基于分布式光纤传感的城市自来水管网泄漏监测研究
城市自来水管网是我国供水系统中重要的公共基础设施。近年来，解决管网的漏损已经成为各政府部门和供水公司为保障居民正常用水所要面临的迫切任务。埋地自来水管由于长期受到地底土壤以及雨水渗透的腐蚀，极易发生管体泄漏，导致水资源的浪费以及影响周围居住人民群众的正常生活。本文基于分布式光纤拉曼测温原理，以城市埋地自来水管道作为研究对象，研究了分布式光纤测温系统在城市埋地自来水管泄漏点定位的应用。主要工作如下： （1）研究了目前供水管网漏损监测的研究现状，阐述了基于拉曼散射原理和OTDR技术的分布式光纤系统构造和测温原理，研制了基于埋地水管泄漏点温度突变的分布式光纤测温系统。 （2）搭建了小尺度PE水管泄漏模拟实验装置，研究了分布式光纤测温系统测温重要性能指标，研究了检测系统光信号的滤波方法，对基于分布式光纤系统的几种滤波方法进行了滤波性能比较。 （3）基于温度检测信号，为了精准辨识埋地水管的泄漏情况以及对泄漏点定位，提出了基于马氏距离聚类分析的泄漏数据辨识方法和基于归一阈值模板匹配算法的泄漏点定位算法，并开发了上位机信号采集软件，对数据进行采集、分析及保存。 （4）搭建了中等尺度埋地自来水管泄漏装置，对UPVC管、铸铁管以及不锈钢管（管径?100mm）进行了单点和多点泄漏检测实验，单点泄漏定位误差在0.17m~0.76m之间，多点（三点）泄漏时的定位误差均在1m以内，实验结果表明，分布式光纤测温系统在不同材质埋地水管多点泄漏监测中能够准确定位。 （5）进行了埋地自来水管道泄漏现场实验，研制了埋地自来水管道现场泄漏实验集水装置。在华南某城市的无人区域以及人员密集区域针对埋地球墨铸铁水管进行实地泄漏监测实验（测温光纤长度分别为448.5m、523m）。实验结果表明，在现场环境下，分布式光纤测温系统都能够对自来水管道进行泄漏点识别和定位；测温系统的虚警率约为6%，漏警率约为4%。
城市自来水管网;泄漏监测;分布式光纤拉曼测温;光信号滤波;归一阈值模板匹配
中国计量大学
硕士
控制工程
谷小红;赵军
2021
中文
TU991.61
2022-06-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）