供水管網(wǎng)是城市運(yùn)行的核心基礎(chǔ)設(shè)施，供水管道檢漏效果直接關(guān)系到水資源利用效率與公共服務(wù)質(zhì)量。我國(guó)城市供水管網(wǎng)長(zhǎng)期存在漏損問(wèn)題，老舊管網(wǎng)、復(fù)雜城市環(huán)境進(jìn)一步加大漏點(diǎn)排查難度，大量漏點(diǎn)分布于市政主干道、工業(yè)園區(qū)、軌道交通站點(diǎn)周邊等高噪聲區(qū)域；傳統(tǒng)模擬聽(tīng)漏設(shè)備易受背景噪聲干擾，漏點(diǎn)定位效果受限，運(yùn)維成本居高不下。在此背景下，搭載 AI 降噪算法的智能數(shù)字聽(tīng)漏儀逐步成為復(fù)雜噪聲環(huán)境下漏點(diǎn)定位技術(shù)的主流應(yīng)用方案。

一、技術(shù)背景與發(fā)展歷程

供水管道檢漏技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一階段是 20 世紀(jì) 90 年代之前的人工經(jīng)驗(yàn)排查，依賴聽(tīng)音桿與人工經(jīng)驗(yàn)判斷，定位誤差可達(dá)數(shù)米；第二階段是 2000?2020 年的模擬聽(tīng)漏儀應(yīng)用，通過(guò)放大聲信號(hào)提升識(shí)別效率，但無(wú)法過(guò)濾背景噪聲，在車流、施工、二次供水設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的復(fù)雜噪聲環(huán)境下檢測(cè)效果較差；第三階段是 2021 年之后的智能數(shù)字聽(tīng)漏儀普及階段，通過(guò)數(shù)字化采樣與 AI 降噪算法，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜噪聲環(huán)境下的有效信號(hào)提取，目前國(guó)內(nèi)多地水務(wù)企業(yè)已開(kāi)展該類設(shè)備的試點(diǎn)應(yīng)用。

二、核心原理深度解析

智能數(shù)字聽(tīng)漏儀的漏點(diǎn)定位技術(shù)核心分為信號(hào)采集、噪聲過(guò)濾、位置計(jì)算三個(gè)環(huán)節(jié)。首先通過(guò)高靈敏度壓電拾振傳感器采集管道壁的聲發(fā)射信號(hào)，漏點(diǎn)產(chǎn)生的連續(xù)振動(dòng)信號(hào)頻率隨管道材質(zhì)不同存在差異，金屬管道漏聲高頻占比更高，非金屬管道漏聲多集中于低頻區(qū)間；車流噪聲多集中于低頻段，施工脈沖噪聲多集中于高頻段，與漏點(diǎn)信號(hào)存在一定頻譜差異；其次通過(guò)預(yù)訓(xùn)練的時(shí)域?頻域聯(lián)合降噪模型，對(duì)采集到的混合信號(hào)進(jìn)行分離，剔除環(huán)境干擾分量，保留漏點(diǎn)特征信號(hào)；最終通過(guò)跨節(jié)點(diǎn)信號(hào)的互相關(guān)分析，計(jì)算兩個(gè)拾振點(diǎn)接收到漏點(diǎn)信號(hào)的時(shí)間差，結(jié)合對(duì)應(yīng)管材的聲速參數(shù)完成漏點(diǎn)位置的精準(zhǔn)計(jì)算。

在實(shí)際應(yīng)用中，規(guī)范的聽(tīng)漏儀操作方法是保障定位精度的核心前提：操作人員需首先摸清管網(wǎng)走向與材質(zhì)，在疑似漏點(diǎn)上下游各布設(shè) 1 個(gè)拾振傳感器，采樣間隔設(shè)置為 10?30s，根據(jù)管道材質(zhì)、管徑、管內(nèi)工況選取適配的聲速經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)條件允許時(shí)優(yōu)先進(jìn)行聲速校準(zhǔn)，重復(fù)測(cè)試 3 次以上取計(jì)算結(jié)果的平均值，可進(jìn)一步降低誤差。

三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)與局限性

與傳統(tǒng)檢漏設(shè)備相比，智能數(shù)字聽(tīng)漏儀在復(fù)雜噪聲環(huán)境下的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較為顯著：行業(yè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)比測(cè)試表明，在 65dB 等效背景噪聲環(huán)境下，智能數(shù)字聽(tīng)漏儀可實(shí)現(xiàn)較高的漏點(diǎn)識(shí)別率，定位誤差可控制在較小范圍，相較于傳統(tǒng)模擬聽(tīng)漏儀抗干擾能力、定位精度均有明顯提升；同時(shí)設(shè)備支持檢測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與云端同步，可實(shí)現(xiàn)檢漏作業(yè)的全流程溯源，降低對(duì)操作人員經(jīng)驗(yàn)的依賴。

但當(dāng)前技術(shù)仍存在一定局限性：對(duì)于 DN1200 以上的大口徑管道，漏點(diǎn)聲信號(hào)的傳播衰減規(guī)律受管內(nèi)流態(tài)影響較大，定位誤差會(huì)明顯增大；對(duì)于 PE、PVC 等非金屬管道，聲信號(hào)衰減遠(yuǎn)高于鑄鐵等金屬管道，有效檢測(cè)距離有限，需加密布設(shè)檢測(cè)點(diǎn)才能保障檢測(cè)覆蓋度。

四、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求

當(dāng)前國(guó)內(nèi)供水管網(wǎng)漏損控制執(zhí)行現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ 92?2016《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損控制及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管網(wǎng)漏損率評(píng)定、漏損控制工作作出明確規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)中未對(duì)數(shù)字檢漏設(shè)備強(qiáng)制配備、管網(wǎng)檢漏覆蓋率作出硬性條文要求；國(guó)內(nèi)目前暫無(wú)專門針對(duì) “智能數(shù)字聽(tīng)漏儀” 的正式發(fā)布*標(biāo)準(zhǔn)與團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備的性能要求多參考儀器設(shè)備通用規(guī)范、水務(wù)工程現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)規(guī)范，行業(yè)內(nèi)主要依據(jù)設(shè)備廠商技術(shù)指標(biāo)、水務(wù)企業(yè)內(nèi)部作業(yè)規(guī)程開(kāi)展選型與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)聽(tīng)漏作業(yè)的布點(diǎn)、參數(shù)設(shè)置、結(jié)果校驗(yàn)給出作業(yè)指導(dǎo)思路，為行業(yè)實(shí)操提供參考。

五、應(yīng)用場(chǎng)景與選型建議

智能數(shù)字聽(tīng)漏儀目前已在多個(gè)復(fù)雜噪聲環(huán)境場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。在城市主干道老舊管網(wǎng)、工業(yè)園區(qū)供水管道等噪聲復(fù)雜場(chǎng)景，國(guó)內(nèi)多家水務(wù)企業(yè)采用該類設(shè)備開(kāi)展檢漏作業(yè)，可在車流、設(shè)備運(yùn)行、施工等多重噪聲疊加條件下完成管道檢測(cè)，有效縮短作業(yè)時(shí)長(zhǎng)，減少盲目開(kāi)挖，提升檢漏作業(yè)效率。

針對(duì)復(fù)雜噪聲環(huán)境下的設(shè)備選型，用戶可從三個(gè)維度評(píng)估：首先優(yōu)先選擇支持本地化噪聲樣本訓(xùn)練的設(shè)備，可針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的常見(jiàn)噪聲類型優(yōu)化降噪模型，提升識(shí)別準(zhǔn)確率；其次需確認(rèn)設(shè)備的操作門檻，選擇配套標(biāo)準(zhǔn)化聽(tīng)漏儀操作培訓(xùn)服務(wù)的廠商，降低一線人員的學(xué)習(xí)成本；*需關(guān)注設(shè)備的后續(xù)運(yùn)維支持，包括傳感器校準(zhǔn)、算法迭代升級(jí)等服務(wù)，保障設(shè)備的長(zhǎng)期使用性能。

六、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與展望

未來(lái) 3?5 年，復(fù)雜噪聲環(huán)境下的漏點(diǎn)定位技術(shù)將向多源融合、智慧聯(lián)動(dòng)方向發(fā)展：一是多傳感融合技術(shù)的應(yīng)用，將聲振信號(hào)采集與壓力、流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合，進(jìn)一步提升大口徑、非金屬管道的定位精度；二是邊緣計(jì)算能力的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)處理，無(wú)需上傳云端即可輸出定位結(jié)果，提升作業(yè)效率；三是與數(shù)字孿生管網(wǎng)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，漏點(diǎn)定位數(shù)據(jù)可直接同步至管網(wǎng)模型，自動(dòng)生成維修方案，實(shí)現(xiàn)檢漏、維修、評(píng)估的全流程閉環(huán)管理。