用于基于模型的管道网络的泄漏检测的方法和装置制造方法及图纸

用于在具有耗量表的分配网络中进行泄漏检测的方法、装置和系统。分配网络分为具有上游位置和下游位置的区域。上游压力传感器检测上游位置处的上游压力，下游压力传感器检测下游位置处检测到的下游压力。下游压力查找表用于基于相应上游位置处的一系列假设的上游压力和来自耗量表的耗量数据来确定每个下游位置处的预期压力。比较每个下游位置处的预期压力和检测到的下游压力，以确定计算的差异是否超过差异阈值。如果差异超过差异阈值，则使用包含基于一系列假设差异的一组可能的泄漏位置的泄漏位置查找表来确定一组可能的泄漏位置。

Method and Device for Leakage Detection of Pipeline Network Based on Model

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于模型的管道网络的泄漏检测的方法和装置
提供
技术介绍
和
技术实现思路
是为了引出在以下详细描述中进一步描述的构思的选择和基础。
技术介绍
和
技术实现思路
并非旨在标识可能要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制可能要求保护的主题的范围。本公开涉及用于管道网络或管道网络的子集的泄漏检测。更具体地，本公开涉及使用耗量表以及管道网络内的传感器进行基于模型的泄漏检测的方法和装置。
技术介绍
目前，配水系统通过包括水箱、管道和泵的网络将水输送到家庭、商业建筑和工业设施。图1描绘了代表性的配水系统10。配水系统10包括水主管道12和阀门14，以控制次级主管道16中的水流量。每个次级主管道16可包括一个或更多个分支18，其也可包括循环，具有水表20，水表20计量水耗量并提供相应的耗量数据。在配水系统10中描绘的冲洗点(flushpoint)22可以用于测试和维护，例如用于控制水老化、水处理等。供水公司依赖水力模型来模拟配水系统中的水的移动。水力模型表示配水系统中节点、泵、水箱、管道、阀门和水源的布局。水力模型使用泵、水箱、管道、水库和水源的地理位置以及参数数据模拟管道中的压力和水流量。示例参数数据包括管道粗糙度、泵性能曲线等。典型的配水系统具有许多分布的消耗点，例如与配水系统的操作者的各种工业、商业和住宅客户相关联的计量消耗点。水力模型包括所谓的“服务节点”，以模拟配水系统中的消耗点。服务节点是配水网络内的物理位置，其表示水力模型中的需求，其可以是单个需求或多个需求的汇总。作为示例，沿着分支18的计量消耗点的全部或子集可以由水力模型中的对应服务节点表示。服务节点将具有在所涉及的分支18中或通向所涉及的分支18的管道位置处的建模物理位置。这与现有技术不同，在现有技术中，不是基于需水量和服务节点而是基于拓扑来创建水力文件。可以使用可用的历史数据来估计在每个服务连接处的需水量或消耗的水量。然而，这样的数据集通常缺乏分辨率和准确度以在特定时间或天数内进行准确的耗量估计。此外，用于将配水系统中的实际耗量与建模的服务节点相关联的机制是简单的并且例如基于简单的接近而易于出现不准确性。具体地，本领域中已知的典型水力模型使用历史数据来为每个客户(或客户组)创建需求和需求模式。发生主要误差的原因是通常没有历史数据。即使存在需求模式所基于的历史数据，数据也只是平均数，并不代表系统的动态。就配水系统中的实际耗量归因于水力模型中的错误服务节点来讲，水力模型必然会产生用于控制、预测或其他用途的不准确结果，并且由这种不准确性污染的模型适应可能恶化，而不是提高模型的准确性。第15/226,597号美国专利申请的公开内容(其通过引用以其整体并入)提供了使用来自自动或高级计量基础设施(Automated/AdvancedMeteringInfrastructure，AMI)的实时或近实时数据的改进的水力模型，包括消费者耗量表，以提高模型的准确性，特别是通过为模型中的服务节点获得更准确、更高分辨率的需水量值。提高模型中的服务节点的需水量计算的准确性源于改进的技术以及实时或近实时耗量数据的使用，该改进的技术更准确地确定配水系统中的哪些消耗点应与每个服务节点相关联。计算机装置使用需水量值来提高其水流量和压力估计的准确度和分辨率。改善的流量和压力估计进而提供更精确的控制，例如泵送或阀门控制、冲洗控制或调度、泄漏检测、步骤测试等。根据一些实施例，由计算机装置执行的方法包括获得安装在配水系统中的各个水表的仪表高度、仪表位置和水耗量数据。该方法还包括自动将每个水表与多个服务节点中的相应一个相关联，多个服务节点表示配水系统的水力模型中的水消耗点。这是通过评估与仪表位置和仪表高度相关的服务节点的建模位置和高度数据来实现的，以识别具有大于仪表高度的建模压头(modeledhead)的地理上最接近的服务节点。此外，该方法包括基于已经自动与服务节点相关联的所有水表的水耗量数据的汇总来计算每个服务节点的需水量值。该方法还包括通过用计算的需水量值运行水力模型来估计至少一部分配水系统的水流量和压力。然后该方法包括基于估计的水流量和压力执行用于配水系统的控制操作。控制操作包括泄漏检测、水箱水位、PRV(减压阀)设定变化、泵送或储存控制以及处理或冲洗控制中的至少一个。在另一示例实施例中，计算机装置包括输入/输出电路和与输入/输出电路可操作地相关联的处理电路。输入/输出电路包括被配置用于在计算机网络上通信的网络通信接口电路和被配置用于从存储系统读取数据和向存储系统写入数据的存储系统接口电路中的至少一个。其中处理电路被配置为将配水网络中的水表与配水系统的水力模型中的服务节点相关联。在示例性配置中，处理电路被配置为获得安装在配水系统中的各个水表的仪表高度、仪表位置和水耗量数据，并自动将每个水表与多个服务节点中的相应一个相关联，多个服务节点表示配水系统的水力模型中的水消耗点。处理电路通过评估与仪表位置和仪表高度有关的服务节点的建模位置和高度数据来执行关联处理，以识别具有大于仪表高度的建模压头的地理上最接近的服务节点。处理电路还被配置为基于已自动与服务节点关联的所有水表的水耗量数据的汇总来计算每个服务节点的需水量值，并通过用计算的需水量值运行水力模型来为至少一部分配水系统估计水流量和压力。更进一步地，处理电路被配置为基于估计的水流量和压力执行用于配水系统的控制操作，所述控制操作包括泄漏检测、泵送或储存控制以及处理或冲洗控制中的至少一个。除了上面讨论的问题之外，已经认识到无收益水仍然是供水公司的主要问题。处理和泵送水不能供应给合法客户，例如通过泄漏、盗窃或错误计量，会增加成本，降低水的可用性，并产生温室气体。一些人估计，全国10-20％的产出水不会为供水公司带来收入。对这些无收益水进行定位最符合供水公司的利益；因此，传统上采用了各种策略。一种策略是水审计。水审计从水源体积开始，并核算系统各阶段的水，以需求结束。该核算确定系统内产生的无收益水的量，但无法实际定位泄漏、盗窃或错误耗量表。步骤测试在检测泄漏方面是有价值的。通过隔离网络区域并依次关闭阀门来执行这些测试。上游流量计记录每次关闭时的流量下降。流量不成比例的下降表明最近关闭的阀门下游泄漏。这些步骤测试的缺点包括所需的人力和所需的服务中断。此外，步骤测试无法识别泄漏位置，只是将其定位在两个阀门之间。最后，声学感测可用于定位泄漏。利用这种方法，声学传感器用于识别与泄漏相关的噪声。这通常需要熟练的操作员使用声学设备遍历网络，监听泄漏。当管道材料是塑料或其它因素抑制声波时，会出现进一步的复杂情况。通过实验和分析，本专利技术人开发了一种泄漏检测系统，该系统显著提高了泄漏检测的准确度，同时相对于现有技术状态减少了供水公司所需的努力。
技术实现思路
本公开涉及用于在具有耗量表的分配网络中进行泄漏检测的方法、装置和系统。分配网络分为具有上游位置和下游位置的区域。上游压力传感器检测上游位置处的上游压力，下游压力传感器检测下游位置处的检测到的下游压力。下游压力查找表用于基于相应上游位置处的一系列假设上游压力和来自耗量表的耗量数据来确定每个下游位置处的预期压力。比较每个下游位置处的预期压力和检测到的下游压力，以确定计算的差异是否超过差异阈值。如果计算的差异超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分配网络的泄漏检测的方法，所述分配网络包括检测耗量数据的多个耗量表，所述方法包括以下步骤：将分配网络划分为多个区域，其中，所述多个区域中的每个区域具有上游位置和下游位置；提供检测分配网络内的压力的多个压力传感器，其中，来自所述多个压力传感器的上游压力传感器设置在每个上游位置，并且来自所述多个压力传感器的下游压力传感器设置在每个下游位置；检测来自每个上游压力传感器的上游压力和来自每个下游压力传感器的检测到的下游压力；提供包含在每个下游位置处的预期压力的下游压力查找表，在每个下游位置处的预期压力基于相应上游位置处的一系列假设上游压力和来自所述多个耗量表的耗量数据而得到；确定每个下游位置的计算的差异，其中，所述计算的差异是所述预期压力与每个下游位置处的检测到的下游压力之间的差值；提供泄漏位置查找表，所述泄漏位置查找表包含对应于每个下游位置处的一系列假设差异的多个可能的泄漏位置；当所述计算的差异超过差异阈值时，确定对应于所述计算的差异的成组的可能的泄漏位置，其中，通过将所述计算的差异与泄漏位置查找表中的所述一系列假设差异进行比较来确定所述成组的可能的泄漏位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.10 US 15/402,7431.一种用于分配网络的泄漏检测的方法，所述分配网络包括检测耗量数据的多个耗量表，所述方法包括以下步骤：将分配网络划分为多个区域，其中，所述多个区域中的每个区域具有上游位置和下游位置；提供检测分配网络内的压力的多个压力传感器，其中，来自所述多个压力传感器的上游压力传感器设置在每个上游位置，并且来自所述多个压力传感器的下游压力传感器设置在每个下游位置；检测来自每个上游压力传感器的上游压力和来自每个下游压力传感器的检测到的下游压力；提供包含在每个下游位置处的预期压力的下游压力查找表，在每个下游位置处的预期压力基于相应上游位置处的一系列假设上游压力和来自所述多个耗量表的耗量数据而得到；确定每个下游位置的计算的差异，其中，所述计算的差异是所述预期压力与每个下游位置处的检测到的下游压力之间的差值；提供泄漏位置查找表，所述泄漏位置查找表包含对应于每个下游位置处的一系列假设差异的多个可能的泄漏位置；当所述计算的差异超过差异阈值时，确定对应于所述计算的差异的成组的可能的泄漏位置，其中，通过将所述计算的差异与泄漏位置查找表中的所述一系列假设差异进行比较来确定所述成组的可能的泄漏位置。2.根据权利要求1所述的方法，还包括如果所述计算的差异超过差异阈值则确定估计的泄漏大小的步骤。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个区域中的第一区域的下游位置也是所述多个区域中的第二区域的上游位置，所述第二区域位于所述第一区域的下游。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述下游压力查找表和所述泄漏位置表包括多个模型，并且其中，基于检测到的压力和耗量数据随时间更新所述多个模型。5.根据权利要求1所述的方法，其中，处理器执行对所述计算的差异和可能的泄漏位置的确定。6.根据权利要求1所述的方法，还包括提供主机的步骤，其中，所述多个压力传感器中的至少一个压力传感器将压力数据发送到所述主机以执行对所述计算的差异和可能的泄漏位置的确定。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多个压力传感器中的第一压力传感器是主传感器，其中，所述多个压力传感器中的第二压力传感器是从传感器，其中，所述主机与所述主传感器是一体的，并且其中，所述从传感器与所述主传感器无线通信。8.根据权利要求1所述的方法，其中，在经过的时间之后重复方法1的步骤，并且比较多组可能的泄漏位置以识别所述多组可能的泄漏位置当中随时间的一致的可能的泄漏位置，其中，所述一致的可能的泄漏位置跨多组可能的泄漏位置是一致的。9.一种用于分配网络内的泄漏检测的系统，包括检测耗量数据的多个耗量表，包括：分配网络内的多个区域，所述多个区域内的每个区域至少具有上游位置和下游位置；多个压力传感器，被配置为检测分配网络内的压力，其中，上游压力传感器检测上游位置处的上游压力，下游压力传感器检测每个区域内的下游位置处的检测到的下游压力；包含在每个下游位置处的预期下游压力的下游压力查找表，在每个下游位置处的预期下游压力基于相应上游位置处的一系列假设上游压力和来自所述多个耗量表的耗量数据而得到；泄漏位置查找表，包含对应于每个下游位置处的一系列假设差异的多个可能的泄漏位置；非暂时性存储器，存储所述下游压力查找表和所述泄漏位置查找表；以及处理器，与所述多个压力传感器、所述多个耗量表和所述非暂时性存储器通信，其中，所述处理器通过计算预期下游压力与下游位置处的检测到的下游压力之间的差值来确定每个下游位置处的计算的差异，其中，如果所述处理器还确定所述计算的差异超过差异阈值，则所述处理器通过将所述计算的差异与所述泄漏位置查找表中的所述一系列假设差异进行比较来确定成组的可能的泄漏位置。10.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·A·巴克，M·E·沙菲，T·史密斯，A·拉舍克，B·坎贝尔，G·穆勒，
申请(专利权)人：胜赛斯光谱有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US