用于监控水设施网络中的资源的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于监控水设施网络的计算机化的方法，所述水设施网络包括用于将水传送给消费者的管道的网络和位于水分配网络上的管道内的多个仪表。该方法包括接收表示由仪表测得的参数的仪表数据，所述参数例如通过管道被分配的水的流量、压力、氯含量、pH和浑浊度。该方法还包括接收来自仪表外部的源的二级数据，并且表示影响水设施网络所服务的区域中的水消耗的状况，例如天气和节假日。仪表数据和二级数据利用统计技术被分析以识别水网络事件，所述水网络事件包括泄漏事件和关于流经管道的水的水量和质量以及水网络的操作的其它事件。这些事件经由用户接口被报告给用户。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总地涉及监控诸如水设施网络(water utility network)之类的资源分配系统以及检测与所分配网络相关联的异常(anomaly)。
技术介绍
联合国指出上个世纪水的使用已经以超过人口增长率的两倍的速度在增加，并且越来越多的区域长期缺水。到2025年，世界人口的三分之二将因为人口的增加而处于水紧张的状态。水，尤其是饮用水，对于全社会经济发展以及保持健康的人口来说是至关重要的。随着全球人口的增加，要求更多地分配干净的水以供使用，导致更大的水稀缺。应对水稀缺和保护资源的一个方法是对出现在水设施网络中的泄漏和其它事件进行检测。一些专家估计由于泄漏和盗用所导致的损失达到流经水设施网络的水的25-30%。因此，仅通过解决在人类已控制的系统中的水损失的问题就可以保存相当大的水量。老旧且劣质建造的管道、不足的腐蚀保护、维护很差的阀以及机械损坏是造成水损失的因素中的一些。此外，水的泄漏减小了系统中的供水压力，结果供水设施必须提升系统中的压力以补偿损失。提高系统压力导致更多的水被泵出并且提高了供水设施的能量消耗。实际上，水分配网络在很多国家是一个最大的能量消耗体。通过识别并修正水泄漏及其它网络问题，供水设施可以保存水以供将来使用并且大大减少了能量消耗。加大困难的是大多数水设施网络是庞大且复杂的，并且通过一点一点的逐渐发展而建立的，任意配置中都有很多管道服务于随时间而发展起来的具体的地理需求。此外，大多数水设施网络缺乏准确、频繁、实时的用户消耗计量，这可能便于简单的保存大量的输入和输出记账。此外，水设施网络被设计为将水传送给大量的用户，这些用户的个人行为是不可预测的并且容易因为很多因素而变化。这些因素包括例如天气变化和自然事件(例如炎热的天气增加消耗，干旱的天气亦是如此)，节假日和非典型的社会事件(例如导致用户待在家里并且住宅网络中的水使用增加而商业街区中的水使用减少)以及随时间而发生的街区中的人口变化。用于水设施网络中的泄漏检测的现有方法不能充分解决这些问题。例如，被用于地域调查的商业上可用的硬件泄漏检测设备(例如声音传感器)可能在排查给定区域内的泄漏时是有效的，但是安装和操作起来都很昂贵，并且不能提供整个网络的快速发现和地毪式覆盖。现有的水IT系统(例如可从ABB购得的Advise 水泄漏管理)尝试使用一些仪表数据，但是那种使用是很简单的并且结果的用处是很有限的。例如，系统不能准确地识别或实时报告诸如泄漏或其它网络事件之类的具体的各个事件，不能识别仪表故障或不好的水质量状况，缺乏准确理解例行网络操作所需要的统计分析，并且还有其它的缺陷。此外，当前所使用的系统缺少检测能量损耗或水盗用的能力。大多数当前方法的关键缺陷是缺少对很多未被计量的水网络的组分的深度统计建模，最要注意的是通常用非常初级的技术进行建模的业务用户的水消耗反而对网络的分析有很大的影响。监测控制和数据采集(“SCADA”)系统已越来越多地用在全世界的供水设施中了，用于收集来自网络内的各种仪表的数据，测量诸如流量和压力之类的量。然而，在大多数设施中，这些系统被一些技术操作者主要用于平常的操作需要；这些设施很少利用在它们的系统中累积的历史数据来自动地(或者用其它方 式)检测泄漏及其它异常网络事件。此外，任何异常检测通常都仅限于单一传感器固定界限警报，导致很低的敏感性或者很高比例的错误警报。水设施网络操作者不断增加更多的仪表来监控分配系统的活动。虽然这确实提供了更大量的关于网络的数据，并且因而提供了更大的可能来理解网络内的事件，但是增加的数据量通常只是进一步使网络操作者感到困惑，并且加剧了水网络监控中的已经很困难的“大海捞针”的问题。此外，更多仪表的放置通常未被优化以提高从整个系统中接收的数据的用处以实现高级监控的目的。因此，描述网络活动的增加的数据量是未被组织的，并且通常是造成困扰的并且不允许网络操作者做出关于水设施网络的状态的任何更好的决定。因此，需要提供改进的系统和方法来更好地分析从水设施网络获取的数据和关于利用网络的数据以及网络资源的消耗以便于实现对这些资源的更好的管理。
技术实现思路
现有技术中的以上及其它缺点中的一些或全部通过一种用于通过监控水分配网络来保存水的计算机化的方法而得到解决，所述水分配网络包括用于将水传送给消费者的多个管道和诸如降压阀、储存器或泵之类的网络设备，以及被置于水分配网络内的多处的多个仪表。仪表可以被置于管道的内部或外部，网络设备附近或者在其它任意位置处。在一些实施例中，该方法包括接收来自仪表的仪表数据，该数据表示仪表所测得的多个参数，所述参数至少包括经过管道的水的流量。在一些实施例中，仪表数据是监测控制和数据采集(SCADA)数据。在一些实施例中，仪表数据在被分析之前被进行处理，例如从仪表数据中滤出噪声以及对仪表数据进行格式化以存储在网络信息数据库中。根据一些实施例，仪表数据被分析以识别水网络事件，水网络事件包括泄漏事件和关于在水网络上传送的水的消耗以及网络和仪表的运转的信息事件。可能被报告的信息事件包括消耗模式中的无预期的增加、消耗模式中的变化、水的盗用、地带边界突破、设施仪表故障和网络设备故障。根据一些实施例的方法还可以包括在一段时间中接收表示在网络上传送的水的浑浊度、氯含量和pH的水质量数据，并且通过检测在一段时间内水质量数据的变化超过统计、按比例的或者常数阈值来识别网络事件。一个或多个网络事件经由用户接口被报告给用户。在一些实施例中，水网络事件被存储在数据库中，因而它们可以被各种接口模块访问，所述各种接口模块以包括通过事件列表、图形或趋势数据和故障单或其它警报在内的不同方式报告事件。在一些实施例中，该方法包括接收来自仪表外部的一个或多个源的二级数据，所述二级数据表示影响水设施网络所服务的区域中的水消耗的一个或多个条件。所述二级数据例如可以包括表示在水设施网络的区域内的天气条件的天气数据；表示影响给定日期的水消耗的一个或多个因素的日历表数据；表示在水设施网络上执行的一个或多个修补的修补数据；以及表示水设施网络的结构的结构数据。如这里将进一步说明的，该二级数据可以与仪表数据一起被分析以提供更好、更准确的结果并且减少或消除错误警报。例如，在水设施网络的给定区域中出现水流量或消耗的异常增加可能被解释为由于在平均热度或干燥度以上或者由于节假日或者其它自然或人为事件导致人们待在家里而没有去工作或者在特定的一个或多个位置处改变了常见的消耗模式。在一些实施例中，通过基于来自水设施网络的其它仪表数据统计预测第一仪表的仪表数据并且将所接收到的第一仪表的仪表数据与所预测的第一仪表的仪表数据进行比较来对仪表数据进行分析，所述统计预测例如计算第一仪表的可能值的统计分布。作为说明示例，历史数据可能指示第一仪表的值通常是由第二仪表同时测得的值的大约两倍；则第一仪表被预测为具有近似为最近从第二仪表得到的读数的两倍的当前读数。网络事件可以通过检测异常而被识别，如果在超过预定义阈值的时段中来自第一仪表的实际接收的仪表值相对于针对第一仪表的预测仪表值偏离了预定义的统计偏离值，或者如果在预定义的时间窗口内它们的发生频率超过了预定义的阈值，则检测到异常，或者通过其它方式检测异常。对仪表值的统计异常检测是一种克服水网络的很多未被计量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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃米尔·佩莱格，哈盖·斯科尔尼克夫，尤里·巴莱，阿米塔·阿蒙，夏伊·冈特，
申请(专利权)人：塔卡度有限公司，
类型：
国别省市：