隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)總里程已突破百萬(wàn)公里，管網(wǎng)老化、漏損問(wèn)題成為各地水務(wù)部門面臨的共同難題。據(jù)住建部發(fā)布的《2022年城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》顯示，全國(guó)城市公共供水管網(wǎng)平均漏損率接近15%，每年漏損的水資源量超過(guò)100億立方米，相當(dāng)于近700個(gè)西湖的蓄水量。在各類漏水檢測(cè)技術(shù)中，聽(tīng)漏儀憑借操作便捷、檢測(cè)效率高、無(wú)需破路等優(yōu)勢(shì)，成為管道檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用較為普遍的設(shè)備之一。

一、聽(tīng)漏儀的發(fā)展脈絡(luò)與基本定義

聽(tīng)漏儀的發(fā)展已有近百年歷史，*早的聽(tīng)漏設(shè)備是木質(zhì)聽(tīng)漏棒，依靠工作人員的聽(tīng)力直接通過(guò)金屬桿傳導(dǎo)的聲音判斷漏點(diǎn)位置，檢測(cè)準(zhǔn)確率受人員經(jīng)驗(yàn)影響較大。隨著電子技術(shù)和聲學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模擬式聽(tīng)漏儀、數(shù)字式聽(tīng)漏儀先后問(wèn)世，檢測(cè)的靈敏度和抗干擾能力不斷提升。

根據(jù)《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏水檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》的定義，聽(tīng)漏儀是指依靠采集管道漏水產(chǎn)生的聲學(xué)振動(dòng)信號(hào)，判斷漏點(diǎn)存在及位置的檢測(cè)設(shè)備，主要分為手持式便攜聽(tīng)漏儀、固定式聽(tīng)漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩大類^【1】。目前市場(chǎng)上的主流設(shè)備以數(shù)字式手持聽(tīng)漏儀為主，重量通常在1.5kg以內(nèi)，支持連續(xù)8小時(shí)以上的戶外工作，能夠適配不同材質(zhì)、不同埋深的管道檢測(cè)需求。

二、聽(tīng)漏儀的核心工作原理

聽(tīng)漏儀的工作原理基于管道漏水的聲學(xué)傳播特性，當(dāng)承壓管道出現(xiàn)破損時(shí)，管內(nèi)的高壓流體（通常是水）會(huì)從漏點(diǎn)處高速噴出，與漏口邊緣、管道壁以及周圍的土壤、砂石介質(zhì)產(chǎn)生持續(xù)摩擦和撞擊，進(jìn)而產(chǎn)生頻率范圍在50Hz~3000Hz的連續(xù)振動(dòng)聲波，這種聲波會(huì)沿著管道向兩端傳播，也會(huì)通過(guò)土壤介質(zhì)向地面?zhèn)鞑ィ@*是聽(tīng)漏儀能夠檢測(cè)到漏水信號(hào)的基礎(chǔ)。

一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字式聽(tīng)漏儀通常由拾振探頭、信號(hào)放大單元、數(shù)字濾波單元、人機(jī)交互單元四個(gè)部分組成，各單元協(xié)同完成信號(hào)的采集、處理和輸出。

首先是拾振探頭，作為整個(gè)設(shè)備的核心傳感部件，它能夠?qū)⒉杉降臋C(jī)械振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為微弱的電信號(hào)，不同材質(zhì)的探頭適配不同的檢測(cè)場(chǎng)景，比如接觸式金屬探頭適合貼在閥門、消火栓等暴露的管道附件上采集信號(hào)，地面探頭適合在路面上大范圍巡檢。針對(duì)金屬管道和非金屬管道的聲波傳播差異，部分廠商還推出了專屬調(diào)校的探頭，進(jìn)一步提升特定場(chǎng)景下的信號(hào)采集效率。

接下來(lái)是信號(hào)放大單元，由于漏點(diǎn)產(chǎn)生的聲波在傳播過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)明顯衰減，尤其是埋深超過(guò)2米的管道，或者是PVC、PE等非金屬管道，聲波衰減速度更快，到達(dá)地面的信號(hào)強(qiáng)度往往只有微伏級(jí)別，放大單元能夠?qū)⑽⑷醯碾娦盘?hào)放大數(shù)千甚至上萬(wàn)倍，確保信號(hào)能夠被識(shí)別。

之后是數(shù)字濾波單元，這是提升聽(tīng)漏儀抗干擾能力的核心模塊，城市環(huán)境中存在大量的背景噪音，比如交通產(chǎn)生的低頻噪音、施工產(chǎn)生的高頻噪音、居民生活產(chǎn)生的雜音等，數(shù)字濾波單元能夠通過(guò)預(yù)設(shè)的頻率區(qū)間，過(guò)濾掉與漏水聲波特征不符的噪音信號(hào)，突出有效信號(hào)，部分高端聽(tīng)漏儀還支持自定義濾波區(qū)間，工作人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的噪音情況靈活調(diào)整。

*后是人機(jī)交互單元，既可以通過(guò)耳機(jī)將處理后的音頻信號(hào)輸出給檢測(cè)人員，也可以通過(guò)顯示屏顯示信號(hào)的強(qiáng)度、頻譜圖等信息，方便工作人員判斷是否存在漏水以及大致的漏點(diǎn)位置。根據(jù)《聲學(xué) 管道漏水檢測(cè)聲學(xué)方法》中的相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)，在土層均勻、無(wú)明顯強(qiáng)干擾源的情況下，采用精度符合標(biāo)準(zhǔn)的聽(tīng)漏儀，對(duì)埋深2米以內(nèi)的金屬管道漏點(diǎn)定位誤差可以控制在1米以內(nèi)，對(duì)非金屬管道的定位誤差也可以控制在2米以內(nèi)^【2】。

三、聽(tīng)漏儀在各領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用

作為管道檢測(cè)領(lǐng)域的成熟設(shè)備，聽(tīng)漏儀目前已經(jīng)在多個(gè)場(chǎng)景得到廣泛應(yīng)用，為不同領(lǐng)域的漏水治理提供了技術(shù)支撐。

首先是城鎮(zhèn)公共供水管網(wǎng)的常規(guī)巡檢，這是聽(tīng)漏儀應(yīng)用較為廣泛的場(chǎng)景。各地水務(wù)部門通常會(huì)組建專門的聽(tīng)漏巡檢隊(duì)伍，對(duì)轄區(qū)內(nèi)的管網(wǎng)進(jìn)行定期巡檢，考慮到白天城市環(huán)境噪音較大，很多巡檢工作會(huì)安排在夜間11點(diǎn)到次日凌晨5點(diǎn)之間進(jìn)行，這個(gè)時(shí)段背景噪音小，檢測(cè)準(zhǔn)確率更高。以上海市某區(qū)的水務(wù)巡檢隊(duì)伍為例，2023年全年采用聽(tīng)漏儀完成了轄區(qū)內(nèi)1200公里管網(wǎng)的全覆蓋巡檢，共排查出暗漏點(diǎn)1172個(gè)，通過(guò)及時(shí)修復(fù)，全年減少漏損水量超過(guò)1300萬(wàn)立方米，不僅節(jié)約了水資源，也減少了路面塌陷、管網(wǎng)爆管等安全隱患。

其次是居民小區(qū)、商業(yè)綜合體的內(nèi)部管網(wǎng)檢測(cè)，很多小區(qū)和商業(yè)體的內(nèi)部管網(wǎng)埋設(shè)在地下，沒(méi)有完整的管線資料，出現(xiàn)漏水后往往難以定位，高額的水費(fèi)損失成為很多物業(yè)和業(yè)主面臨的難題。聽(tīng)漏儀檢測(cè)無(wú)需開(kāi)挖路面，只需要沿著管網(wǎng)的走向在地面檢測(cè)即可，能夠快速定位漏點(diǎn)位置，降低維修成本。比如廣州市天河區(qū)某商業(yè)寫(xiě)字樓，2023年上半年每月水費(fèi)均超出正常用量30%以上，物業(yè)初步估算每月額外損失近2.5萬(wàn)元，邀請(qǐng)的管道檢測(cè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)場(chǎng)后，工作人員用聽(tīng)漏儀僅用2個(gè)小時(shí)*定位到了地下1.6米處的消防管道漏點(diǎn)，修復(fù)后當(dāng)月水費(fèi)*恢復(fù)到了正常水平。

第三是工業(yè)特種管道的檢測(cè)，除了供水管道之外，聽(tīng)漏儀也可以用于熱力管道、化工物料輸送管道等承壓管道的漏水檢測(cè)。比如北方城市的集中供熱管網(wǎng)，一旦出現(xiàn)漏水不僅會(huì)影響供暖效果，高溫水還可能引發(fā)安全事故，聽(tīng)漏儀能夠在不停止供熱的情況下完成漏點(diǎn)檢測(cè)，降低對(duì)居民生活的影響。部分化工園區(qū)也會(huì)采用防爆型聽(tīng)漏儀對(duì)物料輸送管道進(jìn)行定期檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏隱患，避免安全生產(chǎn)事故發(fā)生。

第四是農(nóng)村供水工程的管網(wǎng)檢測(cè)，近年來(lái)我國(guó)農(nóng)村供水保障水平不斷提升，但是農(nóng)村供水管網(wǎng)普遍存在鋪設(shè)分散、管護(hù)力量不足的問(wèn)題，漏損率普遍高于城市管網(wǎng)。便攜式聽(tīng)漏儀重量輕、操作簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的配套設(shè)備，非常適合農(nóng)村地區(qū)的管網(wǎng)巡檢，很多縣域的供水管理部門已經(jīng)配備了聽(tīng)漏儀，定期對(duì)農(nóng)村管網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)，有效降低了農(nóng)村供水的漏損率。

四、聽(tīng)漏儀的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，聽(tīng)漏儀的技術(shù)也在不斷迭代，智能化、集成化成為主要的發(fā)展方向。

首先是智能化識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)聽(tīng)漏儀的檢測(cè)準(zhǔn)確率高度依賴工作人員的經(jīng)驗(yàn)，很多新入行的人員很難區(qū)分漏水信號(hào)和其他類似的信號(hào)，比如水管里的氣泡聲、閥門的節(jié)流聲等。近年來(lái)很多廠商推出了帶AI識(shí)別功能的智能聽(tīng)漏儀，通過(guò)預(yù)訓(xùn)練的漏水信號(hào)識(shí)別模型，能夠自動(dòng)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行判斷，標(biāo)注信號(hào)是漏水信號(hào)的概率，大大降低了對(duì)人員經(jīng)驗(yàn)的要求，提升了檢測(cè)準(zhǔn)確率。

其次是固定式聽(tīng)漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的普及，對(duì)于重要的管網(wǎng)路段，以往只能依靠人員定期巡檢，很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)的漏點(diǎn)，現(xiàn)在很多城市開(kāi)始在管網(wǎng)上布設(shè)固定式的聽(tīng)漏傳感節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)24小時(shí)采集管道的振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)NB-IoT等物聯(lián)網(wǎng)通訊方式將數(shù)據(jù)傳到管控平臺(tái)，一旦發(fā)現(xiàn)疑似漏水信號(hào)*會(huì)自動(dòng)預(yù)*，實(shí)現(xiàn)了漏點(diǎn)的早發(fā)現(xiàn)、早處置。

第三是多技術(shù)融合的管道檢測(cè)方案，聽(tīng)漏儀雖然有很多優(yōu)勢(shì)，但是也存在一定的局限性，比如在埋深超過(guò)3米的管網(wǎng)、周邊有強(qiáng)噪音源的場(chǎng)景下，檢測(cè)準(zhǔn)確率會(huì)有所下降。現(xiàn)在很多檢測(cè)團(tuán)隊(duì)會(huì)采用聽(tīng)漏儀搭配探地雷達(dá)、管道機(jī)器人等設(shè)備的組合檢測(cè)方案，通過(guò)多維度的數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證，進(jìn)一步提升漏點(diǎn)定位的準(zhǔn)確率。根據(jù)《中國(guó)給水排水》2023年發(fā)布的相關(guān)研究數(shù)據(jù)，采用智能聽(tīng)漏系統(tǒng)與人工巡檢結(jié)合的模式，能夠?qū)⒐┧芫W(wǎng)的漏點(diǎn)發(fā)現(xiàn)時(shí)間從平均72小時(shí)縮短到6小時(shí)以內(nèi)，漏損管控效率提升明顯^【3】。

總體來(lái)看，聽(tīng)漏儀作為漏水檢測(cè)領(lǐng)域的核心設(shè)備，在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)依然會(huì)是管道檢測(cè)的主流選擇，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，聽(tīng)漏儀的檢測(cè)靈敏度、抗干擾能力、智能化水平還會(huì)不斷提升，為我國(guó)的水資源節(jié)約、管網(wǎng)安全運(yùn)行提供更強(qiáng)的技術(shù)支撐。對(duì)于水務(wù)部門、物業(yè)單位、工業(yè)企業(yè)等有管道檢測(cè)需求的主體來(lái)說(shuō)，選擇符合*標(biāo)準(zhǔn)的聽(tīng)漏儀，搭配規(guī)范的操作流程，能夠有效降低漏水帶來(lái)的損失，提升管網(wǎng)的運(yùn)行效率。

參考文獻(xiàn)

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