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噪聲記錄儀的布點密度與漏損定位:間距設定的依據

來源:北京康高特儀器設備有限公司 發布時間:2026-09-28 10:19:39 作者: 瀏覽次數:1275次 分類:技術文章

文章概述: 記錄儀不給出漏點,它給出的是一段管段。這條邊界先立住,后面所有間距的討論才有落點。噪聲法對應異常管段,聽音法與相關分析法對應異常點,三級鏈條的次序是固定的。間距一變,連鎖反應直接壓到人工工時上:八十米段按 2.0 米步長約四十個測點,拉到兩百米則是一百個。段越短越好查。 本文按兩條主線展開。設定依據方面,講清漏水噪聲沿管壁傳播的衰減規律,為什么管材是排在前面的變量,管徑、壓力與埋深怎樣起次級作用,以及持續干擾噪聲為什么是一條排除條件而不是可選項。效果驗證方面,講清從段長到測點數、從相關分析復核到 1 米誤差指標的完整鏈條,以及密度不足會引出漏檢與段過長這兩類性質不同的后果。 標準部分,以 CJJ 159-2011《城鎮供水管網漏水探測技術規程》的布設間距表、記錄儀四項性能要求、地面聽音測點步長與定位誤差指標為主干,配 CJJ 92-2016《城鎮供水管網漏損控制及評定標準》的漏損評定與分區口徑、CJJ 207-2013 的檢漏周期條款,并說明自 GB 55026-2022 實施之日起 CJJ 159-2011 原屬強制性的條文已廢止,引用時不應再以強條口徑表述。兩份規程分工不同,不要混著用。 產品對照部分,給出聽瀾噪聲記錄儀與布點相關的參數:靈敏度不低于 1600 皮庫每克、監測量程 200 米且可按管道類型調整、4G Cat1 加藍牙、IP68、負 20 至正 70 攝氏度,以及固定安裝、流動監測、臨時布點三種部署模式。同時寫清一處易錯點:標稱量程是儀器能力上限,間距是管材決定的作業參數,兩者不能互相替代。聚乙烯管上照搬 200 米,漏的是漏檢。

同一段球墨鑄鐵管,漏水點在兩臺記錄儀正中間時,兩臺都能聽得到,報警區間便鎖在這兩點之間的八十米內,若把間距拉到兩百米,漏點落在兩點之間偏一側的位置,遠端那臺往往什么都聽不到,區間只能靠單邊推斷,長度從八十米變成兩百米,后面人工聽音要走的里程差出兩倍半。布點密度不是花錢買臺數的問題,它直接決定噪聲法給出的那個“異常管段”有多長,進而決定后面定位要花多少工時。

一、記錄儀給出的不是漏點,是一段管段

1、漏損定位是一條三級鏈條

城鎮供水管網的漏損定位不是一步到位的。CJJ 159-2011《城鎮供水管網漏水探測技術規程》把方法分成幾層,術語上的分工很清楚:噪聲法對應的是異常管段,聽音法與相關分析法則對應異常點。

這條鏈條的次序是固定的。先用噪聲法把范圍收窄到某一段管道,再在這段管道上用聽音法普查找出異常位置,再用相關分析法把位置算準到可以開挖的程度。噪聲記錄儀處在鏈條的起始一級,它產出的是區間,不是坐標。把記錄儀的報警當成漏點坐標去開挖,是現場常見的一類誤用。

2、間距決定這段有多長

既然起始一級產出的是區間,那么區間的長度由什么決定?答案是相鄰兩臺記錄儀的間距。兩臺都能聽到同一個漏點時,區間是兩個點位之間的那段,長度等于間距。只有一臺聽到時,區間只能從這臺向一側延伸,長度取決于噪聲在管道里能傳多遠,這個距離隨管材變化很大,且現場難以預先算準。

這便把布點密度與后續工作量直接綁在了一起:間距每放大一倍,平均要排查的管段長度也放大一倍。

3、本文要理清的兩件事

其一,間距設定的物理依據是什么,為什么不同管材的間距能差出三倍多。其二,間距設定之后,后續定位環節的精度要求與作業量怎樣隨之變化,以及哪些現場因素會把理論間距的實際效果削掉一截。前者是設定依據,后者是效果驗證。

二、間距設定的物理依據:噪聲在管里能傳多遠

1、漏水噪聲沿管壁傳播,衰減決定可聽距離

管道漏水時,壓力水從破口射出,沖擊管壁與周圍土體,產生頻帶很寬的噪聲。這個噪聲會沿著管道傳播,傳播過程中能量不斷損耗,頻率越高的成分損耗越快。距離漏點越遠,到達的噪聲越弱,高頻也被削掉了大半,只剩下低頻成分。

記錄儀能不能聽到,取決于到達它所在位置的噪聲還剩下多少,以及這個殘余量能不能蓋過當地的背景噪聲。這兩個條件里,前者由管材與距離決定,后者由安裝環境決定。

2、管材是排在前面的變量

不同管材對聲波的傳導能力差別很大。鋼管與球墨鑄鐵管的管壁剛度高、材質均勻,聲波在其中的傳播速度高、能量損耗小,同一個漏點能被很遠的記錄儀聽到。灰口鑄鐵管與水泥管居中。塑料管的管壁剛度低、阻尼大,聲波傳播速度明顯低于金屬管,能量衰減也快得多,同一個漏點在塑料管上能被聽到的范圍要小很多。

這條差異是全部間距規則的根源。管材決定傳播距離,傳播距離決定布點間距,這條線索很清楚。

3、管徑、壓力同埋深的次級影響

管材之外還有幾個變量。管徑大的管道管壁厚重、聲通道截面大,噪聲傳播條件與小口徑管道不同,這也是相關分析法在管徑上的適用條件要單獨規定的原因。管內壓力決定漏口射流的能量,壓力越高噪聲越強,傳得也越遠,CJJ 159-2011 對相關分析法給出的壓力門檻是不應小于 0.15 兆帕,這個門檻便是沖著這一點來的。埋深影響的是地面聽音這一段:埋得越深,傳到地面的噪聲越弱,規程對地面聽音的埋深給的是不宜大于 2.0 米。

這些變量都不足以推翻管材的主導地位,但在臨界情形下會成為壓垮判讀的那根稻草。同一條管段,夜間壓力高時報警、白天壓力低時安靜,是現場很常見的現象。

4、環境噪聲設了一條下限

記錄儀聽到的是漏點噪聲與背景噪聲的疊加。若安裝位置旁邊有持續的干擾源——泵房、閥門井的流水聲、靠近車流的井蓋、變配電設備的嗡鳴——背景噪聲會把漏點噪聲埋掉,裝再多臺也沒有用。

CJJ 159-2011 在噪聲法的布設條件里明確寫了這一條:檢測點不應有持續的干擾噪聲。這是布設的排除條件,不是可選項。選點時碰到這類位置,寧可挪一挪,也不要硬裝。

三、CJJ 159-2011 表 6.2.2:五類管材的直管段布設間距

1、間距表本身

規程在噪聲法一章給出了直管段的布設間距表,按管材分檔,數值如下。

鋼管 200 米。灰口鑄鐵管 150 米。水泥管 100 米。球墨鑄鐵管 80 米。塑料管 60 米。

五個數字背后是前面講的那條物理規律:傳播能力越強,允許的間距越大。鋼管與塑料管之間差出三倍多,這個差距不是安全系數堆出來的,是兩種材料聲學性質差異的直接反映。現場照這張表布點,是間距設定的首要依據。

2、同一張表在相關分析法里還要用一次

這張表在規程里被引用了兩次。噪聲法用它確定記錄儀的布設間距,相關分析法在管徑不大于 300 毫米時用它確定相鄰傳感器的間距。同一次布點,兩個環節用的是同一組數值,這給現場省了不少換算的麻煩。

需要留意的是后半句的限定條件:管徑不大于 300 毫米。管徑更大的管道,相關分析的傳感器間距要按實際情況另行確定,不能照搬這張表。

3、記錄儀自身的性能門檻

間距設得再合理,儀器達不到要求也是空的。規程對記錄儀提出了四項要求:靈敏度不低于 1 分貝,能記錄兩種以上的噪聲參數,重復性好,防護等級達到 IP68。

四項里前兩項直接決定布點能否落地。靈敏度不夠,遠端那臺便聽不到,雙側定位退化成單邊推斷。只能記錄單一參數,便無法區分漏水噪聲與短時的環境擾動,誤報率會明顯上去。IP68 這一項對應的是安裝環境——記錄儀裝在閥門井或消火栓附近,長期處于潮濕甚至短時浸水的狀態,防護等級不夠,壽命無從談起。

4、布設的排除條件

前面提過的持續干擾噪聲,是這張表之外的一條硬約束。它是排除條件:位置不合格便不能布,而不是布上去再靠算法濾。現場選點時應先把這類位置排除掉,再在剩下的位置里按間距排布。

四、從管段到漏點:布點密度怎樣影響后續定位

1、段長決定聽音工作量

記錄儀鎖定異常管段之后,下一步是在這段上做地面聽音普查。查多長,取決于段有多長,段有多長,取決于間距有多大。這條因果鏈把布點密度與人工工時直接連了起來。

以兩個相鄰點位之間的 80 米管段為例,按規程給出的地面聽音普查測點步長——金屬管道不宜大于 2.0 米——這段要布四十個左右的測點。如果間距放大到 200 米,同樣步長下測點數漲到一百個,工作量翻了兩倍半,而漏點其實只有一處。

2、測點步長與加密

規程對測點步長給的是分檔要求:金屬管道不宜大于 2.0 米,非金屬管道不宜大于 1.0 米。非金屬管之所以要更密,原因還是傳播——塑料管里噪聲傳得近,步長放大會直接漏過去。

發現異常之后還要加密。規程要求在漏水異常點附近的加密測點不宜大于 0.2 米,這個尺度已經接近人工能分辨的極限,也是把位置收到可開挖精度的關鍵一步。

3、相關分析法復核與 1 米指標

聽音普查找到異常位置之后,通常用相關分析法做復核。相關分析法靠漏點噪聲到達兩個傳感器的時間差算位置,輸入量是管長、管材、管徑同聲波傳播速度。規程要求相關儀具備濾波、頻率分析同聲速測量功能,聲速這一項要按實際管道取值或者實測,不能套用一個統一數字。

末尾要滿足的指標寫在 CJJ 159-2011 的總則部分:定位誤差不宜大于 1 米,準確率不應小于 90%。這個指標是整條鏈條的出口,不是記錄儀單獨能給出的結果。記錄儀給出段,聽音給出大致位置,相關分析給出可開挖的坐標,三段各司其職。

4、密度不足的兩類后果

布點密度不足會引出兩類后果,性質不同。一類是漏檢:漏點落在兩臺記錄儀的中間地帶,且距離兩側都超過了該管材的有效傳播距離,于是沒有任何一臺報警,這段管道在監測數據上表現為完全正常。另一類是段過長:有一臺聽到了,區間從這臺向一側延伸,長度不可控,后續排查量大增。

兩類后果里,漏檢危害更大,因為它表現為“沒有問題”,比“定位不準”更容易被信任。塑料管上按金屬管的經驗布點,出的往往便是這一類。

五、現行標準給出的依據

1、CJJ 159-2011 管檢漏作業與設備

CJJ 159-2011《城鎮供水管網漏水探測技術規程》于 2011 年 1 月 7 日發布、2011 年 10 月 1 日實施,現行有效。它是檢漏作業與設備的直接依據,本文引用的布設間距表、記錄儀性能要求、測點步長、定位誤差指標都出自這份規程。

需要說明的是,自 GB 55026-2022 實施之日起,這份規程里原屬強制性的幾條已經廢止,引用時不應再以強制條文口徑表述,其余技術條款仍然有效。

2、CJJ 92-2016 管漏損評定與分區

CJJ 92-2016《城鎮供水管網漏損控制及評定標準》于 2016 年 9 月 5 日發布、2017 年 3 月 1 日實施,現行有效,覆蓋漏損評定與獨立計量區的分區管理。它給出的是另一層口徑。漏損率的兩級評定為一級 10%、二級 12%,超過一級便說明這個區的漏損水平已經值得投入排查力量。劃分獨立計量區時規模要控制住,用戶一般不超過 5000 戶、進水口不宜超過 2 個,區劃得太大,夜間低峰流量里混進的用戶用水會把漏失信號淹掉,評出來的數便不可信。夜間低峰流量的監測時段一般放在凌晨 2 點至 5 點,這段時間管內流速小,進口流量計量的性能能不能跟上小流量,直接決定這個區能不能評得準。

這兩份規程分工不同:CJJ 92 回答“這個區的漏損水平如何、要不要查”,CJJ 159 回答“具體怎么查、點怎么布”。一個是評定口徑,一個是作業口徑,引用時不要混著用。現場把兩者串起來的順序是先拿漏損率把區排出優先級,再按管材把點布下去。若跳過評定直接全面布點,有限的設備會被攤到漏損水平本不高的區,真正該查的段反而點位不足,這類情形在管網規模偏大、設備臺數有限的項目里出現過不止一次。

3、CJJ 207-2013 與檢漏周期

CJJ 207-2013《城鎮供水管網運行、維護及安全技術規程》現行有效,其中把檢漏方法的選擇指向 CJJ 159,并給出一條與布點密度有關的條款:檢出率降到一定程度之后,可以適當延長檢漏周期。這條與固定式監測的關系很直接——布點密度上去、檢出率上來之后,人工普查的頻次可以往下調,這正是固定式噪聲監測替代部分人工巡檢的依據所在。

4、設備類的配套依據

GB/T 41332-2022《市政地下管線遠程探測設備技術要求》現行有效,適用于遠程探測設備。GB/T 45413-2025《供水管網水錘監測系統通用技術要求》現行有效,覆蓋水錘監測。水錘與漏損監測在硬件上有共通之處,布點時若兩套系統共存,安裝位置可以統籌考慮。

六、現場布點的操作順序

1、先按管材分段,再排點位

布點從分檔開始:把待監測的管網按管材切成若干段,每段按表 6.2.2 取對應間距,端點點位各自覆蓋。一條管網里往往幾種管材混著,鋼管段與塑料管段的間距差出三倍,混在一起按一個間距排,必然有一頭出問題。

分完段還要核對管徑。管徑大于 300 毫米的管段,相關分析那一環的傳感器間距不能照搬這張表,布點時要提前留好這一步的余地。

2、點位選在可裝且干擾小的位置

間距給出的是理論位置,實際點位要在它附近找可安裝的地方。消火栓、閥門井、排氣閥這些附屬設施是天然的安裝點,記錄儀靠強磁吸附固定,即裝即用。

找點時要同時滿足兩個條件:能裝得上,且沒有持續干擾噪聲。兩個條件沖突時,干擾這一條優先——位置偏幾米不影響區間判斷,裝在泵房旁邊則整臺失效。

3、密度與輪巡的結合

固定布點與流動輪換可以配合使用。聽瀾噪聲記錄儀支持固定安裝、流動監測、臨時布點幾種部署模式,管網里漏損高發的區做固定布點,其余區用流動輪換的方式定期過一遍,同樣的臺數能覆蓋更長的管網。

這種搭配的代價是時間分辨率下降:流動輪換的點位只在輪換期間有數據,不像固定點位那樣每日連續上報。高發區與一般區的劃分,依據應當來自獨立計量區的漏失水平評估,而不是憑印象。

七、兩類現場情形

1、球墨鑄鐵管段:按八十米布點后的定位鏈條

某獨立計量區內的主干管為 DN200 球墨鑄鐵管,待監測長度 1.8 千米。按表 6.2.2,球墨鑄鐵管間距取 80 米,1800 除以 80 得 22.5 段,取 23 段,間距 78.3 米,點位二十四處。

運行首月的某日凌晨三點,第十四號與第十五號記錄儀同時上報噪聲異常,異常管段鎖在這兩點之間,長度 78.3 米。

聽音組在這段上做地面聽音普查,金屬管道測點步長取 2.0 米,約四十個測點,在距第十四號點位約 31 米處聽到明顯異常,隨即按規程加密到 0.2 米步長復測。隨后用相關分析法復核,輸入管長、管材、管徑同實測聲速,定位結果為 31.7 米。

開挖在 31.2 米處找到漏點,為承插口橡膠圈老化滲漏,與相關分析定位相差 0.5 米,落在規程給出的定位誤差不宜大于 1 米這一指標內。

這個案例里,八十米這個間距的作用體現在兩處:它讓兩臺記錄儀同時聽到,從而把區間鎖死在 78.3 米而不是靠單邊推斷。它讓后續聽音的測點數控制在四十個左右。若按鋼管的兩百米布點,段長變成兩百米,測點數漲到一百個,且球墨鑄鐵管上兩百米外的那臺很可能根本聽不到。

2、塑料管段:間距收緊后的檢出變化

某小區的庭院管網為 DN160 聚乙烯管,待監測長度 1.2 千米。該區此前按金屬管的經驗做過一輪布點,間距約 150 米,共九臺,運行三個月未出現任何異常報警,而同期該獨立計量區的夜間低峰流量持續偏高。

按表 6.2.2 復核,塑料管間距應取 60 米,1200 除以 60 得 20 段,點位二十一處。補充布點后運行,首月即檢出兩處暗漏,位置分別在兩支管的接口處。

復盤發現,兩處漏點與原先那九臺中鄰近一臺的距離都在 70 米上下,超過了聚乙烯管上噪聲的有效傳播距離,因此舊布點方案下沒有任何一臺能聽到。這不是儀器不靈敏,是間距超出了管材允許的范圍。

這個案例還牽出一個產品口徑的問題。聽瀾噪聲記錄儀標稱的監測量程為 200 米,同時注明可根據管道類型靈活調整。這個 200 米對應的是傳播條件好的管材,在聚乙烯管上不能照搬,應按規程給出的 60 米間距落地。標稱量程與實際間距是兩回事,前者是儀器能力上限,后者是管材決定的作業參數。

八、產品參數與布點的對照

1、聽瀾噪聲記錄儀

聽瀾噪聲記錄儀采用壓電陶瓷聲學傳感配合 4G Cat1 遠傳,與布點相關的幾項參數如下。

傳感器靈敏度不低于 1600 皮庫每克,這是壓電陶瓷傳感給出的電荷靈敏度。規程對記錄儀提的靈敏度門檻是不低于 1 分貝,屬作業準入條件,兩者口徑不同,核對時要分開看。監測量程 200 米,且可按管道類型調整,在鋼管段可按表 6.2.2 的 200 米間距落地,在塑料管段應收到 60 米。通訊方式為 4G Cat1 全網通加藍牙近場,采集頻率為每日定時上報音頻數據,本地存儲為傳感器端 64 兆比特閃存,支持三十天原始噪聲文件本地存儲,服務器端為無限量云存儲。

安裝與供電這兩項決定了點位能選在哪里。固定方式為強磁吸附,即裝即用,不需要在管道上做改動,這對消火栓與閥門井這類點位很關鍵。供電為可更換鋰電池,標準使用壽命五年,布點之后若干年內不必為換電池重新開挖。

環境適應性方面,防護等級 IP68,滿足規程對記錄儀的防護要求。工作溫度負 20 攝氏度至正 70 攝氏度,超過正 60 攝氏度需加裝隔熱探頭。外殼為不銹鋼,耐腐蝕,滿足鹽霧試驗要求。設備重量 800 克,尺寸 128 毫米長、62 毫米寬。

部署模式支持固定安裝、流動監測、臨時布點三種,這也是前面講的密度與輪巡結合能落地的產品前提。

2、聽漏儀在鏈條中的位置

聽漏儀處在鏈條的第二級,做地面聽音普查與加密。大海智能數字聽漏儀用數字濾波與模擬濾波雙模式,連續測量模式的濾波范圍為 0 至 4000 赫茲,可在鎖定大致位置之后沿管路做多點聽漏測量,靠逐點比對聲音強度把范圍往里收。星辰智能數字聽漏儀同樣用于漏點定位。

這個精度與記錄儀不是一個口徑:記錄儀給出的是幾十米量級的管段,聽漏儀給的是米量級的位置,相關分析給的是亞米級的坐標。三級各管一段,把它們混為一談,便會出現拿記錄儀報警直接開挖這類誤用。

九、常見問題

1、能不能統一按一個間距布點,省事?

不能。五種管材的間距從 60 米到 200 米不等,差出三倍多,根源是聲波在不同材料里的傳播速度與衰減差別很大。統一按偏大的間距布,塑料管段會漏檢。統一按偏小的間距布,鋼管段臺數浪費,且數據冗余。正確做法是先按管材分段,再各段取對應值。

2、布點密度提高,定位精度會跟著提高嗎?

要分清兩個精度。記錄儀這一級的精度是“異常管段有多長”,它由間距決定,密度提高、段變短,這一級確實變精細。可開挖這一步要的是米級坐標,那由聽音法與相關分析法給出,開挖誤差指標是不宜大于 1 米,與記錄儀間距沒有直接關系。間距的作用是縮短排查里程,不是提高開挖定位精度。

3、規格書上的監測量程能不能直接當間距用?

不能。監測量程是儀器在傳播條件良好的管材上能達到的能力上限,間距是規程按管材給出的作業參數。聚乙烯管上的有效傳播距離遠小于鋼管,儀器標稱 200 米,塑料管段仍應按 60 米布點。標稱值用來判斷能力夠不夠,間距值用來排點位,兩者不要互相替代。

4、裝在閥門井里,井里有流水聲,怎么辦?

換位置。規程在噪聲法的布設條件里寫得很明確,檢測點不應有持續的干擾噪聲。閥門井的流水聲、泵房的設備聲、靠近車流的井蓋都屬于這一類。這類位置裝上去,背景噪聲會把漏點噪聲埋掉,后期靠算法補救的效果有限。選點時先把它們排除,再按間距在剩下的位置里排。

5、固定布點和流動輪換怎么搭配?

依據漏失水平來分。獨立計量區的夜間低峰流量與總分表對比能給出各區的漏失水平排序,水平高的區做固定布點,保證每日連續數據。其余區用流動輪換定期過一遍。輪換的代價是時間分辨率下降,只在輪換期間有數據,因此輪換周期要與漏失水平匹配,水平高的區不宜拉長。

十、結語

噪聲記錄儀的布點密度,說到底是拿間距去匹配噪聲在該管材里的傳播距離。CJJ 159-2011 表 6.2.2 給出的五個數字——鋼管 200 米、灰口鑄鐵管 150 米、水泥管 100 米、球墨鑄鐵管 80 米、塑料管 60 米——正是這條匹配關系落到作業層面的結果,差出三倍的根子在材料聲學性質上,不在安全系數上。

間距設定的效果要在鏈條里看:它決定異常管段的長度,管段長度決定聽音測點數,測點數決定排查工時,而開挖精度由聽音與相關分析給出,落在不宜大于 1 米這個指標上。把這四級各自的職責分清,才不會出現拿記錄儀報警當坐標、或者指望加密布點能提高開挖精度這類誤用。

現場能做的其實很具體:先按管材分段取間距,點位選在裝得上且沒有持續干擾噪聲的地方,高發區固定布點、一般區流動輪換,標稱量程只用來判斷能力、不用來排點位。把這幾件做扎實,記錄儀給出的每一段異常才談得上有排查價值。間距不匹配管材,再密的臺數也是白裝。

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