Можно ли с помощью тепловизора обнаружить утечку?

[Toolt]

В последнее время в различных городах участились случаи падения людей в провалы асфальта, образующиеся в результате порыва подземных трубопроводов с горячей водой, (практически в кипяток). Перемещение по городу пешком или на машине стало походить на движение по минному полю. Обидно то, что от момента порыва до опасного обрушения проходит обычно до часа и более, то есть времени предотвратить трагедию более чем достаточно. Однако утечка кипятка до определенного момента ничем себя не выдает.
В связи с этим у меня вопрос: а можно ли с помощью тепловизора обнаружить подземную утечку задолго до того, когда она приведет к опасности обрушения?
То есть, имеем:
Под тротуаром на глубине 1,6-2,5 м уложены в ж/б лоток трубы с водой с температурой около 100 С , перекрыты плитой, все это засыпано грунтом, песком, щебнем, а поверху уложен асфальт или плитка. При порыве горячая вода начинает размывать породу, создавая опасный свод (при этом необязательно по линии тубопровода, а возможно и до 10 метров в сторону от его оси).
Если принять толщину свода 0,7 м и среднюю теплопроводность "пирога" (грунт-щебень-асфальт) 0,7 Вт/м град (цифры для простоты, чтоб в уме посчитать, но, по-моему, правдоподобные), то при разнице температур в 100 градусов (зимой) получим плотность теплового потока 100 Вт на кв. м. Скорее всего такой нагрев приведет к значительной разнице температур на соседних участках поверхности тротуара(несколько градусов и более). Современные тепловизоры различают поверхности, отличающиеся на 0,02 градуса. Если вдоль теплотрассы на столбах разместить тепловизоры, объединенные в сеть, то появляется возможность заблаговременно автоматически выявлять участки с утечками и огораживать их как опасные участки, а затем выполнять ремонтные работы.
Соответственно, вопросы: Правилен ли мой очень ориентировочный расчет, и будет ли действительно нагрев поверхности тротуара? Как на это повлияет ледяная корка? Может ли тепловизор контролировать протяженный участок, скажем, на 300 метров прямой видимости? Реальна ли вообще такая система защиты?

[SVD-d]

Можно-то можно, вот только стоить это будет примерно так на два порядка дороже чем заделать готовую дырку и уплатить штраф. Так что в массовом порядке это не делают и никогда не сделают. А вот частники такую услугу вполне предоставляют. Правда, ненадолго: максимум, это поможет скорее найти засор или протечку.

[Toolt]

SVD-d в сообщении #1375882 писал(а):

Можно-то можно, вот только стоить это будет примерно так на два порядка дороже чем заделать готовую дырку и уплатить штраф. Так что в массовом порядке это не делают и никогда не сделают. А вот частники такую услугу вполне предоставляют. Правда, ненадолго: максимум, это поможет скорее найти засор или протечку.

Дырка и штраф - это конечно. А уголовное дело с посадкой? (В случае гибели или тяжкого вреда здоровью). Цена вопроса скорее всего не больше, чем видеокамеры на дорогах.

[rockclimber]

Начнем с главного: нагрев грунта и его размывание - совершенно разные процессы, их параметры вообще не обязаны друг с другом коррелировать. Соответственно, это уже ставит идею под сомнение.

Далее второстепенные мелочи.

Toolt в сообщении #1375874 писал(а):

Правилен ли мой очень ориентировочный расчет

Вы себе немного льстите, называя это расчетом... Вот тут, например:

Toolt в сообщении #1375874 писал(а):

... получим плотность теплового потока 100 Вт на кв. м. Скорее всего такой нагрев приведет к значительной разнице температур на соседних участках

Где расчет? Возьмите теплоемкость грунта (да даже просто вообразите какую-нибудь правдоподобную величину) и посчитайте, насколько нагреется и за сколько времени. Я не считал, но пока выходит что-то вроде того, чтобы нагреть стоваттной лампочкой кубометр грунта. Не вижу тут причин для появления значительной разницы температур. Плюс, если это зима, учитывайте, что поверхность хорошо охлаждается. Плюс нагрев будет распространяться в стороны довольно значительно, то есть резкого градиента не будет.

Toolt в сообщении #1375874 писал(а):

Современные тепловизоры различают поверхности, отличающиеся на 0,02 градуса.

А сколько денег стоят эти тепловизоры? Камера Seek Thermal с трудом различает разницу в один градус. А стоит 300 долларов - просто маленькая фитюлечка весом пару грамм. Я пробовал смотреть цены на промышленные приборы - цены очень быстро обрастают нулями при добавлении новых фич. Даже устройства с ценой с тремя нулями на конце были далеки от такой точности.
Вешать камеры вы будете куда? Наверное, уже точно знаете, в каком месте прорвет? Или весь город завесим супердорогущими камерами? Проще сразу нормально уложить трубы, а потом нормально их обслуживать.

Toolt в сообщении #1375874 писал(а):

При порыве горячая вода начинает размывать породу, создавая опасный свод

А если холодную трубу прорвет?

Toolt в сообщении #1375874 писал(а):

Может ли тепловизор контролировать протяженный участок, скажем, на 300 метров прямой видимости?

Так вы возьмите реальные данные реального тепловизора и прикиньте. У той же Seek Thermal в технической документации указан угол обзора, и у аналогов тоже. Вы, наверное, даже не пробовали смотреть?

Toolt в сообщении #1375874 писал(а):

Реальна ли вообще такая система защиты?

На любые предположения такого рода есть стандартный ответ: нет, пока не доказано обратное У вас пока не получилось.

[EUgeneUS]

rockclimber в сообщении #1375889 писал(а):

На любые предположения такого рода есть стандартный ответ: нет, пока не доказано обратное

Вот тут, например, доказывается
ИМХО, ТС опоздал с этой идеей лет этак на 15, а то и на 30.

[Toolt]

rockclimber:
Размыв и нагрев - разные процессы - совершенно верно, и это как раз то, что надо. При размыве из зоны прорыва вымывается большая часть породы, ее и учитывать не нужно, образуется полость, заполненная водой, соответственно оставшаяся часть свода имеет не такую уж значительную теплоемкость.
В юности студентом калымил на теплоизолировании теплотрасс. Что видел: две трубы-сотки (отопление) на глубине 1,6 метра, недостаточно изолированные, засыпанные грунтом. Теплотрассе лет 10. На поверхности над трассой каждую зиму росла трава и грелись собаки (морозы до -30). И это всего лишь недостаточная теплоизоляция. При попадании очень горячей воды в окружающий грунт из трубы-пятисотки, ситуация как я понимаю, совершенно иная: площадь контакта гигантская, вода со своим огромным запасом теплоты проникает во все слои над трассой. Я не знаю, как это можно сравнить с нагревом кубометра грунта стоваттной лампочкой. Когда обрушение уже произошло, то в образовавшемся котловане в почти кипящей воде (где люди получают тяжелейшие ожоги) уже плавают эти горячие кубометры грунта. А 10 минут назад все было по-другому? 100 ватт - это тепловыделение уже на поверхности, конечный результат, который, как я полагаю, и должен быть виден тепловизору. Распространение тепла в стороны не является препятствием, так как задачей контроля будет не только обнаружение градиента по поверхности, но и просто выявление внезапного роста температуры грунта над трассой.
Если прорвет холодную трубу, это плохо и опасно, но несопоставимо с опасностью утонуть в кипятке.
Тепловизоры дороги, но все развивается и все более совершенная техника становится доступной. Честно говоря, ни разу не держал в руках тепловизор, но вроде бы достаточно несложные ИК-приборы позволяют обнаружить ночью человека с вертолета (те же 100 Вт тепловыделения с примерно того же квадратного метра, со стандартной высоты 300 метров). Это кстати к вопросу о том, куда вешать приборы. Поэтому у меня и вопрос по приборам: то, что тепловизор видит "перпендикулярно" на 300 метров - это вроде бы так. А если под углом, вдаль, на те же 300 метров? Еще, можно контролировать только опасные места (хотя и таких конечно много, но хоть не на безлюдных участках). Узкий угол обзора - это как раз то, что нужно. Надо даже еще уже: строго вдоль трассы.
"Проще сразу нормально уложить трубы, а потом нормально их обслуживать". Не совсем так. Надежное оборудование, хороший монтаж и качественное обслуживание не отменяют необходимости контроля (в том числе аварийного) - это аксиома. Когда-нибудь мы к этому придем и в данном вопросе. (Ну или отказаться от таких теплотрасс в городах, снизив температуру и давление).
Дорого? А если человек, почти сварившийся заживо в кипятке, вчинит иск миллионов на 10?

-- 14.02.2019, 11:58 --

EUgeneUS в сообщении #1375940 писал(а):

rockclimber в сообщении #1375889 писал(а):

На любые предположения такого рода есть стандартный ответ: нет, пока не доказано обратное

Вот тут, например, доказывается
ИМХО, ТС опоздал с этой идеей лет этак на 15, а то и на 30.

Опоздал с идеей - это не страшно, я ж не в роспатент обращаюсь. Наоборот, за прошедшие 15-30 лет техника вроде бы значительно продвинулась, и к приведенному вами источнику можно отнестись с сегодняшних позиций. (Огромное спасибо за ссылку).
Тем более, что из этого источника вроде бы такой категоричный отрицательный ответ не следует. Наоборот: "Таким образом, тепловой метод НРК является достаточно эффективным и достоверным способом прогнозирования состояния участков подземных теплотрасс".
Правда там же : "Расшифровка термограмм поставляет оперативную информацию о разнообразных глубинных процессах в зоне прокладки теплотрасс, однако возникающие помехи снижают вероятность обнаружения реальных дефектов и аномалий". То есть помехи снижают эффективность. Однако в цитируемой работе аварийные случаи в виде порывов трубопровода вообще не рассматривались, а только нарушения теплоизоляции, изменение влажности окружающих грунтов и т.д. Да и температура теплоносителя была всего 50 градусов (!). И даже при всем этом удавалось (приборами того времени!) зафиксировать изменения температуры поверхности над трассой. Теперь мысленно добавим в эту работу: температура 100 градусов, непосредственное попадание горячей воды в грунт над трассой и современные тепловизоры. Думаю, что результат в этой работе был бы вполне приличным.
Так что может быть у этой старинной идеи есть будущее?

-- 14.02.2019, 12:36 --

Дополнительно полазив по Интернету, обнаружил, что "Тепловизионная диагностика" подземных трубопроводов горячей воды с помощью тепловизоров - это достаточно распространенная услуга, направленная в том числе и на поиск даже незначительных утечек. Есть также и "Тепловая аэросъемка", позволяющая "в короткий срок выявить аварийные и потенциально-дефектные участки тепловых сетей". Это уже совсем близко. То есть, сама идея абсолютно реальна и давно работает. Но пока применяется исключительно в "поисковом" режиме.
Вопрос в возможности создания сети простых и дешевых стационарных объектов (не дороже камер видеонаблюдения, способных различать номера и лица), позволяющих вовремя обнаружить утечку или произошедший порыв.
У требуемых приборов достаточно узкая задача. И мне кажется, разработка таких приборов и их удешевление - вполне реальная задача. Как заставить городские власти создать такую систему - это уже другая проблема.

[EUgeneUS]

Toolt в сообщении #1375949 писал(а):

Наоборот, за прошедшие 15-30 лет техника вроде бы значительно продвинулась, и к приведенному вами источнику можно отнестись с сегодняшних позиций. (Огромное спасибо за ссылку).

Так этот источник (первый попавшийся гуглу) как раз про сегодняшние реалии, а не по 30-летней давности.

Toolt в сообщении #1375949 писал(а):

Дополнительно полазив по Интернету,

Наконец-то

Toolt в сообщении #1375949 писал(а):

сама идея абсолютно реальна и давно работает.

Конечно. Только услуги стоят денег.

Toolt в сообщении #1375949 писал(а):

У требуемых приборов достаточно узкая задача. И мне кажется, разработка таких приборов и их удешевление - вполне реальная задача.

Узкоспециализированный прибор не может стоить дешево.

Toolt в сообщении #1375949 писал(а):

Как заставить городские власти создать такую систему - это уже другая проблема.

Если мои городские власти соберутся строить такую систему, я напишу в путинский ОНФ и в ФБК Навального - пусть наперегонки ищут коррупционную составляющую.
А вот если мои городские власти будут покупать услуги по регулярному мониторингу теплотрасс, то это можно только приветствовать.

[Toolt]

EUgeneUS:
Да вроде бы как ссылка не о сегодняшних реалиях: Журнал "Новости теплоснабжения", № 03 (43), март 2004. Так что как раз прошло 15 лет.
Но дело не в этом. Оказалось, что метод вполне работает. Но о характеристиках тепловизоров на протяженных участках (под острым углом) пока ничего не нашел. Есть фото с тепловизора теплотрассы метров на 30 (вид в накрытом ж\б лотке). А на 300?
Вопрос о коррупции (если ее пытаться видеть в распространении тепловизоров для профилактики аварий) как бы не совсем по теме. На мой взгляд, тема стоящая и необходимая. Мониторинг трассы - это что? Никакой метод периодического неразрушающего дистанционного контроля не позволит обнаружить потенциально опасный участок. Если мониторить трассы круглые сутки - это еще дороже, чем стационарная сеть.
А по теме, все-таки:
- вопрос о тепловизоре для контроля трассы на протяжении 300 метров,
- предполагаемое время от изменения температуры поверхности над утечкой/порывом до создания опасного свода (понятно, что слишком много возможных ситуаций, но хотя бы ориентировочно).

[SVD-d]

С одной стороны, 30 метров легко превращаются в 300 путём установки на палку с моторчиком, который будет крутить её раз в минуту.

С другой - а почему именно 300? Почему не 3000 или не 50? Если вам интересны конкретные цифры, то давайте реальные значения. Какую площадь вы хотите покрыть и насколько часто вам нужно получать значения? Потом идите на первый попавшийся сайт, делите свои цифры на время и на площадь там представленную. И умножайте на приведённую цену. У меня получается примерно одна сотая госдолга США. Напомню, что тепловизор - игрушка недешёвая.

А изменение температуры явно будет на порядки быстрее, чем изменение структуры под воздействием этой температуры. Об этом можно даже не думать.

[GraNiNi]

Toolt в сообщении #1375874 писал(а):

Перемещение по городу пешком или на машине стало походить на движение по минному полю.

Это особенно характерно для зимнего периода.
Случаи падения людей на гололеде и получение ими травм, в том числе и несовместимых с жизнью, во много раз (десятки и сотни раз) превышают несчастные случаи попадания людей в кипяток.
Поэтому, если уж во главу угла ставить вопрос о жизни людей, то прежде всего нужно правильно расставлять приоритеты - какие задачи решать и куда вкладывать деньги.

[Александрович]

Toolt в сообщении #1375874 писал(а):

В связи с этим у меня вопрос: а можно ли с помощью тепловизора обнаружить подземную утечку задолго до того, когда она приведет к опасности обрушения?

Можно и обнаруживается, поиск мест протечек теплоносителя тепловизором один из множества вариантов его применения.

[Toolt]

SVD-d в сообщении #1375984 писал(а):

С одной стороны, 30 метров легко превращаются в 300 путём установки на палку с моторчиком, который будет крутить её раз в минуту.

С другой - а почему именно 300? Почему не 3000 или не 50? Если вам интересны конкретные цифры, то давайте реальные значения. Какую площадь вы хотите покрыть и насколько часто вам нужно получать значения? Потом идите на первый попавшийся сайт, делите свои цифры на время и на площадь там представленную. И умножайте на приведённую цену. У меня получается примерно одна сотая госдолга США. Напомню, что тепловизор - игрушка недешёвая.

А изменение температуры явно будет на порядки быстрее, чем изменение структуры под воздействием этой температуры. Об этом можно даже не думать.

Не понял, что за палка и моторчик. Ну да ладно. Я предполагаю, что тепловизор будет установлен неподвижно стационарно на столбе, как видеокамера на дороге, и смотреть будет строго вдоль теплотрассы. В Самаре на пр. Ленина за сутки произошло две крупных аварии на 500-мм трубопроводе, при этом тяжело пострадали двое прохожих, за жизнь одного из них борются врачи. Теплотрасса расположена точно под самым популярным в городе тротуаром, по которому ежедневно ходят тысячи людей. По сути - смертельная русская рулетка: стрельнет обязательно, но когда? Кому не повезет в следующий раз?
Почему 300 метров? Я уже писал, что с вертолета с такого расстояния в тепловизор виден человек. Поэтому считаю - максимум, и реальный. Длина проспекта 1200 метров (а далее трасса уходит в территории, где людей на порядки меньше). Если разбить проспект на четыре участка по 300 метров, то потребуется 4 прибора, на что потребуется аж 100 тыс руб. (понятно, что это только сами приборы, система - это совсем другое, и сами приборы нужны другие, в чем-то проще, в чем-то сложнее). Офигенные деньги.
"А изменение температуры явно будет на порядки быстрее, чем изменение структуры под воздействием этой температуры. Об этом можно даже не думать". А это как понять? Структура (грунт, щебень плитка) при порывах изменяется (разрушается) в основном под действием напора воды, а температура - это дополнительный опасный (в основном для человека) фактор. При разных вариантах повреждения трубопровода диаметром 500 мм (маленькая течь, полный разлом по сварному шву и т.д.) сколько времени пройдет до изменения температуры на поверхности и сколько времени до образования опасного свода?

[Toolt]

Александрович в сообщении #1376012 писал(а):

Toolt в сообщении #1375874 писал(а):

В связи с этим у меня вопрос: а можно ли с помощью тепловизора обнаружить подземную утечку задолго до того, когда она приведет к опасности обрушения?

Можно и обнаруживается, поиск мест протечек теплоносителя тепловизором один из множества вариантов его применения.

Да, я уже это обнаружил в Интернете и написал об этом, но вопросы возможности использования тепловизора не в мобильно-поисковом, а в стационарном непрерывном режиме остаются.

[SVD-d]

Если вы планируете смотреть в одно и то же место, то да, денег на это потребуется достаточно мало. Но если вы заранее знаете, что в этом месте что-то случится, то гораздо дешевле будет просто укрепить это место заранее.
Однако если вам неизвестно, где и что случится, то придётся смотреть повсюду. А то что-то может произойти не на проспекте Ленина, а на улице Сталина или в переулке Горбачёва. И кто тогда будет отвечать за то, что посмотрели в одну сторону и не посмотрели в другую?

В этот момент открывается гугл и сообщает, что протяжённость одних только дорог в Самаре - немногим больше 1000 км. Что сразу увеличивает количество камер на три порядка. Плюс, парк. Плюс, придомовые участки. Плюс пара пустырей, где автомобилей нет, но люди ходят... вот и считайте.

Гораздо проще использовать акустические датчики. Что, кстати, и делают инженеры теплосетей.

[Александрович]

Toolt в сообщении #1376047 писал(а):

Да, я уже это обнаружил в Интернете и написал об этом, но вопросы возможности использования тепловизора не в мобильно-поисковом, а в стационарном непрерывном режиме остаются.

А зачем? Тепловизор помогает локализовать место протечки, а наличие самой протечки покажут стационарные приборы учёта расхода теплоносителя.