[发明专利]液体物理化学组成变化的改进的检测

说明书

本发明涉及液体测量和监控领域。更具体地，本发明涉及对液体物理化学组成变化的改进的检测。为此，本发明基于来自并置于液体中的传感器的一组测量结果，并且将数据分区应用于所述一组测量结果。如果识别出至少两个测量结果群集，则检测到所述液体组成的异常变化。

技术领域

本发明涉及液体分析。本发明更具体地涉及检测液体的物理化学组成变化。

背景技术

水收集和分配系统可能受到影响水质的许多异常的影响。例如，水可能被以下物质污染：通过排水有意或无意引入的各种污染物、供水中存在缺陷或连接错误、经常沉积在管道中并通过与形成系统的材料反应而突然重新悬浮的材料颗粒，或者细菌生长现象中的细菌。为了防止可能由污染引起的有害影响，或者更通常地，由可能引起用户不适的水质降低(颜色、味道、气味等的变化)引起的有害影响，有必要尽可能快且准确地检测和表征影响水质的任何事件或情况。改变水质的问题也可能在系统、水域或天然河道(诸如湖泊、池塘或河流或水域或天然河道)的集合中发生。这些系统可能受到例如意外污染或藻类异常生长的影响，这显著地对它们的状态进行了降级并妨碍它们被使用(饮用水、洗澡水等)。

一些异常可能导致水的物理化学组成的快速变化。这可能例如涉及导致水收集系统中发生突然污染的工业排放，或者发生清水渗入。清水渗入涉及将清水(即雨水、地下水)引入废水系统。例如，如果废水系统中的管道被刺穿并且允许清水进入管道，则这可能发生。发生清水渗入可能导致在分级废水收集系统方面的问题，产生过载、溢流或增加净化站中待处理的水的体积。其他异常可产生液体的物理化学组成变化，例如但不限于：废水系统到雨水系统的不正确分支；废水的不正确分支或直接排放到接收环境(例如，河流、湖泊、海洋)；当卫生系统靠近海岸时，海水侵入这些卫生系统；工业排放到接收环境(例如，河流、湖泊、海洋)；产生硫化氢(H2S)和/或有害气味的腐败区域，硫化氢(H2S)和/或有害气味在分配和/或卫生系统中产生质量下降。

因此，有必要检测水收集系统中水的物理化学组成意外变化的发生。更通常地，在天然水道或其他类型的液体的通道中可能遇到这个问题。

传统上，通过分析来自液体中的传感器的测量结果来检测液体中的异常。通常通过检测超过阈值的传感器测量结果来执行该分析。尽管这些技术能够检测已经在传感器上遇到和表征的错误，但是它们不能检测新的异常。它们通常也不能区分液体组成的逐渐正常变化以及突然异常变化。

因此，需要有效地检测液体的物理化学组成的异常变化，能够检测新的异常，以及区分液体组成的逐渐自然变化与突然异常变化。

发明内容

为此，本发明的一个主题是用于检测液体的物理化学组成变化的计算机实现的方法，该方法包括：从用于感测所述液体的物理化学变量的多个并置(collocated)传感器接收测量结果(measurement)；将数据分区(partitioning)应用于所述测量结果；检查至少两个测量结果群集的存在；如果存在至少两个测量结果群集，则检测液体的物理化学组成中存在异常变化；否则，检测所述液体的物理化学组成中不存在异常变化。

将并置传感器理解为意指在同一个的位置处进行测量的多个传感器，也就是说，多个传感器位于同一个设备中，例如同一个多传感器探针，或者更通常地被布置为以便基本上在相同的位置处进行测量。

数据分区在于将数据分组为同类数据包(homogeneous packet)或“群集(cluster)”。数据分区算法将数据(这里是测量结果)分成一个或多个群集，形成均匀的点数据包。

数据分区尤其与确定液体组成中异常变化的存在有关。具体地，在液体的组成正常逐渐改变的情况下，相应的测量结果将由表现出逐渐漂移的单个密集的点数据包组成。相反，在液体组成突然异常变化的情况下，连续的测量结果将是高度不同的，并且对应于组成变化的少数(the few)点将彼此高度间隔，从而将数据分离成多个聚集体或群集。