一、系統(tǒng)介紹

       近年來國家不斷發(fā)展新基建，隨著新基建投資潮來臨，全國各地大型跨流域引水工程、地表水廠項目也隨之跟上，據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)環(huán)境監(jiān)察院報告，我們每年均發(fā)生管道漏水事故,而且多集中在用水高峰期及冬春兩季,給各地居民生活造成重大影響，輸水PCCP管道泄漏監(jiān)測預(yù)警刻不容緩，其中PCCP管道斷絲安全監(jiān)測、管道壓力監(jiān)測、管道沉降監(jiān)測這三方面著手至關(guān)重要，本方案從這三方面的MH-PXL PCCP管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)做出闡述。該系統(tǒng)符合《DZT0283-2015地面沉降調(diào)查與監(jiān)測規(guī)范》。

二、技術(shù)說明

【1】PCCP管道沉降監(jiān)測

2.1.1.設(shè)備選型原則

1）、以安全監(jiān)測為主，首先考慮滿足工程安全監(jiān)測及安全預(yù)報所需的物理參量；

2）、監(jiān)測重點突出、兼顧全面。為了全面反映管道的工作性態(tài)，主要針對對管道徑向位移、管道接頭縱向位移、管道接口三向位移和管道接頭的滲漏監(jiān)測，同時還兼顧管道覆土壓力和基礎(chǔ)設(shè)施變形監(jiān)測。對主要建筑物的重點監(jiān)測項目實現(xiàn)實時自動監(jiān)控。

3）、監(jiān)測設(shè)備的選擇突出長期性、穩(wěn)定性、可靠性，同時要求經(jīng)濟合理；且便于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集和自動化監(jiān)測。

2.1. 2  監(jiān)測說明

1）、管道徑向、縱向位移監(jiān)測在覆土壓力等豎向荷載作用下，管道容易在地基條件發(fā)生變化或基礎(chǔ)設(shè)施與管道相接部位產(chǎn)生不均勻徑向位移。管道主要推力由管道內(nèi)水壓力產(chǎn)生的靜水推力和由水的動量改變而發(fā)生的動水離心推力組成，在管道推力的作用下管道會在接頭處產(chǎn)生平行于管軸線的縱向位移。 管道的徑向位移和縱向位移是反映管道運行情況的重要指標(biāo)，因此對其進行監(jiān)測顯得尤為重要。為掌握管道運行期間的變形情況，重點關(guān)注在沿線管道：下穿交通道路、高挖方高填方、地基變化、基礎(chǔ)設(shè)施與管道相接等部位為主要監(jiān)測斷面進行管道變形監(jiān)測。管道徑向及縱向位移監(jiān)測采用直線位移傳感器。

2）、周邊土壓力監(jiān)測

為掌握管道頂部填土的覆土壓力和側(cè)向填土的側(cè)向土壓力，重點選擇在在沿線管道選取下穿交通道路和高挖方高填方監(jiān)測斷面進行管道覆土壓力及基底應(yīng)力監(jiān)測。土壓監(jiān)測采用土壓力計監(jiān)測。土壓計是一種埋入式壓力傳感器，主要用于測量土石壩、土提、邊坡、路基、擋土墻和隧道等結(jié)構(gòu)物內(nèi)部土體的應(yīng)力，適合長期自動化監(jiān)測。傳感器主要部件均用特殊鋼材制造，可在惡劣環(huán)境使用。其性能優(yōu)異，具有良好的精度和靈敏度、高防水性能、耐腐蝕性和長期穩(wěn)定性等。在完善電纜保護措施后，可直接埋設(shè)在對儀器要求較高的碾壓土中

3）、滲壓監(jiān)測

管道全線有壓。由于內(nèi)水壓力的作用、承插接頭銹蝕、連接橡膠圈圈老化以及不平衡推力產(chǎn)生的接頭過大位移等原因，管道接頭處存在滲漏的可能。為掌握管道接頭密封效果以及監(jiān)測管道接頭的滲漏情況，重點選?。汗ぷ鲏毫^大、地基變化、埋置深度深的典型斷面布設(shè)滲壓計和測壓管，用以監(jiān)測管道接頭滲漏情況。滲壓監(jiān)測使用滲壓計，是一種用于測量孔隙水壓力或滲透壓力的傳感器，廣泛應(yīng)運于大壩、尾礦庫、隧道、路基、邊坡等工程中的地基深層水壓力的測量，從預(yù)鉆孔壓入至設(shè)計層面待測點。產(chǎn)品具有抗干擾能力強、受電參數(shù)影響小、零點。

【2】PCCP管道壓力監(jiān)測

2.2.1 管道在線安全監(jiān)測系統(tǒng)功能：

(1) 識別和展示管線壓力瞬變水錘事件（水泵開停、閥門開閉、施工、沖洗、排氣故障等），在線記錄顯示水錘壓力變化曲線，實現(xiàn)報警，并確定壓力瞬變源和定位；

(2) 基于管內(nèi) 3bar 運行壓力以上，實現(xiàn) 300 升/分以上的爆管實時監(jiān)測和報警，通過時鐘同步技術(shù)確定爆管位置，精度±50 米范圍；

(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)場存在的壓力瞬變強度和數(shù)量，評估管道的爆管風(fēng)險，并展示危險管線的區(qū)域；

(4) 監(jiān)測傳感器安裝位置周邊跑冒滴漏的現(xiàn)象，實現(xiàn) 120 升/分微小漏水監(jiān)測，系統(tǒng)通過頻譜分析功能實現(xiàn)報警；

(5) 管線異常事件管理，完整、準(zhǔn)確掌握輸水系統(tǒng)運行狀態(tài)，通過高頻壓力和聲納數(shù)據(jù)實時監(jiān)測排氣閥工作狀態(tài)；

(6) 系統(tǒng)能夠機器自學(xué)習(xí)輸水模式，幫助用戶快速判斷給水系統(tǒng)問題，提高管線運行的可靠性、安全性，基于供水壓力實現(xiàn)供水調(diào)度，并及時自動發(fā)現(xiàn)運行異常，提高調(diào)度管理的效率和水平。

2.2.2  系統(tǒng)構(gòu)成與配置

系統(tǒng)配置原則與性能要求

在確定排氣閥位置上安裝一體式傳感器，必須包括高頻壓力計和水聽器，同時傳感器接觸到管道內(nèi)的水。安裝傳感器位置間距的設(shè)置原則：800-1200 米，現(xiàn)場條件在此間距范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整位置。傳感器通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集通信裝置 RTU，3G/4G/5G 無線方式，將采集到數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心分析平臺對管道進行實時監(jiān)測和分析。

系統(tǒng)配置要求

(1)  現(xiàn)場硬件設(shè)備必須包含：

(2)  高頻壓力傳感器

(3)  壓電水聽器（或者采用光纖水聽器，在PCCP管道斷絲監(jiān)測中闡述）

(4)  通信數(shù)據(jù)傳輸裝置 RTU

(5)  GSM（3G/4G）和同步授時時鐘天線

(6)  不銹鋼控制箱及電源附件

(7)  通信方式：3G/4G 無線通信

(8)  監(jiān)測分析平臺軟件：客戶端服務(wù)器安裝方式

(9)  電源：太陽能供電，帶有鋰電池，容量需滿足現(xiàn)場傳感器和 RTU傳輸裝置沒有日照 30 天情況，繼續(xù)保持正常工作。

(10) 供電冗余：RTU 本體需內(nèi)置鋰電池和外部太陽能供電，互為備

用。

2.2.3 設(shè)備技術(shù)參數(shù)

主要設(shè)備技術(shù)要求

（1）高頻壓力傳感器

工作溫度：-40℃～80℃

壓力監(jiān)測采集頻率≥256Hz，以滿足分析需求；

量程：0～300psia ，需滿足負壓的監(jiān)測；

精度：≤0.1%FS

響應(yīng)時間：≤1ms

材質(zhì)：不銹鋼隔離膜片

最大承受靜壓：68Bar

防護等級：IP68，包括傳感器電纜連接處；

（2）壓電水聽器

工作溫度： -20 ℃～80 ℃

靈敏度：-173dB Vre: 1V/μPascal

響應(yīng)頻率范圍 ：20Hz-50KHz

傳感器材質(zhì)：橡膠+不銹鋼

連接電纜：低噪同軸電纜

zui大承受靜壓：68Bar

防護等級：IP68，包括傳感器電纜連接處；

（3）采集和通信裝置 RTU

運行溫度：-30 ℃～ 70 ℃

防護等級：IP68

壓力采集精度大于等于 16 位；

支持模擬量和音頻信號接入，同時提供連接感器電源供電；

支持 3G/4G/5G 公共通信網(wǎng)絡(luò)，TCP/IP 協(xié)議采集數(shù)據(jù)上傳中控室；

授時時鐘精度：≤1ms；

本體內(nèi)置鋰電池，在外部電源失效后，以低功耗模式運行至少 2 月;

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

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

低功耗設(shè)計，供電電壓：12VDC，連接傳感器后總功耗 ≤1W；

【3】PCCP管道斷絲安全監(jiān)測

管道斷絲安全預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)是采用分布式光纖聲波/振動傳感測漏技術(shù)和分布式光纖聲波傳感器（光纖水聽器）測漏技術(shù)，取其中之一都可以的，兩者相結(jié)合效果更佳，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是監(jiān)測系統(tǒng)的大腦。系統(tǒng)收集管道斷絲數(shù)據(jù)，進行轉(zhuǎn)換，然后發(fā)送到監(jiān)控中心進行分析。

2.3.1 分布式光纖聲波/振動傳感測漏技術(shù)

其原理是利用高相干光在光纖中傳輸引起的瑞利散射光干涉對聲波/振動特征敏感的特點，實現(xiàn)聲波或振動檢測。在管道安裝過程中，同步在管道外壁敷設(shè)微振動傳感光纜，該電纜既是傳輸信號的通道，又是采集斷絲信號的傳感器。單端連接分布式光纖振動信號解調(diào)主機，即可實現(xiàn)實時分布式管道泄露監(jiān)測和爆管及第三方開挖破壞預(yù)警。

1）對于方便施工人員進入的大口徑管道，建議在管道內(nèi)壁敷設(shè)傳感光纜，優(yōu)點如下：

• 高強度的管道本體可以很好的保護脆弱的傳感光纜；

• 管道內(nèi)環(huán)境噪聲相對較小，光纜采集的信號更準(zhǔn)確；

• 管道內(nèi)施工光纜可以排除交叉、跳躍施工、惡劣天氣和環(huán)境因素的干擾，施工方便、快捷；

• 管道的壽命遠遠大于25年，管道內(nèi)敷設(shè)光纜便于全線更換到期老化的光纜;

2）主要性能指標(biāo)：

測量距離：單向≧50km , 雙向≧100Km;

定位精度：±5米；

響應(yīng)時間：<3秒；

誤報率：<5%;

漏報率：≦1.0%

故障報警：光纜斷裂后系統(tǒng)自動報警并定位故障點位置。

數(shù)據(jù)存儲：報警數(shù)據(jù)記錄、查詢功能

報警信號輸出：通過RS232、RJ45接口以及繼電器輸出、網(wǎng)絡(luò)傳輸；

三、MH-PXL PCCP管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能說明

?數(shù)據(jù)分析及挖掘組件： 

1）波形圖和頻譜圖：系統(tǒng)的顯示方式包括信號的時域圖和頻域圖兩種，可調(diào)取實時數(shù) 據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行分析和展示，并且可通過管道、數(shù)據(jù)類型、圖表類型、時間段、測點等多種條件進行篩選。波形圖和頻譜圖是信號分析的有力工具，可從時域和頻域兩個維度分析信號的細節(jié)特征，利用這些對這些特征的抓取、對比和學(xué)習(xí)，可以完善系統(tǒng)的信號特征庫，提升系統(tǒng)性能。 

2）頻譜瀑布圖：頻譜瀑布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）趨勢分析：趨勢分析功能是一種對比分析技術(shù)，可通過實時趨勢分析、歷史趨勢分 析和相關(guān)趨勢的分析，形成特征曲線之間的相互對比，用以判別管道運營措施改善的有效性，提升管道安全管理水平。  

?智能預(yù)警報警功能： 

系統(tǒng)會 24 小時不間斷的監(jiān)測管道安全狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生泄漏、爆管、位移沉降似的監(jiān)測值超過系統(tǒng)閾值后，監(jiān)測主機將自動判別并生成報警信息，推送到用戶軟件界面的報警通知組件中，報警信息會以列表的方式詳細呈現(xiàn)在軟件的前臺，并在管道地圖組件上標(biāo)識事件，展示時間、位置、類型等關(guān)鍵信息。結(jié)合管道運營方的運營管理規(guī)則，該報警信息也可同時通過郵件等方式推送給相關(guān)負責(zé)人，確保相關(guān)負責(zé)人能在第一時間獲知該報警，以便做出響應(yīng)。

?泄漏及爆管分析功能： 

管道泄漏及爆管數(shù)據(jù)分析模塊，針對泄漏信號特征，識別泄漏發(fā)生，評估泄漏量級，定位泄漏位置。

?報警日志功能： 

報警日志是報警信息的備忘錄，記錄表中包括傳感器報警，管道報警等一切報警信息， 用戶可根據(jù)感興趣的事件類型、時間范圍、空間范圍等維度對事件進行篩選，并可導(dǎo)出excel 版本的事件清單，便于事件的整體有效管理。 

?智能評估功能： 

系統(tǒng)可對管道的健康狀態(tài)進行整體評估，并根據(jù)狀態(tài)評估結(jié)果，可視化的展示管道狀態(tài)，分不同顏色標(biāo)注。

同時可根據(jù)用戶定制，定期生成狀態(tài)監(jiān)測運行報表（日報、周報、月報、年報）。管道地圖組件： 

為了方便管道運營管理單位直接獲得管道安全事件的發(fā)生的具體物理位置，利用 GIS 地圖系統(tǒng)搭建了管道地圖組件。管道的地理走向會直接繪制在管道地圖組件的界面上，事件發(fā)生時，也會在相應(yīng)的管道位置標(biāo)識事件。管理人員可利用 GPS 坐標(biāo)直接前往事件位置所在，第一時間阻止管道破壞事件的發(fā)生。 

?事件處理組件： 

事件處理組件主要用戶管道安全事件的閉環(huán)管理，系統(tǒng)不僅僅是提供報警信息，管道運營管理人員可以利用該事件處理組件進行事件的完整管理，例如當(dāng)?shù)谌饺肭职l(fā)生時， 安排巡線員去現(xiàn)場確認(rèn)和制止，事件處理的過程和結(jié)果可以直接記錄在系統(tǒng)中，并通過系統(tǒng)關(guān)閉該項報警。 

?權(quán)限管理組件： 

系統(tǒng)擁有權(quán)限管理的功能，可根據(jù)角色分工的不同，配置不同的系統(tǒng)權(quán)限。如系統(tǒng)管理員具有最高權(quán)限，可使用全部功能、查閱全部信息；又如管道的巡線員，則僅可獲得所負責(zé)管段的報警信息。利用權(quán)限管理功能，可保證核心信息僅被授權(quán)人員查看，避免重要信息的泄漏。 

?系統(tǒng)集成組件（開放接口）： 

為滿足管道運營管理中心系統(tǒng)集中的需求，系統(tǒng)擁有開放接口，中心系統(tǒng)可以通過開放接口獲得管道安全預(yù)警信息，減少監(jiān)控人員必須在不同系統(tǒng)切換非必要工作。同時，系統(tǒng)可與自動化系統(tǒng)進行聯(lián)動，以確保在發(fā)生管道安全事件后，可以第一時間采取行動， 關(guān)閉輸水作業(yè)，減少損失和引起的次生災(zāi)害。

四、承諾說明

（1）儀器設(shè)備各項指標(biāo)均需滿足有關(guān)國家規(guī)范要求和技術(shù)要求。我們生產(chǎn)廠家應(yīng)具有較高信譽度。

（2）獲得自主產(chǎn)權(quán)，有多項軟著。

（3）嚴(yán)格監(jiān)督和控制各監(jiān)測儀器出廠檢驗、包裝、運輸、保險、保管、交貨、驗收等各環(huán)節(jié)的操作質(zhì)量。

（4）應(yīng)提交的儀器設(shè)備資料包括：

① 制造廠家名稱、地址；

② 儀器合格證和說明書；

③ 儀器設(shè)備的埋設(shè)安裝方法；

④ 儀器測讀及操作規(guī)程；

⑤ 觀測數(shù)據(jù)的計算方法；

⑥ 儀器使用實例的資料。

⑦ 制造廠家提供的所有其它資料。

（5）提供的全部監(jiān)測儀器設(shè)備進行檢查和驗收，檢驗合 格后方可使用。

（6）按國家有關(guān)技術(shù)規(guī)范或廠家提供的方法對所采購的儀器和設(shè)備進行檢驗（率定）。并且檢驗結(jié)果在有效期內(nèi)，逾期必須重新送檢。