科學家提出城市管網漏水檢測新方法

在現代城市的建設發展中，供水、供氣等管道是保障城市居民生活的關鍵。然而，由于老化、劣化、自然災害、人為破壞等原因，地下管網泄漏事故頻頻發生。提高管道檢漏技術水平，是目前世界各地城市面臨的嚴峻挑戰。為維護管網的安全運行和信息化管理，及時發現泄漏并準確定位泄漏源迫在眉睫。

中國科學院聲學研究所噪聲與振動重點實驗室研究員高艷及其團隊提出了一種準確定位城市管網泄漏源的新方法。相關研究成果4月27日已在線發表于國際學術期刊Mechanical Systems and Signal Processing。

目前，城市管網漏水檢測與定位工作需要使用聲/振動傳感器，常見的聲學檢測儀器包括聽音棒、聽漏儀和相關儀等。這些儀器都是基于漏水聲波在管道中的低頻傳播特性而設計，首先通過初步判斷將泄漏范圍定位到管網的特定區域，然后使用相關儀器和方法準確確定泄漏源的位置。

高艷團隊在互相關方法中采用了求導過程，提高了時延估計的準確性。這種新的方法被定義為導數互相關方法，即DIF。

與傳統的基本互相關和預白噪廣義互相關等方法相比較，DIF方法的優勢在于無需根據漏水噪聲和背景噪聲的先驗信息對聲/振動傳感器采集的信號進行濾波處理，即直接對采集信號做DIF便可準確獲得銳化的相關函數主峰，因此降低了實際漏水檢測中對專業人員的經驗要求。

這種新的DIF方法在頻域中通過使用新的加權函數，將管道系統的低通濾波特性改變為帶通濾波特性。此外，DIF方法可在低頻段有效消除管道配件（法蘭、三通、閥門等）引起的聲波的反射影響。

實際PVC水管的現場試驗結果證明，該方法在城市管網漏水定位應用中優于傳統的互相關方法。

該研究受到國家自然科學基金和中科院“百人計劃”的資助。