通过使用超声波流量计进行声学泄漏检测的系统和方法技术方案

本公开涉及一种用于通过使用安装在管道(15、17)处的至少一个超声波流量计(13)在流体管道网(1)中进行声学泄漏检测的方法，其中，管道(15、17)将消费者站点(3)连接到流体管道网(1)，该方法包括：检测从声源沿着管道(15、17)和/或沿着管道(15、17)内的流体行进到所述至少一个超声波流量计(13)的至少一个声波；确定所述至少一个声波中的至少一个的行进方向；如果所述声波的确定的行进方向为朝向消费者站点(3)，则将所述至少一个声波中的声波解释为泄漏声音候选；以及如果所述声波的确定的行进方向为远离消费者站点(3)，则将所述至少一个声波中的声波解释为背景噪声。声波中的声波解释为背景噪声。声波中的声波解释为背景噪声。

【技术实现步骤摘要】
通过使用超声波流量计进行声学泄漏检测的系统和方法


[0001]本公开涉及一种用于在流体管道网(特别是液体分配网)中进行声学泄漏检测的方法和系统。

技术介绍

[0002]水、热能和/或气体的公用事业提供商(utility provider)通常使用流体管道网将水、热量和/或气体分配到多个消费者站点。对于公用事业提供商来说，尽可能快地检测到流体管道网中的任何泄漏是非常重要的。进一步期望的是，公用事业提供商尽可能精确地定位泄漏并获得关于泄漏的大小的估计。
[0003]例如从EP 3112823A1已知，通过使用安装在消费者站点处的超声波流量计来执行声学泄漏检测。这种声学泄漏检测的主要想法是，主要安装在消费者站点处以测量消耗量并将其报告给自动抄表系统的超声波流量计也可以用作麦克风以监听流体管道网的泄漏声音。
[0004]然而，问题在于通常存在非常高水平的背景噪声，这导致相对小的信噪比。这种小的信噪比或者导致相对低的泄漏检测灵敏度，或者导致相对高的假泄漏警报率。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于在流体管道网中进行声学泄漏检测的方法和系统，其具有增加的泄漏检测灵敏度和/或降低的假警报率。
[0006]该目的通过根据权利要求1所述的方法以及根据另外的独立权利要求所述的超声波流量计和系统来实现。在相应的从属权利要求、以下描述和附图中限定了优选实施例。
[0007]根据本公开的第一方面，提供了一种用于通过使用安装在管道处的至少一个超声波流量计在流体管道网中进行声学泄漏检测的方法，其中，所述管道将消费者站点连接到流体管道网，所述方法包括：
[0008]‑
检测从声源沿着管道和/或沿着管道内的流体行进到所述至少一个超声波流量计的至少一个声波，
[0009]‑
确定所述至少一个声波中的至少一个的行进方向，
[0010]‑
如果所述声波的确定的行进方向为朝向消费者站点，则将所述至少一个声波中的声波解释为泄漏声音候选，以及
[0011]‑
如果所述声波的确定的行进方向为远离消费者站点，则将所述至少一个声波中的声波解释为背景噪声。
[0012]将所述至少一个声波中的所述声波解释为泄漏声音候选的步骤可以包括：触发泄漏警报和/或提供泄漏信息数据，该泄漏信息数据可以用作决定是否触发泄漏警报的基础。将所述至少一个声波中的所述声波解释为背景噪声的步骤可以包括：阻止泄漏警报或不触发泄漏警报。本公开基于专利技术人的以下见解：大部分背景噪声来自与泄漏声音不同的另一个方向。通常，背景噪声由消费者站点处的设备(诸如循环器泵或其他振动装置)产生。这种
背景噪声在消费者站点处沿着管道和/或沿着管道内的流体行进。由于超声波流量计安装在将消费者站点与公用事业提供商的流体管道网连接的管道处，因此超声波流量计检测作为来自消费者站点的声波的这种背景噪声。在本公开的上下文中，公用事业提供商对消费者站点范围内的泄漏不太感兴趣，而是对消费者站点外部的流体管道网中的任何泄漏感兴趣。检测消费者站点范围内的泄漏可能受制于(subject to)本公开的上下文之外的其他技术方案。根据本公开，如果声波不是来自预计背景噪声的典型声源所在的消费者站点，则声波仅被解释为泄漏声音候选。
[0013]朝向消费者站点的方向是通过超声波流量计的标称流体流动方向(nominal fluid flow direction)还是相反方向，这取决于具体应用。在工业用水系统(service water system)或供气系统中，标称流体流动方向朝向消费者家庭。在区域供热网中，超声波流量计可以安装在进给管线或返回管线处，其中，朝向消费者站点的方向在进给管线处是通过超声波流量计的标称流体流动方向，而在返回管线处是相反的方向，其中，服务技术人员可以使用用户界面来输入关于进给管线或返回管线处的安装的信息。通过超声波流量计的标称流体流动方向可以通过超声波流量计上的图形指示标记。
[0014]因此，在大多数应用中，如果所述声波的确定的行进方向为朝向消费者站点的标称流体流动方向，则声波仅被解释为泄漏声音候选。在超声波流量计安装在区域供热网的返回管线处的例外情况下，解释逻辑被简单地反转。在任何情况下，预计泄漏声音朝向消费者站点行进，而预计背景噪声来自消费者站点。
[0015]可选地，确定所述声波的行进方向可以基于由至少一个超声波流量计的第一超声波换能器生成的第一信号与由至少一个超声波流量计的第二超声波换能器生成的第二信号之间的相移、时移和/或振幅差，其中，第一超声波换能器和第二超声波换能器彼此具有轴向距离。替代地或另外地，超声波流量计可以包括用于检测至少一个声波的麦克风和/或加速度计。然而，最优选的是使用存在于大多数超声波流量计中的两个超声波换能器来确定行进方向。通常，两个超声波换能器发送和接收超声波信号以测量流体流量。然而，当存在无流体流动的情况时，超声波换能器可以用作“麦克风”以监听泄漏声音。根据声波的行进方向，超声波换能器中的一个超声波换能器被定位成比另一个超声波换能器更靠近声源。因此，由超声波换能器生成的信号由于它们彼此的轴向距离而彼此不同。例如，与第一信号相比，第二信号可以是相移的。这种相移特别适用于确定连续声波的行进方向，该连续声波可以近似为一阶正弦声波。替代地，特别是在声波脉冲的情况下，在第一信号与第二信号之间可能存在时移，其中，时移的符号指示声波的行进方向。因为预计振幅在超声波换能器之间的途中减小，所以第一信号和第二信号的振幅也可能不同。因此，振幅差的符号也可以指示声波的行进方向。
[0016]可选地，所述方法还可以包括：将所述至少一个声波标识为朝向消费者站点行进的第一声波和远离消费者站点行进的第二声波的叠加，所述方法还包括：将第一声波解释为泄漏声音候选而将第二声波解释为背景噪声。这在具有与相对低的泄漏声音的频率显著不同的频率的相对大的背景噪声的情况下特别有用。因此，通过减去通过其行进方向标识出的背景噪声，可以显著地提高在存在相对大的背景噪声的情况下对这种低泄漏声音的灵敏度。
[0017]可选地，如果所述声波被解释为背景噪声，则标识所述声波中的主频带，并且从所
述至少一个声波中减去主频带。主频带可以是可以从检测到的声波中减去的背景噪声的正弦一阶近似。在减去主频带之后存在残余声波的情况下，残余声波朝向消费者站点的行进方向指示残余声波将被解释为泄漏声音候选。
[0018]可选地，所述方法还可以包括：设置或更新泄漏信息数据，所述泄漏信息数据包括关于所述声波的振幅和所述声波的行进方向的信息。所述泄漏信息数据允许执行超声波流量计外部的声波的解释。替代地或另外地，超声波流量计可以使用泄漏信息数据本身来触发泄漏警报。
[0019]可选地，所述方法还可以包括：测量通过管道的流体流量，其中，基于预定时间表或基于外部命令，并且仅当测得的流体流量低于流量阈值或为零时，定期地、连续地或偶尔地执行设置或更新泄漏信息数据。因此，超声波流量计用于其主要目的(即在流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于通过使用安装在管道(15、17)处的至少一个超声波流量计(13)在流体管道网(1)中进行声学泄漏检测的方法，其中，所述管道(15、17)将消费者站点(3)连接到所述流体管道网(1)，所述方法包括：
‑
检测从声源沿着所述管道(15、17)和/或沿着所述管道(15、17)内的流体行进到所述至少一个超声波流量计(13)的至少一个声波，
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确定所述至少一个声波中的至少一个的行进方向，
‑
如果所述声波的确定的行进方向为朝向所述消费者站点(3)，则将所述至少一个声波中的声波解释为泄漏声音候选，以及
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如果所述声波的确定的行进方向为远离所述消费者站点(3)，则将所述至少一个声波中的声波解释为背景噪声。2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述声波的行进方向是基于由所述至少一个超声波流量计(13)的第一超声波换能器(T1)生成的第一信号与由所述至少一个超声波流量计(13)的第二超声波换能器(T2)生成的第二信号之间的相移、时移和/或振幅差，其中，所述第一超声波换能器(T1)和所述第二超声波换能器(T2)彼此具有轴向距离(D)。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：将所述至少一个声波标识为朝向所述消费者站点(3)行进的第一声波和远离所述消费者站点(3)行进的第二声波的叠加，所述方法还包括：将所述第一声波解释为泄漏声音候选，而将所述第二声波解释为背景噪声。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：如果所述声波被解释为背景噪声，则标识所述声波中的主频带，并且从所述至少一个声波中减去所述主频带。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：设置或更新泄漏信息数据，所述泄漏信息数据包括关于所述声波的振幅和所述声波的行进方向的信息。6.根据权利要求5所述的方法，还包括：测量通过所述管道(15、17)的流体流量，其中，基于预定时间表或基于外部命令，并且仅当测得的流体流量低于流量阈值或为零时，定期地、连续地或偶尔地执行设置或更新所述泄漏信息数据。7.根据权利要求5或6所述的方法，还包括：基于预定时间表或基于外部命令定期地或偶尔地将所述泄漏信息数据从所述至少一个超声波流量计(13)无线传输到自动抄表系统。8.根据权利要求7所述的方法，其中，在按计划读取流体流量和/或消耗数据的过程中传输所述泄漏信息数据。9.根据权利要求7或8所述的方法，还包括：通过将所述泄漏信息数据与由所述自动抄表系统在预定时间窗口内从一个或多个其他超声波流量计(13)接收到的泄漏信息数据进行比较来验证所述泄漏信息数据，所述一个或多个其他超声波流量计(13)安装在将其他消费者站点(3)连接到所述流体管道网(1)的其他管道处。10.根据权利要求5至9中任一项所述的方法，还包括：将泄漏检测命令信号从自动抄表系统无线传输到所述至少一个超声波流量计(13)，其中，在接收到所述泄漏检测命令信号时执行设置或更新所述泄漏信息数据。11.根据权利要求10所述的方法，还包括：由所述自动抄表系统从所述至少一个超声波流量计(13)中的一个接收泄漏信息数据，其中，所述泄漏检测命令信号被传输到所述超声波流量计(13)附近的一个或多个超声波流量计(13)以验证所述信息数据。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：监测安装在不同的管道处的多个
超声波流量计(13)，所述不同的管道将不同的消费者站点(3)连接到所述流体管道网(1)，其中，自动抄表系统从所述多个超声波流量计(13)中的一个或多个接收泄漏信息数据。13.一种超声波流量计(...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：卡姆鲁普股份有限公司，
类型：发明
国别省市：