1.什么是分布式光纖傳統(tǒng)的傳感器就像一個(gè)個(gè)孤立的 “聽診器”只能監(jiān)測(cè)某個(gè)固定點(diǎn)的情況而分布式光纖則是把一整條光纖變成了一根連續(xù)的 “神經(jīng)線”光纖經(jīng)過的每一個(gè)點(diǎn)都能同時(shí)感知溫度、振動(dòng)、應(yīng)變這些物理量的變化。它的核心原理其實(shí)不復(fù)雜光在光纖里傳輸?shù)臅r(shí)候會(huì)因?yàn)楣饫w材料本身的微觀不均勻性產(chǎn)生瑞利散射、布里淵散射和拉曼散射這三種不同的背向散射光。當(dāng)光纖周圍的溫度、振動(dòng)或者受力情況發(fā)生變化時(shí)這些散射光的強(qiáng)度、相位或者頻率也會(huì)跟著變。系統(tǒng)通過分析散射光的變化再結(jié)合光的傳播時(shí)間就能精準(zhǔn)算出是哪個(gè)位置出了問題。目前行業(yè)里主流的分布式光纖技術(shù)主要分三類DTS分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)基于拉曼散射主要測(cè)溫度適合火災(zāi)監(jiān)測(cè)、管道溫度異常檢測(cè)DTSS分布式光纖測(cè)應(yīng)力系統(tǒng)基于布里淵散射主要測(cè)應(yīng)變能感知管道的變形、地質(zhì)沉降DVS/DAS分布式光纖測(cè)振動(dòng) / 聲波系統(tǒng)基于相干瑞利散射靈敏度最高能捕捉到極其微弱的振動(dòng)和聲波信號(hào)也是現(xiàn)在管網(wǎng)防外破和泄漏監(jiān)測(cè)的主力。其中DAS 和 BOTDR布里淵光時(shí)域反射技術(shù)能同時(shí)測(cè)溫度和應(yīng)變的組合是目前長(zhǎng)距離管網(wǎng)監(jiān)測(cè)里最實(shí)用的方案一個(gè)管 “動(dòng)”振動(dòng)、聲波一個(gè)管 “靜”溫度、應(yīng)變剛好能互補(bǔ)。分布式光纖傳感技術(shù)適用圖2.分布式光纖都能用在哪些地方因?yàn)榫邆溟L(zhǎng)距離、分布式、無源、抗干擾強(qiáng)這些天生優(yōu)勢(shì)分布式光纖特別適合那些線性的、跨度大、環(huán)境復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)。廣泛應(yīng)用在油氣輸送管道監(jiān)測(cè)泄漏和第三方施工破壞電力電纜監(jiān)測(cè)電纜溫度和局部放電預(yù)防火災(zāi)交通隧道和地鐵監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)變形、圍巖沉降和火災(zāi)水利大壩和堤防監(jiān)測(cè)壩體位移、管網(wǎng)泄漏和邊坡穩(wěn)定通信光纜監(jiān)測(cè)光纜的外力破壞和斷點(diǎn)供排水、熱力監(jiān)測(cè)管道泄漏、沉降、破壞。不過要說需求最迫切、應(yīng)用最廣泛的還是城市的地下管網(wǎng)。畢竟現(xiàn)在城市管網(wǎng)動(dòng)輒幾十上百公里穿越主干道、農(nóng)田、河道、地下管線密集區(qū)傳統(tǒng)方法根本顧不過來。光纜結(jié)構(gòu)圖3.分布式光纖在管網(wǎng)泄漏監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用當(dāng)前城鎮(zhèn)自來水管網(wǎng)普遍存在老化、漏損問題部分老舊小區(qū)及城郊管網(wǎng)鋪設(shè)年限較長(zhǎng)管材腐蝕、接口松動(dòng)現(xiàn)象突出加之施工擾動(dòng)、地質(zhì)沉降與溫度變化等影響暗漏、滴漏頻發(fā)。泄漏點(diǎn)多隱蔽于路面、綠化帶及地下管線井內(nèi)不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)常造成水資源大量流失還可能引發(fā)路面塌陷、墻體受潮、二次供水污染等安全隱患。傳統(tǒng)自來水管道泄漏檢測(cè)常依賴聽音、人工巡查等方式在埋地深、環(huán)境嘈雜或管網(wǎng)老化復(fù)雜區(qū)域漏點(diǎn)識(shí)別難度大、誤判率高。利用溫差法檢測(cè)泄漏可通過管道周邊土體溫度異?？焖俣ㄎ浑[蔽漏點(diǎn)不受噪音、埋深等因素干擾能及早發(fā)現(xiàn)微小滲漏與暗漏。相比傳統(tǒng)手段溫差法響應(yīng)更快、定位更準(zhǔn)可減少水資源浪費(fèi)與管網(wǎng)二次破壞降低路面塌陷、水質(zhì)污染等風(fēng)險(xiǎn)對(duì)保障供水管網(wǎng)安全運(yùn)行、提升運(yùn)維效率具有重要現(xiàn)實(shí)必要性。3.1技術(shù)原理基于溫差法的自來水管泄漏監(jiān)測(cè)核心在于利用泄漏介質(zhì)與周圍環(huán)境的溫度差實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別與定位。溫差法監(jiān)測(cè)基于以下兩個(gè)關(guān)鍵物理現(xiàn)象熱效應(yīng)高壓水泄漏會(huì)快速帶走周圍熱量導(dǎo)致局部土壤 / 管壁形成低溫異常區(qū)通常與環(huán)境溫差≥2-5℃。傳感定位通過分布式光纖測(cè)溫捕捉溫度場(chǎng)變化結(jié)合 OTDR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)距離定位。3.2 解決方案采用溫差法光纖測(cè)溫技術(shù)對(duì)自來水管泄漏進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)通過沿管道敷設(shè)的傳感光纜實(shí)時(shí)捕捉管體及周邊土壤溫度場(chǎng)變化。泄漏點(diǎn)因水流擾動(dòng)形成明顯溫差異常系統(tǒng)結(jié)合專用算法精準(zhǔn)識(shí)別、定位漏點(diǎn)同步上傳至可視化管理平臺(tái)。方案可實(shí)現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)測(cè)不受環(huán)境噪音與埋深影響能提前發(fā)現(xiàn)微小暗漏支持漏點(diǎn)自動(dòng)預(yù)警與精確定位大幅縮短排查維修時(shí)間有效降低水資源浪費(fèi)與次生安全風(fēng)險(xiǎn)為供水管網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠技術(shù)保障。3.3 系統(tǒng)架構(gòu)熵瀾科技自來水管網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由傳感光纜、光纖測(cè)漏主機(jī)、AI 服務(wù)器、專用感知算法及管網(wǎng)泄漏監(jiān)測(cè)可視化管理平臺(tái)組成各組件協(xié)同聯(lián)動(dòng)、高效適配。系統(tǒng)依托先進(jìn)的智能分析算法精準(zhǔn)聚焦自來水管網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)防控痛點(diǎn)及隱患監(jiān)控薄弱環(huán)節(jié)構(gòu)建全方位、全流程的管道泄漏監(jiān)測(cè)體系形成 “事前預(yù)警、事中處置、事后復(fù)盤” 的完整風(fēng)險(xiǎn)事件管理閉環(huán)有效防范自來水管泄漏引發(fā)的水資源浪費(fèi)、路面塌陷及供水安全隱患實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)安全受控、穩(wěn)定運(yùn)行。4.結(jié)語針對(duì)自來水管網(wǎng)泄漏檢測(cè)難題采用溫差法光纖測(cè)溫技術(shù)通過沿管道敷設(shè)的傳感光纜實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管體及周邊土壤溫度場(chǎng)變化。泄漏點(diǎn)因水流擾動(dòng)會(huì)形成顯著溫差異常系統(tǒng)依托專用算法精準(zhǔn)識(shí)別、定位漏點(diǎn)并將數(shù)據(jù)上傳至可視化管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全天候、不間斷、非接觸式在線監(jiān)測(cè)。