【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于识别公共服务分配系统(比如配水系统)中的泄漏的系统和方法。该系统包括被配置为测量管道网络的噪声或声学分布的多个声学传感器。
技术介绍
1、在饮用水或区域供暖热水的分配网络中，极其重要的是能够在出现泄漏后快速地检测到泄漏。在配水网络中，这不仅是因为稀缺的饮用水可能会流失，而且还因为由于水直接暴露于周围环境，导致泄漏有可能成为污染的来源。有几种系统可以检测分配网络中的泄漏，包括声学测量系统(听音棒、噪声相关器、地面麦克风、噪声记录器系统等)、示踪气体系统和sar雷达系统。然而，这些系统中只有少数专注于网络的持续监测。
2、安装在截止阀或消防栓上的噪声记录器(加速度计或水听器)是已知的，并且它们可以与相关技术结合以用于随时间分析数据和跟踪网络的发展。然而，这种记录器系统需要安装许多记录器设备来覆盖整个网络并获得网格的最佳覆盖。这种独立系统价格昂贵，安装耗时，并且必须进行维护才能正常工作。
3、更近期的监测系统是基于在家用智能仪表中实施的噪声测量。这种系统得益于智能仪表安装在所有服务连接处，并且基于仪表的噪声记录器系统的安装和维护成为耗量表基础设施的安装和维护的整体部分。此外，智能仪表通常配备有可以由噪声记录器系统共享的无线通信功能。
4、然而，基于耗量表的噪声记录器或声学传感器可能遭受不利条件，因为它们受到高水平环境噪声的影响，尤其是当安装在存在比如消耗流、循环泵和来自区域供暖的流噪声等环境噪声源的住宅内时。因此，需要一种基于来自噪声记录器或声学传感器的测量数据的改进的泄漏检测系统
5、专利技术目的
6、目的是提供一种用于检测管道网络(比如用于水和区域供暖热水的公共服务分配网络)中的泄漏的改进的泄漏检测系统和方法。进一步地，目的是提供一种用于降低环境噪声在包括声学噪声检测器或传感器的系统中的影响的改进方法。
技术实现思路
1、该目的通过一种用于识别公共服务分配系统中的泄漏指示的方法来实现，该公共服务分配系统包括用于向多个服务连接提供公共服务的管道网络，其中，多个声学传感器安装在这些服务连接处，并且其中，这些声学传感器测量管道中的噪声。该方法的特征在于以下步骤：
2、-获得关于流体压力的变化时间的信息；
3、-根据在所述变化时间之前测量的噪声建立第一噪声指标；
4、-根据在所述变化时间之后测量的噪声建立第二噪声指标；以及
5、-将一个或多个第一噪声指标和第二噪声指标与流体压力相关联，以识别有泄漏指示的服务连接。
6、本专利技术利用了管道中的流体压力与管道中的噪声在数学上相关的认知。相关值(即系数)用于表示管道中的噪声来源于泄漏的概率。根据本专利技术，噪声指标由声学传感器建立，并且一组第一噪声指标属于在管道中的流体压力改变之前测量的一组噪声指标，一组第二噪声指标属于在流体压力已经发生改变之后测量的一组噪声指标。通过获得或取得关于流体压力变化时间的信息，可以在作为第一自变量的流体压力与作为第二因变量的噪声指标之间建立数学相关性。根据本专利技术，实现了一种方法，其中，在包括在公共服务分配系统中的声学噪声传感器系统中过滤掉环境噪声源，该噪声源与泄漏无关。该方法基于以下见解：来源于泄漏或其他系统异常的噪声与系统中的压力相关，而来自大多数环境噪声源的噪声则不相关。
7、该方法的优点是在识别可能存在泄漏的服务连接时具有高可靠性。减少了误报的数量并避免了不必要的土方工程。措词“流体压力变化”应理解为从一个流体压力幅度到另一个流体压力幅度的变化。一个压力幅度或水平可以是正常的流体压力，比如分配系统的标准操作压力，而不同的流体压力可以是由于对分配系统的操作压力进行计划和受控的减小或增大而达到的压力幅度。然而，流体压力变化也可能是由分配系统中自然发生的压力变化引起的。
8、一旦确定正常声学噪声水平，便测量管道系统的修正(或异常)状态(即管道中流体的压力偏离正常压力的状态)下的压力。根据在这两种压力状态中的每种压力状态下进行的声学噪声测量，建立第一噪声指标和第二噪声指标，并且这两个指标与流体压力的相关性使得能够说明管道系统中是否存在泄漏。因此，本专利技术利用管道的流体压力变化来检测是否存在泄漏。本专利技术的方法优选地在管道中的零流量或低流量下实施。
9、用于确定正常和变化后的流体压力的存在以及建立第一噪声指标和第二噪声指标的步骤可以作为单独或整体的步骤来进行。例如，第一噪声指标可以在流体压力正常时建立。类似地，第二噪声指标可以在流体压力发生变化时建立。在记录噪声指标之前之后，可能无法确定第一噪声指标是否实际上是在流体压力正常时建立的。这是通过随后对噪声测量值和与安装在服务连接处的特定声学传感器相关的压力数据进行关联或比较来完成的。这同样适用于第二噪声指标。
10、关于流体压力的变化时间的信息作为来自以下信号提供器中的一个或多个的信号提供：管道网络中的压力感测设备、集成在声学传感器中的压力传感器或压力控制设备中的压力传感器，比如泵中的压力传感器。因此，词语“信号提供器”可以理解为产生直接表示所测量的压力的模拟或数字信号的传感器，或者来自另一来源(比如scada系统)的信号或信息。压力测量值包括作为在一个或多个分配系统入口处输送的输入压力测量的系统压力测量值，比如由整个分配网络的一个或多个供应泵提供的压力。压力传感器可以测量公共服务分配系统中的许多点处的压力，但是在自来水厂中产生压力的点处或者在比如区域计量区等管道子网络开始的点处测量管道中液体的压力是有利的。这样做的优点是获得了正常流体压力和变化后流体压力的集中度量，从而简化了后面的关联和计算。
11、可替代地或者除了上述之外，压力测量值可以包括针对单个装置测量的局部压力测量值，比如服务连接处的压力。服务连接应理解为直径较小的管道，并且当与源自集中式公共服务提供商的主管道相比时，其流体压力可能较低。服务连接处的压力可以由独立的压力传感器或集成在声学传感器或包括声学传感器的智能仪表中的压力传感器来测量。优选地，声学传感器包括在比如超声波流量计等智能公共服务仪表中，该仪表安装在服务连接处，通常在住宅中，并且使用超声波换能器作为声学传感器来建立第一噪声指标和第二噪声指标。
12、在替代性实施例中，关于流体压力的变化时间的信息由公共服务提供商提供，并且该信息涉及流体压力的历史、实际或计划的变化时间。或者该信息可以简单地是流体压力已经发生变化的信息。在本专利技术的该实施例中，不需要知道流体压力的实际或真实幅度，这意味着本专利技术可以在没有压力传感器的情况下实现。关于流体压力变化已经发生、正在变化或将要变化的信息使得能够进行泄漏数据分析，该泄漏数据分析可以识别有泄漏指示的管道。在得知自来水厂将在接下来的两个小时内降低压力的情况下，通知声学传感器或后端系统中的软件在此期间测量的噪声指标是在流体压力降低期间测量的。然后可以用这种信息标记噪声数据。
13、这种标记可以是加上时间戳。第一噪声指标和/或第二噪声指标中的每一个在测量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于识别公共服务分配系统(1)中的泄漏指示的方法，该公共服务分配系统(1)包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，关于该流体压力的变化时间(55)的信息作为来自以下信号提供器中的一个或多个的信号提供：该管道网络(21)中的压力感测设备(7)、集成在该声学传感器(5)中的压力传感器或压力控制设备(4)中的压力传感器，比如泵中的压力传感器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，关于该流体压力的变化时间(55)的信息由公共服务提供商提供，并且其中，该信息涉及流体压力的历史、实际或计划的变化时间(55)，或者简单地是该流体压力已经发生变化的信息。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的方法，其中，所述第一噪声指标(60)或第二噪声指标(62)中的每一个在测量时被加上时间戳，并且选择时间戳接近该流体压力的变化时间(55)的第一噪声指标或第二噪声指标进行关联，而不选择时间戳早于或晚于所选指标的第一噪声指标或第二噪声指标进行关联。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，仅使用时间戳落入时间窗口(155，156)的时间限制内的第一噪声指
6.根据权利要求5所述的方法，其中，该时间窗口在24小时至12小时的范围内，更优选地在11小时至5小时的范围内，并且最优选地在4小时至0.5小时的范围内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据在多个时间窗口(155，156)中计算的相关系数(165)计算平均相关系数(160)，随后使用所述平均相关系数来识别有泄漏指示的服务连接。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该流体压力由单位阶跃函数U(t)表示，该单位阶跃函数与该一个或多个第一噪声指标(60)和第二噪声指标(62)相关。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，接收和存储该一个或多个第一噪声指标(60)和第二噪声指标(62)、获得关于该流体压力的变化时间(55)的信息并且然后执行该关联是在后端系统(6)中进行的。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，建立该第一噪声指标(60)、建立该第二噪声指标(62)、获得关于流体压力的变化时间(55)的信息并且然后执行该关联是由该声学传感器(5)完成的，尤其是由包括声学传感器的超声波流量计完成的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，如果该流体压力与该一个或多个第一噪声指标(60)和第二噪声指标(62)之间的相关系数高于预定阈值，优选地高于0.4，则服务连接(3)被识别为有泄漏指示。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括比如通过操作布置在整个该管道网络中的一个或多个压力控制设备(4)来主动引起该公共服务分配系统(1)或该公共服务分配系统的一部分(3，21)中的流体压力变化的步骤。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该声学传感器(5)通过采样来测量该管道中的噪声，并且在该公共服务分配系统(1)或该公共服务分配系统的一部分中的变化后流体压力时段(52)期间增加采样频率。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述声学传感器(5)包括在具有对所述第一噪声指标(60)和第二噪声指标(62)的无线电通信能力的公共服务耗量表中，比如包括在安装在所述服务连接(3)处的超声波流量计中。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，多个超声波流量计，比如在50至10,000个流量计的范围内的，在与该压力控制设备(4)降低或增加该管道网络(1，21)中的流体压力同步的时间对该噪声信号进行采样。
16.一种用于识别公共服务分配系统(1)中的泄漏指示的泄漏检测系统，该公共服务分配系统包括用于向多个服务连接(3)提供公共服务的管道网络(1，21)，其中，该泄漏检测系统的特征在于包括：
17.根据权利要求16所述的泄漏检测系统，其中，由该信号提供器向该后端系统(6)提供的该关于流体压力变化的该信号是以下中的一个或多个：绝对流体压力、相对流体压力、比如阶跃函数等二进制信号、或比如由SCADA系统实施的流体压力的计划变化等流体压力变化的过去、实际或未来时刻。
18.根据权利要求16或17所述的泄漏检测系统，其中，该管道网络(1，21)中的一个或多个压力控制设备(4)改变该流体压力，以便使得能够通过所述声学传感器(5)测量第一噪声指标和第二噪声指标。
19.根据权利要求18所述的泄漏检测系统，其中，该一个或多个压力控制设备(4)是与该前端系统(6)通信...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于识别公共服务分配系统(1)中的泄漏指示的方法，该公共服务分配系统(1)包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，关于该流体压力的变化时间(55)的信息作为来自以下信号提供器中的一个或多个的信号提供：该管道网络(21)中的压力感测设备(7)、集成在该声学传感器(5)中的压力传感器或压力控制设备(4)中的压力传感器，比如泵中的压力传感器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，关于该流体压力的变化时间(55)的信息由公共服务提供商提供，并且其中，该信息涉及流体压力的历史、实际或计划的变化时间(55)，或者简单地是该流体压力已经发生变化的信息。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的方法，其中，所述第一噪声指标(60)或第二噪声指标(62)中的每一个在测量时被加上时间戳，并且选择时间戳接近该流体压力的变化时间(55)的第一噪声指标或第二噪声指标进行关联，而不选择时间戳早于或晚于所选指标的第一噪声指标或第二噪声指标进行关联。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，仅使用时间戳落入时间窗口(155，156)的时间限制内的第一噪声指标或第二噪声指标进行关联，并且其中，该变化时间(55)在所述时间限制之间。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，该时间窗口在24小时至12小时的范围内，更优选地在11小时至5小时的范围内，并且最优选地在4小时至0.5小时的范围内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据在多个时间窗口(155，156)中计算的相关系数(165)计算平均相关系数(160)，随后使用所述平均相关系数来识别有泄漏指示的服务连接。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该流体压力由单位阶跃函数u(t)表示，该单位阶跃函数与该一个或多个第一噪声指标(60)和第二噪声指标(62)相关。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，接收和存储该一个或多个第一噪声指标(60)和第二噪声指标(62)、获得关于该流体压力的变化时间(55)的信息并且然后执行该关联是在后端系统(6)中进行的。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，建立该第一噪声指标(60)、建立该第二噪声指标(62)、获得关于流体压力的变化时间(55)的信息并且然后执行该关联是由该声学传感器(5)完成的，尤其是由包括声学传感器的超声波流量计完成的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，如果该流体压力与该一个或多个第一噪声指标(60)和第二噪声指标...
【专利技术属性】
技术研发人员：米克·阿尔索夫·克里斯滕森，苏尼·赫弗鲁斯特·杜邦，索伦·特内斯·尼尔森，彼得·施密特·劳森，延斯·莱克·索伦森，
申请(专利权)人：卡姆鲁普股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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