一、系統介紹
長距離供水管網水錘及漏損監測系統是一套可無人值所24小時不間斷實時在線監測供水供油供氣管道的爆管或漏損事件的自動化監測系統。采用高頻壓力傳感器陣列、高靈敏度水聽器傳感陣列相結合來監測管道內的壓力和聲波信號,對信號進行實時采集和數字處理,并通過傳感器通過現場數據采集通信裝置RTU,3G/4G無線和光纖通信方式,將采集到數據傳輸到調度控制中心分析平臺對管道進行實時監測和分析。辨識出管道泄漏時的特征變化,實現的管道泄漏監測。壓電陶瓷水聽器前端傳感,為管道現場自動化采集前端數據。

二、系統配置原則與性能要求
在確定排氣閥位置上安裝一體式傳感器,包括高頻壓力傳感器和水聽器,同時傳感器接觸到管道內的水。安裝傳感器位置間距的設置原則:800-1200米,現場條件在此間距范圍內適當調整位置。
系統配置要求
1)現場硬件設備包含:
-高頻壓力傳感器
-水聽器
-通信數據傳輸裝置RTU
-GSM(3G/4G)和同步授時時鐘天線
-不銹鋼控制箱及電源附件
2)通信方式:3G/4G無線通信或光纖通信。當空掛光纜出現故障時,通訊系統能夠保證故障點兩側的監測設備能夠分別向線路兩端傳輸數據,再通過水廠與各管理站之間的有線VPN網絡將監測信號傳回至水廠監測中心平臺軟件。
3)監測分析平臺軟件:客戶端服務器安裝方式
4)電源:風光互補電源供電,帶有鋰電池,容量需滿足現場傳感器和RTU傳輸裝置沒有日照20天情況,繼續保持正常工作。
5)供電冗余:RTU本體需內置鋰電池和外部電源供電,互為備用。
三、技術參數
(1)、水聽器(壓電式)

靈敏度:-172dB Vre: 1V/μPascal
響應頻率范圍:20Hz-20KHz
電源:2.2-5VDC; -1mW 典型運行條件
傳感器材質:PEEK
同軸電纜:低噪
最大承受靜壓:68Bar
安全工作溫度范圍: -20 ℃~80 ℃
低噪聲、高耐用性,需浸沒水中
防護等級:IP68
含10米電纜
(2)、高頻壓力傳感器(高頻水壓計)
采樣頻率:64/128/256Hz,以滿足分析需求
量程:0~300 psia,需滿足負壓的監測;
精度:≤0.1%FS
響應時間:≤1ms
電壓:5V+/-0.5V
輸出信號:0-30/100mV
工作溫度:-40℃~80℃
最大承受靜壓:68Bar
材質:不銹鋼隔離膜片
防護等級:IP68
含10米電纜
(3)、數據采集和通信裝置RTU
配GPS天線,連接線長度缺省6米(可調),
支持GPS/北斗。時鐘同步精度:≤1ms;
可外接供電:12VDC,通過軟件自動切換內置電源;
本體內置鋰電池,在外部電源失效后,滿足現場設備運行至少1月;
采集周期:數據上傳時間可調整,自動連接中控上傳。
內存:內置16G閃存卡,支持采集高頻壓力數據的存儲,保存30天數據不丟失;
低功耗:低功耗設計,供電電壓:12VDC;連接傳感器后總功耗 ≤1W;
運行溫度:-30 至75°C;
整體及接插件防水等級:IP68
配高頻壓力計接口,支持Modbus標準總線采集現場其它設備數據
通訊:3G/4G,插入標準尺寸SIM卡,支持光纖通信,配套套串口服務器,支持profinet等通用以太網協議。
壓力采集精度大于等于16位;
支持音頻輸入接口;
四、監測平臺要求

1.長距離供水管網水錘及漏損監測系統滿足分布式部署要求:采用客戶端安裝方式,按照實際需求需部署在客戶端虛擬化服務器上。按照每個服務器的功能特點和系統負載要求,將不同功能的程序和應用軟件安裝在不同的服務器/實例中。
2.系統采用B/S架構且符合SOA架構的體系結構設計:該系統可以容忍故障,但不會影響用戶體驗、安全性或造成數據丟失。所有服務器和服務都處于持續監控中,以防未授權訪問、內存問題、磁盤空間問題和操作系統補丁。如果某個系統發生故障,該高可用性架構將觸發備用系統,代替該故障系統,從而減少對整體系統的影響。
3.用戶界面應用基于地圖的可視化和交互:采集到的數據結合用戶管道和設備數據(或GIS系統提供數據)進行計算和分析并在地圖上進行展示。可提供用戶一個可視化的界面查看傳感器位置信息、管網圖和其他的分析結果,并會為用戶提供可交互式的、統一的報警列表界面。
4.系統滿足大數據并發處理:管道高頻壓力數據和聲學數據都屬于大數據量的數據,系統因具備加載、處理、分析該類型數據的能力,且加載、處理、分析該類數據的速度因在標準范圍以內(平均耗時<5s、復雜查詢<10s)。
5.系統支持安全加密訪問:系統訪問采用SSL證書進行加密和通訊,確保數據訪問符合網絡安全要求。用戶通過活動目錄進行身份認證,僅具有已定義的角色和權利的注冊用戶才能訪問系統。
6.系統提供豐富的第三方接口:系統提供數據接口實現數據共享以及和上位系統的數據對接。系統可提供2種數據輸出接口的方式提供第三方系統調用:
-系統發布在線安全監測系統URL地址,其他系統可直接調用地址,調用數據監控和分析頁面,系統訪問包含統一認證功能。
-WebService接口:WebService接口提供了其他系統調用報警信息、數據分析結果的訪問方式。系統可以通過該接口實時將報警信息推送至用戶相關業務系統,共享監控和分析數據。
7.系統具備機器學習和人工智能分析功能:系統可以按照歷史數據分析管網運行的規律識別管道壓力瞬變的異常事件,通過人工智能分析,識別出異常的管道聲學數據。