对供应网络中的泄漏的探测制造技术

本发明专利技术涉及一种用于探测供应网络（10）中的流体泄漏的方法，其中所述供应网络（10）具有：管道（11），其中所述流体通过所述管道流动；用于测量在所述供应网络（10）中的第一位置处的流体的流量的第一传感器（14）；和至少一个用于测量在所述供应网络（10）中的第二位置处的流体的流量的第二传感器（15）。该方法在此包括以下步骤：a）借助所述第一传感器（14）测量在所述第一位置处的流体的流量；b）借助自学习系统（SS）基于在步骤a)中所测量的在所述第一位置处的流量的值而预测在所述第二位置处的流量，其中所述自学习系统（SS）为此已被训练用于预测在所述供应网络（10）中的预给定位置处的流量；c）借助位于所述第二位置处的所述第二传感器（15）而测量在所述第二位置处的流体的实际流量；d)确定在所述第二位置处测量的实际流量与由经训练的所述系统（SS）所预测的在所述第二位置处的流量之间的差；和e）当所确定的所述差大于预给定极限值（G）时，输出估计有泄漏的通知。本发明专利技术还涉及一种用于探测供应网络（10）中的流体泄漏的设备（30）以及一种包括供应网络（10）和所述设备（30）的装置。络（10）和所述设备（30）的装置。络（10）和所述设备（30）的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对供应网络中的泄漏的探测


[0001]本专利技术涉及对供应网络中的流体泄漏的探测。示例性的应用是在饮用水网络或排水网络中或者在气体供应网络或远距离供热网络中的泄漏识别。

技术介绍

[0002]本专利技术在下文中主要参照饮用水供应网络来予以描述。但是，本专利技术却不限于在饮用水供应网络中的使用。相反，本专利技术也能够使用在例如排水网络中、气体供应网络中或者远距离供热网络中。
[0003]目前，在二十一世纪，饮用水在世界范围内都是重要的资源。大多的预测都假定：饮用水的重要性在中长期来看甚至还会增加。因此，应预期：以更负责任且更节省的方式消耗饮用水将变得越来越重要。
[0004]就此而论适用的是：尽可能避免泄漏，也即饮用水从水网络管线意外地且不期望地流出。然而，完全的避免、也即所述网络的完全密封性通常是不可能的。按照经验，在德国发生的由于饮用水供应网络中的泄漏而导致的水损失在个位数百分比范围内，而在其他国家所述损失在部分地区还要明显更高。
[0005]一般而言的基本问题因此可以如下地描述：应该识别出在被观察的供应网络中是否存在泄漏。识别出存在泄漏在本专利申请的范畴内也称为对泄漏的“探测”或对泄漏“进行探测”。“探测”或“进行探测”在此并非强制性地包括对泄漏的定位。但是，如所示的那样，本专利技术在一些实施方式中不仅可以确定出供应网络中的泄漏（在某处）的基本存在，而且甚至也能够或多或少地精准定位该泄漏。
[0006]在现有技术中已经存在一系列的用于探测供应网络中的流体泄漏的方案。
[0007]第一种众所周知的方案是列出质量平衡表。在此情况下，以有意义的方式对具有单个进流或少量进流的网络的可界定区域进行观察。网络的这种被界定的区域在专业用语中也被称为测量区或者“District Metering Area（计量分区）”（DMA）。DMA除了所述一个或多个进流之外还具有数个用户并且可选地具有一个或多个出流。为了列出所述质量平衡表，将进入DMA中的进流与用户处的出流的总和对照、以及必要时与从DMA中出来的出流的整体进行对照。如果所述进流与所确定的出流一致，则该网络是“密封的”；也即不存在泄漏。相反，如果进流的总和显著大于包括消耗在内的出流的总和，则假定在网络中有一处或多处泄漏。
[0008]在质量平衡表方法中的问题是：必须投入大的耗费，这是因为必须针对特定时间段而确定每个单个用户的精确消耗。另一问题的本质在于数据保护法律。在许多国家中的法律情况根本并不允许例如对DMA的所有用户的水消耗进行时间精确的检测和记录。
[0009]第二种众所周知的用于探测网络中的泄漏的方案在于所谓的“夜间流量分析”。在此通常也观察该网络的可界定区域、即DMA。在夜间流量分析的情况下，在消耗低的时间段内、例如从夜间2点到4点检测DMA中的进流。在几分钟的范围内的更小测量间隔也是典型的。在几天或几周期间，在相同时间段确定总进流。利用统计学方法作为针对新泄漏的指标
鉴于水消耗上升方面检查所述时间序列。在最简单的情况下，在该时间内的进流被观测到并且在进流上升情况下推论出泄漏。
[0010]夜间流量分析的缺陷在于，仅仅检测出新的泄漏，所述新的泄漏在测量开始之后产生。另一缺陷在于，特殊影响、例如通过电视或者替代性的媒体（互联网络）中的播放而在测量时间段内引起不寻常的大量水消耗的体育活动可能被错误地解释为对于泄漏的提示。最后，网络拓扑中的较大变化、例如一个或多个多户住宅的迁入或者在企业内活动的设施在（夜间）测量时间段内的投入使用也可以导致消耗上升，这种消耗上升被错误地解释为网络中新产生的泄漏。
[0011]这两种提到的方案（质量平衡表以及夜间流量分析）的缺陷此外在于，这些方法在理想情况下也仅仅识别出在网络中（某处）存在泄漏，但是却并没有识别出所述泄漏在何处存在。对泄漏的定位因此必须利用其它附加的方法来进行。
[0012]对于本领域技术人员已知的第三种用于探测网络中的泄漏的方案在于，在网络中的多个位置处测量流量并且接下来将所测量的值与经模拟的值比较，其中所述经模拟的值是借助在水网络的情况下的网络水力模拟所获得的。作为用于水力模拟的输入数据，通常需要该网络的拓扑，也即管线（管道）的布置以及与供应网络连接的每个用户的位置和类型。因为由于上述的显著耗费和数据保护法律的顾虑而不能够对用户的实际消耗进行参考，针对在网络中不同的现有类型的用户还需要等效消耗分布。等效消耗分布被理解为特定用户类型（寓所、单户住宅、小型企业）的假设的、代表性的消耗分布。基于网络的拓扑、与该网络连接的用户和所使用的等效消耗分布可以借助水力模拟针对网络中的每个点来计算通过管线的水的与时间相关的流量。如果借助现有传感器所测量的实际流量明显区别于所计算的值，则推论出网络中的泄漏。如果该网络具有大量传感器，则可以通过所有传感器的评估而在理想情况下界定泄漏位置并且至少大致地进行定位。
[0013]所描述的方案的挑战在于，正确地并且利用合理的耗费而执行水力模拟。所述网络的被观察的部分越大和越复杂，则这就越困难。此外，不仅关于管线的性质和走向的拓扑而且用户的存在和表征都必须是相对可靠地已知的。

技术实现思路

[0014]本专利技术所设立的目标在于：开发一种用于探测供应网络中的泄漏的替代性方法，使得尤其是在相对大的且复杂的网络情况下也能够可靠地识别和定位泄漏。
[0015]本专利技术由独立权利要求的特征得出。有利的扩展方案和设计方案是从属权利要求的主题。本专利技术的其他特征、应用可能性和优点从接下来的描述和附图中得出。
[0016]提出一种用于探测供应网络中的流体泄漏的方法、尤其是自动化的方法，其中所述供应网络具有：管道，其中流体通过所述管道流动；用于测量在供应网络中的第一位置处的流体的流量的第一传感器；和至少一个用于测量在供应网络中的第二位置处的流体的流量的第二传感器。该方法在此具有以下步骤：a）借助第一传感器测量在第一位置处的流体的流量；b）借助自学习系统基于在步骤a)中所测量的在第一位置处的流量的值而预测在第二位置处的流量，其中所述自学习系统为此已被训练用于预测在供应网络中的预给定位置处的流量；
c）借助位于第二位置处的第二传感器而测量在第二位置处的流体的实际流量；d) 确定在第二位置处所测量的实际流量与由经训练的系统所预测的在第二位置处的流量之间的差；和e）当所确定的差大于预给定极限值时，输出估计有泄漏的通知。
[0017]专利技术者已经认识到：针对供应网络中的泄漏探测能够以有利的方式使用自学习系统。在第一阶段中，训练自学习系统以能够预测供应网络的预给定位置处的流量。在训练阶段之后，在供应网络的运行期间使用经训练的系统。为此，经训练的系统基于在所述运行期间实际测量的流量而预测在供应网络中的特定位置处的流量。该思想是：所预测的值正确说明预期流量。现在，对针对其已预测了流量值的特定位置处的流量进行实际测量。如果所预测的值与实际测量的值一致，则推论“稳定的”和“密封的”供应网络。尤其是，由此得出如下推论：在自学习系统的训练阶段结束后在所述网络中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于探测供应网络（10）中的流体泄漏的方法，其中所述供应网络（10）具有：管道（11），其中所述流体通过所述管道流动；用于测量在所述供应网络（10）中的第一位置处的流体的流量的第一传感器（14）；和至少一个用于测量在所述供应网络（10）中的第二位置处的流体的流量的第二传感器（15），并且其中所述方法包括以下步骤：a）借助所述第一传感器（14）测量在所述第一位置处的流体的流量；b）借助自学习系统（SS）基于在步骤a)中所测量的在所述第一位置处的流量的值而预测在所述第二位置处的流量，其中所述自学习系统（SS）为此已被训练用于预测在所述供应网络（10）中的预给定位置处的流量；c）借助位于所述第二位置处的所述第二传感器（15）而测量在所述第二位置处的流体的实际流量；d) 确定在所述第二位置处测量的实际流量与由经训练的所述系统（SS）所预测的在所述第二位置处的流量之间的差；和e）当所确定的所述差大于预给定极限值（G）时，输出估计有泄漏的通知。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述自学习系统（SS）已借助如下步骤被训练：i）在所述供应网络（10）中的所述第一位置处借助所述第一传感器（14）测量所述流体的流量；ii）借助所述自学习系统（SS）基于在步骤i)中所测量的在所述第一位置处的流量的值而确定在所述第二位置处的流量；iii）确定步骤ii)中所确定的流量与目标值之间的差；iv）在考虑在步骤iii)中所确定的差的情况下适配所述自学习系统（SS）和v）重复步骤i）至iv）直至达到预给定中止标准。3.根据权利要求2所述的方法，其中按照步骤i）至v）来训练所述自学习系统（SS）以及按照步骤a）至e）针对多个不同的第二位置执行所述泄漏的探测。4.根据权利要求3所述的方法，其中
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在并不使用所述第一位置处的所述第一传感器（14）而是使用所述第二位置处的所述第二传感器（15）并且反之亦然的条件下，重复所述步骤i）至v）；和
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在并不使用所述第一位置处的所述第一传感器（14）而是使用所述第二位置处的所述第二传感器（15）并且反之亦然的条件下，重复所述步骤a）至e）。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述中止标准在于：在步骤ii）中所确定的在所述第二位置处的流量与目标值之间的平均差低于预给定阈值。6.根据上述权利要求其中任一项所述的方法，其中所述目标值是由所述第二传感器（15）实际测量的在所述第二位置处通过所述管道（11）的流体的流量。7.根据权利要求1至5其中任一项所述的方法，
其中所述目标值已借助模拟（SIM）而被确定。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述模拟作为输入数据（IN）而使用所述供应网络（10）的拓扑、用户的位置和类型以及针对每个用户使用等效消耗分布。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述输入数据（IN）在确定所述目标值之前借助级数展开、尤其是主成分分析而被减少。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：