[发明专利]用于监测携流管道的网络的设备、方法和系统

说明书

一种流体流动监测设备(10)，其设置成监测管道中的流体的流动。所述设备(10)包括采样装置(20)、处理装置(30)和数据存储装置(40)。所述采样装置设置成大致连续地接收来自传感器(12)的、指示至少一个变量的数据，并对所述数据进行采样以产生采样数据流，所述至少一个变量由指示管道中的流体流动的所述传感器(12)感测。所述处理装置(30)被设置成处理采样数据流以从中提取至少一个子采样流。所述子采样流包括多个数据集，每个数据集为在各数据集时段的采样数据流的统计子集。所述数据存储装置(40)被设置成存储所述至少一个子采样流。

技术领域

本发明涉及用于监测管道中的流体流动的设备和系统，以及方法。在实施例中，本发明涉及监测供水系统中的水流。

背景技术

有时假设供水系统在稳态液压条件下操作。事实上，由于需求的随机性、阀门、泵、故障浪涌保护设备的操作以及偶尔的爆裂等原因，这些液压条件经常是准稳定和不稳定的。通过接近实时地降低并控制操作压力的这种管理泄露的现行驱动力，则会由于引入了液压不稳定性而可能进一步恶化该问题。此外，泵优化包括频繁开关泵以降低能量，导致液压条件突然变化。这造成管压力增加并引起相关的疲劳故障。这些突然和渐进的液压变化引起爆裂等级提高和极大的修理管故障方面的成本，并且民事诉讼基于修理管故障所遭受的相关的金融损失。

因此，导管老化的基础装置保持在稳态液压条件以延长使用寿命是非常理想的。这要求持续监测和分析动态液压条件，使得故障或其它不良事件可以被迅速识别并修复或以一些其它方式解决。

用于监测供水网的液压条件的当前的工业实践利用以每15分钟一个样本(在本发明中指的是15min采样)的频率采样的监测设备。这些监测设备在采样期间断电以使功耗最小化并延长电池寿命。因此利用这些设备获取的数据仅提供液压条件的定期快照，不捕捉动态液压行为和/或瞬变和浪涌事件。

已经存在能高频采样以监测压力瞬变现象，比如压力浪涌的设备。例子为专利号为7,219,553的美国专利和专利号为7,357,034的美国专利公开的那些设备。随着采样率提高，当检测到事件时，这些设备捕获预定义瞬变事件并且将这些事件存储在内部存储器中。浪涌，瞬变事件的例子，由变化的速率(利用梯度检测器)和最大阈值确定。瞬变事件的解释由操作人员完成，并且其需要使用专门的工程技术。

专利号为7,219,553的美国专利和专利号为7,357,034的美国专利所述的系统和其它浪涌监测设备的主要缺陷为：

(i)由于通过绝对值和梯度阈值触发采集，因而只捕获极端浪涌事件。事实上，动态液压条件是随机的并且具有频率和振幅范围宽的特征。这些被现有设备忽略。

(ii)来自多个位置的事后浪涌数据的集合明显受阻，因为瞬变现象可能已经消散成低于既定的触发阈值并且不被捕获。这明显限制用于分析浪涌事件并诊断故障的所捕获的数据的质量和可用性；以及

(iii)该系统主要部署在地上设施中，因为其需要使用大型能源(例如，太阳能大电池板)和视线(GPS)以使时间同步。

发明人在液压瞬变现象领域的研究证明这些事件具有不同的特征、发生频率、振幅、形状、变化率和能量消散。大部分这些事件不构成引起即时导管故障的突发的和极端的瞬变现象。动态液压条件通常包括低振幅高频率的压力振荡，对于这些压力振荡，触发值，比如梯度检测器和阈值，是不合适的。

降低触发值将导致连续采样，伴随着对数个数量级的更多数据的获取，而这些数据是现有的浪涌(即，瞬变现象)记录仪器所无法管理的。