隨著城市建設(shè)的加快，地下管網(wǎng)敷設(shè)越來(lái)越密集，城市地下空間已形成一張錯(cuò)綜復(fù)雜的管線網(wǎng)，各種地下管線縱橫交錯(cuò)，盤(pán)根錯(cuò)節(jié)。傳統(tǒng)開(kāi)槽埋管的施工工藝，施工周期長(zhǎng)、環(huán)境影響大、安全風(fēng)險(xiǎn)高。為保障城市運(yùn)營(yíng)的高效性和安全性，也為了更大限度的利用地下縱向空間，越來(lái)越多的非開(kāi)挖施工工藝如頂管、微頂管、定向站等被應(yīng)用到工程實(shí)例中，這也對(duì)非開(kāi)挖深埋管道的探測(cè)技術(shù)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。

            一、非開(kāi)挖管線探測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

            1.減少了對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)及其周邊環(huán)境的污染。傳統(tǒng)的工程施工現(xiàn)場(chǎng)都會(huì)給人留下臟、亂、差的印象，而非開(kāi)挖管線探測(cè)技術(shù)大大降低了因施工所造成的相關(guān)污染。

            2.非開(kāi)挖管線探測(cè)技術(shù)施工過(guò)程中對(duì)地表及地表設(shè)施破壞和影響程度比較輕微。

            3.施工進(jìn)度快，效率高。非開(kāi)挖管線探測(cè)技術(shù)施工設(shè)備進(jìn)出現(xiàn)場(chǎng)靈活，施工中鉆機(jī)的掘進(jìn)進(jìn)度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的開(kāi)挖式施工方法。

            4.非開(kāi)挖方式施工方式，大量節(jié)約了土方挖填費(fèi)用，還有施工過(guò)程中大量的人工費(fèi)用以及基坑抽水等相關(guān)費(fèi)用，對(duì)于成本控制和提升經(jīng)濟(jì)效益的積極作用非常顯著。

            5.非開(kāi)挖管線探測(cè)技術(shù)具有很強(qiáng)的安全可靠性。由于施工人員是在地面上施工作業(yè)，不再需要在條件惡劣的深基坑等處施工，極大提高了施工安全性；同樣的許多相關(guān)工作也都是在地面完成，如管道焊接等，也有利于檢測(cè)和提升管道的焊接質(zhì)量。

            二、常用管道探測(cè)方法

            1.電磁感應(yīng)法

            金屬管線一般具有較好的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性，埋于地下時(shí)與周?chē)橘|(zhì)存在著明顯的電性、磁性差異。因此，用電磁感應(yīng)原理制作的地下管線探測(cè)儀能比較正確地探明地下金屬管線的分布狀況，具備了探測(cè)所必要的地球物理前提。

            對(duì)目標(biāo)管線施加一定頻率和適當(dāng)強(qiáng)度的交變電磁場(chǎng)，該目標(biāo)管線與大地之間便有相應(yīng)的交變電流通過(guò)，該交變電流在其周?chē)臻g產(chǎn)生相同頻率的交變電磁場(chǎng)，即在目標(biāo)管線周?chē)纬啥谓蛔冸姶艌?chǎng)異常，用接收裝置檢測(cè)該異常，便能確定目標(biāo)管線的位置，達(dá)到探測(cè)地下管線的目的。

            電磁感應(yīng)法又分為主動(dòng)源和被動(dòng)源法，其中主動(dòng)源法包括直接法、夾鉗法、感應(yīng)法。根據(jù)各類(lèi)管線的特征采用相應(yīng)的方法。例如對(duì)電力電纜可采用被動(dòng)源法；而追蹤地下管線走向或區(qū)分地下管線時(shí)，可采用主動(dòng)源法（直接法、夾鉗法），該方法相對(duì)于被動(dòng)源法探測(cè)精度更為精確。

            電磁法無(wú)論是在探測(cè)精度還是探測(cè)效率上都表現(xiàn)出非常好的效果，目前很多城市的地下管道探測(cè)都廣泛采用這種方法，特別是針對(duì)給排水、燃?xì)獾冉饘俟艿赖奶綔y(cè)，有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)。但是這種方法對(duì)于非金屬管道的效果并不明顯。

            2.示蹤電磁法

            對(duì)于有出入口的非金屬管線，可以用穿纜器將固定頻率的傳感器穿入管內(nèi)，在地面用接收器接收傳感器發(fā)射的電磁波信號(hào)，從而確定傳感器距地面的深度及平面位置，即可確定管線的信息。

            3.慣性陀螺儀法

            螺旋儀是基于角動(dòng)量守恒理論設(shè)計(jì)的裝置，主要是由一個(gè)位于軸心且可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成。陀螺儀一旦開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，由于轉(zhuǎn)子具有角動(dòng)量，陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。

            利用陀螺儀和加速度計(jì)分別測(cè)量定位儀的相對(duì)慣性空間的3個(gè)轉(zhuǎn)角速度和3個(gè)線加速度沿定位儀坐標(biāo)系的分量，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換，把加速度信息轉(zhuǎn)化為沿導(dǎo)航坐標(biāo)系的加速度。并運(yùn)算出定位儀的位置、速度、航向和水平姿態(tài)。陀螺儀三維精確定位技術(shù)作為一種新的地下管線定位方法，具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

            （1）測(cè)量不受地形限制，不受深度限制，不受電磁干擾；
            （2）定位精度高；
            （3）適合于任何材質(zhì)的地下管道；
            （4）自動(dòng)生成三維空間曲線圖，并與GIS無(wú)縫兼容；
            （5）可用于探測(cè)電力、燃?xì)?、給水、排水等各種材質(zhì)的大埋深非開(kāi)挖管道。

            4.井中電阻率跨孔CT法

            電阻率法是利用地殼中不同巖石間導(dǎo)電性（以電阻率表示）的差異，通過(guò)觀測(cè)與研究在地下人工建立的穩(wěn)定電流場(chǎng)的分布規(guī)律，來(lái)達(dá)到解決有關(guān)地質(zhì)問(wèn)題的一種電法勘探方法。

            高密度電法及超高密度電法是指通過(guò)電極陣列排列方式來(lái)觀測(cè)人工建立的地下穩(wěn)定電流場(chǎng)的分布規(guī)律，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)地下目標(biāo)體探測(cè)的一種電阻率法。

            超高密度電法打破了常規(guī)電法勘探中數(shù)據(jù)采集方式的限制，而采用自由無(wú)限制的組合方式來(lái)采集數(shù)據(jù)，可采集到幾十倍于常規(guī)電法采集到的數(shù)據(jù)，大大提高了反演結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，也避免了常規(guī)數(shù)據(jù)采集方法中數(shù)據(jù)采集的片面性（有些偏重于橫向分辨率，有些偏重于縱向分辨率等）而導(dǎo)致的反演結(jié)果不同的缺點(diǎn)。

            此外，該方法將所測(cè)得的大量數(shù)據(jù)利用現(xiàn)代反演技術(shù)直接反演成真電阻率剖面圖，可直接用于地下巖土分布及地下異常體的分析和解釋。該方法采用64通道技術(shù)，如使用常規(guī)方法測(cè)得6萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)需要3天時(shí)間，而利用64通道采集6萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)僅需1小時(shí)。

            5.工業(yè)內(nèi)窺鏡可視化影像法

            內(nèi)窺鏡是一種多學(xué)科通用的工具，其功能是能對(duì)彎曲管道深處進(jìn)行探查，能觀察不能直視到的部位，能在密封空腔內(nèi)觀察內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)與狀態(tài)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離觀察與操作。

            工業(yè)內(nèi)窺鏡的原理是利用轉(zhuǎn)像透鏡光學(xué)技術(shù)來(lái)傳送影像，并由光導(dǎo)纖維提供傳光照明。為了傳送清晰圖像，內(nèi)窺鏡的有效不銹鋼插入部分內(nèi)設(shè)計(jì)了若干光學(xué)元件的轉(zhuǎn)像透鏡系統(tǒng)。內(nèi)置光纖將照相所需光線從獨(dú)立的冷光源直接傳送至工作位置上，通過(guò)物鏡成像傳至CCD耙面上，然后CCD再將光像轉(zhuǎn)變成電子信號(hào)，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送至視頻內(nèi)窺鏡控制組，再由該控制組將影像輸出至監(jiān)視器或計(jì)算機(jī)上。內(nèi)窺鏡是一種最為直觀的觀察管道位置的探測(cè)手段，具有精度高、探測(cè)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。

            6.地質(zhì)雷達(dá)法

            地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)是利用電磁波反射原理，根據(jù)地下目標(biāo)體與周?chē)橘|(zhì)存在的電磁差異性來(lái)探測(cè)地下目標(biāo)體的一種方法。在城市管線探測(cè)中經(jīng)常會(huì)遇到一些特殊材質(zhì)的地下管道，如水泥、塑料、PVC、PE等非金屬材質(zhì)的地下管道。這些特殊材質(zhì)的地下管道無(wú)法采用管線探測(cè)儀進(jìn)行探測(cè)，而地質(zhì)雷達(dá)可以解決這些管道的探測(cè)。

            根據(jù)電磁波在地下傳播過(guò)程中遇到不同的地質(zhì)界面會(huì)發(fā)生反射的原理，將寬頻帶高頻短脈沖電磁波通過(guò)發(fā)射天線向地下發(fā)射，由于地下不同的介質(zhì)往往具有不同的物理特性，其對(duì)電磁波具有不同的波阻抗，進(jìn)入地下的電磁波在穿過(guò)地下各地層或某一目標(biāo)體時(shí)，由于界面兩側(cè)的波阻抗不同，電磁波在界面上會(huì)發(fā)生反射和折射，反射回地面的電磁波脈沖，其傳播路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨著所通過(guò)介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化。因此，從接收到的雷達(dá)反射回波走時(shí)、幅度及波形等信息可以推斷地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

            上述探測(cè)方法各具特點(diǎn)，均適用于非開(kāi)挖管線，應(yīng)根據(jù)不同的管線、地形、地物、埋深等條件，選擇不同的探測(cè)方法或組合，以提高管線探測(cè)的精度。

            三、管道泄漏檢測(cè)技術(shù)

            在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，地下管道會(huì)因腐蝕、焊接缺陷、第三方破壞等原因而失效，從而導(dǎo)致泄漏事故的發(fā)生。泄漏事故不僅影響到管道的正常運(yùn)行，而且還威脅到環(huán)境和人身安全。管道泄漏檢測(cè)是否有效開(kāi)展已成為燃?xì)夤艿赖劝踩\(yùn)行及完整性管理亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

            基于檢測(cè)技術(shù)智能化特征，管道泄漏檢測(cè)技術(shù)可分為自動(dòng)檢測(cè)、半自動(dòng)檢測(cè)和手動(dòng)檢測(cè)；基于檢測(cè)數(shù)據(jù)的特征相關(guān)性，檢測(cè)技術(shù)可分為直接檢測(cè)和間接檢測(cè)。

            1.基于化學(xué)成分分析法

            嗅探儀法的原理是指通過(guò)特殊儀器捕獲泄漏氣體并分析其濃度的方法。為了提高效率，通常采用機(jī)載設(shè)備靠近管道沿線進(jìn)行巡查，例如燃?xì)庋矙z車(chē)等。

            該方法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)速度快，檢測(cè)精度高，泄漏位置可準(zhǔn)確定位。主要局限性是運(yùn)營(yíng)成本較高，且檢測(cè)結(jié)果易受風(fēng)速等環(huán)境因素的影響。

            2.聲學(xué)分析法

            聲發(fā)射法的原理是通過(guò)預(yù)先安裝在管壁外側(cè)的聲傳感器，捕捉并放大管內(nèi)介質(zhì)通過(guò)泄漏孔向外噴射產(chǎn)生的聲音信號(hào)，再利用檢測(cè)裝置將接收到的聲音信號(hào)處理成可用的聲音全波形，實(shí)現(xiàn)管道泄漏狀況和定位泄漏點(diǎn)監(jiān)測(cè)的目的。

            該方法的優(yōu)點(diǎn)是聲發(fā)射技術(shù)可以更加準(zhǔn)確地在線定位埋地管道的泄漏源，且檢測(cè)靈敏度較高。主要局限性是需施工開(kāi)挖以便安裝傳感器，特殊情況下還需中斷管道供氣。

            3.光學(xué)測(cè)量法

            1.激光雷達(dá)系統(tǒng)法

            激光雷達(dá)系統(tǒng)法是針對(duì)天然氣管道，基于光譜吸收的原理，利用激光發(fā)射裝置發(fā)射甲烷易吸收的光波，通過(guò)吸收光譜傳感器回收激光回波信號(hào)，測(cè)量激光散失能量與功率，從而獲得大氣中甲烷的濃度。

            該方法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)速度快、泄漏位置準(zhǔn)確。主要局限性是運(yùn)營(yíng)成本過(guò)高。

            2.熱成像法

            熱成像法的原理是采集檢測(cè)對(duì)象氣體的紅外波段輻射信息實(shí)現(xiàn)氣體泄漏檢測(cè)的熱成像。熱成像儀采用熱成像技術(shù)分析管道周?chē)鸁彷椛涞淖兓Ｈ绠?dāng)天然氣管道泄漏時(shí)，管道周?chē)耐寥罍囟葧?huì)因節(jié)流效應(yīng)而降低。這種方法可用于移動(dòng)車(chē)輛、直升機(jī)或便攜式系統(tǒng)。

            該方法的優(yōu)點(diǎn)是顯示速度較快。主要局限性是設(shè)備昂貴，檢測(cè)成本較高，且易受燃?xì)鉁囟取⒅車(chē)寥罍囟鹊挠绊懚鴮?dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。

            3.光譜成像法

            光譜成像法的原理是利用光譜掃描空間，獲取隨波長(zhǎng)分布的光譜輻射信息，對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后得到目標(biāo)的三維特征及內(nèi)部屬性信息?？蛇M(jìn)一步分為多波長(zhǎng)成像技術(shù)和高光譜成像技術(shù)。

            光譜成像法有吸收模式和發(fā)射模式兩種模式。利用多波長(zhǎng)發(fā)射技術(shù)檢測(cè)天然氣等氣體類(lèi)介質(zhì)濃度的前提是，泄漏后的介質(zhì)溫度遠(yuǎn)高于周?chē)諝獾臏囟?。即使沒(méi)有溫差，多波長(zhǎng)吸收成像技術(shù)也可利用多波長(zhǎng)背景輻射直接成像介質(zhì)濃度。

            光譜成像法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)結(jié)果的誤報(bào)率較低。主要局限性是設(shè)備昂貴，數(shù)據(jù)結(jié)果解析過(guò)程復(fù)雜。

            4.分布式光纖傳感器法

            分布式光纖傳感器法的原理是依靠分布式光纖可用于檢測(cè)應(yīng)變和溫度異常的功能，從而能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)管道泄漏。由于管道內(nèi)外存在較大的壓力差，在泄漏處引起管道壁面和周?chē)寥赖恼駝?dòng)，在局部位置形成溫度變化區(qū)。這些異常狀況會(huì)導(dǎo)致光纖的溫度變化、光導(dǎo)介質(zhì)的變化以及彎曲和張力（或壓縮）應(yīng)變。

            分布式光纖傳感器法可分為反射式、干涉式和準(zhǔn)分布式光纖光柵檢測(cè)方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不僅可實(shí)現(xiàn)管道泄漏的在線監(jiān)控，且具有抗干擾能力較強(qiáng)、測(cè)量沿程距離大、對(duì)微小泄漏靈敏度高。主要局限性是在多點(diǎn)檢測(cè)、抗環(huán)境干擾、提高定位精度和振動(dòng)源類(lèi)型的自動(dòng)識(shí)別方面，仍有改進(jìn)的空間。

            5.智能球法

            智能球包括聲學(xué)傳感器、加速度計(jì)、磁力計(jì)、超聲波發(fā)射器、溫度傳感器等。智能球是一種自漂流式球形裝置，可以隨著燃?xì)獾冉橘|(zhì)流動(dòng)在管道中運(yùn)動(dòng)，適用于公稱(chēng)直徑大于100 mm的管道。

            智能球可以通過(guò)清管裝置進(jìn)行發(fā)射和回收，不需要其他輔助設(shè)施，能夠克服管道形狀障礙，達(dá)到對(duì)小泄漏的最高響應(yīng)能力。該裝置在通過(guò)管道時(shí)，記錄所有噪聲事件，除了部分與小型泄漏噪聲（例如調(diào)壓器、閥門(mén)的泄漏噪聲）特征類(lèi)似的環(huán)境噪聲，管道泄漏噪聲特征可以清楚地區(qū)別于其他形式環(huán)境噪聲。

            該方法的優(yōu)點(diǎn)是可用于各種材料的管道在線檢測(cè)，泄漏檢測(cè)靈敏度較高。主要局限性是測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性受泄漏點(diǎn)內(nèi)外壓差影響較大。

            四、管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)

            管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)又稱(chēng)為管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)依靠現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通信技術(shù)和傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)供水管道的無(wú)人化遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)管道的壓力、流量等信息，準(zhǔn)確把握管網(wǎng)的運(yùn)行狀況，提高綜合信息數(shù)據(jù)可視化能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)故障，提高維護(hù)效率、降低損失，達(dá)到科學(xué)預(yù)警、減少成本、提高效率的目的。

            近年來(lái)，全球智慧水務(wù)行業(yè)市場(chǎng)得到了蓬勃發(fā)展，開(kāi)挖管道的成本越來(lái)越大，因此對(duì)于管道監(jiān)測(cè)的需求越來(lái)越多，隨著傳感器等技術(shù)的不斷創(chuàng)新，管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)市場(chǎng)的規(guī)模在不斷增長(zhǎng)。

            新思界產(chǎn)業(yè)研究中心出具的《2022年全球及中國(guó)管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)深度研究報(bào)告》顯示，全球管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模將從2021年的137億美元增長(zhǎng)到2026年的205億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為8.4％。

            1.金屬管道對(duì)管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求規(guī)模將占最大的份額

            金屬管道對(duì)管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求將占整個(gè)市場(chǎng)最大的市場(chǎng)份額，球墨鑄鐵管、不銹鋼管、鋁管和其他類(lèi)型（如鑄鐵管、波紋管和銅管，都屬于金屬管）的管道，在用高氧水蒸汽處理時(shí)可能會(huì)腐蝕；因此，下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)︿撝平饘俟艿赖男枨蟾摺＝饘俟芤脖确墙饘俟芨谏?，耐腐蝕性較差，應(yīng)用范圍更廣，這也是金屬管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模占比最大的主要原因之一。

            2.泄漏檢測(cè)服務(wù)或是管道監(jiān)控系統(tǒng)市場(chǎng)中增長(zhǎng)最快的部分

            在預(yù)測(cè)期內(nèi)，泄漏檢測(cè)細(xì)分市場(chǎng)或?qū)⒁宰罡叩膹?fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。主要原因是由于應(yīng)用領(lǐng)域中的企業(yè)越來(lái)越關(guān)注對(duì)管道基礎(chǔ)設(shè)施的控制和改善自動(dòng)化流程，以提高生產(chǎn)力，將能夠監(jiān)控資產(chǎn)狀況并在發(fā)生未經(jīng)授權(quán)的事件時(shí)發(fā)出警報(bào)。泄漏檢測(cè)應(yīng)用增長(zhǎng)的主要原因也包括石油和天然氣公司在管道監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施和通過(guò)管道安全運(yùn)輸材料方面的投資增加等因素。

            3.亞太地區(qū)將成為全球管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)市場(chǎng)中增長(zhǎng)最快的區(qū)域市場(chǎng)

            在預(yù)測(cè)期內(nèi)，亞太地區(qū)預(yù)計(jì)將成為全球管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)市場(chǎng)在價(jià)值和數(shù)量方面增長(zhǎng)最快的地區(qū)。由于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)迅速，亞太地區(qū)的管道鋪設(shè)速度也最快，對(duì)管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求的增長(zhǎng)率最高。現(xiàn)有管道的擴(kuò)建和新管道的開(kāi)發(fā)增加了生產(chǎn)設(shè)施管道和儲(chǔ)罐的油氣泄漏事件，亞太地區(qū)不同國(guó)家政府制定了嚴(yán)格的泄漏檢測(cè)技術(shù)和系統(tǒng)實(shí)施規(guī)定，以及快速增長(zhǎng)的工業(yè)市場(chǎng)需求，都將推動(dòng)亞太地區(qū)的市場(chǎng)增長(zhǎng)。

            全球管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)市場(chǎng)中的主要競(jìng)爭(zhēng)者，包括Siemens AG（美國(guó)）、Honeywell International Inc．（美國(guó)）、華為技術(shù)有限公司（中國(guó)）、BAE Systems（英國(guó)）和TransCanada PipeLines Limited（加拿大）等。

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