급수관망 파이프 누출 모니터링 시스템

1. 시스템 개요

급수관망의 송수압력이 높고 송수과정에서 밸브가 갑자기 열리거나 닫히는 등 원인으로 류속에 갑작스러운 변화가 생기면 도관의 압력은 대폭적인 파동을 일으켜 해머효과를 산생하게 된다.해머는 매우 큰 파괴성을 가지고 있다: 압력이 너무 높으면 파이프의 파열을 일으킬 수 있고, 반대로 압력이 너무 낮으면 파이프의 찌그러짐을 초래할 수 있으며, 밸브와 고정부품을 손상시킬 수 있어 급수시스템의 안전을 심각하게 위협할 수 있다.

해머 효과를 낮추고 급수 시스템의 안전을 보장하기 위해서는 해머 보호 시스템을 설치해야 한다.그중에 세트가 포함되어 있어요.급수관망 파이프 누출 모니터링 시스템, 그것은 수청기, 고주파 압력 센서, 데이터 수집 및 전송 장비 RTU와 소프트웨어 등의 내용을 포함하며, 압전 세라믹 수청기를 이용하여 파이프에 부설하여 관망 누출 소음 탐지를 진행하고, 음향 신호 처리에 대한 분석을 통해 누락 지점의 위치와 크기를 판단하며, 위치 알고리즘과 패턴 식별 알고리즘을 채택하여 정확하게 위치를 정한다.압전 세라믹 수청기는 프런트엔드 감지로서 파이프 현장 자동화를 위해 프런트엔드 데이터 무선 네트워크 전송 기술을 수집하고 파이프 현장 자동화 데이터 수집 및 제어 센터를 원활하게 연결한다.

2. 기술 매개 변수

1. 수청기

작동 주파수 범위: 20Hz~50kHz

저주파 감도: -172dB Vre: 1V/μPascal

水平指向性：±2.0dB@125kHz

작동 깊이: 500m

작동 온도: -40~80°C

정압 유지: 68Bar

낮은 소음, 높은 내구성, 침수 필요

2、고주파 압력 센서

샘플링 주파수: 64/128/256Hz로 분석 요구 사항 충족

양정: 0~300psia, 음압의 모니터링을 만족시켜야 한다;

정밀도: ≤ 0.1% FS

응답 시간: ≤ 1ms

전압: 5V+/-0.5V

출력 신호: 0-30/100mV

작동 온도: -40 ℃ ~ 80 ℃

정압 유지: 68Bar

재료: 스테인리스 스틸 분리 필름

보호 수준: IP68

3、데이터 수집 및 전송(RTU):

RTU는 현장에 설치하는 설비로 전원, 데이터 수집, 무선 통신 등의 모듈을 통합한 일체형 종합 단말기 모듈로 현장 시공 상황에 따라 다른 외형을 선택할 수 있다.센서 수집 및 통신 중단 내장 전원 변환 모듈, 무선 통신 모듈, 위성 신호 수신 모듈은 수청기 및 압력 센서에 전원을 제공하고 신호를 수집 할 수 있으며 예비 신호 분석 처리 후 무선 네트워크를 통해 모니터링 센터 서버에 전송됩니다.

아날로그 입력 6채널 0-5V/0-20mA/4-20mA

샘플링 비트 16비트 오디오 수집 가능

샘플링 속도 최대 100kHz 속도는 무선 통신 4G를 설정하여 2G/3G를 아래로 커버할 수 있으며, SIM 카드 인터페이스가 있고, 광섬유 통신 지원, 직렬 서버 세트, profinet 등 범용 이더넷 프로토콜을 지원한다.

유선 통신 RS485 2소켓, MODBUS 지원

자동 교정 GPS/베이더우 정밀도 1pps

내장 배터리 리튬이온 배터리는 외부 전원이 고장난 후, 현장 설비 운행을 만족시키다 최소 1월 외부 전력 공급 9-36V DC 만족 태양열 전력 공급 장치 출력 전압, 외부 전력 공급 가능: 12VDC, 소프트웨어를 통해 자동으로 내장 전원을 전환한다.

4. 모니터링 소프트웨어

(1) 시스템 기본 기능

시스템 기본 인터페이스

시스템 하단에는 기초 지리 정보 도면층 데이터를 채택하여 기초 지리 정보 도면층 위에 배관망 데이터, 사이트 데이터 등 도면층을 로드하여 지도 전시에 기반한 정보 시스템을 실현한다.

시스템은 지도 조작에 기반한 기초 도구를 제공하여 지도를 드래그하고 축소할 수 있다.

시스템은 배관망 데이터를 로드하는 기능을 제공하며, 로드된 배관망 데이터는 배관연령, 배관재, 구경 등 속성에 따라 서로 다른 색상으로 구분하여 시스템에 전시할 수 있다.파이프라인 세부 정보를 보려면 파이프라인 세그먼트를 클릭합니다.

시스템은 밸브, 노드를 로드하는 기능을 제공합니다.로드가 완료되면 를 선택하여 시설의 세부 정보를 볼 수 있습니다.

마우스나 올가미 도구를 통해 선택할 수 있는 모니터링 사이트를 로드할 수 있습니다.

데이터 조회 기능

마우스로 선택하거나 올가미 도구를 사용하여 선택하면 시스템은 선택된 사이트의 데이터 조회 창을 팝업하여 데이터 필터를 통해 조회할 데이터 유형 (예: 압력, 음파탐지기, 장치 전압 등), 데이터 날짜 시간대, 데이터 해상도를 필터링합니다.

시스템은 선별된 데이터를 곡선, 주상도 등의 방식으로 전시할 수 있는 도형화된 데이터 전시 도구를 제공하며, 같은 데이터 전시 창은 여러 데이터 유형의 데이터를 중첩할 수 있어 분석원이 데이터를 조합하여 분석하는 데 편리하다.

데이터 그래픽 프리젠테이션 도구는 커브 드래그, 데이터 해상도 선택, 조회 날짜 범위 선택, 그래픽 변환 등의 도구를 제공합니다.

(2) 시스템 경보 기능

경보 전시

시스템은 완전 자동화된 경보 도구를 제공한다. 시스템은 일련의 기계 학습과 데이터 분석을 통해 배관망의 이상한 데이터 사건을 경보의 형식으로 모니터링 인원에게 피드백한다. 모니터링 인원은 시스템이 준 경보 정보와 실제 배관망 운영 상황을 결합하여 경보 정보를 평가하고 가장 짧은 시간에 누출, 폭발관 및 배관망 압력 순변 등 이상 상황을 발견하고 간섭한다.

경보 유형은 주로 다음과 같은 세 가지로 나뉘며, 동시에 데이터 상황에 따라 위험을 낮은 등급, 중간 등급, 높은 등급으로 정의한다.또한 각 경보 모듈에서 경보 분석 도구를 제공합니다.

1) 압력 순변 경보: 시스템이 압력 순변이 발생했다고 판단할 때 시스템은 순변이 발생한 시간과 순변의 폭을 역사 라이브러리에서 비교하여 이 순변에 대해 위험 정의를 한다. 예를 들어 위험이 한도값을 초과하면 경보를 촉발한다.

2) 저주파 압력 경보: 시스템은 이전의 배관망 운영 압력 역사 데이터에 따라 대응 시간대 압력 구간을 평가하고, 배관망 압력이 이 압력 구간보다 높거나 낮으면 이 압력 경보를 촉발한다.

음향학 누출 경보: 시스템은 음향학 데이터를 평가하고, 음향학 에너지 데이터가 증가폭 임계치를 초과할 때 이 경보를 촉발한다.

경보 분석

압력 순변 경보 분석: 압력 순변 경보 기능은 압력 순변 데이터의 도형화 분석 도구를 제공하고, 페이지에서 각각 순변 곡선 도형, 저주파 압력 곡선 도형, 압력 구간 곡선 도형 및 압력 사건 분포 도형을 전시한다.여러 개의 압력 순변 곡선을 중첩하여 압력 순변원에 대한 위치를 정한다.압력 시간 분포 그래픽은 동일한 시각 이상 값, 중요 이상 값, 모든 이상 값으로 나눌 수 있으며 그래픽 인터페이스에 점 패턴으로 표시됩니다.

저주파 압력 경보 분석: 저주파 압력 경보 기능은 압력 순변 데이터의 도형화 분석 도구를 제공하여 페이지에 저주파 압력 곡선과 압력 구간의 그림자를 보여준다.여러 사이트 및 기타 모니터링 데이터 (예: 음향 데이터) 를 결합하여 조회 분석을 수행할 수 있는 그래픽 도구를 제공합니다.

음향 누출 경보 분석: 음향 누출 경보 분석 시스템은 음향 데이터의 도형화 분석 도구를 제공하여 음향 데이터를 평가한다.그래픽 디스플레이 도구를 사용하여 사운드 강도를 막대 또는 곡선으로 표시합니다.동시에 서로 다른 날짜와 같은 시각의 음향학 데이터를 제공하여 비교하고, 음향학 데이터는 도형화된 방식으로 전시하며, 색채, 곡선, 도형을 통해 음향학 특징을 전시하여 과학적인 데이터 분석과 누설 판단을 실현한다.

(3) 음향 수신 데이터 브라우저 기능

사용자는 음파탐지기 데이터 브라우저를 통해 수집된 배관망 음향학 데이터를 분석할 수 있다.오디오 데이터 브라우저에는 다음과 같은 기능이 있습니다.

a) 서로 다른 날짜와 같은 시각의 음향학 데이터를 선별하여 비교 분석할 수 있다.

b) 동일한 페이지에서 서로 다른 사이트의 데이터를 필터링하여 분석할 수 있습니다.

c) 음향학 데이터는 도형화된 방식으로 전시하고 색채, 곡선, 도형을 통해 음향학 특징을 전시하여 과학적인 데이터 분석과 누설 판단을 실현한다.

d) 수집된 음향학 데이터를 재생하여 모니터링 요원이 모니터링할 수 있도록 제공분석하다.

e) 누설된 음향학이 두 사이트에서 수집될 때 관련성을 통해 음향학 소스를 위치시킬 수 있다.

(4) 압력 순변 분석 기능

압력순변분석모듈은 관망에서 발생하는 압력순변을 통계하고 이런 순변원을 분석하고 위치를 정한다.압력 순변 분석에는 다음과 같은 기능이 있습니다.

시스템은 통계 분석이 필요한 배관 영역 및 기간을 선택할 수 있는 필터링 인터페이스를 제공합니다.

시스템은 통계 목록을 제공하고, 순변 사건은 순변 폭에 따라 분류 통계를 진행하며, 동시에 배관망의 평균 압력, 배관망 재질, 배관망 관리 연령에 대해 분류 통계를 진행한다.

사이트를 선택하면 단일 사이트의 압력 변동을 분석할 수 있으며 시스템은 기둥 모양의 그래프 형식으로 변동 값을 보여 줍니다.단일 순변치 막대 그래프의 상단을 선택하여 순변으로 변경된 고주파 압력 곡선을 표시할 수 있으며, 이웃 사이트의 고주파 압력 곡선을 중첩하여 순변원을 분석하고 포지셔닝할 수 있다.

시스템은 또한 다음과 같은 통계 도표를 제공하여 순변 실현에 대한 보조 분석을 실현한다: 24시간 압력 순변 통계 도형(평균 압력 순변, 최대 압력 순변, 최소 압력 순변, 중위 압력 순변 통계 도형, 근무일 비근무일 압력 순변 통계 도형, 압력 순변 분포 통계 도형, 압력 순변 주파수 통계 도형 등 다양한 분석 도형 도구.

(5) 네트워크 커버리지 분석 능력

네트워크 커버리지 분석 모듈은 단일 센서 및 다중 센서가 조합된 대략적인 모니터링 범위를 확인하여 모니터링 요원을 보조하여 사이트 배치 분석 및 경보 범위 분석을 진행한다.

시스템은 덮어쓰기 결과를 끊임없는 색상으로 표시할 수 있다. 빨간색은 덮어쓰기 및 모니터링 효과가 비교적 강하다는 것을 나타내고, 녹색은 모니터링 덮어쓰기가 비교적 나쁘다는 것을 나타내며, 덮어쓰지 않은 파이프를 검은색으로 표시할 수 있다.

(6) 누수 이벤트 라이브러리 기능

누수 이벤트 라이브러리는 발견된 누락점을 기록하고 지도에 표시할 수 있어 후기에 통계를 조회할 수 있다.

누수 이벤트 라이브러리는 다음과 같은 기능을 제공합니다.

새로운 누수 사건: 시스템은 누수가 발생한 사건, 장소, 누수의 크기, 누수에 대한 설명을 입력하고 지도에 위치를 지정할 수 있는 누수 사건을 입력하는 페이지를 제공한다.

누락점 조회: 조회 영역을 선택한 후 시스템은 누락점을 지도에 표시하고, 사용자는 누락점 표시를 클릭하면 이 누락점의 상세한 정보를 볼 수 있다.

3. 사용의의

급수관망 파이프 누출 모니터링 시스템파이프의 작동을 실시간으로 모니터링합니다.파이프에 누출이 발생했을 때 누출이 발생한 위치를 제때에 발견하고 확정할 수 있기 때문에 제때에 효과적으로 응급처리를 하고 파이프의 누출로 인한 경제적 손실을 통제하고 줄일 수 있으며 뚜렷한 경제적 효과와 사회적 효과를 가진다.

이 시스템은 신호 처리, 패턴 인식 및 인공 지능 기술을 도입하여 파이프 누출 모니터링 시스템의 감도, 신뢰성 및 안정성을 향상시키고 오보율을 낮췄으며 현재 비교적 높은 파이프 누출 모니터링 기술로서 외국의 설비보다 나쁘지 않다.