合智能分析系统具备模式分析算法和深度学习算法，可自动进行识别、建库和学习，提高报警准确率。智能分析软件会对管道声数据进行长期建库，对泄漏信号位置、断丝位置、爆管位置等的监测可与管道GIS系统结合显示监测位置。

系统功能如下：

1) 监测管道泄漏信号，确定管道泄漏位置，对爆管进行预警；

2) 模式识别功能：泄漏信号特征准确提取，建立数据样本库，能将环境干扰信号滤除；

3) 支持自主无人值守运行；

4) 丰富的报警及记录功能：系统具有报警本地显示、记录、联动以及远程联动、查询功能。系统能提供实时的电子地图定位、语音报警、数据存储以及声光、短信报警功能；

5) 故障报警功能：系统软件具有故障报警功能。水听器传感器或传输光缆出现断裂时，系统将实时提供反馈信息，上传报警信号；

6) 系统具有“学习功能”，出现报警事件时，系统将采集信号与之前“学习”获得的信号进行对比分析，做出判断；

七、安装方案

光纤水听器可在管道外壁或内壁安装使用。
（1）在管道外壁安装：光纤水听器紧贴管道外壁正上方，采用专yong胶固定的方式安装。水听器传输光缆可与管道同沟铺设，铺设时光缆较松弛，留有适当余量。光纤水听器安装固定后，将同沟铺设的传输光缆分别与每个光纤水听器连接，然后固定和保护光缆。光缆在机房的一端与水声侦听监测主机连接。

图 2  管道外光纤水听器（含安装组件）

图 3  光纤水听器安装截面图及侧视图

（2）在管道内壁安装：光纤水听器紧贴管道内壁正下方，采用专yong胶或者水泥固定。水听器传输光缆在管道内敷设，同样采用专yong胶或者水泥固定在管道内。安装时需进入管内进行安装作业，光缆在遇到直通阀门时，通过穿缆组件，将光缆引出管道，阀井内设置光缆接头箱连接。光缆首段通过穿缆组件引出管道，在机房内与水声侦听监测主机连接。

图 4 管道内用光纤水听器

图 6  光纤水听器安装截面图及侧视图 

八、其他说明：

本系统结合分布式光纤声波/振动传感测漏技术效果更佳，沿着管道布置一根传感光缆，如果泄漏点管道发出声波信号，作用于该点光缆，声波作用于光缆引起光信号调制，通过解调信号处理得到声波信号，经模式识别算法判断泄漏点特征，通过光脉冲定位泄漏点位置。其工作原理：分布式光纤声波传感技术利用高相干光在光纤中传输引起的瑞利散射光干涉对声波/ 振动特征敏感的原理特点，实现声波或振动检测。