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            引水與輸水工程
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            長輸管線漏損檢測


            光纖法輸水管道漏水、爆管檢測


                  功能

                      •   對自來水管道進行數字化全天候安全監控,實現對自來水管道的滲漏監測、采掘行為的預警和定位;

                      •   能夠對管道附近的干擾進行識別和智能報警,實現控制中心的集中管理及異地遠程控制;

                      •   提供詳細歷史監測數據,為相關部門對自來水管線的科學管理提供依據和輔助決策,保障自來水管道的安全。

                  系統設計指標

                      •   自來水管道的滲漏監測,滲漏處的定位精度:±10m

                      •   管線沿線溫度測量精度:±3℃

                      •   具備備用電源供電系統,斷電后可工作8h

                      •   現場安裝供巡查人員就地操作的顯示和控制終端

                      •   控制中心能夠獲得管道全線的信息并實時顯示控制

                      •   監測和報警門限可調

                  特點

                     •   先進性與實用性

                   應用先進的光纖傳感技術,實現對管道的全線監測。系統操作靈活方便,易于掌握;針對實際應用的特點,具有多種設置和報警方式;便于提供決策支持。

                     •   集成性與靈活性

                  設備集成度高,便于通訊連接;具有多種功能接口,便于各類傳感信號的接入和分析;提供符合國家標準的軟硬件及系統方面的接口和工具;系統參數配置少,調整少,自動化程度高,操作簡單。

                     •   安全性與可靠性

                  傳感系統本質安全,信息處理終端位于安全區域;系統各環節具備權限及訪問控制機制;能夠長期穩定的工作;設備結構緊湊簡單,可靠性高;對工作條件和工作環境要求較低;使用普通通訊用單模光纖,便于維護和維修。


                  設計規范和標準 

                  下列標準所包含的條文,通過在本技術方案中引用而構成本技術方案條文。所示標準均應采用****有效版本。

            設計規范和標準

                 線型光纖感溫火災探測器        GB/T 21197-2007
                 電磁輻射防護規定
                 GB 8702-1988
                 工業過程測量和控制設備的電磁兼容性(第2部分:靜電放電要求)
                 IEC-801-2
                 工業過程測量和控制設備的電磁兼容性(第3部分:輻射電磁場要求)
                 IEC-801-3
                 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性(第4部分:電快速瞬變脈沖群要求)
                 IEC-801-4


                  系統原理

                  在本方案所涉及的自來水管道中,自來水管道內外的溫度均存在較大差異,而且水與土壤的熱容值差異較大,在相同環境中,自來水的溫變速率與土壤的溫變速率具有一定的階梯性,如果自來水管道工作正常,管道沿線不會存在大量的異常涵水區,因此附近的溫度場表現出均勻和恒定狀態。

                  如果發生泄漏或采掘等意外情況,由于自來水的大量外泄,事件發生處管道附近的溫度場就會發生變化,從而導致平行埋設的通訊光纜周圍的溫度場也會隨之發生變化,本系統實現管道監測的基本原理是采用分布式光纖溫度傳感技術,借用通訊光纜的纖芯,對管道沿線的溫度場信息進行采集,結合模式識別等方法,對相應的事件進行智能化判定,為管理人員提供可靠的決策支持。




                  本方案采用的是基于拉曼散射的分布式溫度監測,利用敏感光纖的背向拉曼散射光能夠感知環境溫度的變化。拉曼散射光來源于正向脈沖激光光子與光纖介質粒子的非彈性碰撞,將部分的入射光功率轉移至另一頻率的背向傳輸光中。拉曼散射會產生頻率關于入射光對稱分布的兩種背向傳輸光,其中頻率較高的稱作反斯托克斯光,頻率較低的稱作斯托克斯光。由于拉曼散射產生的斯托克斯光對溫度不敏感而反斯托克斯光對溫度敏感,因此可以將反斯托克斯光用于溫度傳感。另外兩束拉曼散射光光強均取決于入射光功率,將兩者光強對比相除可以較好地****光源功率波動的影響。

                  基于拉曼散射的分布式溫度監測技術具有較高精度且具有高穩定性,已具備了良好的實際工程應用基礎。 基于拉曼散射的分布式溫度監測系統,同時采用反斯托克斯和斯托克斯雙通道檢測方案,****了脈沖激光器光源波動對解調結果的影響;配合使用鉑電阻測溫的溫度系數標定,實現對系統實時的溫度校準。因此該方案具有較好的可行性和實用性。



            壓力法輸水管道漏水、爆管檢測


                  漏水監測與定位
                  實時漏損監控與定位是基于模型的一種漏損監測手段。該模塊通過管網中的壓力測點、流量測點,結合壓力-流量偏差模型算法,進行輸水管線的實時漏損計算,可確定在某一管線中的漏水位置和漏水量,利用報警,通知管網維護人員對可疑漏水點進行排查,從而大大節省漏水檢測的時間與人力,減少漏水損失。當管網維護人員利用多種漏水檢測手段判斷出實際漏水位置后,調度人員可利用管網影響用戶分析,查找出如果某段管線維修可能會影響的用水用戶,及時通知該區域的用戶,保證用戶安全用水,降低用戶投訴率。

                  供水管網漏水量計算與定位功能概述

                  根據壓力-流量偏差模型分析結果,對輸水管網管線進行模擬排查,即利用管網中通過SCADA系統獲得的壓力測點,流量測點,比較模擬計算的結果與壓力實際測量值之間的偏差,**終找到漏水管線預估的漏水位置與漏水量。

            水網泄漏分析圖


            漏損計算與定位


                  漏損報警
                  如分析結果已經捕捉到漏損情況發生時,平臺以事件的形式向調度人員發出報警。為提高報警的可信度,平臺會記錄漏損報警超限的次數,如果連續超限3次,才會向調度人員發出報警。

            漏損報警圖

                  供水路徑分析

                  模型提供對管網系統中的供水路徑分析功能:

                      •   可以在管網中任意指定一個節點,分析從該節點出發,分析供水擴散路徑。

                      •   在管網中任意指定兩個節點,分析兩個節點之間的供水路徑。

                      •   平臺支持選中管網內任意兩個節點,并生成**短路徑,通過路徑保存功能,保存常用的分析路徑。

                      •   選中兩個節點后,生成的路徑會以高亮顯示。

             水力路徑圖


                  對于常用的分析路徑,保存便于以后調用。


            保存水力路徑圖


                  利用曲線圖查看指定路徑的水力參數,如水頭、壓力等。

             路徑壓降分析圖


                  管理界面定制
                  模型軟件面向不同的用戶,有分管領導、專業部門和普通操作員,模型軟件具有強大的界面定制功能,在不需要一次編程開發的前提下,通過簡單的鼠標和鍵盤操作即可以定制管理界面。圖為不同用戶的定制管理界面示例。

            定制管理主界面示例圖


            定制操作員管理界面示例圖


                  Aquis管理駕駛艙界面配置功能,可利用軟件平臺中提供的按鈕、文本顯示框、輸入框、圖表、時間序列趨勢、列表框、報表等組件,并提供這些組件的屬性設置窗口,能夠根據用戶對界面需要,通過拖動界面組件、設置樣式等簡便的操作方式進行界面配置,以多種界面形式展現,如餅圖、趨勢等,展示模型的仿真結果、過程數據、統計信息等內容。

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