本發(fā)明涉及一種紅外熱像耦合土壤溫濕度檢測(cè)埋地?zé)崃芫W(wǎng)異常的方法，具體為利用紅外熱像技術(shù)耦合土壤溫濕度檢測(cè)的方法來(lái)判定直埋熱力管網(wǎng)泄漏或保溫層破損的方法。本發(fā)明可準(zhǔn)確定位熱力管道泄漏點(diǎn)或保溫層破損點(diǎn)所在位置，指導(dǎo)管道維修人員對(duì)此區(qū)域進(jìn)行開挖、搶修工作，減少盲目開挖路面所帶來(lái)的損失，提高搶修效率。
背景技術(shù)：
：由于直埋敷設(shè)具有投資小、施工進(jìn)度快、占地少且易于和其它地下管道及設(shè)施相協(xié)調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在城市老城區(qū)、街道狹小、地下管線密集的地段，供熱管網(wǎng)多采用直埋敷設(shè)，但直埋敷設(shè)會(huì)給熱力管道泄漏點(diǎn)或保溫層破損點(diǎn)的檢測(cè)、維修造成很大困難；如果不能及時(shí)定位熱力管道的泄漏點(diǎn)或保溫層破損點(diǎn)，會(huì)帶來(lái)極大的能源浪費(fèi)和財(cái)產(chǎn)損失。直埋熱力管道保溫層破損后，破損部位會(huì)向周圍強(qiáng)烈散熱，使得周圍土壤發(fā)生熱濕遷移，最終使得上方地表形成溫度異常區(qū)；直埋熱力管道局部泄漏后，熱水會(huì)不斷地向周圍土壤滲流，直至土壤達(dá)到飽和含水狀態(tài)，隨著泄漏量的增加，熱水滲透區(qū)域會(huì)不斷擴(kuò)大，使得上方地表也會(huì)形成溫度異常區(qū)。因此，可以通過(guò)分析直埋熱力管道上方的地表溫度異常情況來(lái)判斷其是否存在泄漏或保溫層破損。直埋熱力管網(wǎng)檢測(cè)通常采用人工巡檢法，通過(guò)直接觀察和利用“點(diǎn)溫槍”檢測(cè)熱力管網(wǎng)的敷設(shè)地表表面狀況來(lái)定位熱力管道的泄漏點(diǎn)和保溫層破損點(diǎn)，但是，此方法只適用于檢測(cè)到地表溫度異常度很大、保溫層破損或泄漏異常嚴(yán)重的管道故障，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)熱力管網(wǎng)故障的實(shí)時(shí)檢測(cè)。趙鍇在《熱力網(wǎng)故障診斷方法研究》中介紹了一種熱力管網(wǎng)泄漏的隔離檢測(cè)法，關(guān)閉部分管段的閥門將相應(yīng)管段從整個(gè)熱網(wǎng)中隔離出來(lái)，通過(guò)觀察補(bǔ)水量以及水壓的變化情況，確定隔離部分管段是否泄漏；但是這種方法只能確定隔離管段是否存在泄漏故障，卻無(wú)法準(zhǔn)確定位泄漏點(diǎn)。單立軍在《供熱管道泄漏檢測(cè)方法探討》介紹了一種熱力管網(wǎng)泄漏聲振檢測(cè)法，即使用聽音棒、聽漏儀等設(shè)備來(lái)監(jiān)聽井內(nèi)管道和管件泄漏時(shí)產(chǎn)生的聲音信號(hào)，進(jìn)而確定是否存在泄漏，然后人為判斷泄漏點(diǎn)與檢測(cè)點(diǎn)之間的距離；但是，這種方法對(duì)工作人員的經(jīng)驗(yàn)程度要求高、檢測(cè)信號(hào)易受到背景噪聲干擾，且難以準(zhǔn)確判斷泄漏點(diǎn)位置所在。李慧增在《紅外熱成像技術(shù)應(yīng)用于熱力管網(wǎng)保溫與泄漏的檢測(cè)技術(shù)研究》提出了一種沿直埋管道走向、利用紅外熱像儀拍攝地表溫度的檢測(cè)方法，通過(guò)對(duì)比分析同時(shí)包含地表溫度異常區(qū)和溫度正常區(qū)的紅外熱像圖，來(lái)判定直埋熱力管道泄漏或者保溫層破損，這種方法能夠直觀、快速地對(duì)直埋熱力管網(wǎng)故障位置進(jìn)行定位，但是，卻難以區(qū)分和判別熱力管網(wǎng)到底是發(fā)生了泄漏還是保溫層破損。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種紅外熱像耦合土壤溫濕度檢測(cè)埋地?zé)崃芫W(wǎng)異常的方法，可以了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明可以準(zhǔn)確定位熱力管道泄漏點(diǎn)或保溫層破損點(diǎn)所在位置，并能夠準(zhǔn)確判斷直埋熱力管道的故障類型，從而指導(dǎo)管道維修人員對(duì)此區(qū)域進(jìn)行合理的開挖、搶修工作，減少盲目開挖路面帶來(lái)的損失，提高搶修效率。本發(fā)明提供的紅外熱像耦合土壤溫濕度檢測(cè)埋地?zé)崃芫W(wǎng)異常的方法包括如下步驟：1）沿著埋地管網(wǎng)走向，利用手持紅外熱像儀檢測(cè)直埋熱力管道地表溫度，對(duì)地表溫度異常區(qū)進(jìn)行定位；2）對(duì)已定位的地表溫度溫常區(qū)，以一定的時(shí)間間隔（時(shí)間間隔5-24小時(shí)為宜）拍攝至少四幅紅外熱像圖，通過(guò)分析比較四幅地表紅外熱像圖中的溫度異常區(qū)域面積和溫度值的變化情況，判斷熱力管網(wǎng)是否存在故障。在相近的氣候條件下，若地表溫度異常區(qū)域面積維持不變或持續(xù)增大，最高溫度值維持不變或持續(xù)提高，則判定該處地下管網(wǎng)存在保溫層破損或泄漏故障；否則，則將該處作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象，定期進(jìn)行檢測(cè)。3）對(duì)于已判定存在保溫層破損或泄漏故障的區(qū)域，在溫度異常區(qū)域和相鄰的溫度正常區(qū)域各選定一處合適的位置，利用取土鉆垂直鉆孔取土。當(dāng)孔深為100mm時(shí)，停止并抽出取土鉆，將土壤溫濕度傳感器插入孔底的土壤內(nèi)，待土壤溫濕度傳感器示值穩(wěn)定后，記錄土壤溫度和體積含水率，抽出溫濕度傳感器；然后，重復(fù)上述取土和溫濕度檢測(cè)步驟，分別在200mm、300mm、400mm、500mm、600mm乃至更深的位置檢測(cè)土壤溫度和體積含水率，孔深最大值與埋地管道上表面之間的垂直距離以200mm為宜。4）在埋地管網(wǎng)上部地表溫度正常區(qū)域，隨著溫濕度檢測(cè)點(diǎn)深度的增加，土壤溫度和體積含水率均呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。若地表溫度異常區(qū)域下的土壤溫度在垂直方向表現(xiàn)出更大的溫度梯度，且地表溫度正常/異常區(qū)域下部土壤的體積含水率隨深度變化的趨勢(shì)一致、但異常區(qū)域土壤含水率略高于正常區(qū)域時(shí)，可判定該地表溫度異?，F(xiàn)象是埋地管網(wǎng)保溫層破損所致。若上述兩個(gè)區(qū)域地下土壤溫度和體積含水率隨深度的變化規(guī)律呈現(xiàn)顯著差異，則可判定該地表溫度異常現(xiàn)象是埋地管網(wǎng)泄漏所致。適用于本發(fā)明紅外熱像儀測(cè)試溫度-40℃~120℃，土壤溫濕度傳感器溫度測(cè)量范圍-40℃~120℃、體積含水率測(cè)量范圍0%~100%（或m3/m3）。本發(fā)明提供了紅外熱像耦合土壤溫濕度檢測(cè)埋地?zé)崃芫W(wǎng)異常的方法。通過(guò)紅外熱像儀能夠直觀、快速和準(zhǔn)確地定位直埋熱力管道上方地表的溫度異常區(qū)；對(duì)于已經(jīng)確定發(fā)生泄漏的管段，熱像儀所測(cè)定的溫度異常區(qū)就可以判定為熱力管道泄漏點(diǎn)的位置，從而指導(dǎo)管道維修人員對(duì)此區(qū)域進(jìn)行開挖搶修工作，減少盲目開挖路面帶來(lái)的損失，提高搶修效率；通過(guò)土壤溫濕度儀測(cè)量該處土壤的溫度和體積含水率隨土壤深度的變化狀況，從而判定管道異常狀況，熱力管道泄漏需盡快進(jìn)行開挖搶修工作，而熱力管道保溫層破損可以在非供暖期內(nèi)開展維修工作?？傊景l(fā)明可準(zhǔn)確定位埋地?zé)崃芫W(wǎng)的故障所在位置和故障類型，有助于降低熱力管網(wǎng)異常狀況的檢測(cè)成本、提高故障診斷率、降低供熱管網(wǎng)的能原浪費(fèi)。附圖說(shuō)明圖1為實(shí)施例1熱力管網(wǎng)高廟段地表溫度異常區(qū)在不同時(shí)刻的紅外熱像圖。圖2為實(shí)施例1熱力管網(wǎng)高廟段地表溫度異常區(qū)紅外圖像固定線段l1溫度分布。圖3為實(shí)施例1熱力管網(wǎng)高廟段地表溫度異常區(qū)紅外圖像固定線段l2溫度分布。圖4為實(shí)施例1熱力管網(wǎng)高廟段地表溫度異常區(qū)和溫度正常區(qū)土壤溫度隨深度的變化。圖5為實(shí)施例1熱力管網(wǎng)高廟段地表溫度異常區(qū)和溫度正常區(qū)土壤體積含水率隨深度的變化。圖6為實(shí)施例1熱力管網(wǎng)高廟段地表溫度異常區(qū)所在位置的開挖結(jié)果（保溫層破損）。圖7為實(shí)施例2熱力管網(wǎng)一幼段地表溫度異常區(qū)在不同時(shí)刻的紅外熱像圖。圖8為實(shí)施例2熱力管網(wǎng)一幼段地表溫度異常區(qū)紅外圖像固定線段l1溫度分布。圖9為實(shí)施例2熱力管網(wǎng)一幼段地表溫度異常區(qū)紅外圖像固定線段l2溫度分布。圖10實(shí)施例2熱力管網(wǎng)一幼段地表溫度異常區(qū)和溫度正常區(qū)土壤溫度隨深度的變化。圖11實(shí)施例2熱力管網(wǎng)一幼段地表溫度異常區(qū)和溫度正常區(qū)土壤體積含水率隨深度的變化。圖12實(shí)施例2熱力管網(wǎng)一幼段地表溫度異常區(qū)所在位置的開挖結(jié)果（管道泄漏）。具體實(shí)施方式本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種紅外熱像耦合土壤溫濕度檢測(cè)埋地?zé)崃芫W(wǎng)異常的方法，主要硬件包括紅外熱像儀、計(jì)算機(jī)和土壤溫濕度傳感器，上述設(shè)備均為市售產(chǎn)品。適用于本發(fā)明紅外熱像儀溫度測(cè)量范圍-40℃~120℃，土壤溫濕度傳感器溫度測(cè)量范圍-40℃~120℃、體積含水率測(cè)量范圍0%~100%（或m3/m3）。具體實(shí)施方式如下：1、在冬季供暖期間，選擇晴朗且風(fēng)速較低的夜晚或不存在陽(yáng)光直射且風(fēng)速較小的白天，沿埋地管網(wǎng)走向，手持紅外熱像儀進(jìn)行搜索式檢測(cè)，查找、定位地表溫度異常區(qū)域。2、對(duì)已定位的地表溫度溫常區(qū)，以一定的時(shí)間間隔（時(shí)間間隔5-24小時(shí)為宜）拍攝至少四幅紅外熱像圖，利用紅外熱像儀自帶軟件分析比較地表紅外熱像圖中的溫度異常區(qū)域面積和溫度值的變化情況，判斷熱力管網(wǎng)是否存在故障。在相近的氣候條件下，若地表溫度異常區(qū)域面積維持不變或持續(xù)增大，最高溫度值維持不變或持續(xù)提高，則判定該處地下管網(wǎng)存在保溫層破損或泄漏故障；否則，則將該處作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象，定期進(jìn)行檢測(cè)。3、對(duì)于已判定存在保溫層破損或泄漏故障的區(qū)域，在溫度異常區(qū)域和相鄰的溫度正常區(qū)域各選定一處合適的位置，利用取土鉆垂直鉆孔取土。當(dāng)孔深為100mm時(shí)，停止并抽出取土鉆，將土壤溫濕度傳感器插入孔底的土壤內(nèi)，待土壤溫濕度傳感器示值穩(wěn)定后，記錄土壤溫度和體積含水率，抽出溫濕度傳感器；然后，重復(fù)上述取土和溫濕度檢測(cè)步驟，分別在200mm、300mm、400mm、500mm、600mm乃至更深的位置檢測(cè)土壤溫度和體積含水率，孔深最大值與埋地管道上表面之間的垂直距離以200mm為宜。4、在埋地管網(wǎng)上部地表溫度正常區(qū)域，隨著溫濕度檢測(cè)點(diǎn)深度的增加，土壤溫度和體積含水率均呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。若地表溫度異常區(qū)域下的土壤溫度在垂直方向表現(xiàn)出更大的溫度梯度，且地表溫度正常/異常區(qū)域下部土壤的體積含水率隨深度變化的趨勢(shì)一致、但異常區(qū)域土壤含水率略高于正常區(qū)域時(shí)，可判定該地表溫度異?，F(xiàn)象是埋地管網(wǎng)保溫層破損所致。若上述兩個(gè)區(qū)域地下土壤溫度和體積含水率隨深度的變化規(guī)律呈現(xiàn)顯著差異，則可判定該地表溫度異?，F(xiàn)象是埋地管網(wǎng)泄漏所致。實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件以及手冊(cè)中所述的條件，或按照制造廠商所建議的條件；所用的通用設(shè)備、材料等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。應(yīng)用實(shí)施例實(shí)施例中，所使用的紅外熱像儀的型號(hào)為flirthermacamtms65（flirsystems公司）；所述計(jì)算機(jī)上安裝的紅外熱像處理軟件是flirthermacamresearcherpro2.7（flirsystems公司）。所述土壤溫、濕度傳感器型號(hào)為osa-9、osa-1，顯示儀型號(hào)為osc-1（河北歐速電子科技有限公司）。實(shí)施例1：管道保溫層破損檢測(cè)方法與檢測(cè)結(jié)果2017年1月1日，針對(duì)承德市供熱一次網(wǎng)高廟旱河管段進(jìn)行紅外熱像耦合土壤溫濕度檢測(cè)，該處管道直徑1000mm、埋深1.5m、供水溫度110℃，土壤為有機(jī)土。紅外熱像鏡頭距離地表3m，其它參數(shù)設(shè)置見表1。表1紅外熱像儀測(cè)量參數(shù)設(shè)置檢測(cè)時(shí)間大氣溫度環(huán)境溫度空氣相對(duì)濕度發(fā)射率溫度范圍1月1日10:49-3℃-2℃47%0.95-40℃~120℃1月2日09:52-7℃-6℃57%0.95-40℃~120℃1月2日16:490℃1℃50%0.95-40℃~120℃1月3日07:46-8℃-7℃59%0.95-40℃~120℃承德市熱力管網(wǎng)高廟段管道上方地表溫度存在異常，明顯高于相鄰區(qū)域的地表溫度；在4個(gè)時(shí)刻的紅外熱像圖如圖1所示，地表溫度異常區(qū)域均呈圓形，面積約為1.5m2，隨著時(shí)間的推移，溫度異常區(qū)域面積未發(fā)生明顯變化。在固定線l1、l2（l1、l2為熱像圖中貫穿中心高溫區(qū)的縱向線和橫向線）上，地表溫度呈正態(tài)分布形式；隨著時(shí)間的推移，l1、l2上的地表溫度分布情況未發(fā)生明顯的變化，如圖2、圖3所示。根據(jù)以上現(xiàn)象，初步推斷該處埋地管網(wǎng)存在保溫層破損或泄漏異常，因此，需要對(duì)該處地下土壤進(jìn)行溫濕度檢測(cè)，以進(jìn)一步判定故障類型。在溫度異常區(qū)域和相鄰的溫度正常區(qū)域各選定一處合適的位置，利用取土鉆垂直鉆孔取土，并利用土壤溫濕度傳感器測(cè)量不同深度土壤的溫度和體積含水率，土壤溫度和體積含水率隨深度（0~600mm）的變化規(guī)律如圖4、圖5所示。在地表溫度正常區(qū)域，隨著深度的增加，土壤溫度曲線呈現(xiàn)緩慢增大的趨勢(shì)，在600mm深處達(dá)到21.9℃；在地表溫度異常區(qū)域，土壤溫度曲線隨深度的變化異常顯著，存在更大的溫度梯度，在600mm深處已達(dá)到71.3℃,這說(shuō)明熱力管網(wǎng)對(duì)周圍土壤存在強(qiáng)烈的加熱作用。但是，上述兩個(gè)區(qū)域土壤體積含水率隨深度的變化趨勢(shì)基本一致，且溫度異常區(qū)域的土壤含水率略高，這說(shuō)明該處不存在熱力管網(wǎng)泄漏而導(dǎo)致的土壤含水率大幅提高現(xiàn)象,土壤體積含水率的微量增大是土壤溫度提高所致。綜合分析上述檢測(cè)結(jié)果，判定該地表溫度異?，F(xiàn)象是埋地管網(wǎng)保溫層破損所致；2017年3月20日，維修人員組織了挖掘施工，開挖結(jié)果如圖6所示，該處埋地管道確實(shí)發(fā)生了大面積的保溫層破損。證明本發(fā)明的有效性和正確性。實(shí)施例2：埋地?zé)崃芫W(wǎng)泄漏檢測(cè)方法與檢測(cè)結(jié)果2016年12月29日，針對(duì)承德市供熱管網(wǎng)支網(wǎng)第一幼兒園管段進(jìn)行了紅外熱像耦合土壤溫濕度檢測(cè)，該處管道管徑為100mm、埋深1.2m，供水管溫度為110℃；其地表為100mm厚的荷蘭磚，荷蘭磚以下依次是厚度為100mm的水泥砂漿層和200mm水泥混凝土層，再下面是沙質(zhì)土。紅外熱像鏡頭距離地表3m，其它參數(shù)設(shè)置見表2。。表2紅外熱像儀測(cè)量參數(shù)設(shè)置檢測(cè)時(shí)間大氣溫度環(huán)境溫度空氣相對(duì)濕度發(fā)射率溫度范圍12月29日16:19-3℃-1℃41%0.93-40℃~120℃12月30日09:22-11℃-10℃44%0.93-40℃~120℃12月30日16:54-3℃-2℃51%0.93-40℃~120℃12月31日08:34-7℃-6℃43%0.93-40℃~120℃承德市熱力管網(wǎng)一幼段管道上方地表溫度存在異常，明顯高于相鄰區(qū)域的地表溫度；在4個(gè)時(shí)刻的紅外熱像圖如圖7所示，地表溫度異常區(qū)域呈橢圓狀、中心高溫區(qū)域呈現(xiàn)條帶狀，隨著時(shí)間的推移，地表溫度異常區(qū)域面積和中心高溫區(qū)面積均呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。在固定線l1、l2上，同一時(shí)刻的地表溫度分布較為均勻，但隨著時(shí)間的推移，地表溫度整體呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì)，如圖8、圖9所示。△t=40h時(shí)段整體溫度有所下降的原因與夜間長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)低溫有關(guān)。根據(jù)以上現(xiàn)象，初步推斷該處埋地管網(wǎng)存在保溫層破損或泄漏，因此，需要對(duì)該處地下土壤進(jìn)行溫濕度檢測(cè)，以進(jìn)一步判定故障類型。在溫度異常區(qū)域和相鄰的溫度正常區(qū)域各選定一處合適的位置，利用取土鉆垂直鉆孔取土，并利用土壤溫濕度傳感器測(cè)量不同深度土壤的溫度和體積含水率；由于一幼管段地表存在總厚度為400mm的荷蘭磚、砂漿層和混凝土層，因此，土壤溫度和體積含水率所有測(cè)點(diǎn)實(shí)際位于混凝土層之下。土壤溫度和體積含水率隨深度（400-1000mm）的變化規(guī)律如圖10、圖11所示，在地表溫度正常區(qū)域，土壤溫度隨深度增加呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，但其增幅較小，在1000mm深處土壤溫度僅有5.5℃；在地表溫度異常區(qū)域，靠近混凝土層的淺層土壤溫度約為65℃，但其它深度的土壤溫度卻都在90℃以上,這說(shuō)明管網(wǎng)周圍的土壤已被加熱。在地表溫度正常區(qū)域，土壤體積含水率隨深度呈小幅增加趨勢(shì)；但在地表溫度異常區(qū)域，土壤含水率隨深度呈現(xiàn)顯著增加的趨勢(shì)，深度土壤的體積含水率已接近飽和含水狀態(tài),這說(shuō)明熱力管網(wǎng)泄漏的熱水已經(jīng)在土壤中完全滲透。綜合以上檢測(cè)結(jié)果，判定該處地表溫度異?，F(xiàn)象是埋地?zé)崃芫W(wǎng)泄漏所致。2016年12月31日，維修人員組織了挖掘施工，開挖結(jié)果如圖12所示，該處管道存在一個(gè)直經(jīng)3mm左右的泄漏孔。證明了本發(fā)明的有效性和正確性。在2016-2017采暖季內(nèi)，申請(qǐng)人基于本發(fā)明提出的紅外熱像耦合土壤溫濕度檢測(cè)埋地?zé)崃芫W(wǎng)異常的方法，對(duì)承德熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司轄區(qū)內(nèi)70公里長(zhǎng)的埋地?zé)崃芫W(wǎng)進(jìn)行了搜索式診斷，共發(fā)現(xiàn)故障50余處。后期開挖結(jié)果證明，紅外熱像耦合土壤溫濕度檢測(cè)埋地?zé)崃芫W(wǎng)保溫層破損和泄漏的方法，具有100%的準(zhǔn)確度，為該公司節(jié)約了大量的運(yùn)行、檢測(cè)和維護(hù)費(fèi)用。當(dāng)前第1頁(yè)12