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CN106796135A - 监测系统和方法 - Google Patents

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CN106796135A
CN106796135A CN201580047204.3A CN201580047204A CN106796135A CN 106796135 A CN106796135 A CN 106796135A CN 201580047204 A CN201580047204 A CN 201580047204A CN 106796135 A CN106796135 A CN 106796135A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor
fluid
data
controller
monitoring system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201580047204.3A
Other languages
English (en)
Inventor
安德鲁·福斯特-奈特
让-保罗·兰贝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South East Water Corp
Original Assignee
South East Water Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2014903521A external-priority patent/AU2014903521A0/en
Application filed by South East Water Corp filed Critical South East Water Corp
Publication of CN106796135A publication Critical patent/CN106796135A/zh
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    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/0007Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm for discrete indicating and measuring
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00Independent underground or underwater structures; Retaining walls
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    • GPHYSICS
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Abstract

一种用于进入室的监测系统,该进入室用于进入管网。该系统包括用于确定与管网的管道中的流体相关联的流体状况的至少一个传感器和用于确定进入室中的阈值流体物位的至少一个阈值物位指示器,所述至少一个阈值物位指示器与所述至少一个传感器相关联。该系统还包括:控制器,其用于接收来自所述至少一个传感器和所述至少一个阈值物位指示器的输出信号并且用于控制对所述至少一个传感器的电力供应;以及无线收发器,其与控制器通信以使得控制器能够通过通信网络与远程服务器进行通信。该控制器被布置成响应于从所述至少一个阈值物位指示器接收到指示流体物位超过阈值流体物位的输出信号来向所述至少一个传感器供电。

Description

监测系统和方法
技术领域
所描述的实施方式大体涉及监测系统和管理这样的监测系统的方法。一些实施方式具体涉及用于管道网络或管网如排水管网的监测系统,而其他实施方式涉及用于管理这样的监测系统的网络的管理系统。
背景技术
通常通过经由掩埋的(即,地下)流体管道如管子提供水来满足家庭或工业供水需求,所述流体管道可以形成这样的管道的广泛网络的一部分。污水运输也使用这样的管道网络。
通常对这样的流体管道的网络进行监测以便在溢出发生而导致对环境和周围的房屋和/或公共基础设施的损害之前检测到例如由于管道内的堵塞导致的管道内的流体的物位的上升。
期望解决或改善与用于监测流体管道中的流体状况的现有系统和方法相关联的一个或更多个不足或缺点,或者至少提供有用的替代方案。
贯穿该说明书,词语“包括(comprise)”或其变型如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”将被理解为意味着包括阐述的元素、整数或步骤或者元素、整数或步骤的组,且不排除任何其他元素、整数或步骤或者元素、整数或步骤的组。
包括在本说明书中的对文档、行为、材料、装置、文章等的任何讨论不应由于这些事物中的任何一个或全部在本申请的每项权利要求的优先权日之前存在而被视为承认其构成现有技术基础的一部分或者在与本公开内容相关的领域中是公知常识。
发明内容
一些实施方式涉及用于进入室(access chamber)的监测系统,该进入室用于进入管网,该系统包括:
至少一个传感器,其用于确定与管网的管道中的流体相关联的流体状况;
至少一个阈值物位指示器,其用于确定进入室中的阈值流体物位,所述至少一个阈值物位指示器与所述至少一个传感器相关联;
控制器,其用于接收来自所述至少一个传感器和所述至少一个阈值物位指示器的输出信号并且用于控制对所述至少一个传感器的电力供应;
无线收发器,其与控制器通信以使得控制器能够通过通信网络与远程服务器进行通信;
其中,该控制器被布置成响应于从所述至少一个阈值物位指示器接收到指示流体物位超过阈值流体物位的输出信号来向所述至少一个传感器供电。
在一些实施方式中,控制器可以被布置成响应于从所述至少一个阈值物位指示器接收到指示流体物位下降至低于阈值流体物位的输出信号来中止对所述至少一个传感器的电力供应。
在一些实施方式中,控制器可以被布置成响应于从所述至少一个阈值物位指示器接收到指示流体物位超过阈值流体物位的输出信号来向收发器供电。
所述至少一个传感器可以是连续传感器如模拟传感器或离散传感器如数字传感器。在一些实施方式中,系统可以包括至少一个连续传感器和至少一个离散传感器。
所述至少一个传感器可以被布置成感测流体状况,例如感测以下中至少之一:流体物位、流体流量、流体压力、噪声、水质和/或硫化氢。来自所述至少一个传感器的输出信号可以指示所感测的流体状况。
在一些实施方式中,所述至少一个传感器可以与多个阈值物位指示器相关联,以及/或者所述至少一个阈值物位指示器可以与多个传感器相关联。例如,所述至少一个传感器可以包括第一传感器和第二传感器,并且所述至少一个阈值物位指示器可以包括第一阈值物位指示器和第二阈值物位指示器,其中,第一传感器和第二传感器分别与第一阈值物位指示器和第二阈值物位指示器相关联,其中,该控制器可以被布置成响应于从第一阈值物位指示器接收到指示流体物位超过第一阈值流体物位的输出信号来向第一传感器供电,并且其中,该控制器可以被布置成响应于从第二阈值物位指示器接收到指示流体物位超过第二阈值流体物位的输出信号来向第二传感器供电。第一传感器和第二传感器可以是相同类型的传感器,或者可以是不同的传感器。
在一些实施方式中,控制器还可以包括存储器,该存储器用于存储与来自所述至少一个传感器的指示管道和/或进入室中的流体状况的输出信号相关联的数据。控制器可以被配置成:将与所接收到的输出信号相关联的数据与每个传感器的预期值范围进行比较,并且如果至少一个传感器的数据落在该传感器的预期范围之外,则发送警报消息。例如,控制器可以向远程服务器发送警报消息。
该存储器可以包括控制模块,该控制模块包括被布置成当由处理器执行时使得进行以下操作的程序代码:使控制器与至少一个SIM卡交互以便使用无线收发器以无线方式发送和/或接收数据,以及/或者使控制器控制所述至少一个传感器。在一些实施方式中,控制模块包括被布置成当由处理器执行时使控制器向电源发送电力切换信号以接通/关断传感器和/或无线收发器的程序代码。
在一些实施方式中,控制器包括切换电路,该切换电路控制切换信号向电源的传输以控制对传感器和/或无线收发器的电力供应。
在一些实施方式中,监测系统可以包括无线遥测单元,并且控制器和无线收发器可以设置在该遥测单元内。无线遥测单元可以包括向控制器、所述至少一个阈值物位指示器和所述至少一个传感器供电的电源,并且可以不依赖于外部电源。例如,电源可以包括长寿命电池。长寿命电池可以具有足够的存储能量以支持遥测单元正常操作达几年。电源可以包括可更换电池。此外,遥测单元、所述至少一个阈值物位指示器和所述至少一个传感器可以被配置成低功耗,并且可以被设计成满足要被认为本质安全所需的标准。
在一些实施方式中,遥测单元可以包括至少一个SIM卡以便使用收发器以无线方式发送和/或接收数据。例如,遥测单元可以包括第一SIM卡和第二SIM卡,并且处理器可以被布置成响应于确定第一SIM卡无效或不能获得信号而使控制器与第二SIM卡交互以便使用收发器以无线方式发送和/或接收消息。
在一些实施方式中,控制器可以被布置成从无线收发器向远程服务器发送与流体状况相关联的数据,如管道和/或进入室中的流体物位。例如,控制器可以被配置成周期性地向远程服务器发送数据,或者可以被配置成响应于接收到来自所述至少一个传感器的输出信号来向远程服务器发送数据。
在一些实施方式中,监测系统可以包括堵塞检测系统,其中,所述至少一个传感器是流体物位传感器。
在一些实施方式中,所述至少一个传感器可以是超声传感器。所述至少一个传感器可以被布置成以工程单位和勘测物位单位(survey level unit)测量流体管道和/或进入室中的流体物位。控制器可以被配置成基于从所述至少一个传感器接收的数据和与流体管道和/或进入室相关联的参数来确定流体管道和/或进入室中的流量。例如,控制器可以被配置成使用Manning方程确定流体管道中的流量。在一些实施方式中,与流体管道和/或进入室相关联的参数可以包括排水通道的半径、通道的斜度和粗糙度以及/或者其他水质参数。
在一些实施方式中,收发器可以被配置成向远程服务器发送数据,其中,数据包括从所述至少一个传感器接收的测量结果、与流体管道和/或进入室相关联的参数以及/或者由控制器计算的值。
一些实施方式涉及一种监测进入室中的流体状况的方法,该进入室用于进入管网,该方法包括:
在进入室内提供无线遥测单元,该无线遥测单元被耦接成接收来自用于确定管网的管道中的流体的流体状况的至少一个传感器的输出信号和来自用于确定进入室中的阈值流体物位的至少一个阈值物位指示器的输出信号,所述至少一个阈值物位指示器与所述至少一个传感器相关联;以及
响应于从所述至少一个阈值物位指示器接收到指示流体物位超过阈值流体物位的输出信号,向所述至少一个传感器提供电力;以及
在无线遥测单元处从所述至少一个传感器接收指示管道中的流体的流体状况的输出信号。
在一些实施方式中,该方法还可以包括:响应于从所述至少一个阈值物位指示器接收到指示流体物位下降至低于阈值流体物位的输出信号,中止对所述至少一个传感器的电力供应。
在一些实施方式中,该方法还可以包括从无线遥测单元向远程服务器发送数据,该数据与来自所述至少一个传感器的输出信号相关联。该方法可以包括周期性地或响应于从所述至少一个传感器接收到输出信号来从无线遥测单元向远程服务器发送该数据。
在一些实施方式中,该方法可以包括无线遥测单元处理输出信号以确定是否存在警报状况,并且响应于确定存在警报状况,该方法可以包括无线遥测单元向远程服务器和/或远程网络节点发送警报通知。
在一些实施方式中,该方法可以在用于管网的堵塞检测系统中操作以检测管网的管道中的堵塞。
在一些实施方式中,该方法还可以包括基于从所述至少一个传感器接收的数据以及与流体管道和/或进入室相关联的参数来确定流体管道和/或进入室中的流量。
一些实施方式涉及一种管理系统,该管理系统包括多个如上所述的监测系统以及服务器,该服务器被布置成经由无线网络从各个监测系统的无线遥测单元接收与感测的流体状况相关联的数据。例如,监测系统可以定位在给排水区域内,使得服务器对每个监测系统感测到的流体状况进行的管理使得能够识别给排水区域内的一个或更多个关注的状况。
在一些实施方式中,服务器可以包括根据服务器可访问的一组存储的规则来处理数据的程序代码。例如,对接收到的数据的处理可以包括:访问存储的从无线遥测单元接收的历史数据,以及确定与给定管道相关的关注的事件是否正在发生或可能要发生。服务器可以包括用于与跟接收到的表示感测到的状况的数据相关的客户端装置进行通信的接口部件。
在一些实施方式中,服务器可以被布置成经由无线网络向各个监测系统的无线遥测单元发送数据。例如,数据可以包括以下中至少之一:用于控制器的操作指令、用于传感器的操作指令和/或用于阈值物位指示器的操作指令。
一些实施方式涉及一种管理方法,包括:
在服务器处接收来自多个如上所述的管网的监测系统的数据,所述数据指示至少感测的流体状况;以及
处理数据以推断趋势并且/或者确定与进入室相关的关注的事件。
在一些实施方式中,管理方法可以包括检测管网的管道中的堵塞。
该方法还可以包括:处理数据以确定是否指示了与一个或更多个检修孔(manhole)相关的警报、故障或特殊状况,并且如果服务器确定指示了警报、故障或特殊状况,则向至少一个预定通知接收者发送通知消息。
附图说明
下面将参考附图通过示例方式进一步详细描述各实施方式,在附图中:
图1是根据一些实施方式的提供对管网的进入并设置有监测系统的进入室的示意图;
图2是包括遥测单元的图1的监测系统的框图;
图3是由图2的遥测单元实现的监测管道中的流体状况的方法的流程图;
图4是根据一些实施方式的无线网络化管理系统的框图;
图5是由图2的遥测单元实现的无线通信的方法的流程图;
图6是由图2的遥测单元实现的无线通信的方法的流程图;以及
图7是对由图4的无线网络化管理系统的服务器从图2的监测系统中至少之一接收的数据进行处理的方法的流程图。
具体实施方式
所描述的实施方式大体涉及监测系统和管理这样的监测系统的方法。一些实施方式具体涉及用于管道网络或管网如排水管网的监测系统,而其他实施方式涉及用于管理这样的监测系统的网络的管理系统。
特定地,一些实施方式涉及一种用于提供对管网的进入的进入室或检修孔的监测系统,该监测系统包括无线遥测单元,该无线遥测单元与至少一个阈值物位指示器和至少一个传感器协作以确定管网的管道中的流体的至少一种流体状况。无线遥测单元可以被配置成响应于从所述至少一个阈值物位指示器接收到指示进入室或检修孔内的流体物位的输出信号来向所述至少一个传感器供电。然后,来自感测到的状况的数据可以用于自动地生成警报或其他通知,例如,并且/或者可以以无线方式发送至远程服务器或管理系统。
通过在管网的检修孔处提供这样的监测系统,可以以使功耗最小化且保存能量的高效且有效的方式确定检修孔和/或管道中的流体的流体状况。
例如,阈值流体物位可以指示检修孔中关注的流体物位,其中,当流体物位低于阈值流体物位时,流体管道被认为以预期的方式运行,而当流体物位达到或超过阈值流体物位时,则流体管道被认为以非预期的方式运行,并且会希望出于记录目的进行指示检修孔中的流体状况的进一步测量并且/或者确定是否应当立即或在将来的某个时间采取动作。只有在检修孔中的流体物位超过如阈值物位指示器所指示的阈值流体物位时,才可以向传感器提供电力。以这样的方式,传感器可以以受控的方式对关注的预定流体物位进行测量,并且可以减少传感器的功耗。
参考图1,示出了设置在进入室或检修孔105中的监测系统100,该进入室或检修孔105提供对形成管道网络或管网的一部分的流体管道110的进入。检修孔105可以设置有盖子或盖115以防止未经授权进入或意外进入检修孔105。
监测系统100包括遥测单元120,其用于使用至少一个阈值物位指示器125和至少一个传感器130监测检修孔105或管道110中的流体的流体状况。阈值物位指示器125和传感器130可以借助于一个或更多个通信线缆135电耦接和通信耦接至遥测单元120,所述一个或更多个通信线缆135可以包括不同或分开的电力和信令通信通道。遥测单元120可以完全防水并且压力密封至IP68等级。
传感器130可以依赖于经由线缆135的来自遥测单元120的电力供给以便运行。如将在下面参考图3更详细地讨论的那样,遥测单元120可以被布置成当期望获取与管道110中的流体状况相关的传感器读数时允许或接通到传感器130的电力,并且遥测单元120可以被布置成在其他时间不允许或切断到传感器130的电力。以这样的方式,传感器130不会连续地汲取电力,从而减小监测系统100的总功耗。
阈值物位指示器125和传感器130可以设置在分开的传感器壳体中,或者多个阈值物位指示器125和/或传感器130可以容纳在单个壳体内。此外,可以通过每个传感器130获得多于一种类型的测量结果。
传感器130可以包括以下中至少之一:连续传感器如模拟传感器、离散传感器如数字传感器、物位传感器、压力传感器、激光传感器和音频传感器。遥测单元120可以包括模拟和/或数字输入/输出端口(要被示出)以适应各种传感器130。
传感器130可以包括例如检测流体物位、流体流量、流体压力、噪声、温度、水质和/或硫化氢的传感器130。传感器130可以用于检测其他状况,并且多于一种类型的传感器可以用于测量一种类型的状况(例如,可以使用多于一个的水质传感器,如电导率传感器、浊度传感器、PH水平传感器和/或氯含量传感器)。取决于期望收集什么信息,可以在检修孔105中设置这些传感器130的子集。例如,可能期望在一些情况下测量流体物位、流体流量、流体压力和噪声,并且在其他情况下测量流体物位、流体流量、流体压力和水质(例如,氯含量、浊度和/或电导率)。
在一些实施方式中,传感器130可以是超声传感器,并且可以朝向检修孔115的盖子或盖115安装。在一些实施方式中,超声传感器可以使得检修孔115中的元件如台子、梯子等能够被自动地滤除,使得超声传感器记录仅关注的状况。在检修孔115的盖子或盖115处安装超声传感器和遥测单元120或朝向检修孔115的盖子或盖115安装超声传感器和遥测单元120可以使安装监测系统100更容易。例如,它可以由单个人安装,且无需进入受限的空间。
在一些实施方式中,在至少一个传感器130是连续或模拟物位传感器的情况下,可以检测和测量流体管道110和/或检修孔105中的流体物位的增加和增加速率,例如可能由于管道110中存在堵塞或局部堵塞而发生的流体物位的增加和增加速率,以在发生由于阻塞而产生的损害之前防止或至少减轻任何这样的损害。通过使用连续或模拟物位传感器,可以密切并一直监测流体物位的变化。
在一些实施方式中,传感器130可以被布置成以工程单位如米以及勘测物位单位(海拔高度)如澳大利亚高程基准(AHD)或(mAHD)测量流体管道110和/或检修孔105中的流体物位。遥测单元120可以被配置成接收包括来自传感器的测量结果的数据,并且可以基于接收到的数据以及与流体管道110和/或检修孔105相关联的参数来计算流体管道110和/或检修孔105中的流量。例如,遥测单元120可以获取或者可以在其上存储有诸如排水通道的半径、通道的斜度和粗糙度以及/或者其他水质参数之类的参数。在一些实施方式中,遥测单元120可以通过采用Manning方程或Gauckler-Manning-Strickler公式来近似流量,其定义为其中:V是截面平均速度,n是Gauckler-Manning系数,Rh是水力半径,S是水力坡度线或线性水头损失的斜率,以及k是SI与英制单位之间的换算系数。例如,对于SI单位,k=1,而对于英制单位,k=1.49。
如图2所示,监测系统100的遥测单元120可以包括控制器200、电源205、收发器210和至少一个用户身份模块(SIM)卡215。遥测单元120可以包括如本领域普通技术人员判断为执行本文所述的功能所必要或期望的另外的部件和/或电路系统(未示出)。例如,遥测单元120可以包括模拟到数字或数字到模拟转换电路(未示出)、功能测试电路、数字信号处理部件和/或显示部件以向用户提供反馈。
在一个实施方式中,如下面更详细讨论的,遥测单元120包括通信端口例如USB端口以允许维护检查、数据下载、固件升级等。
控制器200可以包括处理器205(或一起操作的多个处理部件)和存储器210。存储器210可以包括易失性和非易失性计算机可读存储器的组合,并且可以具有足够的容量来存储可由处理器220执行的程序代码以便执行如本文所述的适当的处理功能。例如,存储器225可以包括控制模块230,该控制模块230包括下述程序代码:该程序代码可以被布置成当由处理器205执行时使控制器200在必要时与至少一个SIM卡215交互,以便建立远程数据连接来使用收发器210以无线方式发送和/或接收消息并且控制传感器130。在一些实施方式中,控制模块230可以包括下述程序代码:该程序代码被布置成当由处理器205执行时使控制器200接通和切断到传感器130的电力。
在一些实施方式中,控制器200可以被布置或配置成例如经由收发器210接收用于阈值物位指示器125和传感器130的操作指令,以允许对与阈值物位指示器125和传感器130相关联的设置的远程控制和调节。
控制器200可以被配置成例如通过采用上面定义的Manning方程或Gauckler-Manning-Strickler公式基于从传感器130接收的数据以及与流体管道110和/或检修孔105相关联的参数来计算流体管道110和/或检修孔105中的流量。在一些实施方式中,存储器210可以被布置成存储与流体管道110和/或检修孔105相关联的参数。例如,存储器210可以包括诸如排水通道的半径、通道的斜度和粗糙度以及/或者其他水质参数之类的参数。在一些实施方式中,遥测单元120可以包括至少两个SIM卡215作为备份或故障安全措施。例如,第一SIM卡可以与第一通信网络提供商相关联,而第二SIM卡可以与第二且不同的移动(例如,GPRS)通信网络提供商相关联。因此,如果不能使用第一SIM卡建立数据连接,或者第一SIM被认为以其他方式不可操作,则处理器220可以被布置成使控制器200与第二SIM卡交互以建立数据连接并且使用收发器210以无线方式发送和/或接收消息。
电源205可以包括长寿命电池,在假设遥测单元120正常操作以及电源205正常操作的情况下,该长寿命电池具有在需要替换之前在几年例如长达约五年的时段内向遥测单元120提供操作电力的能力。长寿命电池可以包括例如锂电池。在其他实施方式中,电源205可以包括可更换电池。
电源205被布置成酌情向遥测单元120内的控制器200、收发器210和其他电路系统提供电力。如下所述,电源205还可以例如响应于来自控制器200的电力切换信号235经由线缆135向传感器135提供电力。在一些实施方式中,控制器200还包括切换电路240,该切换电路240用于控制电力切换信号235向电源205的传输以用于向传感器130和/或收发器210供电。
包括控制器200、电源205、收发器210和/或SIM卡215的遥测单元120以及/或者阈值物位指示器125和传感器130可以被配置成低功耗。在一些实施方式中,遥测单元120以及/或者阈值物位指示器125和传感器130可以通过采用低电流和电压电路部件而被设计成本质安全(IS),从而限制可能引起火花并成为点火源的可用能量。
收发器210可以具有隐藏在遥测单元120内的发射天线或者发射接收天线(未示出),并且遥测单元120的外壳部分可以由合适的非导电材料形成,以允许足够的信号传输强度从遥测单元120出来以及进入遥测单元120。在其他实施方式中,外部天线可以被设置在遥测单元120的外壳部分上和/或盖115上。发射接收天线可以通过采用低电流和电压电路部件被设计成本质安全(IS),从而限制可能引起火花并成为点火源的可用能量。
收发器210可以被配置成使用用于移动电话的GSM或GPRS/3G标准或其技术后继来向服务器405发送数据。例如,收发器210可以是能够调谐到GSM 850、GSM 900、GSM 1800和GSM 1900的四频带收发器。在其他实施方式中,收发器210可以是双频带或三频带收发器210。在其他实施方式中,收发器210可以被配置成使用分组路由协议向服务器405发送数据。
在一些实施方式中,收发器210可以被配置成向服务器405发送数据,如以下数据,其包括从传感器130接收的测量结果、与流体管道110和/或检修孔105相关联的参数、以及/或者由控制器200计算的值,例如流体管道110和/或检修孔105中的流量。
阈值物位指示器125可以被设置为浮动开关,使得当流体管道110和/或检修孔105中的流体物位上升至高于阈值物位指示器125的阈值物位从而例如使浮动开关倾斜时,阈值物位指示器125向遥测单元120的控制器200提供输出信号。为此目的,阈值物位指示器可以包括响应于检测到的流体物位变化生成输出信号的倾斜开关、加速度计或其他装置。
响应于从阈值物位指示器125接收到输出信号,控制器200可以向电源205发送电力切换信号235,以使电源向与阈值物位指示器125相关联的传感器135中至少之一供电。一旦向传感器130供电,传感器130可以被布置成感测流体状况——如与流体管道110相关联的流体物位、如流体管道110和/或检修孔105内的流体物位——的恒定(或足够频繁以致实际上恒定)的精确测量,并且可以向遥测单元120的控制器200提供恒定(或足够规则以致有效地恒定)的输出信号。
当流体管道110和/或检修孔105中的流体物位下降至低于阈值物位指示器125的阈值物位从而使阈值物位指示器125停用时,阈值物位指示器125还可以向遥测单元120的控制器200提供输出信号。
在一些实施方式中,监测系统100可以包括单个阈值物位指示器125,其与多个传感器130相关联并且可操作以使控制器200向电源205发送电力切换信号235,以使电源提供或切断对相关联的传感器130的电力供应。在一些实施方式中,监测系统100可以包括多个阈值物位指示器125,每个阈值物位指示器125与至少一个传感器130相关联,并且每个阈值物位指示器125可独立地操作以使控制器200向电源205发送电力切换信号235,以使电源提供或切断对相关联的至少一个传感器130的电力供应。
通过向传感器130提供电力以仅在如由阈值物位指示器125的阈值物位限定的关注范围内检测流体物位,可以保存电源230的电池寿命,并且使功耗最小化。
现在参考图3,更详细地示出和描述了由监测系统100监测检修孔中的流体状况的方法300。方法300可以由遥测单元120的控制器200执行以控制一个或更多个传感器130的操作,所述一个或更多个传感器130被配置成感测遥测单元120所相关联的流体管道110和/或检修孔105内的流体状况。
在305处,控制器200等待来自阈值物位指示器125的指示流体管道110和/或检修孔105内的流体物位超过与阈值物位指示器125相关联的阈值物位的输出信号。
在接收到来自阈值物位指示器125的指示流体物位超过阈值物位的输出信号时,在310处,控制器200向电源205发送电力切换信号235,以使电源向传感器130供电。在一个实施方式中,处理器220执行代码以使控制器200向电源205发送电力切换信号235以接通传感器130。在另一个实施方式中,控制器200包括切换电路240如晶体管开关,其中,从阈值物位指示器125接收到输出信号激活或“接通”切换电路240,使得电力切换信号235能够被发送到电源205以使电力被供应至传感器130。
在一些实施方式中,一旦电力被切换到传感器130,传感器130会需要一些时间来“预热”例如以对其自己内部的电子器件上电、运行其自己的操作诊断(在适当时)、并且可能指示其操作状态(例如,适当操作的或者部分或完全不操作的)。
一旦传感器130已经预热并且假设传感器130可操作,在315处,传感器130测量相关状况并且通过提供数字或模拟输出信号来将它们被配置来感测的状况的值经由线缆135指示给控制器200。
在一些实施方式中,如下面参考图4和图5所讨论的,来自传感器130的输出信号在适当时从模拟信号转换成数字信号,并且在由控制器200接收时被编码和分组化用于传输到服务器405,从而提供对所感测的流体状况的恒定(或足够规则以致有效地恒定)指示。
在一些实施方式中,如下面参考图4和图6所讨论的,来自传感器130的输出信号在适当时从模拟信号转换成数字信号,然后由控制模块230解释并存储在存储器225中用于随后传输到服务器405。
在一些实施方式中,控制模块230可以进一步处理从传感器130的输出信号导出的数据,以将测量值与预配置的警报状况等级进行比较。如果检测到警报状况,例如因为感测的测量结果超过或等于特定传感器类型的警报阈值,则控制模块230可以使收发器210接通(例如,通过使电源205向收发器210供电)并且使适当的消息被发送到服务器405。
在320处,控制器200等待来自阈值物位指示器125的指示流体管道110和/或检修孔105中的流体物位下降至低于与阈值物位指示器125相关联的阈值物位的输出信号。控制器200继续记录从传感器130接收的传感器读数直到控制器200从阈值物位指示器125接收到指示流体物位下降至低于阈值物位的输出信号为止。
在从阈值物位指示器130接收到指示流体物位下降至低于与阈值物位指示器125相关联的阈值物位的输出信号时,在325处,控制器200向电源205发送电力切换信号235以使电源205中止或切断对传感器130的电力供应。在一个实施方式中,处理器220执行代码以使控制器200向电源205发送电力切换信号235以切断传感器130。在另一个实施方式中,当从阈值物位指示器130接收到指示流体物位下降至低于阈值物位的输出信号时,切换电路240被停用或“切断”,从而防止电力切换信号235被发送到电源205并且使得中止对传感器130的电力供应。
参考图4,示出了管理系统400,其包括被设置在多个相应的进入室或检修孔105处的监测系统100。多个检修孔105可以位于不同的地理位置中,其中,可以通过地面或其他子表面结构进入流体供应或排放网络内的流体管道。多个检修孔105可以是较大流体管网内的单个流体供应和/或排放区域的一部分,或者可以跨越不同区域和/或不同网络分布。仅作为示例,每个区域可以具有位于区域内的不同位置处的一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个检修孔105。此外,在特定流体管道区域和/或网络内可以存在多于十个例如十至可能数百个这样的检修孔105。
管理系统400还包括一个或更多个服务器或服务器系统——为方便起见在本文中称为服务器405——其被布置成通过通信网络410与监测系统100的遥测单元120进行通信。在一些实施方式中,监测系统100的遥测单元120可以被启用用于与服务器405进行双向通信,使得可以接收固件更新,可以远程地执行诊断测试,以及/或者可以接收用于配置传感器130的操作的操作指令。在其他实施方式中,遥测单元120可以被配置成仅向服务器405传输数据,而不接收返回的数据或消息。
管理系统400还可以包括如智能电话或平板电脑的至少一个移动客户端装置425和/或至少一个有线客户端装置420以及数据存储器415,并且监测系统100、服务器405、至少一个移动客户端装置420和/或至少一个有线客户端装置425能够彼此通信,并且能够通过通信网络410与数据存储器415通信。通信网络410可以是数据网络,并且可以包括至少部分无线的合适的通信基础设施,如蜂窝网络。
服务器405可以包括或者可以被布置或配置为监控和数据采集(SCADA)服务器,以从管理系统400接收表示在各不同位置处的管道110或检修孔105中的流体的感测的流体状况的数据。
监测系统100的遥测单元120可以被配置成使用用于移动电话的GSM或GPRS/3G标准或者其技术后继来向服务器405发送数据。因此,遥测单元120可以使用可用移动电话基础设施通过直接移动数据通信与服务器405进行通信,而不是使用一系列跳跃和其他基础设施来发送消息。可替选地,可以采用较低功率、较短距离的无线通信技术,例如其中,本地无线数据集线器足够接近以支持与附近检修孔105内的遥测单元120进行无线通信。例如,通信网络410可以是无线点对点网络。在一些实施方式中,通信网络410可以是无线网状网络,并且监测系统100的遥测单元120可以被配置成使用分组路由协议向服务器405发送数据。例如,无线网状网络410可以是私用和/或专用网络410。
在一些实施方式中,如参考图5描述的,控制器200在从传感器130接收到指示管道110和/或检修孔105中的感测的流体状况的输出信号时,发起向服务器405的数据传输。
图5是示出了通过监测系统100发送数据的方法500的流程图。方法500可以由遥测单元120的控制器200执行,以将指示遥测单元120所相关联的流体管道110中的感测的流体状况的数据发送至服务器405。
在505处,控制器200在发起向服务器405的数据传输的过程之前等待从阈值物位指示器125接收输出信号。一旦从阈值物位指示器125接收到输出信号,在510处例如通过向电源205发送电力切换信号235以使电力被供应至收发器210来接通收发器210。在一个实施方式中,处理器220执行代码以使控制器200向电源205发送电力切换信号235以接通收发器210。在另一实施方式中,控制器200包括切换电路240如晶体管开关,其中,从阈值物位指示器125接收到输出信号激活或“接通”切换电路240,使得电力切换信号235能够被发送到电源205以使收发器210接通。
在515处,控制器200接收来自传感器130的输出信号。在520处,将指示来自传感器130的输出信号的数据发送到服务器405。例如,数据可以包括遥测单元的标识符、时间戳、一个或更多个感测值的指示以及/或者警报或通知类型。
在525处,在接收来自传感器130的输出信号的同时,控制器200可以继续向服务器405发送数据。在525处,一旦控制器200从阈值物位指示器135接收到指示流体物位下降至低于阈值流体物位的输出信号并且/或者检测到不再从传感器130接收到输出信号,则切断收发器210(例如,通过使电源205中止对收发器210的电力供应)。在一个实施方式中,处理器220执行代码以使控制器200向电源205发送电力切换信号235进而切断收发器210。在另一个实施方式中,在从阈值物位指示器130接收到指示流体物位下降至低于阈值物位的输出信号时,停用或“切断”切换电路240,从而防止电力切换信号235被发送到电源205并且使得中止对收发器210的电力供应。
在其他实施方式中,如参考图6所描述的,控制器200还可以或替代地周期性地发起向服务器405的数据传输。图6是示出了通过监测系统100发送数据的方法600的流程图。方法600可以由遥测单元120的控制器200执行,以将指示遥测单元120所相关联的流体管道110中的感测的流体状况的数据发送到服务器405。
在605处,控制器200在向服务器405发起数据传输之前等待间隔期满。例如,间隔是24小时。然而,在其他实施方式中,可以设置更长或更短的间隔时段,如一个或更多个小时或多天。一旦间隔时段期满,处理器220执行代码以使控制器200在610处使收发器210接通(例如,通过使电源205向收发器210供电)。
在615处,控制模块230在615处从存储器225检索指示来自传感器130的输出信号的数据,并且在620处该数据被发送至服务器405。例如,数据可以包括遥测单元的标识符、时间戳、一个或更多个感测值的指示以及/或者警报或通知类型。在625处,处理器执行代码以使控制器200使收发器210切断(例如,通过使电源205中止对收发器210的电力供应),并且在630处重置通知间隔。
参考图7,更详细地示出和描述了由服务器405处理数据的方法700。方法700可以由服务器405执行以处理指示多个检修孔105和/或与多个检修孔105相关联的流体管道105中的感测的流体状况的数据。
在705处,服务器405可以接收从与监测系统115相关联的遥测单元120中的每一个接收的数据。在710处,可以处理在服务器405处接收的数据,以确定需要采取动作的检修孔处的警报状况。
在一些实施方式中,从遥测单元120接收的数据可以指示如由控制模块230确定的相关联的检修孔105中的警报状况。在一些实施方式中,服务器405可以处理数据以将测量的传感器值与预配置的警报状况等级进行比较,以确定所测量的传感器值是否超过或等于特定传感器类型的警报阈值。
在715处,如果确定警报状况存在于任何一个或更多个检修孔105中,则服务器405访问数据存储器415以确定与特定警报状况相关的要采取的预定适当动作,然后在720处采取适当的动作。要采取的动作可以随检修孔105而变化,例如其中,一些检修孔105可以比其他检修孔发挥更关键的检测作用。这样的动作可以包括例如以文本消息和/或电子邮件的形式例如向客户端装置420和425中的一个或更多个发送一个或更多个通知。
例如,在于服务器405处接收的数据指示流体管道110和/或检修孔105中的流体物位正在上升的情况下,可以监测和处理数据,以确定流体的物位变化率并且确定如果没有采取动作则何时检修孔将溢出。以这样的方式,对接收到的数据的监测和处理可以提供预先警告,使得可以采取措施来防止或至少减轻由于上升的流体物位而可能出现的任何损害,并且可以帮助确定如何最佳地给予可用资源优先级。
在725处,不管在服务器405处从监测系统115接收的数据是否指示警报状况,该数据都被处理并且存储在数据存储器415中以供服务器进程后续检索和/或根据来自客户端装置420和425的请求后续检索。
数据存储器415可以包括任何合适的数据存储器,如本地、外部、分布式或离散数据库。例如,服务器405可以执行进程(例如,基于存储在数据存储器415中的程序代码)以向一个或更多个客户端装置420和425进行趋向和报告功能。在一些实施方式中,服务器405可以使基于映射的显示或趋势图酌情利用可以在客户端装置320或325上访问和/或可见的新数据来更新。
如果在数据处理后在730处识别出关注的状况,则可以在720处发起动作,如通过电子邮件或短消息服务(SMS)或者适合于紧急通知的其他形式的可迅速电传输的消息向维护和/或操作人员发出通知。在一些实施方式中,可以创建存储的规则来建立:在实际上不触发警报状况的时间段如一周内的流体物位的预定变化可以仍然是关注的状况。作为另一个示例,逐天、逐周或逐月的流体流量或物位模式的显著变化可以指示关注的状况。
当从现场的各个遥测单元120接收到消息时,方法700的动作可以连续地或周期性地重复执行。服务器405还可以用于以无线方式下载更新的固件以及/或者对遥测单元120执行诊断测试以及/或者向控制器220提供用于阈值物位指示器125和传感器130的操作指令。以这样的方式,可以远程地配置与阈值物位指示器125和/或传感器130相关联的设置。
本领域技术人员将理解,在不脱离本公开内容的广泛一般范围的情况下,可以对上述实施方式进行很多变化和/或修改。因此,本实施方式在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (44)

1.一种用于进入室的监测系统,所述进入室用于进入管网,所述系统包括:
至少一个传感器,其用于确定与所述管网的管道中的流体相关联的流体状况;
至少一个阈值物位指示器,其用于确定所述进入室中的阈值流体物位,所述至少一个阈值物位指示器与所述至少一个传感器相关联;
控制器,其用于接收来自所述至少一个传感器和所述至少一个阈值物位指示器的输出信号并且用于控制对所述至少一个传感器的电力供应;
无线收发器,其与所述控制器通信以使得所述控制器能够通过通信网络与远程服务器进行通信;
其中,所述控制器被布置成响应于从所述至少一个阈值物位指示器接收到指示流体物位超过所述阈值流体物位的输出信号来向所述至少一个传感器供电。
2.根据权利要求1所述的监测系统,其中,所述控制器被布置成响应于从所述至少一个阈值物位指示器接收到指示流体物位下降至低于阈值流体物位的输出信号来中止对所述至少一个传感器的电力供应。
3.根据权利要求1或2所述的监测系统,其中,所述控制器被布置成响应于从所述至少一个阈值物位指示器接收到指示流体物位超过所述阈值流体物位的输出信号来向所述收发器供电。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的监测系统,其中,所述至少一个传感器是连续传感器或离散传感器如数字传感器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的监测系统,其中,所述至少一个传感器被布置成感测以下中至少之一:流体物位、流体流量、流体压力、噪声、水质和/或硫化氢。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的监测系统,其中,来自所述至少一个传感器的输出信号指示所感测的流体状况。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的监测系统,其中,所述至少一个阈值物位指示器与多个所述传感器相关联。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的监测系统,其中,所述控制器包括存储器,所述存储器用于存储与来自所述至少一个传感器的指示所述管道中的流体状况的所述输出信号相关联的数据。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的监测系统,其中,所述控制器被配置成:将与所接收的输出信号相关联的数据与每个传感器的预期值范围进行比较,并且如果至少一个传感器的所述数据落在传感器的预期范围之外,则发送警报消息。
10.根据权利要求8或9所述的监测系统,其中,所述存储器包括下述控制模块,所述控制模块包括被布置成在由处理器执行时使所述控制器与至少一个SIM卡交互以便使用所述无线收发器以无线方式发送和/或接收数据的程序代码。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的监测系统,其中,所述存储器包括下述控制模块,所述控制模块包括被布置成在由处理器执行时使所述控制器控制所述至少一个传感器的程序代码。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的监测系统,其中,所述存储器包括下述控制模块,所述控制模块包括被布置成在由处理器执行时使所述控制器向电源发送电力切换信号以控制对所述传感器和所述无线收发器中至少之一的电力供应的程序代码。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的监测系统,其中,所述控制器包括切换电路,所述切换电路控制切换信号向所述电源的传输以控制对所述传感器和所述无线收发器中至少之一的电力供应。
14.根据权利要求1至14中任一项所述的监测系统,包括无线遥测单元,其中,所述控制器和所述无线收发器被设置在所述遥测单元内。
15.根据权利要求14所述的监测系统,其中,所述无线遥测单元包括向所述控制器、所述至少一个阈值物位指示器和所述至少一个传感器供电的电源并且可以不依赖于外部电源。
16.根据权利要求14或15所述的监测系统,其中,所述无线遥测单元包括至少一个SIM卡以便使用所述收发器以无线方式发送和/或接收数据。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的监测系统,其中,所述遥测单元包括第一SIM卡和第二SIM卡,并且其中,所述处理器被布置成响应于确定所述第一SIM卡无效而使所述控制器与所述第二SIM卡交互以便使用收发器以无线方式发送和/或接收消息。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的监测系统,所述控制器被布置成从所述无线收发器向所述远程服务器发送与所述流体状况相关联的数据。
19.根据权利要求18所述的监测系统,其中,所述控制器被配置成周期性地向所述远程服务器发送所述数据。
20.根据权利要求18或19所述的监测系统,其中,所述控制器被配置成响应于接收到来自所述至少一个传感器的所述输出信号来向所述远程服务器发送所述数据。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的监测系统,其中,所述监测系统包括堵塞检测系统,并且其中,所述至少一个传感器是流体物位传感器。
22.根据任一前述权利要求所述的监测系统,其中,所述至少一个传感器是超声传感器。
23.根据权利要求22所述的监测系统,其中,所述至少一个传感器被布置成以工程单位和勘测物位单位测量所述流体管道和/或进入室中的流体物位。
24.根据权利要求23所述的监测系统,其中,所述控制器被配置成基于从所述至少一个传感器接收的数据和与所述流体管道和/或进入室相关联的参数来确定所述流体管道和/或进入室中的流量。
25.根据权利要求24所述的监测系统,其中,所述控制器被配置成使用Manning方程来确定所述流体管道中的流量。
26.根据权利要求24或25所述的监测系统,其中,与所述流体管道和/或进入室相关联的所述参数包括排水通道的半径、所述通道的斜度和粗糙度以及/或者其他水质参数。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的监测系统,其中,所述收发器被配置成向所述远程服务器发送数据,其中,所述数据包括从所述至少一个传感器接收的测量结果、与所述流体管道和/或进入室相关联的参数以及/或者由所述控制器计算的值。
28.一种监测进入室中的流体状况的方法,所述进入室用于进入管网,所述方法包括:
在所述进入室内提供无线遥测单元,所述无线遥测单元被耦接成接收来自用于确定所述管网的管道中的流体的流体状况的至少一个传感器的输出信号以及来自用于确定所述进入室中的阈值流体物位的至少一个阈值物位指示器的输出信号,所述至少一个阈值物位指示器与所述至少一个传感器相关联;以及
响应于从所述至少一个阈值物位指示器接收到指示流体物位超过所述阈值流体物位的输出信号,向所述至少一个传感器提供电力;以及
在所述无线遥测单元处从所述至少一个传感器接收指示所述管道中的流体的流体状况的输出信号。
29.根据权利要求28所述的方法,还包括:响应于从所述至少一个阈值物位指示器接收到指示流体物位下降至低于阈值流体物位的输出信号,中止对所述至少一个传感器的电力供应。
30.根据权利要求28或29所述的方法,还包括从所述无线遥测单元向远程服务器发送数据,所述数据与来自所述至少一个传感器的所述输出信号相关联。
31.根据权利要求28至30中任一项所述的方法,包括周期性地从所述无线遥测单元向所述远程服务器发送数据。
32.根据权利要求28至31中任一项所述的方法,包括:响应于接收到来自所述至少一个传感器的所述输出信号,从所述无线遥测单元向所述远程服务器发送数据。
33.根据权利要求28至32中任一项所述的方法,由所述无线遥测单元处理所述输出信号以确定是否存在警报状况,并且响应于确定存在警报状况,经由所述无线遥测单元向远程服务器和/或远程网络节点发送警报通知。
34.根据权利要求28至33中任一项所述的方法,其中,所述方法能够在管网的堵塞检测系统中操作以检测所述管网的管道中的堵塞。
35.根据权利要求28至34中任一项所述的方法,还包括:基于从所述至少一个传感器接收的数据以及与所述流体管道和/或进入室相关联的参数来确定所述流体管道和/或进入室中的流量。
36.一种管理系统,包括:
多个根据权利要求1至27中任一项所述的监测系统;以及
服务器,其被布置成经由无线网络从各个监测系统的所述无线遥测单元接收与感测的流体状况相关联的数据。
37.根据权利要求36所述的管理系统,其中,所述服务器包括根据所述服务器能够访问的一组存储的规则来处理所述数据的程序代码。
38.根据权利要求37所述的管理系统,其中,所述服务器包括用于访问存储的从所述无线遥测单元接收的历史数据并且确定与给定管道相关的关注的事件是否正在发生或可能要发生的程序代码。
39.根据权利要求36至38中任一项所述的管理系统,其中,所述服务器包括与跟所接收到的表示所感测的状况的数据相关的客户端装置进行通信的接口部件。
40.根据权利要求36至39中任一项所述的管理系统,其中,所述服务器被布置成经由无线网络向各个监测系统的所述无线遥测单元发送数据。
41.根据权利要求40所述的管理系统,其中,所述数据包括以下中至少之一:用于所述控制器的操作指令、用于所述传感器的操作指令和/或用于所述阈值物位指示器的操作指令。
42.一种管理方法,包括:
在服务器处接收来自多个根据权利要求1至27中任一项所述的监测系统的数据,所述数据至少指示感测的流体状况;以及
处理所述数据以推断趋势和/或确定与进入室相关的关注的事件。
43.根据权利要求42所述的管理方法,其中,所述方法包括检测所述管网的管道中的堵塞。
44.根据权利要求42或43所述的管理方法,包括:处理所述数据以确定是否指示了与所述进入室中的一个或更多个进入室相关的警报、故障或特殊状况,并且如果所述服务器确定指示了警报、故障或特殊状况,则向至少一个预定通知接收者发送通知消息。
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