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水利是巨大的行業(yè)和產(chǎn)業(yè)，為全面推進落實水利部“智慧水利”體系建設總目標，推進 3S、5G、BIM、數(shù)字孿生、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術在水利中的應用，按照“需求牽引、應用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的要求，推進算據(jù)、算法、算力建設，建設數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程，加快構建具有預報、預警、預演、預案功能的智慧水利體系。大力推進數(shù)字孿生水利建設勢在必行，數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利建設突破了傳統(tǒng)信息化的局限和建設模式。

無論是智慧水利還是數(shù)字孿生水利建設，對于水利管道的健康監(jiān)測尤為重要，那么智慧水利管道健康感知技術有哪些呢？在這里我們綜合國內部分的智慧水利管道健康感知技術分析及應用做一個闡述，主要有以下十點技術。

一、分布式光纖監(jiān)測預警技術

（1）分布式光纖振動監(jiān)測預警技術。2007年，英國OptaSense公司開始研發(fā)DAS（Distributed fiber Acoustic Sensing，分布式光纖聲波傳感）系統(tǒng)，并進行世界上首ci管道泄漏檢測。國內相關單位相繼開展DAS科研攻關和應用，利用同溝敷設的通信光纜，可實現(xiàn)對管道全方位實時泛在感知監(jiān)測。

（2）分布式光纖測溫監(jiān)測預警技術。2019年，國內引進該技術在中俄東線北段高后果區(qū)現(xiàn)場試用，2020年在中俄東線中段、南段現(xiàn)場應用。利用同溝敷設通信光纜，對人口密集型高后果區(qū)、地勢起伏地段管段實時監(jiān)測。

（3）分布式光纖應變監(jiān)測預警技術。2002年，瑞士Omnisens公司在柏林鹽水管道開始應用，取得較好效果。2019年，國內引進該技術在港棗線煤礦采空區(qū)開展研究。采取單獨敷設緊固式光纜，對需要監(jiān)測的管段（如地震斷裂帶、軟土地基等處）進行實時監(jiān)測。

二、聲波傳感器監(jiān)測技術

（1）光纖聲波傳感器測漏技術

利用光纖水聽器進行管道泄漏聲音監(jiān)測。將光纖聲波傳感間（光纖水聽器）隔一定距離（500~1000米）布置在供水管道表面，用聲波定位法測量兩傳感器之間的泄漏點。

（2）電學聲波傳感器測漏技術

利用壓電水聽器進行管道泄漏聲音監(jiān)測。壓電陶瓷水聽器（每隔500~1000米）布設于供水管道上進行管網(wǎng)泄漏噪聲偵聽，通過對聲信號處理的分析判斷漏點位置和大小，采取定位算法和模式識別算法精準等位。壓電陶瓷水聽器前端傳感，為管道現(xiàn)場自動化采集前端數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸技術，無縫鏈接管道現(xiàn)場自動化數(shù)據(jù)采集和控制中心。

三、振弦式應力應變監(jiān)測技術

20世紀30年代，振弦式應變計在國外問世。20世紀70年代，我國大壩、橋梁、公路等土木工程中得以應用。近年來，隨著高強鋼管道里程不斷增加，途經(jīng)地質災害區(qū)越來越多，該技術廣泛應用于供水管道本體監(jiān)測上。

四、無人機巡護技術

近年來，隨著無人機技術、通信技術和人工智能技術的發(fā)展，無人機所具有的長距離、即時傳輸、即時識別報警等優(yōu)勢，在長輸供水管道巡護業(yè)務中得到體現(xiàn)。目前由于受空域禁飛和續(xù)航能力限制，無人機巡護還不能做到全天候實時監(jiān)測管道。

五、衛(wèi)星監(jiān)測技術

星載InSAR（合成孔徑雷達干涉測量）技術。InSAR技術zui早始于20世紀60年代，21世紀初國外開始用其對管道沿線地表變形與管道基礎設施進行監(jiān)測，均取得較好效果。我國應用研究起步較晚，近10年取得較大進展，在國土、公路、鐵路等領域開展地表變形監(jiān)測，油氣、供水管道行業(yè)還處在理論研究和技術探索階段。

六、光學衛(wèi)星影像

20世紀80年代中期到21世紀，國際光學衛(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一體式光學衛(wèi)星發(fā)展歷程。美國利用衛(wèi)星影像結合地球化學資料實現(xiàn)了油氣藏探查。我國衛(wèi)星技術始于1970年，目前形成了資源系列、高分系列、環(huán)境/實踐系列、小衛(wèi)星系列、氣象系列、海洋系列等衛(wèi)星技術，并應用遙感衛(wèi)星技術進行管道設計選線及輔助管道日常管理。

受重訪周期和資費影響，這兩種技術一般用于大范圍地災普查、周期性地貌及周邊環(huán)境變化分析等，不能對管道進行實時監(jiān)測。

七、視頻智能識別技術

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

八、GNSS地表位移監(jiān)測技術

GNSS（Global Navigation Satellite System，全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)）技術在20世紀中葉得以研究發(fā)展，1994年美國建成GPS系統(tǒng)，1996年俄羅斯建成GLONASS系統(tǒng)，目前我國部署完成BDS3系統(tǒng)。早期專業(yè)型GNSS監(jiān)測設備成本昂貴，僅在蘭成渝管道開展科學研究。隨著高精度、小型化、千元級GNSS監(jiān)測設備研制成功，已廣泛用于管道滑坡、土體崩塌等易發(fā)生地質災害管段的監(jiān)測。

九、智能陰保監(jiān)控技術

意大利SNAM公司在其所轄32625 km天然氣管道上安裝17000個智能電位采集儀，通過Wireless傳至PEGASO系統(tǒng)統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。國內智能電位采集儀zui早出現(xiàn)在2005年，主要用于技術理論研究和現(xiàn)場試驗。陰極保護遠程監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場感知設備和后臺分析軟件組成，一般3km～5km設置一個智能電位采集儀（智能樁）。

十、雨量監(jiān)測技術

雨量計用來測量降水量、降水強度、降水起始時間等數(shù)據(jù)。2000年左右開始用于管道沿線地質災害監(jiān)測預警中，目前常用的是翻斗式雨量計或者壓電式雨量傳感器。一般用于滑坡、土體崩塌等易發(fā)生地質災害管段。

總結：基于國產(chǎn)化數(shù)字化技術底座，多家協(xié)同的新業(yè)態(tài)為整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)帶來了重大的變化和變革。面向未來，邁煌期待和合作伙伴堅定的攜手同行，在智慧水利、數(shù)字孿生水利發(fā)展快車道的黃金時期，共享新機遇，為新階段智慧水利管道健康感知技術分析能力以及高質量發(fā)展提供有力支撐和強力驅動，共同實現(xiàn)在智慧水利產(chǎn)業(yè)的追求，共贏未來。