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供水管网漏损检测技术的发展状况

  我国由于早期建设的不规范,供水管网存在很大问题,近几年来,供水管网的修复和重建屡见不鲜,管网的漏损率高会导致能源与水资源的严重浪费,并给供水企业的经营带来巨大压力,如何高效检测供水管网漏损处,有效降低漏损成为一个迫切解决的难题。

  经过国内外多年的研究探索,管网漏损检测技术发展一般分为硬件和软件两个方向。硬件技术是指依靠硬件设备对管道进行现场搜索,从而精准找出漏损处,其中基于管段漏水声音探测的传统声学检测是目前最为传统、成熟和普遍使用的检测方法。相比硬件技术,软件技术更加智慧与高效,以采集的供水管网大量压力、流量等监测数据为基础,使用数学模型、计算机算法等软件工具,进行漏损处的检测辨识,此类技术在一定程度上克服了硬件技术费时费人费力、成本高昂、在较大规模复杂管网中效率低下等局限,引起了国内外许多学者的关注,也是未来的重点发展方向。

  下面着重介绍几个管网漏损检测软件技术。

  一个是灵敏度矩阵法,部分学者在利用具有一定精度的管网水力模型对真实管网水力状态、管网系统随时间动态变化进行模拟分析的基础上,引入灵敏度分析,建立了灵敏度矩阵法。灵敏度矩阵法检测范围大,运行成本低,检测精度较高,适用于管网中单个漏损点位置的识别。

  第二个是优化校核法,此法将发生在管网中的漏水事件视为发生在管网模型某些节点上的喷射流,其大小与射流系数以及节点压力有关;随后,将供水管网漏损识别问题视为一个优化问题——以漏损位置(模型节点索引)和漏损水量大小(节点射流系数)为决策变量,以最小化管网压力或流量实际监测值与模型模拟值的差值为目标函数,采用遗传算法等优化算法进行求解;最终,求解结果中若出现射流系数大于0的节点,则认为此节点上存在漏水量。优化校核法运行成本低,检测范围大,检测精度高,适用于管网中多个漏损点或漏损区域的识别。

  第三个是数据驱动模型法,利用模式识别的原理,通过对样本特征进行提取、分析和处理,得到样本的类别属性。数据驱动模型法运行成高,检测范围大,检测精度高,适用于管网中单个漏损点或漏损区域的识别。

  总的来说,硬件技术能够通过现场搜索,准确找到漏损点的实际位置;软件技术成本低、效率高、人工需求小,应用范围广阔。目前我国供水管网漏损检测技术的发展趋势由单纯依靠硬件技术检测转向以软件技术为核心的软硬结合检漏方法。

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