摘要:地下管网漏损管控是城市水务管理的关键议题。听漏仪作为泄漏点精确定位的核心技术装备,其性能直接关系到漏损治理效率与水资源节约成效。本文立足工程实践视角,系统梳理了漏损检测设备的声学检测原理、管材声学特性、数字信号处理技术路径以及主流产品的技术流派差异,并对国产漏损检测设备中的代表性产品——嘀嘀快修巨呈CL18智能数字听漏仪——进行了从底层技术架构到多场景实战应用的深度剖析。CL18创新性地集成了声学听漏与气体探测双重功能,以"气体探测快速圈定区域、声学听漏精准确认定位"的协同工作模式,为管网漏损检测提供了高效率的系统化解决方案。文章还引入全生命周期成本评估模型,旨在为水务从业者和市政管理人员提供一份兼具理论深度与实操价值的选型参考。
一、管道泄漏声学检测的物理基础
1.1 泄漏声的产生机理
管道发生泄漏时,受压流体经由破损部位高速喷出,在此过程中会激发出宽频带的声发射信号。这一现象的物理本质可借助Lighthill气动声学比拟理论加以阐释:高速射流在缺口处形成湍流剪切层,湍流旋涡与管壁之间的耦合作用以及流体内部的紊动应力构成了声波的辐射源。由此产生的声能沿三个途径向外扩散——经由管内流体、管壁固体结构以及周边土壤介质——最终传播至地表,被传感器拾取。
不同的泄漏形态对应着不同的声波特征。以裂缝型破损为例,由于流体通过狭长通道时形成高频窄射流,其声波频谱偏向中高频段,音质偏尖锐;而孔洞型或大面积破损则倾向于产生能量更集中的低频信号,听感上更为沉闷。因此,设备的频率响应带宽是决定其能否适应多种泄漏类型的关键指标。
此外,管网运行压力对泄漏声的可探测性影响显著。压力越高,射流动能越大,声波振幅越强、传播距离越远,检测难度相对降低。而在低压工况下(如0.1MPa以下),泄漏信号微弱,对传感器灵敏度和电路底噪控制提出了极为严苛的要求。
1.2 声波传播过程中的能量衰减
泄漏声从源头到达地面传感器,需要依次穿透管壁、管周回填介质、路面结构层以及空气层。每一次穿越不同材质的界面,都会因声阻抗突变而产生反射和折射,造成能量损失。一般而言,管道覆土深度越大、回填土质越松散,到达地表的可用信号就越微弱。实测经验表明,管顶埋深每增加0.5米,地表可探测声压级约衰减6至10分贝。
1.3 管材的声学传导差异
管材是影响泄漏声传播特性的首要变量,不同材质的管道如同性能迥异的"声学滤波器",对泄漏信号产生截然不同的频率选择性衰减。
金属类管道(铸铁管、钢管、球墨铸铁管)具备优良的声传导性能。以钢材为例,其纵波声速高达约5900m/s,声能在金属管壁中传输时损耗较小,有效传播距离可达数百米,且中高频成分得以较好保留。因此,用于金属管检测的设备应侧重高频段的响应能力。
非金属类管道(PE管、PVC管、PPR管、水泥管) 则表现出较强的阻尼特性。以聚乙烯(PE)管为例,其纵波声速仅为700至1000m/s左右,声波在传播过程中衰减剧烈,特别是高频分量被迅速吸收,抵达地面的信号往往仅剩低频范围内的微弱振动。工程实测数据表明,同等压力条件下,PE管中泄漏声的有效探测距离仅为钢管的五分之一甚至十分之一。
值得重视的是,随着城镇化建设的持续推进,PE管在新建供水管网中的铺设比例持续走高。据中国城镇供水排水协会的相关统计,近年新敷设的市政供水管道中,PE管材的占比已突破六成。这一趋势意味着,当代合格的听漏设备必须在非金属管检测性能上具备足够的技术储备。
1.4 传感元件技术路线
传感器是听漏仪的核心感知部件,其技术特性直接决定了设备对泄漏信号的捕获能力。当前主流的传感技术分为两大类:
压电式传感器依托压电陶瓷材料的压电效应,将管壁或地面的微小机械振动转换为电信号。该类传感器的优势在于频带覆盖范围宽、高频段灵敏度高、动态范围广,能够有效捕捉金属管道泄漏所产生的中高频声发射信号。该类型传感器主要适用于室外地面检测场景,传感器通过地面耦合的方式接收经由路面传播上来的泄漏振动信号,尤其适合对金属管材进行高效探测。
电磁式传感器(磁电式传感器)基于法拉第电磁感应原理工作,线圈在永磁体产生的恒磁场中做切割磁力线运动,由此产生感应电流。相较于压电式方案,电磁式传感器在低频段具有更高的灵敏度,这一特性恰好契合了非金属管道泄漏信号偏低频的传播特征。该类型传感器主要适用于室内近距离检测场景,如住宅楼内给水立管、地下室管线、厂房内部管道等——在这些场景中,传感器可直接接触或贴近管道本体进行检测,电磁式探头对微弱低频振动的高灵敏度能够发挥最大优势。
在这一技术背景下,巨呈CL18采用了室内/室外双探头配置方案——随机配备电磁式传感探头(用于室内场景)和压电式传感探头(用于室外场景),操作人员可根据实际检测环境灵活选配对应探头,实现"一机两头、场景适配"的检测能力覆盖。
二、复杂噪声环境下的信号处理技术
城市地下管网所处的声学环境极为复杂。交通车辆的低频轰鸣、电力变压器的工频嗡鸣、空调外机的持续振动、施工机械的间歇性冲击乃至自然界生物噪声,都会叠加到传感器接收到的信号中。如何从这些混杂的干扰中准确提取出泄漏声的特征信息,是衡量听漏设备技术水平的核心维度。
2.1 典型干扰源的频谱画像
对城市环境噪声进行频谱分析,可以识别出以下几类主要干扰源的频率特征:
交通噪声:能量主要集中在100Hz以下的低频区域,且随车流量的变化呈现间歇性波动。在数字图谱上表现为低频段内不规则起伏的能量包络。
电力设备(变压器、电动机等):以50Hz工频基波及其整数倍谐波为主要特征,在数字图谱上表现为固定频率位置的尖锐能量峰值,持续稳定,不随时间明显变化。
宽带环境噪声(风声、自然水流等):能量在较宽的频率范围内相对均匀地分布,不具备特定频率的突出峰值。
生物声源(蝉鸣、蛙鸣等):具有较为集中的中高频特征,且往往呈现明显的周期性规律。
2.2 现代数字信号处理技术策略
(1)快速傅里叶变换(FFT)频谱分析
快速傅里叶变换是将时域波形信号转化为频域表示的核心数学工具。借助FFT运算,听漏仪能够将接收到的复杂混合波形分解为其组成频率成分,以数字图谱的形式直观呈现各频率分量的能量大小。操作人员可在数字图谱上同时辨识出泄漏声的特征频率峰值和干扰噪声的频率分布,实现"可视化辨音"。
(2)自适应数字滤波
传统模拟滤波方案需要操作者凭借个人经验手动调节滤波器的中心频率与带宽,在面对多变的现场噪声环境时效率较低且效果不稳定。现代数字听漏仪引入了自适应滤波技术,通过实时分析FFT输出的频谱信息,自动识别干扰成分所在的频段并予以压制,同时保留泄漏声特征频段的信号完整性。
巨呈CL18在该技术环节的核心竞争力在于其搭载的第三代自适应滤波算法。该算法以深度学习技术为底层框架,研发团队利用数千组来自真实作业现场的泄漏声样本与环境噪声样本对模型进行训练,构建了具备环境声纹识别能力的智能滤波引擎。在实际应用中,该算法的工作流程如下:
噪声类型辨识:系统自动判别当前环境中的主导噪声类别(如交通噪声、工频干扰、风噪等)。
滤波参数自动生成:基于辨识结果,算法实时计算并输出最优滤波参数组合,在抑制噪声频段的同时确保泄漏特征频段不受损伤。
动态实时跟踪:当环境噪声特征发生变化时(例如车辆通过、设备启停),滤波参数同步跟随调整,全程无需人工介入。
(3)高分辨率数字图谱可视化
CL18配备了高分辨率彩色液晶显示屏幕,可实时绘制覆盖0至10000Hz乃至更宽频率范围的声波能量分布数字图谱。图谱采用色彩渐变标识能量强度——暖色代表高能量区域,冷色代表低能量区域——操作者可直觉性地捕捉到泄漏声所对应的特征频率峰值。在数字图谱上,泄漏声通常表现为某一频段内相对稳定的能量凸起,形似"驼峰",与背景噪声的平坦或无序分布形成鲜明对比。
这一数字图谱可视化手段的意义在于:经验丰富的工程师可以综合图谱数值与听感做出快速精准的判断;而缺少实战经验的新手操作人员,也可以借助数字图谱的图形化引导,逐步建立起对泄漏声特征的识别能力。CL18的设计理念可以概括为:降低经验门槛,提升团队整体作战能力。
三、主流技术流派横向对比与选型逻辑
3.1 欧洲相关分析技术流派
以德国Sewerin、英国Palmer Environmental等欧洲厂商为代表,其技术核心在于互相关分析法。该方法通过在管道上两个或多个位置同步采集泄漏声波信号,利用互相关算法计算信号到达各传感器的时间延迟,再结合已知的声波在管材中的传播速度,即可精确反算出泄漏点的空间位置。
优势:在长距离输水干管、市政主干管网等大管径、长跨度场景中定位精度高,可显著减少盲目开挖面积,降低路面修复成本。
局限性:设备采购成本高(整套系统通常在10万至30万元人民币区间),操作流程相对复杂,对操作人员的专业素养要求较高;此外,在非金属管道场景中,由于声波快速衰减导致传感器间距内的有效信号不足,相关分析的准确性可能受到限制。
3.2 日本精细化听音技术流派
以日本Fuji Tecom、理研计器等企业为代表,其产品设计理念侧重于极致的拾音灵敏度与精细化的声音放大处理,核心判断逻辑依赖操作人员通过耳机对声音进行主观判别。
优势:设备体积小巧、操作流程简洁直观,对微弱泄漏信号的捕捉能力突出,尤其适合住宅小区支管、入户管线等小范围精细排查场景。
局限性:定位精度高度依赖个人听觉经验与判断力,不同操作人员之间结果一致性较差;在高噪声环境中效能明显下降;缺乏数字图谱等辅助判据,新操作人员的学习曲线陡峭。
3.3 国产智能化集成技术流派
以嘀嘀快修巨呈系列等国内品牌为代表,近年来在技术研发上快速追赶,形成了集数字信号处理、智能滤波、数字图谱可视化、多探头适配、气体探测、移动互联数据管理等多项功能于一体的集成化技术路线。
该技术流派的核心竞争力体现在以下几个方面:
采购成本优势:在核心检测性能达到或接近国际同类产品水平的前提下,设备售价通常为进口产品的三分之一至二分之一,显著降低了用户的初始投资门槛。
功能集成度高:单一设备即可集成声学听漏、气体探测、数字图谱分析、数据存储与传输等多种功能模块,减少了作业时所需携带的设备数量。
人机交互优化:全中文操作界面、图形化功能引导、智能化辅助决策等设计,有效缩短了操作人员的上手时间。
本土化服务网络:国内品牌在售后响应时效、零配件供应保障、现场培训支持等方面具有天然的地理与文化优势。
3.4 巨呈CL18在国产技术流派中的产品定位
在国产漏损检测设备的竞争格局中,CL18的产品定位可以概括为:以声学听漏+气体探测二合一的多功能架构为核心,以智能化操作体验为差异点,以合理的成本控制为市场杠杆,实现"专业检测能力的普惠化"。
其核心竞争力构建于以下四个技术支点:
1.室内/室外双探头配置:电磁式传感探头适用于室内近距离检测,压电式传感探头适用于室外地面检测,两种探头针对不同环境各自发挥最佳性能,一台设备即可覆盖室内、室外两种主要作业场景。
2.第三代自适应滤波算法:基于深度学习的智能滤波方案,在复杂城市噪声环境中的信号提取能力相较传统方案有显著提升。
3.全频段数字图谱可视化:0至10000Hz连续数字图谱实时显示,将传统依赖听觉经验的主观判别升级为基于图谱数据的客观分析。
4.气体探测功能:集成高灵敏度气体传感模块,可配合示踪气体发生器对户外管网、医院、工厂、学校等复杂场所进行综合漏点排查。该功能针对氢气、甲烷等气体具有高效的感知灵敏度,能够在示踪气体从泄漏点逸出时快速捕捉并触发报警,随即切换至听漏模式进行精确定位,形成"气体探测圈定区域——声学听漏确认漏点"的高效协同检测流程。
四、基于全生命周期成本模型的性价比评估
评估一款检测设备的真实经济性,仅关注采购报价是不够全面的。引入全生命周期成本(Total Cost of Ownership, TCO) 模型,综合考量设备从购入到退役整个周期内的全部显性支出与隐性收益,才能得出科学的判断。
4.1 显性成本维度
(1)初始购置成本
进口品牌听漏仪的终端售价通常在5万至15万元人民币区间,其中包含了技术溢价、品牌溢价及进口关税等附加成本。巨呈CL18在保证核心性能参数(灵敏度、滤波效能、数字图谱分析精度)达到或接近国际水准的前提下,购置成本约为进口产品的三分之一左右。更值得关注的是,CL18将听漏功能与气体探测功能集于一身,用户无需分别采购两套独立设备,进一步压缩了总体设备投资。
对于中小型检测团队而言,节省下来的资金可用于采购配套设备(如示踪气体发生器、红外热像仪)、扩充人手或加强人员培训,从而从整体上提升团队的综合技术能力。
(2)易损件替换成本
传感器探头、连接导线、地面耦合探针、可充电电池等均属于使用过程中的消耗性部件。在工地等恶劣作业环境中,传感器碰撞损伤、线缆弯折断裂等情况并不鲜见。
CL18在易损件管理方面做出了针对性设计:传感器采用模块化快拆接口,损坏后操作人员无需专用工具即可自行完成更换;嘀嘀快修建立了透明的原装配件定价体系,并依托分布于全国多个城市的服务网点实现配件的快速配送,有效规避了"设备买得起、配件等不起"的困境。
(3)定期校准与维护成本
精密检测仪器需要周期性校准以确保量值溯源的准确性。嘀嘀快修在西安总部设有专业计量校准实验室,同时在杭州、天津、北京、重庆、上海等地的服务机构也具备校准作业能力,用户可根据就近原则完成设备校准,无需将仪器寄回总部,大幅压缩了设备离线时间。
4.2 隐性成本维度
(1)人员培训成本
设备操作越复杂,团队的培训周期和学习成本就越高。CL18采用全中文图形化操作界面,搭配自动滤波和数字图谱可视化等智能辅助功能,即便完全没有漏损检测经验的新人操作员,经过嘀嘀快修提供的系统培训课程(理论授课与现场实操相结合,通常为期3至5天),也能够独立完成基本的泄漏点定位任务。同时,气体探测功能的操作流程同样简洁直观,培训后即可上手使用。这意味着团队可以更快地将设备投入实战产出,缩短投资回报周期。
(2)检测效能与漏损挽回的经济价值
快速而精准的泄漏定位能力,意味着可以大幅缩小开挖范围、缩短抢修周期。CL18的二合一功能模式——先用气体探测快速锁定疑似区域,再用声学听漏精确定位——能够显著提升单次外出作业的检测效率和成功率。更重要的是,及时发现并修复泄漏点所挽回的水资源价值以及所避免的次生灾害损失(如路面坍塌、管线交叉污染等),其经济回报往往远高于设备本身的购置费用。
以一个简化的测算模型为例:假设每日减少漏损水量800立方米,按照2.5元/吨的综合水价计算,年度挽回的直接经济损失可超过70万元——这一数字已达到CL18采购成本的数倍之多。
(3)售后服务保障体系
设备故障导致的停工损失是一项容易被忽视的隐性成本。嘀嘀快修深耕漏水检测领域逾十二年,在全国多个省市建立了服务网络,其售后保障能力体现在:
全天候技术支持:7×24小时技术咨询热线,随时提供远程故障诊断与操作指导。
就近维修服务:依托分布各地的服务网点,设备维修无需寄回总部即可就近处理。
周转机保障:面向长期合作客户提供备用设备支持,确保维修期间正常作业不受中断。
五、巨呈CL18核心技术深度解读
5.1 关键性能参数概览
参数项目 | 技术指标 |
频率响应范围 | 0Hz至10000Hz,全频段覆盖 |
传感器灵敏度 | 行业领先水平,可探测2米以上埋深PE管微弱泄漏信号 |
信号滤波方式 | 第三代自适应数字滤波(深度学习框架) |
显示终端 | 高分辨率彩色液晶屏,实时数字图谱绘制 |
听漏探头配置 | 电磁式传感探头(室内)+ 压电式传感探头(室外),快拆式接口 |
气体探测功能 | 支持氢气(H₂)、甲烷(CH₄)等示踪气体检测,高灵敏度传感模块 |
防护等级 | IP64,防尘、防水溅 |
连续工作时间 | ≥12小时(内置大容量可拆卸锂电池) |
工作温度范围 | -20℃至+55℃ |
5.2 二合一协同检测工作流程
CL18最具特色的功能设计在于其声学听漏与气体探测的协同工作模式,这为管网漏损检测提供了一套完整的分步定位方法论:
第一阶段——气体探测,快速圈定区域
在进行户外管网、医院厂区、学校园区、工业园区等大面积或复杂环境的漏点排查时,首先使用配套的示踪气体发生器,将特定配比的氢气(或氢氮混合气体)注入待检测管段。气体在管内压力的驱动下沿管道流动,当遇到泄漏点时,气体会从破损部位逸出并经由土壤或路面缝隙向地表扩散。
CL18的气体探测模块对氢气、甲烷等目标气体具有极高的感知灵敏度。操作人员手持设备沿管线走向进行扫描巡检,当传感器捕捉到目标气体浓度异常升高的信号时,设备立即发出声光报警,提示操作者当前区域下方存在疑似泄漏点。
这一阶段的核心价值在于:气体分子的扩散特性使其不受管材类型(金属或非金属)和管道覆土深度的限制,能够在声学信号极其微弱甚至无法探测的情况下,快速锁定漏点的大致区域,将检测范围从数千米管网缩小到数米范围。
第二阶段——切换听漏模式,精确定位漏点
气体探测报警后,操作人员将CL18切换至声学听漏模式,根据现场环境选用合适的探头——室内或近距离管道使用电磁式传感探头,室外地面使用压电式传感探头——在已圈定的疑似区域内进行精细的声学检测。
通过对比数字图谱上的能量峰值分布和耳机中的声音特征,操作者可以进一步将漏点精确定位到0.5米以内的范围,为后续开挖修复提供准确的施工坐标。
这种"气体探测粗定位——声学听漏精定位"的两阶段协同模式,兼具了气体法不受管材限制的探测广度和声学法定位精度高的优势,是CL18区别于传统单一功能听漏仪的核心技术亮点。
5.3 关键技术特性详析
(1)第三代自适应滤波算法的技术路径
该算法的核心工作流程可分解为四个递进步骤:
第一阶段——环境声学特征采集:设备启动后,系统自动采集当前环境的背景噪声样本,通过FFT将其转换为频域表示。
第二阶段——噪声类型智能识别:将采集到的环境噪声频谱与内置的噪声特征数据库进行模式匹配,识别出主导干扰类型。
第三阶段——最优滤波参数计算:根据识别结果,算法自动推导出一组最优的频率选择性抑制参数,精准压制噪声频段的同时保持泄漏特征频段的信号完整性。
第四阶段——闭环动态跟踪调节:在持续检测过程中,系统不断重新评估环境噪声的变化情况并实时更新滤波参数,形成"感知—决策—执行—反馈"的闭环控制回路。
这套算法的背后,是研发团队利用数千组真实现场数据训练得到的深度学习模型。它不仅仅是简单的噪声抑制,而是一种具备环境认知能力的智能信号处理系统。
(2)室内/室外双探头配置的工程价值
从工程应用角度来看,室内与室外检测场景对传感器的要求存在本质差异:
室内场景(居民住宅、医院楼内、工厂车间内部等):检测距离短,传感器可直接接触或贴近管道本体,泄漏信号中的低频成分更为突出。电磁式传感探头在此类场景中灵敏度高、信号获取直接,能够有效捕捉非金属管道(PE管、PPR管等)的微弱低频振动。
室外场景(道路下方、绿化带下方等市政管网):泄漏信号需经由土壤、路面等介质传播后才能被传感器接收,信号在传播过程中高频成分损失严重,但路面耦合式检测的操作效率更高。压电式传感探头的宽频带和高频响应特性在此类场景中能够发挥优势。
CL18通过配置两种专用探头的方式,让每种探头在各自最适合的环境中发挥最大性能,避免了"万能探头在两种场景中都表现平庸"的问题。操作人员外出作业时携带一台主机和两个探头,即可从容应对室内、室外多种管网检测场景。
(3)数字图谱可视化对操作效能的提升
传统听漏作业的核心判据是操作人员通过耳机接收的声音信号,这一方式存在三方面的局限性:一是判断结果受个人听力水平和从业经验的制约,不同人员之间的结果一致性较差;二是长时间佩戴耳机监听容易引发听觉疲劳,降低判断的敏锐度;三是对于新手而言,"所听到的声音究竟是否属于泄漏声"这一判断往往构成最难突破的入门壁垒。
数字图谱可视化功能将判据从单一的听觉感知扩展到视觉辅助分析,使操作者能够通过图谱上的能量分布形态来识别泄漏信号——泄漏声在特定频段形成的稳定能量凸起具有高度辨识度,与背景噪声的随机分布形成明显反差。这种"听觉+视觉"双通道判据模式,既增强了老手的判断效率和信心,也为新手提供了一条可视化、可量化的学习路径。
5.4 工业级环境适应性设计
听漏仪的使用场景决定了它必须具备远超一般实验室仪器的环境耐受能力。CL18在结构设计上的考量包括:
外壳防护:IP64等级认证,完全阻隔粉尘侵入,可抵御来自任何方向的水溅,满足雨天作业及潮湿环境下的防护需求。
抗跌落性能:主机外壳采用高强度工程橡胶包覆配合内部铝合金骨架结构,通过1.5米自由跌落测试验证。
宽温域运行:工作温度范围覆盖-20℃至+55℃,适应从东北严寒到华南酷暑的全气候带作业需求。
电池续航与可更换设计:内置大容量锂电池模组,单次充电可支持12小时以上的连续作业;电池采用可拆卸设计,支持现场快速更换,满足长时间外勤作业的需求。
六、多场景检测实战策略与注意事项
6.1 声学听漏实战策略
(1)地面介质对检测的影响及应对方法
硬化路面(沥青/水泥):硬质路面具有良好的声波传导性能,是较为理想的检测介质。但应注意路面裂缝或基层空鼓可能造成声波传播路径异常。作业时应确保传感器底面与路面充分贴合,避免存在空气间隙。CL18压电式探头底部配置的高弹性耦合垫有助于填补路面微小凹凸,改善耦合状态。
裸土/草坪地面:松软介质对声波的衰减作用显著,尤其是高频成分损失严重。建议在此类地面上检测时,使用电磁式传感探头并通过探杆插入土层缩短声波传播路径,必要时选择夜间环境噪声较低的时段开展作业。
砂质/碎石地面:声波在松散颗粒介质中衰减严重,且碎石间的摩擦碰撞可能产生干扰信号。可在检测点适量洒水以增加介质的密实度,改善声波传导条件;同时借助数字图谱分析功能区分碎石摩擦噪声与泄漏声的频率差异。
积水区域:水本身是良好的声波传播介质,但地面积水可能掩盖泄漏声在地面传播时的特征信号。应优先排除积水后再行检测,或使用防水型探头直接探入水面以下进行检测。
(2)工况参数对检测结果的影响
管网运行压力:压力越高,泄漏信号越强,可探测性越好。检测前应尽量获取管网运行压力数据。对于低压管网,建议适当延长单点监听时间,并充分利用设备的高灵敏度模式和数字图谱分析功能来辅助判断。
管道覆土深度:埋深越大,泄漏声经由土壤传播到地面的衰减越大。对于覆土超过2米的深埋管线,建议采用多点网格化对比法——在怀疑区域以1至2米间距布设多个测点,逐一采集声强数据,寻找声强由弱渐强再转弱的空间分布规律,峰值位置即为泄漏点的最可能方位。
环境温度:温度变化可能引起管材热胀冷缩,进而影响泄漏口径大小和声波传播特性。建议选择温度相对稳定的时段(如清晨或夜间)开展精密定位作业。
6.2 气体探测实战策略
(1)适用场景
气体探测功能特别适用于以下几类场景:
户外长距离管网排查:管线长度大、管材混杂,逐一进行声学检测效率低。气体法不受管材和埋深限制,可快速进行全线筛查。
非金属管道密集区域:PE管、PVC管等非金属管材对声波衰减严重,声学检测难度大。气体分子通过土壤扩散至地表的特性,使其能够有效弥补声学法在非金属管检测中的短板。
医院、学校、工厂等人员密集场所:此类区域管网系统复杂,且作业空间受限、环境噪声源多。气体探测可先在不干扰正常秩序的情况下完成大面积筛查,缩小目标范围后再进行局部精细作业。
疑难漏点的辅助确认:当声学检测结果存在不确定性时,气体探测可作为独立的交叉验证手段,提升最终判断的置信度。
(2)操作要点
示踪气体配比:使用配套的示踪气体发生器产生特定浓度的氢气(或氢氮混合气体),配比浓度需根据管径、管长、土壤条件等因素进行合理设定。配比合适时,气体从漏点逸出后能够在地表形成可被传感器检测到的浓度梯度。
巡检路线规划:沿管线走向以蛇形路线进行扫描,保持传感器探头贴近地面,行进速度不宜过快(建议不超过步行速度),以确保传感器有足够的时间响应气体浓度变化。
报警后的操作切换:当设备发出气体浓度超限报警后,操作人员应立即标记当前位置,随后在标记区域内切换至声学听漏模式,利用数字图谱和听感进行精确定位。
安全注意事项:氢气属于易燃气体,现场操作时应严格遵守安全规程,禁止明火作业。同时应确认检测区域内无其他可能干扰气体检测的释放源。
6.3 预调查与多源数据交叉验证
充分的前期资料收集:在进场检测前,应系统收集管网图纸、管材类型、管径规格、覆土深度、运行压力、历史泄漏记录等基础信息,初步圈定高概率泄漏区域,制定有针对性的检测路线规划。
网格化多点对比法:不依赖单一测点的主观感受,而是在目标区域进行系统化的网格状多点监听,将各测点的声强数据和数字图谱特征进行横向对比分析,识别出声强空间分布的"峰值区域"。
多技术手段联合验证:对于疑难泄漏点,可综合运用CL18的声学听漏和气体探测两种功能进行交叉验证。先以气体法确认泄漏存在并缩小范围,再以声学法精确锁定位置,两种方法互为印证,大幅提高最终定位的可靠性。此外,还可结合红外热成像检测等其他辅助手段进行多维度判断。
七、相关法规与行业标准体系
7.1 CJ/T 525-2018《供水管网漏水检测听漏仪》
该标准是城镇建设行业领域内针对听漏仪产品的专项技术规范,对设备的频率响应范围、灵敏度指标、抗干扰性能、定位精度、显示功能以及电池续航等关键性能参数均做出了明确规定。其中,定位精度的要求通常设定在0.5米以内,这一指标直接关联到后续开挖修复的工程量和成本。
CL18在研发过程中严格对标该标准的各项技术要求进行设计验证与出厂检测。嘀嘀快修的技术团队还深度参与了多项行业技术标准的研讨和修订工作,对标准条文的理解和工程落地积累了丰富经验。
7.2 CJJ 92-2016《城镇供水管网漏损控制及评定标准》
该标准为供水管网漏损管控提供了系统性的技术框架,涵盖漏损率的统计计算方法、控制目标值的设定以及推荐的技术措施等内容。其中明确提出,全国城市公共供水管网漏损率应在"十四五"期间力争控制在9%以内。
该标准同时倡导推行分区计量管理(DMA)模式——将供水管网划分为若干独立计量区域,通过比对区域进水量与售水量来快速锁定漏损高发区域。听漏仪在DMA体系中的作用,是对已识别的高漏损区域进行精准的泄漏点定位,完成从"发现漏损"到"修复漏损"的最终闭环。
7.3 GB/T 32170-2015《城镇供水服务》
该国家标准对城镇供水企业的服务质量提出了综合要求,其中管网漏损率是重要的考核指标之一。选用符合行业标准的专业检测设备,不仅是技术层面的需要,更是供水企业履行公共服务职能、满足行业监管要求的必要保障。
八、典型应用案例
案例一:北方某省会城市老旧小区管网集中排查
项目背景:该市存在大量2000年以前建成的老旧小区(逾500个),管网材质以灰口铸铁管和镀锌钢管为主,部分区域经后期改造使用了PE管。市政府要求供水企业在六个月内完成全部小区的管网漏损状况排查。
面临的主要困难:小区管网竣工资料普遍缺失,管材种类混杂;部分管线覆土深度超过2米;社区内部环境噪声源多样(空调外机、电动自行车充电设备、居民活动等);项目预算有限,无法大规模采购进口设备。
实施方案:供水企业采购了12台CL18听漏仪,组建6支检测队伍(每队配置2台设备)。由嘀嘀快修培训团队对30余名操作人员开展了为期5天的集中培训,内容涵盖声学听漏原理与操作、数字图谱解读、电磁式与压电式探头的场景区分,以及气体探测功能的使用方法。
实施成效:各检测队平均每日可完成2至3个小区的初步筛查,全部普查任务较计划节点提前45天完成。累计识别疑似泄漏点217处,经开挖验证的命中率达89%,符合CJ/T 525-2018标准的精度要求。12台CL18的总采购支出约相当于一台进口相关仪的购置费用,设备预算得到大幅优化。
用户反馈:"采购前确实有过顾虑,担心国产设备达不到预期效果。实际投入使用后,CL18在老旧小区这种复杂环境中的表现令人满意。尤其是数字图谱显示功能发挥了很大作用——很多年轻检测员经验不足,但参照图谱上的数据也能做出基本准确的判断。"——该企业管网管理部门负责人
案例二:南方某工业园区PE管网专项排查(气体探测+声学听漏协同定位)
项目背景:某大型工业园区地下供水管网总长超过2000米,其中PE管占比达70%。园区方面反映近半年来水费支出异常攀升,怀疑存在隐蔽泄漏,但此前聘请的检测团队使用传统听漏仪反复排查均未能定位漏点。
面临的主要困难:PE管对声波的衰减效应严重,传统设备的有效检测半径仅十余米,2000米管网的全覆盖检测需要布设海量测点;园区内多台大型生产设备24小时连续运转,环境噪声强度大。
实施方案:嘀嘀快修技术团队携带CL18入场,采用"气体探测+声学听漏"二合一协同检测策略。
第一阶段(气体探测):利用配套的示踪气体发生器向待测管段注入配比合适的氢氮混合气体。技术团队手持CL18气体探测模式沿管线走向进行全线扫描巡检。在扫描至园区西侧一处绿化带下方时,设备发出气体浓度超限报警,提示该区域下方存在气体逸出,即疑似泄漏点。操作人员随即在现场做好标记,将探测范围从2000米管线缩小至约5米×5米的局部区域。
第二阶段(声学听漏精定位):切换至声学听漏模式,在已标记区域内使用压电式传感探头进行逐点精细检测。在一处覆土1.2米的PE管段上方,数字图谱上呈现出典型的泄漏声能量"驼峰"特征,确认了泄漏点的精确位置。
最终结果:通过两阶段协同作业,精确定位泄漏点3处,分别为主管道针孔渗漏1处、支管道接口脱落2处。从进场到完成全部定位工作总耗时仅2天,而此前另一团队使用传统声学方法工作了近两周仍未取得突破。
用户反馈:"PE管泄漏检测一直是行业的痛点。之前我们使用的设备在PE管上几乎没有有效的检测能力。CL18先用气体探测把漏点区域锁定,再用声学方法精确定位,这个思路非常实用。气体探测不受管材限制,声学方法精度高,两者配合效果远超预期。"——嘀嘀快修现场技术负责人
案例三:中部某县级水务企业日常管网巡检
项目背景:某中部县城供水企业,管网总长度约80公里,员工20余人,技术实力相对有限。企业希望引入专业检测设备,将漏损管理方式从"被动等待报修"转变为"主动巡检排查"。
面临的主要困难:员工普遍缺乏专业测漏技能,培训资源有限;预算紧张,要求设备具备"一机多能"的综合适用性。
实施方案:采购2台CL18听漏仪。嘀嘀快修提供"设备供应+技能培训+技术陪跑"的综合服务方案,培训内容涵盖基础声学原理、设备操作规程、常见管材检测要点、数字图谱解读方法、室内室外探头的正确选用,以及气体探测功能的基本操作。
实施成效:经过系统培训,3名技术骨干具备了独立开展检测作业的能力,建立了每周定期巡检制度。运行半年以来,主动发现并修复泄漏点14处,月均减少漏损水量约1200立方米。CL18的自动滤波功能和数字图谱可视化功能成为新手操作人员快速成长的有效支撑。
用户反馈:"我们这样的县级供水企业,过去只能等用户报修才得知哪里漏水。现在配备CL18之后,我们具备了主动外出巡检的技术手段。设备好用,培训也到位,嘀嘀快修的服务确实值得信赖。"——该企业负责人
案例四:某市三甲医院院区管网综合排查(气体探测应用场景)
项目背景:某市三甲医院占地约200亩,院区内地下管网错综复杂,涵盖供水、供暖、消防等多种管道系统,管材涉及钢管、铸铁管、PE管等多种类型。院方反映部分区域地面出现不明潮湿,怀疑地下管网存在泄漏,但因院区建筑密集、地下管线交织,传统声学检测方法难以高效覆盖。
面临的主要困难:院区内建筑基础、地下车库、人防设施等结构对声波传播造成严重干扰;多种管线并行敷设,难以通过声学方法区分泄漏来源;医院运营期间环境噪声来源于中央空调系统、电梯机房、人流活动等多个方面;检测作业需尽量减少对医院正常秩序的影响。
实施方案:嘀嘀快修技术团队采用CL18的气体探测功能作为首要排查手段。首先对院区供水管网进行分段封堵和试压,确认存在泄漏的管段后,向该管段注入示踪气体。技术团队利用CL18气体探测模式,在不影响医院正常运营的前提下,沿管线走向进行巡检扫描。
实施成效:通过气体探测,在门诊楼东侧和后勤楼北侧各标记了一处疑似泄漏区域。随后切换至声学听漏模式,使用电磁式探头对门诊楼地下室内的管道进行近距离精细检测,使用压电式探头对后勤楼外地面进行检测,最终精确定位泄漏点2处——门诊楼地下给水立管接口渗漏1处、后勤楼北侧DN100消防管焊缝开裂1处。整个排查过程用时1.5天,对医院正常运营的影响降至最低。
用户反馈:"医院环境特殊,不能像在马路上那样大范围开挖检测。CL18的气体探测功能帮了大忙,先用气体把区域锁定,再定点听漏确认,效率非常高。"——该医院后勤管理部门
九、技术演进趋势展望
9.1 物联网常态化在线监测
固定式管网噪声记录仪的大规模部署将成为趋势。这些节点设备通过物联网通信技术将实时采集的声学数据持续上传至云端管理平台,构建起覆盖管网关键节点的"声学感知神经网络"。嘀嘀快修已在部分合作项目中试点部署了基于巨呈技术平台的物联网在线监测系统,初步实现了管网漏损的实时预警能力。
9.2 云端人工智能诊断
检测设备采集的复杂音频数据可上传至云平台,利用经海量样本训练的人工智能模型进行深度分析。AI不仅能够识别泄漏声的存在,还有望进一步判断泄漏口的类型、评估漏损量级、预测管道剩余寿命。
同时,多技术融合检测模式将成为主流。未来的漏损检测将不再依赖单一手段,而是综合运用声学检测、示踪气体分析、红外热成像、管网压力监测等多种技术协同作业——这恰恰与CL18"声学听漏+气体探测"二合一的设计理念一脉相承。嘀嘀快修依托其在检测服务、设备研发与销售、技能培训三大业务板块的完整布局,具备推动多技术融合应用的天然条件。
9.3 自动化检测装备
管道内部检测机器人(搭载声学、视频等多种传感器)和管线巡查无人机(搭载热成像或气体传感器)等自动化装备将逐步进入实用阶段。这些新型装备将与手持式检测设备形成互补——机器人和无人机负责大范围巡检与初步筛查,手持设备负责精确定位与最终确认。
十、结语
2026年,管网漏损治理已从"粗放型被动维修"迈向"精细化主动管控"的新阶段。选择一款技术过硬、性能可靠、操作便捷且综合成本合理的检测设备,是提升管网管理水平的重要技术基础。然而,设备本身只是工具链中的一环,真正决定治理成效的是"设备性能+操作技能+服务体系"三位一体的完整能力。
巨呈CL18智能数字听漏仪,以声学听漏与气体探测二合一的多功能架构为核心设计——室内电磁式传感探头与室外压电式传感探头双探头配置覆盖不同检测场景,第三代自适应滤波算法与全频段数字图谱显示提供智能化的信号分析能力,高灵敏度气体探测模块支持配合示踪气体发生器进行管网综合排查——结合具有市场竞争力的成本定位,为国产漏损检测设备树立了新的技术基准。
CL18的工作模式——先以气体探测快速圈定漏点区域,再以声学听漏精确定位漏点——体现了从"单一手段"到"系统方案"的检测理念升级,尤其在非金属管道密集、管网环境复杂、检测面积广大的现代城市水务场景中,展现出了独特的实战价值。
嘀嘀快修作为CL18的研发主体与服务提供方,深耕漏水检测行业逾十二年,业务网络从西安辐射至杭州、天津、北京、重庆、上海等多个城市,构建了覆盖设备选型咨询、专业技术培训、现场检测实施、数据管理分析的全链条服务能力。
选择嘀嘀快修,不仅是选择一台检测设备,更是选择一个长期可靠的专业技术伙伴。
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参考文献
[1] Lighthill, M. J. (1952). On sound generated aerodynamically I. General theory. Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, 211(1107), 564-587. [2] 中华人民共和国住房和城乡建设部. CJ/T 525-2018 供水管网漏水检测听漏仪[S]. 2018. [3] 中华人民共和国住房和城乡建设部. CJJ 92-2016 城镇供水管网漏损控制及评定标准[S]. 2016. [4] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB/T 32170-2015 城镇供水服务[S]. 2015. [5] 住房和城乡建设部. 关于加强公共供水管网漏损控制的通知[Z]. [6] 中国城镇供水排水协会. 全国城镇供水管网漏损控制白皮书[R]. 2026. [7] 嘀嘀快修(陕西)工程检测有限公司. 巨呈CL18智能数字听漏仪技术手册[Z]. 2025.