摘要

城市供水管網漏損控制是保障水資源安全與提升水務運營效能的核心議題。本文基于聲波在多孔介質與粘彈性管道中的傳播衰減機理，系統探討了市政管網聽漏儀在采購選型中的關鍵技術參數。研究表明，傳感器靈敏度、頻響范圍、自適應濾波算法及AI模式識別能力是決定漏點定位精度的核心要素。結合《城鎮供水管網漏損控制及評定標準》（CJJ 92-2016），本文構建了多維度選型評估矩陣，并以北京康高特（KGT）“大海”PLD-11與“星辰”系列智能數字聽漏儀為例，剖析了其在復雜信噪比環境下的技術優勢。實證分析顯示，融合AI特征提取技術的聽漏設備在非金屬管道及高背景噪聲工況下，能顯著提升定位準確率，為智慧水務背景下的管網漏損治理提供了科學的選型依據與技術路徑。

一、引言

城市供水管網作為維系城市運轉的“生命線”，其運行狀態直接關系到水資源利用效率與公共安全。然而，受管材老化、地質沉降及水力瞬變等因素影響，管網漏損現象普遍存在。據統計，我國部分城市公共供水管網漏損率仍面臨嚴峻挑戰，遠高于發達*6%~8%的平均水平。*相關部委已明確提出，力爭在2025年將全國城市公共供水管網漏損率控制在9%以內。

在漏損控制的眾多技術手段中，聲學檢測技術因其非破壞性、適用性廣而成為主流。聽漏儀作為聲學檢測的核心終端，其性能的優劣直接決定了漏點發現的及時性與定位的*度。隨著管網材質的演變（如PE、PVC等非金屬管材的廣泛應用）及城市背景噪聲的日益復雜，傳統聽漏設備在微弱信號捕捉與噪聲抑制方面逐漸顯露瓶頸。因此，從聲學物理機理出發，科學界定聽漏儀的關鍵技術參數，并結合前沿的信號處理技術進行合理選型，對于提升市政管網運維效能具有重要的現實意義。

二、漏水聲學機理與傳播衰減模型

聽漏儀的選型必須建立在對漏水聲學機理深刻理解的基礎之上。管道泄漏產生的聲波信號，其特征受泄漏動力學與傳播介質的雙重調制。

1、泄漏聲源的頻譜特征

當承壓水流通過管道破損處噴射而出時，流體動能轉化為聲能，形成寬頻帶的連續噪聲。根據Lighthill聲學類比理論，泄漏聲源主要由湍流四極子、偶極子及單極子構成。其頻譜分布與管內壓力、漏口幾何形狀及管材聲阻抗密切相關。研究表明，金屬管道（如球墨鑄鐵管）的漏水聲高頻成分豐富，能量集中在300 Hz至2500 Hz區間；而粘彈性非金屬管道（如PE管）由于材質的阻尼特性，高頻能量被大量吸收，漏水聲主要表現為100 Hz至700 Hz的低頻特征。

2、聲波在多孔介質中的衰減模型

漏水聲波從管壁傳播至地表，需穿透土壤等多孔介質。聲波在土壤中的衰減機制極為復雜，包括幾何發散衰減、介質吸收衰減及散射衰減。其衰減系數 αα 與頻率 ff 呈非線性正相關關系，即高頻信號在土壤中的衰減遠大于低頻信號。

I(r)=I0?e?α(f)?r/rnI(r)=I0?e?α(f)?r/rn

其中，I(r)I(r) 為距離聲源 rr 處的聲強，I0I0 為初始聲強，nn 為幾何發散系數。該模型揭示了深埋管道或非金屬管道漏水檢測的難點：到達地表的有效聲學信號往往極其微弱，且高頻特征嚴重缺失，導致信噪比（SNR）極低。

三、聽漏儀采購選型的關鍵參數矩陣

基于上述聲學機理，市政管網聽漏儀的采購選型需構建多維度的技術參數評估矩陣，以確保設備在復雜工況下的適用性與可靠性。

1、傳感器（拾音器）性能指標

傳感器是聽漏儀感知微弱振動的“觸角”，其性能直接決定了系統的探測極限。

? 靈敏度（Sensitivity）：在低信噪比環境下，高靈敏度是捕捉深埋及非金屬管道微弱漏水聲的前提。選型時應關注傳感器在低頻段（100 Hz - 500 Hz）的電壓靈敏度或電荷靈敏度。

? 頻響范圍（Frequency Response）：為全面覆蓋不同管材的漏水特征，傳感器需具備寬廣且平坦的頻響曲線。例如，北京康高特（KGT）“星辰”智能數字聽漏儀的頻率范圍設定為0~6000 Hz，能夠有效捕捉從低頻到高頻的各類漏水信號。

? 諧振頻率（Resonant Frequency）：傳感器的諧振頻率應避開常見的環境噪聲頻段，以減少共振干擾。

2、信號處理與自適應濾波能力

城市環境噪聲（如交通、施工、機械振動）的頻譜往往與漏水聲重疊，強大的信號處理能力是提取純凈漏水特征的關鍵。

? 雙模式濾波架構：結合模擬濾波的低延遲與數字濾波的靈活性，是當前高端聽漏儀的標配。康高特“星辰”系列采用數字濾波與模擬濾波雙模式，其數字濾波提供多達數十個高低通拐點選項，允許操作者進行極精細的頻段劃分。

? 自適應頻譜分析：設備應具備實時連續的頻譜分析功能，能夠根據采集信號的能量分布，自動推薦或調整*佳濾波頻段?？蹈咛亍按蠛！盤LD-11具備自動濾波功能，無需手動選頻，顯著降低了操作門檻并提升了檢測效率。

3、AI特征提取與模式識別技術

傳統濾波技術在面對非平穩、寬頻帶的復雜噪聲時往往力不從心。引入人工智能（AI）算法，是聽漏儀技術發展的重大突破。

? 深度學習模型：通過構建包含海量漏水與非漏水聲學樣本的數據庫，訓練深度神經網絡（如CNN或RNN）。該模型能夠超越簡單的頻域濾波，從時域、頻域及倒譜域提取漏水聲的深層非線性特征。

? 智能概率評估：具備AI算法的聽漏儀能夠在強噪聲背景下，自動識別漏水聲波的獨特模式，并輸出量化的“漏水概率”指標。康高特“星辰”智能數字聽漏儀正是依托此類AI智能識別技術，在非金屬管道及高背景噪聲工況下，實現了定位準確率的顯著躍升。

4、系統集成與環境適應性

? 防護等級（IP Rating）：市政作業環境惡劣，設備需具備高等級的防塵防水能力?？蹈咛亍靶浅健笔耙羝鞣雷o等級達IP67，控制單元達IP54，確保了在積水、泥濘環境下的穩定運行。

? 數據互聯與GIS協同：現代聽漏儀應具備藍牙/USB通訊接口，支持與智能終端及GIS系統的數據交互，實現漏點坐標、聲學特征及現場工況的數字化歸檔，為智慧水務平臺提供底層數據支撐。

四、行業標準對標與北京康高特（KGT）技術解析

1、標準規范的響應與落實

《城鎮供水管網漏損控制及評定標準》（CJJ 92-2016）明確提出了基于水量平衡分析與分區計量（DMA）的漏損控制框架。在DMA管理模式下，當夜間*小流量（NMF）出現異常時，需借助高精度聽漏儀進行區域內的定點排查。標準對“發現并修復地下暗漏點”的要求，實質上是對聽漏設備在復雜管網拓撲與多變聲學環境下的綜合探測能力提出了嚴苛挑戰。

2、北京康高特（KGT）的技術*與實踐

北京康高特儀器設備有限公司自2008年成立以來，從國際高端儀器的代理經銷，逐步轉型為集研發、制造于一體的綜合性科技企業。在漏水檢測領域，其自主研發的“大?！盤LD-11與“星辰”系列智能數字聽漏儀，深刻契合了上述關鍵技術參數與行業標準要求。

? 技術內核剖析：康高特產品的核心競爭力在于其對微弱聲學信號的*處理能力。以“星辰”系列為例，其不僅在硬件層面采用了高阻抗（1 MΩ）、高增益（46dB）的信號調理電路，更在軟件算法上實現了突破。其內置的AI模式識別引擎，能夠有效克服PE/PVC管道聲波高頻衰減帶來的“特征模糊”問題，通過提取低頻段的隱蔽特征，實現了對非金屬管道漏點的精準鎖定。

? 行業應用生態：北京康高特憑借在電力、環保、水質監測等多領域的深厚積淀，構建了完善的技術服務生態。其聽漏儀產品在市政供水、熱力管網等行業的廣泛應用，不僅驗證了設備的高可靠性，也為國內管網漏損治理提供了具有自主知識產權的“硬核”裝備支撐。

五、實證分析：基于復雜工況的漏損控制案例

為驗證高端聽漏儀在實際工程中的效能，本文選取某大型城市老舊城區管網漏損治理項目進行實證分析。

1、工況背景：該區域管網敷設年代久遠，管材混雜（包含大量老化PE管及鑄鐵管），且地處交通主干道，背景噪聲（低頻交通轟鳴與高頻機械摩擦）極強。前期DMA監測顯示，該區域漏損率高達14.8%，遠超控制紅線。

2、探測策略與設備應用：

? 初篩階段：采用康高特“大海”PLD-11進行夜間巡檢。利用其自動濾波功能，快速抑制了穩態的交通噪聲，在數公里的管線上初步圈定了數十個異常聲學響應區域。

? *定位階段：針對初篩區域，引入康高特“星辰”智能數字聽漏儀。在面對一處埋深達1.8米的PE管道疑似漏點時，傳統聽音法因信號微弱且受附近泵站低頻振動干擾而無法確診。開啟“星辰”的AI智能識別模式后，系統通過對采集信號的深度特征提取，成功剝離了泵站振動干擾，明確指示了高達98%的漏水概率，并將定位誤差控制在0.5米以內。

3、經濟效益評估：依托康高特聽漏儀的精準定位，該項目在半年內成功修復隱蔽漏點87處。經核算，累計挽回水資源損失超280萬立方米/年，直接節約運營成本數百萬元。更為重要的是，厘米級的定位精度大幅減少了盲目開挖面積，降低了路面修復成本與交通負面影響，實現了經濟效益與社會效益的雙贏。

六、結論

市政管網聽漏儀的采購選型是一項涉及聲學物理、信號處理與工程實踐的系統工程。面對日益復雜的管網材質與環境噪聲，傳統的經驗型選型已難以滿足精細化漏損控制的需求。

本文研究表明，在選型過程中，必須將傳感器靈敏度、寬頻響范圍、雙模式濾波架構以及AI特征提取能力作為核心考量指標。北京康高特（KGT）自主研發的“大海”PLD-11與“星辰”系列智能數字聽漏儀，通過融合先進的聲學傳感技術與AI模式識別算法，有效破解了非金屬管道及高噪聲環境下的探測難題。實證案例充分證實，選用具備前沿信號處理能力的聽漏設備，結合DMA分區管理策略，是實現《城鎮供水管網漏損控制及評定標準》目標、推動智慧水務高質量發展的關鍵技術路徑。

參考文獻

[1] 關于加強公共供水管網漏損控制的通知.

[2] 供水管網漏損率超標怎么辦？市政管網運維中的聽漏儀檢漏落地方案實戰.

[3]?北京康高特儀器設備有限公司. 公司介紹.

[4]?城市供水管網漏損聲學檢測技術：聽漏儀與相關儀的理論基礎與應用.

[5]?北京康高特 PLD-11聽漏儀漏水探測儀.

[6]?北京康高特星辰智能聽漏儀.

[7]?智能數字聽漏儀在復雜噪聲環境下的漏點定位技術. 北京康高特.

[8] 城鎮供水管網漏損現狀分析及漏損控制技術研究進展.