当前位置:智慧市政网 -> 资讯 -> 管线
一种基于物联网技术的实时在线多层次测漏系统
时间: 2016-10-22 来源: 智慧市政网 作者: 钱丽敏

  随着用水系统的老化,管网情况由于自然损耗或者腐蚀而逐渐恶化,泄漏在所难免,即使在新系统中,泄漏也比较常见,而且无论是新系统还是老系统,最初的泄漏总是难以看见,由此最初微小的损坏很长时间得不到监测和处理,最终造成更加重大的损失。
  无效水可以导致全球每年14亿美元的损失,仅美国就可达到2亿美元的损失,所以,无论在发达国家还是发展中国家,节水技术和智能用水设施技术都得到政府高度重视。在大部分发达国家,问题逐步被发现,于是他们根据管网的年代久远与否来替换和维修管网,这实际上是一种昂贵和低效的措施。今天,仍有高达30-50%的相关预算都放在了维护和维修管网以及提前规划上,包括指认“维修的优先级”等,且这些费用还在上升。
  为应对这些挑战,最有效的方法是能够通过一种综合的方法实时监测管网,一种能够给出完整的问题所在、能够一目了然的方式,并且还能有很强的未来趋势预期的方法。它使我们从关注一个非常小的水滴渗漏开始,通过正确和有效的维护设备,避免损失扩大。

 

传统管网实时监测技术
  为积极主动地发现泄漏点,多年来有许多不同技术,最初的技术是往管道中插入摄像机或者声频传感器。这些“入侵”技术和方法比较昂贵,而且倾向于用在调查主要管网上“正在损坏”的水管而不是用在正常运营的固定系统上。而且由于高昂的人工成本,结果往往只能在本段管网作为样品正在检修时起作用,想得到实时更新的情况要求必须是持续的访问。当然也有一些固定传感器监测系统,但是,大量的传感器必须安装在管网上使得这样的系统非常不经济。

 

基于物联网技术的实时在线多层次管网监测系统
  使用物联网(IOT)技术,一种基于无线传感器、大数据、云计算、app软件的系统——AQS系统,能够有效地将“埋藏”地下的管网设施清晰的呈现出来,并能够做到实时智能控制和监测泄漏。专利技术的基于智能手机的声敏元件能够得到相关的噪声记录和噪声地图,基于“持续相互关联性”的泄漏检测和泄漏定位、GPS定位和同步3G通讯和数据传输、先进的数据运算法则和基于网页的GIS地图,组成了一个典型的物联网应用案例。
  系统先进性:持续提供测漏相关性而非仅仅检测泄漏点
  该系统是基于“持续相关性”的测漏系统。大部分其他系统都基于所谓“需求相关性”,它们采用噪声测量技术提供初次泄漏信息,然后通过事后相关性来提高定位的准确度。“持续相关性”检测技术需要大量的数据和同步传感器,AQS系统能够提供基于3G蜂窝通讯modem和GPS同步定位,来传输高分辨率的声敏信号到中央服务器,同时,Aquarius-Spectrum 运算法则能够处理大量数据,这个技术能够使得系统辨认直径小到1/16″ (2 liters/minute)的漏洞,非常高的确定性和几乎没有假阳性。大数据的价值,给运算法则提供了漏洞真实存在的依据,不受“非漏洞”的偶然信号的干扰,这些“非漏洞”的偶然干扰信号包括人工走动的痕迹或者环境噪声。

 


  系统组成
  下面就典型物联网技术在本系统的应用,在四个方面即四个组成部分进行详细阐述:
  先进的声震动无线传感器
  AQS声震动传感器是本系统的脊椎,它合并了一个独特的高灵敏的薄膜传感器技术,可以被配置来用于对不同类型管材的声音传播频率作出恰当的反应,类如:金属、塑料或者其他材料。由于其高灵敏性,在同距离的管网上,可安装更少的传感器以节约成本。
  表一每公里管网所需的水听器传感器和声震动传感器数量

 


  本系统每一千米管道平均需要2.2个传感器,对比其他的噪声传感器技术,每一千米需要4-5个传感器。
  本系统传感器还有如下特点:
  1、非常容易安装--AOS传感器简单地每1000-1500米粘贴在地面给水栓或者消防龙头、地下电磁阀和管道上,不需要任何其他配件,即插即用。3年内安装了超过3000个传感器,近一年检测出100个管道泄漏。
  2、通过GSM & GPS传输海量的数据:每一个传感器上装有3G或4G蜂窝发射器和GPS接收器模块。
  3、传感器同步技术 – 1米/秒
  4、高精确度:通过“声音相关性”的监测能够提供较宽的检测范围,例如将整个城市的管网纳入管理中。
  5、传感器电池寿命可达5年(专利技术)
  宽带3G通讯和GPS同步测量技术并结合了GIS地理信息
  每一个传感器都装有一个3G或4G蜂窝发射器和GPS接收器,这些技术本质上在以下方面发挥了重大的影响:
  1、大量的数据能够被送到分析引擎,包括被传感器收集到的完整的频率范围。
  2、Sub-millisecond(亚毫秒)GPS同步控制时间.确保高相关准确度。
  3、快速和容易的调度无需外接天线,无需RF继电器(repeater)和集线器(concentrator),没有“听”的问题,无需街灯安装。
  目前尚在开发基于华为NB-IOT模块的数据传输系统,或者可以为私网用户定制基于loRa 技术的数据传输系统。
  把智能手机和我们的基于云计算关联的引擎以及泄漏地图连接起来,还可以收到管理者的在线演绎相关性支持,基于GIS地图和数据分析,他可以看到你所有的遥远的检测数据,并且指导你。
  下图:耶路撒冷某街区的安装实测图和GIS地理信息图。

 

 


  数据存储和提取:
  数据存储在我公司位于嘉兴市的工厂大楼内服务器上,或者用户可以租用类似于阿里巴巴公司等公司提供的数据存储服务,将数据存在“阿里云”或“百度云”上。
  基于互联网浏览器的图形仪表板--界面友好的应用软件
  本图形仪表板装有市政地图,它是水工程师的决策中心,所有收到的和处理的信号的结果被可视化的、用可操作的建议通过符合习惯的方式表达出来,它为管网漏水处理提供了一个在线决策支持平台。
  广阔的业务信息:由无线传感器提供的海量数据,可以为用户提供广阔的业务信息而不仅仅是测漏,事实上有关管网的所有信息基本都可以在次找到并长期保存以备使用。

 

 

 

AQS-SYS的地面辅助设施——爱立水iQuariusTM
  爱立水iQuarius TM 基于职能手机的、高性价比的泄漏监测和定位系统——-移动智能手机app
  iQuariusTM应用了世界上最先进的积分运算技术(integrate),提供了一个传统方法远远达不到的公里测漏解决方案。把智能手机革命性地应用到了测漏系统中,传统音听法原理在数据处理中的电源问题上也得到了很好的解决。
  1、通过自动噪声分析和GPS定位,可以画出泄漏地图。

 


  2、通过两个相连的传感器和灵敏的地面麦克风精准定位泄漏。
  3、可检测和分析震动
  4、高分辨率的相关性
  5、复审你的结果,给你在线的专家支持
  作为革新的手持式移动终端泄漏检测系统,“爱立水”是一个“十字勋章式”的突破,它因为以下特点而远远领先于传统检测方法:它装有所有测漏专业人员所需的设备,并且和你的智能手机相连;它包括一个手持传感器和地面传感器、听力棒、连接器、水诊器(测漏器);它是一个基于智能手机的测漏系统,它在服务器上有先进的信号处理系统,直观的用户界面和在地图上的GPS定位;它不仅仅是一个独立的装置,而是一个在线的连接GIS地图、基于云计算的数据分析系统,并且得到在线专家支持;通过GPS定位和声学分析,可以快速和自动地对泄漏进行调查,并且画出泄漏区域地图;基于关联性的检测系统,可以一个人使用两个有专利技术、能够完美同步的智能手机,简单完成测漏;通过地面传感器校准声学检测方法,直接引领到你要找到的点。


结论
  AQS系统在漏水检测和管网管理领域中是一个游戏颠覆者,当一个泄漏还在形成,还远远未造成损失时,该系统就会非常准确地通知你,给你该泄漏的正确位置,由此你可以快速安排后续的工作。

 

 

AQS-SYS系统实际使用案例和效果:


  耶路撒冷Hagihon地区:丘陵和山峰地形

 


  1、1600 传感器监测 750公里管道
  2、NRW 减少: 13% à 8%
  3、2015年共出现308 报警:其中
  a)81 个泄漏被维修
  b)85 个泄漏被发现
  c)28 个私人泄漏被发现
  d)114 个干扰源被维修
  整个耶路撒冷市只需两名工作人员负责调度,可完全确保整市的用水安全。


  内坦亚地区:海岸线和平原地形

 


  1、350 个传感器监测 170公里管路
  2、2015年报警148 Alerts次,其中
  a)72 个泄漏被维修 (56 个公共; 16 个私人)
  b)6 个泄漏正在计划维修中
  c)62 个额外的泄漏被发现
  d)5个水流干扰被发现和维修
  e)3 个额外的水流干扰被发现

 

技术奖项和荣誉
  2015年3月,在阿姆斯特丹水务周上,70多家公司参加了新技术比赛,AQS系统最终获得银奖。

  作者:北京华夏科创仪器股份有限公司 钱丽敏

 

声明:智慧市政网(www.shizhengnet.org)登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其描述,文章内容仅供参考。

人物

何满潮院士:创造性地开发城市地下空间

向地下要空间、要土地、要资源,已经成为21世纪的国际趋势......

钱七虎:地下空间如何助力城市绿色发展?

合理利用地下空间是解决“城市病”的一剂良药。......

陈湘生院士:让大自然“进入”地下

未来“地下城”并不是一个独立存在于地平线以下的“城市倒影......

技术

龙泉智慧水务综合解决方案

智慧水务一体化平台:集成了管网SCADA系统,管网GIS......

网格化管网巡检管理系统

网格化管网巡检管理系统以网格化管理为核心,由管理端和移动......

紫外光固化技术在管道非开挖修复中的应用

紫外光固化法,其原理是利用特殊波长的紫外光的照射,使放置......

产品

S300EHD零延时高清检测机器人

S300EHD零延时高清检测机器人是在成熟稳定的S300......

不锈钢快速锁

不锈钢快速锁是由高品质不锈钢套环和EPDM橡胶圈预制成自......

Peek 2S高清无线潜望镜

Peek2S高清无线潜望镜由防爆摄像主机、高强度伸缩杆、......

智慧市政网

市政行业专业服务平台!

关于我们 | 寻求报道 | 广告合作 | 联系我们

意见反馈:shizhengnet@126.com

官方微信公众平台
© 2016 智慧市政网(www.shizhengnet.org)版权所有  工信部备案:京ICP备16030014号  技术支持