一、系统方案概述

1.1 总体目标

       长输热力管道是我国北方、西北方居民生活和工业生产的“生命线”之一，保证输水、供热管道的安全是社会和企业的一项重要责任。对整个供热管线泄漏监测是一项重要的管理指标，依靠以往的人工巡检监测手段，并不能及时高效发现泄漏问题，也缺乏监测设备优化布置技术。及时需要依靠科学技术手段，实现“技防为主”+“人防为辅”的新型精准管控体系，实现监测数据全面智慧化、有效联动分析技术，实现对供热管线的爆管、泄漏、隐患预警。

1.2 系统拓补

      目前我国老的热力管网数量众多，不适合用长距离分布式光纤传感技术方案，该长输热力管道泄漏监测水听器方案在长距离供热管道沿线阵列式安装水听器、高频压力传感器以及远程数据采集终端，通过水听器与高频压力传感器实时采集热力管路沿线的压力瞬变和管道内的水声数据。 将通过远程数据终端（RTU）进行有线或无线的方式向上发送至管理站内的服务器，对管道内收集到的数据进行存储、分析和归类等。之后系统会对采集的数据进行多个维度的分析，以此来深化管道的健康监测。并将管线监测数据与管线离线模型相打通，通过在线数据对管路的离线计算数据进行修正，使多项业务之间形成一个闭环生态。还可以外接温度传感器、流量计、液位计等前端设备，打造集在线监测、水锤分析、管路异常信息报警、管线健康状态监测、设备管理和智能报表等功能为一体的长距离热力管线安全监测系统。

二、设备安装

2.1 设备安装概述

      管道监测终端根据安装环境可采用多种方式，从安装方式分可分为阀门支管开孔焊接安装和主管道排气阀部位安装。从供电方式分可分为井下外部电池供电与井上光伏系统长期供电两种。

2.2 设备安装说明

2.2.1 安装结构

      现场设备安装结构由水听器、高频压力传感器、小型排气阀及配套安装件组成。其中小型排气阀的作用是管道内有压力的情况下，可以自动动作，随时排放在管道正常运行期间积累的少量空气，保证水听器能够完全接触水。对于一些安装位置容易进入的地方，传感器存在失窃风险。在这些有风险的安装点位，可以采用定制化传感器可上锁保护罩，来保证传感器的安全。

2.2.2 安装方式

在排气阀井中高频压力传感器、水听器、小型排气阀通过支管安装于排气阀上，如下图左图所示。

在其他阀井内通过主管道开孔安装，高频压力传感器、水听器、小型排气阀通过直管焊接安装于主管道上，如下右图所示。

2.2.3 供电方式

在排气阀井中高频压力传感器、水听器、小型排气阀通过支管安装于排气阀上，供电采用光伏系统，如下图左图所示。

在排气阀或者其他阀井内通过主管道开孔安装，高频压力传感器、水听器、小型排气阀通过直管焊接安装于主管道上，采用外部电池供电，如下右图所示。

三、平台软件

3.1 平台概述

       长输热力管道泄漏监测水听器方案监测平台以物联网为依托，以智能测漏算法、水锤智慧算法、空间分析、GIS等技术为支撑，实现对管道的危害性压力瞬变、爆管以及漏水等的多方面监测。为管线安全，管线优化调度，安全评估，管道泄漏等多业务应用提供技术支持。在确保管路安全运行的同时，在经济效益，调度模式以及管路设备监测多方面的业务应用需求。

3.2 平台应用

3.2.1 平台概况

       平台概况在平台的首页以 GIS 地图形式显示，内容包含地图报警，月度管路异常统计，年度管路异常统计，当日输水量及累计用水量和传感器设备在线状态。管理人员可以通过一个页面，对整个管路的主要信息有一个详细的认知。将动态报警信息与静态信息相结合，以提供更加丰富的信息系统。将实时在线监测与统计信息相结合，对于管理人员的决策下达提供丰富的依据。

3.2.2 管道 GIS 地图管理

      平台支持报警信息地图将报警信息与 GIS 地图相融合，显示自带地理信息的管线离线地图，可以显示报警信息、阀井地理位置、传感器安装位置与传感器在线状态显示并可以拖动与缩放。

3.2.3 设备运行状态监测

       通过RTU内置的心跳包机制对管道沿线的监测设备进行在线监控，对于掉线设备及时向前推送报警，并且根据数据对比传感器的采集数据来判断传感器数据的正确性，对于采集数据有明显错误的传感器形成报警向前推送。保证传感器的可用性和数据的正确性。

3.2.4 管道运行情况在线监测

       管道运行情况监测包含水听器传感器在线情况监测与压力的实时变化，在于监测传感器的实时数据，GIS地图上可以实时显示管道内各个传感器的在线情况，以及压力数据和声学数据的变化曲线。

3.2.5 实时数据分析与挖掘

      平台支持波形图和时域图显示：系统可调取实时数据和历史数据进行分析和展示，且可通过安装点位、传感器类型等多种条件进行筛选。时频图可展示频率特征随时间的变化的过程，帮助用户以动态的方式分析信号的变化特征，提升问题的识别和解决能力。

3.2.6 智能报警推送与处理

     平台支持以列表的形式展示了管线中发现的异常事件。支持时间的筛选，异常事件的类型筛选，异常事件的报警等级筛选，事件发生的管线筛选，异常事件处理情况筛选，压力曲线回看和处理报警。通过报警的推送与巡检人员的处理来形成监测的闭环。

3.2.7 数据统计与回溯

      平台支持数据的统计与历史数据的回溯， 统计图以柱状图，折线图以及信息列表的方式来显示。支持选择需要统计的时间，查询报警类型选择，切换统计图的显示模式。支持按所在区域、所属位置、开始时间、结束时间进行过滤。

3.2.8 用户角色管理

     平台支持对用户组进行管理，对用户进行管理，对角色进行管理，对系统管理权限、应用权限进行管理分配；系统管理权限包括：管理菜单权限、区域权限、组织权限；应用权限包括：功能菜单权限、业务资源权限管理。

3.2.9 工程信息管理

     平台支持对管线阀井的管理，对管线上各种感知传感器的管理。

3.2.10 平台集成组件

     平台拥有开放接口，中心平台可以通过开放接口获得管道沿线设备或管理站内的各种丰富的信息。

四、硬件参数

4.1 水听器

       长输热力管道泄漏监测水听器方案前端核心部件MH-P30B型水听器采用压电陶瓷作为换能材料，外壳采用耐高温PEEK材料以及前放等电子元器件都是耐高温型，该耐高温型水听器具有体积小﹑结构简单、灵敏度高以及灵敏度可调等特点。

参数说明：

4.2 远程采集终端（RTU）

     远程采集终端（RTU）用于与高频压力传感器及水听器相连接，并通过无线通讯技术（4G）/有线通讯技术将数据发送到数据中心的服务器上进行统一分析和识别，辨识出管道泄漏时的特征变化和管道压力变化，实现输水管道泄漏与水锤监测。

其它关于热力管道泄漏监测分布式光纤传感技术方案可参考http://www.hzmh1688.com/product/20.html；更多供水管道泄漏监测可参考http://www.hzmh1688.com/gdxl.html。