地下管線檢測技術在管線檢漏中的應用研究

曾美英，鐘飛飛

（南昌市測繪勘察研究院）

1 引言

管線系統(tǒng)經(jīng)過一段時間的使用后，會出現(xiàn)自然老化、損耗的問題，導致其中出現(xiàn)漏點，需要工作者通過合理選用地下管線檢測技術措施，來準確定位管線漏點，并立即加以封堵、維修處理，以恢復管線的良好運作狀態(tài)，因此，應做好檢測技術的落實工作，保證管線檢漏準確性，提升管線運維工作水平。

2 物理檢測技術的應用

物理檢測技術應用最廣，探地雷達、IR、DTS技術也呈現(xiàn)出普及化趨勢。根據(jù)技術種類的不同，其本身的優(yōu)勢、缺陷以及功能，同樣存在差異。需要予以分析，方可提升技術利用率，充分發(fā)揮其價值。

2.1 探地雷達技術的運用

探地雷達技術是指一種利用電磁波反射原理，實現(xiàn)地下管線探測的檢漏技術。在該技術的實施中，工作者可以通過捕捉、分析反射回來的電磁波，獲得地下管線環(huán)境信息，然后從這些信息中，判斷管線是否存在漏點，以及漏點的大概位置。一般來說，土體的介電常數(shù)與管線內(nèi)流體的差異較大，一旦泄漏，流體與土壤之間巨大的介電常數(shù)差距會使電磁波的反射出現(xiàn)異常，并在反射電磁波圖像上呈現(xiàn)出一個繞射波，由此，工作者可判定管線存在泄漏問題，且漏點在繞射波所在位置。在此過程中，工作者還可以使用積分處理措施，從反射波信息中提取漏點的特征信息，為后續(xù)的維修工作提供更加全面的依據(jù)。就目前來看，該技術的最大優(yōu)勢在于無損且適用于各類工況，因此，該技術在管線檢漏方面具有良好的應用前景。

2.2 IR技術的運用

IR（Intrared Radiation）技術，即紅外線光譜技術，該技術是當前管線檢漏中常用的地下管線檢測技術之一。通常來說，由于所有溫度在絕對零度以上的物體均會向外輻射紅外線，且紅外線的波長、強度會隨著溫度的變化而發(fā)生改變，因此，在泄漏時，管道內(nèi)部流體的運動變化勢必會使管線的溫度發(fā)生變化，引發(fā)管線向外輻射紅外線的改變?；诖?，人們可基于IR技術，借助光電成像操作，捕捉管線紅外線的變化情況，并將紅外線變化信息轉換成圖像，使工作者可以根據(jù)圖像計算出管線的溫度，及時發(fā)現(xiàn)溫度異常問題，定位管道漏點，加以修復。此外，在該技術的運用中，應當注意，地下水、光線條件的變化，均會造成管線紅外線的變化，因此，必須針對這些因素予以考量，并提前調(diào)查管線所在地的地表溫度、管道水溫等方面情況，作為漏點定位的參考，以保證最終檢漏結果的準確性。

2.3 DTS技術的運用

DTS（Distributed Temperature Sensing）技術，即分布式光纖傳感技術，該技術是一種以光纖拉曼散射原理為基礎原理的測溫技術。在該技術的運用中，工作者需要先將配套的傳感器裝置，安裝在管線系統(tǒng)中，然后利用傳感器，迅速掃面整體管線，獲取管線體系的溫度分布，再對溫度異常的位置加以分析，判定管線是否存在漏點，以及漏點所在位置。在此過程中，如果管道發(fā)生泄漏，那么流體流向的變化，勢必會使管道體系內(nèi)出現(xiàn)局部溫度差異情況，一般來說，根據(jù)具體的流體類型，管道的局部差異也存在不同之處，例如：石油管道的漏點區(qū)域會呈現(xiàn)局部升溫的情況，而天然氣管道的漏點區(qū)域則會出現(xiàn)局部降溫的情況。但應當注意，管道保溫層的破裂也可能會造成局部溫度異常，而且配套的傳感器裝置建設、運維造價較高，因此，從總體上來看，該技術在檢漏上的運用存在一定限制。

2.4 衛(wèi)星技術的運用

在檢漏中，管線檢測衛(wèi)星技術屬于一種集成技術，其所集成的基礎包括，RS遙感技術、CIS定位技術，以及GPS定位技術。在該技術的運用中，由于管道漏損會使地表光反射系數(shù)發(fā)生變化，因此，人們可以借助衛(wèi)星，通過觀測地表光反射系數(shù)的變化，對管線的結構狀態(tài)進行高分辨率的成像，然后通過分析成像結果，定位漏點所在位置，實現(xiàn)管線檢漏。該項檢測技術在檢漏中應用的最大優(yōu)勢在于，衛(wèi)星可以同時、大范圍地檢測管線系統(tǒng)的運行情況，并準確地定位管線系統(tǒng)中存在的漏點，為管線漏點修復工作提供更加精準、詳實的依據(jù)，尤其是部分偏遠、地形復雜地區(qū)的管線，應用該技術可以節(jié)省大量的人力、物力，提升管線檢漏工作水平。但該技術在運用時，會受云層、氣候、濕度的制約，因此，在推廣上存在一定難度。

2.5 智能球技術的運用

智能球技術是Pure Technologies公司研發(fā)出的一項地下管線檢測技術。在該項技術的應用中，工作者需要使用聲脈沖發(fā)射器、旋轉傳感器、聲傳感器，構建出一個檢漏器，并在其外部設置一層泡沫套作為保護層，然后將該檢漏器投入到管道中，使其沿著管道中的流體運動。該檢漏器在運動時，會發(fā)出超聲波，同時，外部接收器會接收傳感器發(fā)出的超聲波信號，工作者通過分析該超聲波信號，來確定漏點達到位置。在此過程中，檢漏球距離漏點越近，其發(fā)出的損漏信號就越強，由此，工作者就可以更加精準地判斷漏點所在位置。該技術在應用中所呈現(xiàn)出的最大優(yōu)勢在于，不受外界因素干擾，信號傳輸質(zhì)量也比較高，且在精確度方面，也高于其他聲學檢漏方法，但該技術不適用于管徑較小管線的檢漏，同時，操作也比較麻煩，因此，在實際應用中存在一定的局限。

3 模型檢測技術的運用

3.1 質(zhì)量平衡模型技術的運用

質(zhì)量平衡模型是一種以質(zhì)量守恒為基礎理論建立的模型，模型所闡述的規(guī)律為，管道中的流體僅有兩種運動位置狀態(tài)，即在管道中運動、流出管道，因此，在該模型檢測技術的應用中，如果模型推演結果顯示，流體的流入、流出質(zhì)量相同，就說明管線中無漏點，若流出的流體少于預期量，那么則說明管線存在漏點。在技術運用過程中，人們通常將該模型設計為一個算法程序，并將該程序設置到流量監(jiān)測軟件中，同時，設置一個閾值，一旦流體的流入、流出質(zhì)量差值超出閾值范圍，就立即啟動報警功能，以提醒工作者管線存在泄漏。就目前來看，在該模型技術的檢漏運用中，僅能判斷是否存在漏點，不能進行具體定位，因此，需要結合其他檢測技術共同應用，以保證檢測結果的有效性。

3.2 MNF模型技術的運用

MNF模型技術即夜間最小流量模型技術。該模型所闡述的損漏判斷規(guī)律為，夜間最小流量與合法流量之間的差值若趨近于0則說明沒有損漏，若差值出現(xiàn)異常波動，或大幅度波動時，則說明該區(qū)域存在漏點。在該技術的運用中，需要根據(jù)各個時段的流量情況，按照區(qū)域估算出合法流量。然后基于此，設計各個區(qū)域合法流量與現(xiàn)實流量之間的對比模型，再將該模型轉化為算法程序，設置在流量監(jiān)測系統(tǒng)中，并設置好差值，及其變化的標準閾值，借此就可以實現(xiàn)MNF漏損預警模型的建設。一旦差值、差值變化超過標準，系統(tǒng)就會發(fā)出損漏警報，最后，工作者即可根據(jù)警報信息，確定漏點所在的大概區(qū)域，為后續(xù)的檢漏、修復施工提供依據(jù)。但在此過程中，由于該技術僅能確定漏點的大概區(qū)域位置，因此，工作者還要采用其他檢漏技術，進行漏點的進一步定位，才能順利完成漏點的封堵。

3.3 瞬態(tài)模型技術的運用

瞬態(tài)模型技術是一種根據(jù)流體在短時間內(nèi)的壓力變化事件，進行損漏判斷、定位的地下管線檢測技術。在該項檢測技術的運用中，由于管道在損漏出現(xiàn)的短時間內(nèi)，會出現(xiàn)壓力迅速變化的情況。因此，工作者可以基于該技術，通過采用頻域分析的方式，對短時間內(nèi)的管道壓力變化事件進行分析，即可有效判定管道是否存在漏點，并進行定位。在技術運用過程中，人們最早會采用快速傅里葉變換法，將壓力監(jiān)測系統(tǒng)所提供的壓力信號轉化為頻域信號，以便于后續(xù)的頻域分析，但這種方法僅適用于結構簡單的管道系統(tǒng)檢漏，而考慮到管道系統(tǒng)的復雜性，該領域的研究者又總結出了FRF法，即頻率響應函數(shù)法，并通過運用該函數(shù)，進行壓力信號與頻域信號的轉化，使轉化結果更加準確，實現(xiàn)了該模型技術在復雜管道體系檢漏中的有效運用[1]。

3.4 優(yōu)化校核模型技術的運用

優(yōu)化校核模型技術是一種通過基于壓力、流量等參數(shù)建立模型，來推算管道損漏情況的檢測技術。在該技術的應用中，工作者需要建立一個由壓力、流量數(shù)據(jù)反推水力模型參數(shù)，如水量、管道粗糙系數(shù)等參數(shù)的模型，若求解出的參數(shù)與實際參數(shù)存在顯著差異，則說明管道系統(tǒng)存在漏點。在此過程中，應當注意，由于水力模型的精度通常不能滿足管道損漏檢查的精度要求，因此，工作者需要采用優(yōu)化問題求解方法，對該模型進行求解，以保證該技術的運用效果[2]。

3.5 壓力流量模型技術的運用

壓力流量模型技術是指一種借助壓力、流量分析模型來檢測管線損漏情況的地下管線檢測技術。在該檢測技術的運用中，可以建立一個管道流量、壓力模型，并根據(jù)管線的結構、性能參數(shù)，創(chuàng)建一個模型，以預估該管道體系的流量、壓力情況，然后用現(xiàn)有壓力、流量數(shù)值進行對比，若差值超出標準范圍則說明有漏點。在運用過程中，該檢測技術能夠?qū)⒙c定位到具體的街道，極大地縮減了工作者后續(xù)的漏點檢測工作量，但從整體來看，該技術的使用能在較大漏點的檢測上更加優(yōu)越，并能夠使定位精度達到具體的爆管位置以及相連的管道區(qū)域，有助于管道檢漏工作效率的提升[3]。

4 結語

綜上所述，增強地下管線檢測技術落實效果，能夠提升管線檢漏工作的準確度。在管線檢漏中，借助物理檢測技術和模型檢測技術措施，可以快速發(fā)現(xiàn)、定位管線漏點，并結合檢測結果，采取相應的運維措施，提高管線修復工作的效果，從而維護地下管線系統(tǒng)的良好使用性能狀態(tài)。