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水利是巨大的行業(yè)和產(chǎn)業(yè)，為全面推進(jìn)落實(shí)水利部“智慧水利”體系建設(shè)總目標(biāo)，推進(jìn) 3S、5G、BIM、數(shù)字孿生、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)在水利中的應(yīng)用，按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的要求，推進(jìn)算據(jù)、算法、算力建設(shè)，建設(shè)數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程，加快構(gòu)建具有預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案功能的智慧水利體系。大力推進(jìn)數(shù)字孿生水利建設(shè)勢(shì)在必行，數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利建設(shè)突破了傳統(tǒng)信息化的局限和建設(shè)模式。

無(wú)論是智慧水利還是數(shù)字孿生水利建設(shè)，對(duì)于水利管道的健康監(jiān)測(cè)尤為重要，那么智慧水利管道健康感知技術(shù)有哪些呢？在這里我們綜合國(guó)內(nèi)部分的智慧水利管道健康感知技術(shù)分析及應(yīng)用做一個(gè)闡述，主要有以下十點(diǎn)技術(shù)。

一、分布式光纖監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)

（1）分布式光纖振動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)。2007年，英國(guó)OptaSense公司開(kāi)始研發(fā)DAS（Distributed fiber Acoustic Sensing，分布式光纖聲波傳感）系統(tǒng)，并進(jìn)行世界上首ci管道泄漏檢測(cè)。國(guó)內(nèi)相關(guān)單位相繼開(kāi)展DAS科研攻關(guān)和應(yīng)用，利用同溝敷設(shè)的通信光纜，可實(shí)現(xiàn)對(duì)管道全方位實(shí)時(shí)泛在感知監(jiān)測(cè)。

（2）分布式光纖測(cè)溫監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)。2019年，國(guó)內(nèi)引進(jìn)該技術(shù)在中俄東線北段高后果區(qū)現(xiàn)場(chǎng)試用，2020年在中俄東線中段、南段現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。利用同溝敷設(shè)通信光纜，對(duì)人口密集型高后果區(qū)、地勢(shì)起伏地段管段實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

（3）分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)。2002年，瑞士Omnisens公司在柏林鹽水管道開(kāi)始應(yīng)用，取得較好效果。2019年，國(guó)內(nèi)引進(jìn)該技術(shù)在港棗線煤礦采空區(qū)開(kāi)展研究。采取單獨(dú)敷設(shè)緊固式光纜，對(duì)需要監(jiān)測(cè)的管段（如地震斷裂帶、軟土地基等處）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

二、聲波傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)

（1）光纖聲波傳感器測(cè)漏技術(shù)

利用光纖水聽(tīng)器進(jìn)行管道泄漏聲音監(jiān)測(cè)。將光纖聲波傳感間（光纖水聽(tīng)器）隔一定距離（500~1000米）布置在供水管道表面，用聲波定位法測(cè)量?jī)蓚鞲衅髦g的泄漏點(diǎn)。

（2）電學(xué)聲波傳感器測(cè)漏技術(shù)

利用壓電水聽(tīng)器進(jìn)行管道泄漏聲音監(jiān)測(cè)。壓電陶瓷水聽(tīng)器（每隔500~1000米）布設(shè)于供水管道上進(jìn)行管網(wǎng)泄漏噪聲偵聽(tīng)，通過(guò)對(duì)聲信號(hào)處理的分析判斷漏點(diǎn)位置和大小，采取定位算法和模式識(shí)別算法精準(zhǔn)等位。壓電陶瓷水聽(tīng)器前端傳感，為管道現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化采集前端數(shù)據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，無(wú)縫鏈接管道現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集和控制中心。

三、振弦式應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)

20世紀(jì)30年代，振弦式應(yīng)變計(jì)在國(guó)外問(wèn)世。20世紀(jì)70年代，我國(guó)大壩、橋梁、公路等土木工程中得以應(yīng)用。近年來(lái)，隨著高強(qiáng)鋼管道里程不斷增加，途經(jīng)地質(zhì)災(zāi)害區(qū)越來(lái)越多，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于供水管道本體監(jiān)測(cè)上。

四、無(wú)人機(jī)巡護(hù)技術(shù)

近年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)所具有的長(zhǎng)距離、即時(shí)傳輸、即時(shí)識(shí)別報(bào)警等優(yōu)勢(shì)，在長(zhǎng)輸供水管道巡護(hù)業(yè)務(wù)中得到體現(xiàn)。目前由于受空域禁飛和續(xù)航能力限制，無(wú)人機(jī)巡護(hù)還不能做到全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)管道。

五、衛(wèi)星監(jiān)測(cè)技術(shù)

星載InSAR（合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量）技術(shù)。InSAR技術(shù)zui早始于20世紀(jì)60年代，21世紀(jì)初國(guó)外開(kāi)始用其對(duì)管道沿線地表變形與管道基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)，均取得較好效果。我國(guó)應(yīng)用研究起步較晚，近10年取得較大進(jìn)展，在國(guó)土、公路、鐵路等領(lǐng)域開(kāi)展地表變形監(jiān)測(cè)，油氣、供水管道行業(yè)還處在理論研究和技術(shù)探索階段。

六、光學(xué)衛(wèi)星影像

20世紀(jì)80年代中期到21世紀(jì)，國(guó)際光學(xué)衛(wèi)星影像經(jīng)歷了從膠片返回向光電傳輸、敏捷型高分辨率偵測(cè)一體式光學(xué)衛(wèi)星發(fā)展歷程。美國(guó)利用衛(wèi)星影像結(jié)合地球化學(xué)資料實(shí)現(xiàn)了油氣藏探查。我國(guó)衛(wèi)星技術(shù)始于1970年，目前形成了資源系列、高分系列、環(huán)境/實(shí)踐系列、小衛(wèi)星系列、氣象系列、海洋系列等衛(wèi)星技術(shù)，并應(yīng)用遙感衛(wèi)星技術(shù)進(jìn)行管道設(shè)計(jì)選線及輔助管道日常管理。

受重訪周期和資費(fèi)影響，這兩種技術(shù)一般用于大范圍地災(zāi)普查、周期性地貌及周邊環(huán)境變化分析等，不能對(duì)管道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

七、視頻智能識(shí)別技術(shù)

隨著人工智能技術(shù)發(fā)展，目前采用視頻智能識(shí)別技術(shù)的第三代工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)已用于現(xiàn)場(chǎng)管理。受攝像頭照射距離和數(shù)據(jù)傳輸影響，視頻智能識(shí)別技術(shù)無(wú)法對(duì)管道全覆蓋監(jiān)視。

八、GNSS地表位移監(jiān)測(cè)技術(shù)

GNSS（Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）技術(shù)在20世紀(jì)中葉得以研究發(fā)展，1994年美國(guó)建成GPS系統(tǒng)，1996年俄羅斯建成GLONASS系統(tǒng)，目前我國(guó)部署完成BDS3系統(tǒng)。早期專業(yè)型GNSS監(jiān)測(cè)設(shè)備成本昂貴，僅在蘭成渝管道開(kāi)展科學(xué)研究。隨著高精度、小型化、千元級(jí)GNSS監(jiān)測(cè)設(shè)備研制成功，已廣泛用于管道滑坡、土體崩塌等易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害管段的監(jiān)測(cè)。

九、智能陰保監(jiān)控技術(shù)

意大利SNAM公司在其所轄32625 km天然氣管道上安裝17000個(gè)智能電位采集儀，通過(guò)Wireless傳至PEGASO系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。國(guó)內(nèi)智能電位采集儀zui早出現(xiàn)在2005年，主要用于技術(shù)理論研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。陰極保護(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)感知設(shè)備和后臺(tái)分析軟件組成，一般3km～5km設(shè)置一個(gè)智能電位采集儀（智能樁）。

十、雨量監(jiān)測(cè)技術(shù)

雨量計(jì)用來(lái)測(cè)量降水量、降水強(qiáng)度、降水起始時(shí)間等數(shù)據(jù)。2000年左右開(kāi)始用于管道沿線地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警中，目前常用的是翻斗式雨量計(jì)或者壓電式雨量傳感器。一般用于滑坡、土體崩塌等易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害管段。

總結(jié)：基于國(guó)產(chǎn)化數(shù)字化技術(shù)底座，多家協(xié)同的新業(yè)態(tài)為整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)帶來(lái)了重大的變化和變革。面向未來(lái)，邁煌期待和合作伙伴堅(jiān)定的攜手同行，在智慧水利、數(shù)字孿生水利發(fā)展快車道的黃金時(shí)期，共享新機(jī)遇，為新階段智慧水利管道健康感知技術(shù)分析能力以及高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐和強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)，共同實(shí)現(xiàn)在智慧水利產(chǎn)業(yè)的追求，共贏未來(lái)。