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          1. 歡迎訪問臨沂實康水務有限公司~

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            臨沂實康水務有限公司通過與天津大學聯合成立天津大學-實康水務新舊動能轉換聯合研究中心,旨在加深在節水型城市、智慧水務等領域的合作,共同推動臨沂市公共服務行業的技術創新和應用而成立的產學研結構,研究中心立足水務,輻射全行業,實現產學研一體化的科技發展之路。

            以新技術、新方法解決臨沂城區供水漏損率偏高、制水生產建設新技術、水廠邊界安防等問題,基于全域性光纖流量與光纖傳感器及傳感系統、完善智能調度系統,與現有管網減損系統相連動,實現預警報警功能。

            (一)前期已完成的科研成果

            結合MEMS技術和光纖技術研制了新型高精度光纖法珀壓力探頭研究。核心器件是MEMS傳感頭芯片,由玻璃和單晶硅膜片組成,通過對玻璃進行腐蝕加工、蒸鍍反射膜、與單晶硅圓片鍵合實現光纖法珀干涉儀。實現了傳感器批量制作,并通過實驗驗證比較了不同批次傳感器性能。進行了光纖法珀壓力傳感器穩定性影響機理及老化方法研究,建立了光纖法珀壓力傳感器殘余氣壓及熱應力對膜片形變的影響模型。開展了提升傳感器穩定性的老化方法研究,提出了光纖法珀壓力傳感器溫度老化、壓力老化和復合老化方法,設計建立了溫度老化和壓力老化系統,對傳感器進行多次循環老化處理來釋放硅片殘余熱應力及降低微腔內殘余氣壓的影響。結合偏振技術和低相干技術研究了光纖法珀壓力傳感解調技術。建立基于低相干干涉的解調理論模型。通過干涉理論分析,建立了傳感信號與解調信號理論模型。綜合光源光譜譜型、傳感干涉信號和解調干涉信號給出了低相干干涉條紋輸出公式。解調單元利用雙折射構成光學杠桿,即用沿光楔長度方向較大的橫向位移對應較小的光程差,無機械移動部件,從而實現高精度高穩定光程差掃描。從低相干光源、解調單元光學部件、CCD驅動與處理電路以及低相干干涉信號提取算法等方面進行了光纖壓力解調單元優化。研究了光纖法珀壓力傳感器信號信噪比對光纖法珀壓力傳感解調干涉級次跳變及絕對相位影響,研究顯示信噪比大于18dB后可避免干涉級次跳變,大于23.5dB后壓力傳感精度大于0.040%F.S.。研究了中心頻率漂移現象的影響機制,確定了光的非垂直入射對于光程差的空間分布的影響,探索了解調系統中位置相關色散對相位信息的影響,建立了位置相關色散在空間頻域中的理論模型,提出了基于空間頻域非線性效應的色散補償解調方法,能夠有效避免傳統空間頻域分析法由位置相關色散影響導致的階躍誤差,解調精度達到0.017% F.S.,比傳統的包絡峰值法提高了18.9倍。該方法具有適用于任意譜形寬帶光源的優點,計算量比基于干涉圖樣的色散補償法減少一半。并采用3D打印技術進一步實現解調單元的一體化制作,保證了安裝的精度和一致性。

            (二)關鍵技術應用

            1、基于光纖F-P壓力傳感器及其解調技術,開展智能管網流量監測方法研究,主要是探索在閉環水務管網環境條件下,水資源流量變化引起的壓力改變量化模型關系,開發可實用化的全光纖F-P壓力傳感器及其解調系統,對水務管網系統的流量和壓力進行智能監測,通過準分布式的壓力/流量實時監測,評估管網的漏損檢報。

            2、基于全光纖M-Z雙臂干涉技術,開展全光纖管網防挖掘預警方法研究,主要是采用激光干涉的光纖傳感技術分析,在外力即將破壞管網前預警,保證管網安全;管網泄漏時產生的振動較大,利用光纖擾動方案,采用光纖傳感技術分析,對管網漏損初期進行預判并精確定位潛在的漏點位置(精度10米量級)。

            3、基于上述傳感系統和相關技術,開展海量數據深度學習智慧水務監測調度方法研究,主要是構建用于海量數據處理的智慧水務監測預警與調度管理平臺,通過深度學習與神經網絡算法實現水務管網系統的預測、預警、預報,提高現有水務系統監測預警水平。

            (三)該技術的創新點

            1、光纖檢測供水管道的理念創新,即利用全光纖M-Z雙臂干涉技術進行供水管道漏損控制的新型漏損控制理念。他將改變我們對管網漏損控制的認知,從被動防御轉為主動發現。

            2、光纖的布設方式創新,即采用三層塑料薄膜將光纖按正弦曲線均勻固定在底層塑料薄膜上,貼合供水管道包裹鋪設。遇供水管道交叉時,不破壞光纖的情況下切割塑料薄膜使之繞開管道接口。這樣做的目的是能最大接觸面的對供水管道進行覆蓋監測。

            3、本系統具有模式識別能力:識別不同的事件類型,包括泄露、人工挖掘,重型機械挖掘行為等。且運行穩定、可靠,全天候工作,無死角。該系統通過深度學習與神經網絡算法實現水務管網系統的預測、預警、預報,提高水務系統監測預警水平。

            (四)該技術的應用前景

            為了控制管網漏損率,目前世界范圍內漏損控制的方法不管是漏點檢測、分區管理或是壓力調控均是漏點發生后的如何解決,治標不治本,無法實現漏損的提前預判。本項目開創性的提出利用光纖擾動方案,對管網漏損初期進行預判并精確定位潛在的漏點位置(精度10米量級)。

            該技術應用于供水管道漏損檢測,必將具有劃時代的意義,他將改變我們對管網漏損控制的認知,從被動防御轉為主動發現。一旦該技術得到廣泛應用,未來我國的城市公共供水系統(自來水)的管網漏損率將會達到世界領先水平,每年可節約水損價值達百億元。該項技術同時更加適應于燃氣、石油等高附加值的產業中,潛在市場價值每年達幾千億甚至上萬億的規模。

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