科企岛：防止区域热管漏水的新诊断技术

想象一下，当你走在街上时，开水在路中间爆裂。区域供热管道以恒定压力从区域供热热水生产设施工厂向需求点供应温度高达 120°C 的热水。当泄漏发生时，可能是致命的。

自2018年12月4日在一山百石地铁站附近地下热水管道破裂以来，韩国政府和负责区域供热管道系统运营的组织一直密切监测该系统。由于这一事件，一人死亡，56人受伤。

传感器安装在输送管上

以金炳锡校长为首的韩国土木建筑技术研究院（KICT）开发了一种诊断故障的新技术，以防止以环保和经济的方式提供能源的区域供暖管道漏水。

用于区域供热管道的预绝缘管 （PIP） 由输送热水的低碳钢输送管、保持温度的绝缘材料和保护绝缘材料的高密度聚乙烯制成的套管组成。与用于自来水厂或液化天然气的无盖管道相比，由于高温高压，PIP的诊断更加困难。

用于诊断 PIP 泄漏的传统检测线经常断裂，探地雷达 （GPR） 的精度较低。红外热像仪只有在漏水量大且对深埋管道无用时才能准确检测漏水。

KICT利用声发射（AE）传感器和加速度计传感器对管道的异常信号进行测量，并使用机器学习对信号进行分类，以提高检测精度并诊断包括漏水在内的各种异常情况。

为了进行测试，建造了一个配备循环区域供热系统的试验工厂，其中在地面和地下安装了两条259.6米长的直线管道。设置直管、波纹管、分支管和型管、温度为80~120°C、压力为8~12巴的4种管道布置作为试验条件。为了测试管道中所有主要类型的异常，重现了漏水、腐蚀和裂缝。对地面和地下的管道进行了测试。

测量信号和从信号转换的频谱被转换为特征，这些特征又被教导给支持向量机（SVM），这是机器学习分类的手段之一。对于地面管道，传感器安装、异常和管道布置的准确率平均为 97%。对于地下管道，传感器安装区域和异常情况的准确率平均仅为99%。这种精度水平类似于自来水厂和天然气管道。

这项研究表明，可以通过AE和加速度计传感器诊断PIP的异常。Lee Hongcheol博士说：“研究中提出的检测方法可能是防止漏水的唯一可行方法，因为漏水检测线，热像仪和GPR的精度水平较低。另外，因为他们只能检测到漏水。然而，在实际领域进行验证是必要的，因为除了通常的噪音和振动之外，还有许多变量显示异常及其严重程度。