城鎮供水管網漏損控制既是水資源可持續利用的關鍵環節,也是保障城市供水安全與經濟效益的戰略舉措。依據《城鎮供水管網漏損控制及評定標準》(CJJ 92-2016),漏損率評定分為一級10%、二級12%;國務院《水污染防治行動計劃》(水十條)要求到2020年全國公共供水管網漏損率控制在10%以內,"十四五"節水型社會建設規劃進一步將目標收緊至2025年控制在9%以內。在此背景下,DMA 分區計量與噪聲在線監測成為供水企業降損的核心抓手。
CJJ 92-2016 以綜合漏損率(管網漏損水量與供水總量之比)為基礎,經居民抄表到戶、單位供水量管長、年平均出廠壓力、*大凍土深度等修正,得到用于評定的漏損率。漏損率已作為供水企業的硬性考核指標,直接推動 DMA 分區計量與噪聲在線監測的普及。降低漏損率不僅能節約寶貴的水資源,也能減少因暗漏導致的路面塌陷、水質污染等次生風險。
噪聲記錄儀是一種非侵入式、可長期無人值守的被動聲學監測設備:它固定安裝在管網附屬設施上,在環境噪聲較低的凌晨時段自動錄取管道噪聲并*地或云端分析,不直接干預管網運行。與 DMA 邊界電磁流量計(夜間*小流量監測)、壓力監測、主動式聽漏儀或相關儀(現場復核定位)共同構成"分區計量 + 噪聲監測 + 主動檢漏 + 壓力管理"的綜合漏損控制體系。其價值在于以較低的邊際成本實現大范圍、長周期的暗漏篩查,把檢漏人員從高強度夜間巡檢中解放出來。
被動聲學監測的核心,是識別沿管道傳播的"穩定、低頻、定位置"的漏水異常振動,并與正常過水聲區分。它不發射信號、不干擾運行,僅靠高靈敏度傳感器長期"聆聽"管網,因此得名"被動"。
當供水管道因腐蝕、接口松動、地基沉降或外力破壞出現裂縫時,管內高壓水通過漏點向外噴射,水流與管壁、周圍土壤發生劇烈摩擦,并伴隨空化與湍流現象,由此輻射出具有特定頻率與能量分布的聲波信號。漏口越大、管內壓力越高,輻射聲功率越強;微小裂縫與低壓管道則表現為沉悶、微弱的持續振動。該聲波以體波與表面波形式沿管體及包覆介質傳播,正是噪聲記錄儀拾取的對象。
漏水聲波的頻譜受管材、管徑、埋深、水壓共同影響。對金屬管道,管壁剛度高、聲波傳播衰減小,漏水特征頻率多集中在數百Hz至約1500-2500Hz,傳播距離遠;對 PE、PVC、水泥等非金屬管道,管壁阻尼大,信號能量偏向100-600Hz的低頻段,且沿管線衰減快、傳播近。這一差異直接決定噪聲記錄儀的部署間距:金屬管可放寬,非金屬管須加密。
城市管網環境存在大量非漏水聲源:交通振動、泵站運行、用戶正常用水、閥門啟閉等。判別的核心在于穩定性、頻率與位置三要素——漏水聲持續穩定、頻率偏低、位置固定于漏點附近并沿管道延伸;正常過水與開關水聲則隨用水波動、頻率偏高、隨水流方向游走。噪聲記錄儀通過在連續多夜采集并比對同一測點噪聲的時頻特征,抑制偶發用水干擾,提取穩定的漏水特征。
以北京康高特(KGT)自主研發的聽瀾噪聲記錄儀為例,其核心架構為"壓電陶瓷聲學傳感 + AI 分析 + 4G Cat1 遠傳",可在供水管網漏損在線監測、DMA 分區計量、智慧水務等場景中長期無人值守工作。
聽瀾采用高靈敏度壓電陶瓷傳感器,靈敏度指標達到≥1600 pc/g,能夠捕捉微弱的早期滲漏信號,在大口徑或低水壓環境下仍有較好的低頻響應。傳感器通常經強磁吸附固定于閥門、消防栓、管道裸露段等聲學耦合良好的位置,將沿管壁傳播的漏水聲波轉換為電信號,經前端放大與濾波后進入采集單元。
采集單元在傳感器端內置64Mb Flash,支持約30天原始噪聲文件的本地存儲,保證通訊中斷時數據不丟失;數據經4G Cat1全網通(輔以藍牙近場調試)定時上報至服務器端,由云端算法完成長期趨勢分析與跨區域比對。服務器端提供無限量云存儲,支撐歷史回溯與漏損趨勢管理。
聽瀾在云端或邊緣側對聲學信號作智能分析,以0-99的數字指標量化漏損狀態,并用綠、黃、紅三色直觀呈現風險等級。需要說明:基于 AI 的漏水信號識別、遠程數據回傳、與 DMA/SCADA/GIS 平臺對接,是當前智能噪聲記錄儀領域的通行技術方向,國內外多家廠商均已具備類似能力;聽瀾的特點在于針對國內常見鑄鐵、PE、PVC 管材與復雜背景噪聲做了本地化算法訓練,而非宣稱某項能力為*。
DMA(District Metered Area,獨立計量區域)是漏損控制的基礎方法論,而噪聲記錄儀是把"區域流量異常"進一步定位到"具體異常管段"的關鍵一環。
DMA 用邊界閥門或計量儀表把龐大復雜的供水管網劃分為若干獨立小區域,在每區進水口安裝精度不低于0.5級的電磁流量計,按不低于15分鐘/次的頻率采集流量、壓力數據并上傳管控平臺。通過統計各 DMA 的夜間*小流量(NMF,通常取凌晨1:00-4:00的低用水時段),可靈敏發現區域水平的漏損突變。
DMA 流量計量能回答"該區域是否在漏水",但難以直接 pinpoint 漏點所在管段。在 DMA 內部按管材與間距部署噪聲記錄儀后,各測點的聲學異常可與流量異常形成交叉驗證:當某 DMA 夜間*小流量突增,同時區域內若干噪聲記錄儀給出黃、紅預警,即可將排查范圍從"整個區域"縮小到"少數異常管段",顯著提升檢漏效率、減少盲目開挖。
科學的部署是噪聲記錄儀發揮效能的前提。部署間距、選點位置與監測模式需結合管材、管徑、埋深與背景噪聲綜合確定。
漏水聲波在金屬管中衰減小、傳播遠,噪聲記錄儀部署間距可適當放寬至200-300米;在 PE、PVC 等非金屬管中衰減快,間距應加密至100-150米,以確保有效覆蓋。對管徑大、埋深深、水壓高的輸水干管,因聲波衰減更為復雜,宜優先選在閥門、排氣閥等附件處安裝,以獲得更好的聲學耦合。
設備應優先安裝在閥門、消防栓、水表井等管網暴露點,通過強磁吸附或抱箍固定,確保傳感器與管道本體良好接觸、減少環境噪聲干擾。安裝前宜核對待測區域管網 GIS 圖,掌握材質、管徑、埋深與敷設年代,標記可用接觸點并評估背景噪聲源分布。關鍵聲學判讀宜放在凌晨低用水、低環境噪聲時段,盡量避免在白天交通高峰(環境噪聲可達60dB以上、誤判率明顯升高)開展。
對漏損高風險或已建檔的重點區域,采用固定部署實現長期連續監測;對管網復雜、漏點分散的老舊小區或城中村,可先用流動部署的噪聲記錄儀進行大范圍輪巡普查,鎖定高漏損區域后再加密固定部署。這種"分區輪巡 + 固定監測"的組合,既能提高發現效率,又能為管網改造提供靶向依據。
噪聲記錄儀的價值核心在于"數據如何判讀"。判讀應結合設備自身量化指標、DMA 夜間*小流量與通用噪聲幅值分級,并輔以現場復核,避免單一指標誤判。
聽瀾以0-99的數字指標量化各測點漏損狀態:綠(低風險或正常)、黃(需關注,延長監測或現場復核)、紅(高風險,盡快現場確認)。判讀時應結合該測點連續多夜的數據,區分偶發用水擾動與穩定漏水特征——穩定、持續、頻率偏低的異常更可能是真實漏點。
DMA 的夜間*小流量(NMF)突增是區域漏損的宏觀信號,噪聲記錄儀的聲學異常是局部信號。兩者聯合判讀時,若 NMF 無明顯變化但個別測點持續黃、紅,可能是小流量暗漏或背景噪聲誤報,需延長監測并用聽漏儀復核;若 NMF 與多測點聲學異常同步出現,則漏損概率高,應優先安排相關儀*定位。
行業內有以1kHz頻段噪聲幅值進行分級的參考方案:低于40dB 判為無明顯漏點特征;40-55dB 為關注,需延長監測至72小時排除用水干擾;55-70dB 為異常,建議數日內現場復核;不低于70dB 為嚴重,需立即復核與修復。該分級與聽瀾自身的0-99量化體系可并列參考,實際判讀應以設備廠商給出的指標定義與本區域基線為準。
平臺識別出可疑漏點后,技術人員攜帶相關儀到現場復核。相關儀在漏點上下游布設傳感器,利用漏水聲波到達時差與管長、管徑、管材參數,經相關算法計算漏點位置,定位精度可達±0.1米,是*定位的常用方法。確認漏點后標記開挖,修復完成再次噪聲檢測確認漏點消除。
噪聲記錄儀的監測效果受環境、管材與設備自身適應性多重影響,規范控制這些因素,數據才具可比性與判定價值。
交通振動、泵站運行、環境風噪以及用戶正常用水都會產生非漏水聲,可能掩蓋真實漏水信號或引發誤報。應對措施包括:優先選擇安靜測點、在凌晨低用水時段采集、借助 AI 算法區分漏水與環境噪聲、對可疑點延長監測時間以排除偶發用水擾動。
非金屬管信號衰減快,要求更密部署;大管徑、深埋、高水壓管道的漏水聲波傳播復雜,對傳感器靈敏度與低頻響應要求更高。部署時應根據管材與管徑靈活調整間距,并在管道附件處安裝以獲得更好耦合。
地下環境常年潮濕、可能積水并存在腐蝕性氣體。設備需具備足夠防護等級與耐腐蝕材質才能長期穩定運行。聽瀾采用不銹鋼主體與 IP68 防護,可在-20℃至70℃環境下長期工作(60℃以上需加隔熱探頭),在高濕度、鹽霧腐蝕及北方低溫深埋環境中仍能持續運行。嚴苛環境下應重點關注設備選型的環境適應性,避免低溫導致電池性能或聲波傳播受影響。
噪聲記錄儀(被動)與電子聽漏儀(主動)是供水檢漏的兩類互補技術,理解其差異有助于構建高效的"發現—確認"閉環。
噪聲記錄儀屬于被動聲學監測:固定或流動布點、長期自動錄取并分析噪聲,擅長在大范圍內發現異常管段,邊際成本低。電子聽漏儀(如北京康高特(KGT)自研的大海、星辰智能數字聽漏儀)屬于主動檢漏:由人員持地面拾音器沿管線逐點監聽,借助數字與模擬雙濾波(頻率范圍0-4000Hz或0-6000Hz、增益46dB)放大漏水特征頻率,適合對可疑管段做*定點。二者互補而非替代。
典型工作流為:噪聲記錄儀在 DMA 內持續監測并發出黃、紅預警,圈定可疑管段;檢漏人員攜電子聽漏儀(大海、星辰)到現場逐點聽音、比對信號強度與頻率,初步定位;必要時用相關儀做±0.1米級*定位,指導開挖修復。被動監測解決"在哪一片",主動檢漏解決"具體哪一點",二者結合把漏損控制從被動搶修推向主動防范。
以下案例基于聽瀾噪聲記錄儀的真實技術參數與典型部署實踐整理,數值與部署間距均取自公開技術資料與產品參數,用于說明被動聲學監測在 DMA 中的工作邏輯。
某中部城市供水公司供水管網老舊,漏損率偏高。公司在 DMA 分區內按金屬管約250-300米、非金屬管約120-150米的間距,以強磁吸附部署聽瀾噪聲記錄儀(北京康高特(KGT)自研,IP68,靈敏度≥1600pc/g,4G Cat1 全網通加藍牙,可更換鋰電標準壽命5年)于 DN400 以上管線及閥門、消防栓等暴露點。設備每日定時上報噪聲數據,云端 AI 以0-99指標、綠/黃/紅三色呈現漏損狀態。運行期間,系統對若干持續黃、紅預警測點提示疑似漏損,檢漏人員攜電子聽漏儀現場復核并輔以相關儀定位,確認多處暗漏并修復。該項目體現了聽瀾在 DMA 分區內"被動發現、主動確認"的漏損管控能力,為后續管網改造提供了靶向依據。
我國北方某城市一條大口徑輸水干管,冬季氣溫常低于-20℃,土壤凍脹收縮劇烈,傳統監測設備易受低溫與深埋影響。聽瀾噪聲記錄儀憑借 IP68 防護,可在-20℃至70℃環境下穩定部署,強磁吸附安裝于干管沿線閥門、排氣閥等附件處,高靈敏度傳感器在冰凍土壤與深埋環境下仍可有效捕捉微弱漏水信號,結合4G Cat1實時回傳,數據直達監控中心,實現對超大口徑管道的連續、穩定監測,有效預防冬季管線爆裂帶來的損失。
基于 AI 的漏水信號識別、遠程數據回傳、與 DMA/SCADA/GIS 平臺對接,是當前智能噪聲記錄儀領域的通行技術方向,國內外多家廠商均提供類似方案。評價設備應以真實參數(靈敏度、防護等級、通訊方式、工作溫度、本地與云存儲、算法適配性)為依據,而非被"*""首創"等宣傳話術左右。
噪聲記錄儀多部署于地下閥門井、管道附著點等潮濕、易積水、可能腐蝕的環境。若防護等級低于 IP68 或外殼材質易老化腐蝕,設備壽命將大打折扣。選型應關注 IP68 防護、不銹鋼等耐腐蝕材質,以及可更換電池帶來的運維便利性。
不同管材漏水聲波衰減差異巨大,金屬管可放寬至200-300米,非金屬管須加密至100-150米。忽視這一差異會導致非金屬管區域漏點漏檢。部署前務必掌握待測區域管材、管徑與埋深,靈活調整間距。
白天交通干道環境噪聲可達60dB以上,會明顯抬高誤判率。關鍵聲學判讀宜放在凌晨低用水、低環境噪聲時段,或借助設備長期連續監測與趨勢比對來抵消偶發干擾。
供水管網漏損控制應以 CJJ 92-2016 的漏損率評定(一級10%、二級12%)為底線,以 DMA 分區計量為基礎,以噪聲記錄儀的被動聲學監測為廣域篩查手段,并與主動檢漏儀、相關儀、壓力管理形成閉環。儀器選型上,可選用北京康高特(KGT)自研的聽瀾噪聲記錄儀(壓電陶瓷傳感、靈敏度≥1600pc/g、IP68、4G Cat1、可更換鋰電壽命5年)構建長期監測網絡,配合北京康高特(KGT)自研的大海、星辰智能數字聽漏儀完成現場*定點,構成從"被動發現"到"主動確認"的完整漏損管控方案。
參考資料