BR102014019693A2

BR102014019693A2 - digital leak search system

Info

Publication number: BR102014019693A2
Application number: BR102014019693-5A
Authority: BR
Inventors: Linilson Rodrigues Padovese; Marcelo Kenji Miki; Allan Saddi Arnesen
Original assignee: Companhia De Saneamento Básico Do Estado De São Paulo-Sabesp; Universidade De São Paulo - Usp
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2018-12-04

Abstract

sistema digital de pesquisa de vazamento. o sistema digital de pesquisa de vazamento (sdpv) trata-se de uma nova tecnologia em sistemas especializados para detecção de vazamentos não visíveis em redes de distribuição de água, que compreende: 1) módulo eletrônico composto por sensores (geofone e haste de escuta) 2) condicionamento de sinal, digitalização e transmissão; 3) módulo de controle e análise composto por uma unidade computacional portátil, com software ad-hoc para controle, análise e armazenamento de dados coletados (sinais, gps, anotações, fotos, etc.).digital leak search system. The digital leakage survey system (sdpv) is a new technology in specialized systems for detection of leaks not visible in water distribution networks, which comprises: 1) electronic module composed of sensors (geophone and listening rod) 2) signal conditioning, digitization and transmission; 3) control and analysis module composed of a portable computing unit, with ad-hoc software for control, analysis and storage of collected data (signals, gps, annotations, photos, etc.).

Description

(54) Título: SISTEMA DIGITAL DE PESQUISA DE VAZAMENTO (51) Int. Cl.: F17D 5/06; G01M 3/04; G01H 17/00.(54) Title: DIGITAL LEAK RESEARCH SYSTEM (51) Int. Cl .: F17D 5/06; G01M 3/04; G01H 17/00.

(71) Depositante(es): COMPANHIA DE SANEAMENTO BÁSICO DO ESTADO DE SÃO PAULO-SABESP; UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO - USP.(71) Depositor (s): BASIC SANITATION COMPANY OF THE STATE OF SÃO PAULO-SABESP; UNIVERSITY OF SÃO PAULO - USP.

(72) lnventor(es): LINILSON RODRIGUES PADOVESE; MARCELO KENJI MIKI; ALLAN SADDI ARNESEN.(72) Inventor (s): LINILSON RODRIGUES PADOVESE; MARCELO KENJI MIKI; ALLAN SADDI ARNESEN.

(57) Resumo: SISTEMA DIGITAL DE PESQUISA DE VAZAMENTO. O sistema digital de pesquisa de vazamento (SDPV) tratase de uma nova tecnologia em sistemas especializados para detecção de vazamentos não visíveis em redes de distribuição de água, que compreende: 1) módulo eletrônico composto por sensores (geofone e haste de escuta) 2) condicionamento de sinal, digitalização e transmissão; 3) módulo de controle e análise composto por uma unidade computacional portátil, com software adhoc para controle, análise e armazenamento de dados coletados (sinais, GPS, anotações, fotos, etc.).(57) Abstract: DIGITAL LEAK RESEARCH SYSTEM. The digital leak research system (SDPV) is a new technology in specialized systems for detecting leaks not visible in water distribution networks, comprising: 1) electronic module composed of sensors (geophone and listening rod) 2) signal conditioning, digitization and transmission; 3) control and analysis module composed of a portable computational unit, with adhoc software for control, analysis and storage of collected data (signals, GPS, notes, photos, etc.).

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SISTEMA DIGITAL DE PESQUISA DE VAZAMENTODIGITAL LEAK RESEARCH SYSTEM

CAMPO DA INVENÇÃO [1] A presente invenção se insere no campo de aplicação da física, engenharia eletrônica e, mais especificamente, de equipamentos de investigação da impermeabilidade a fluidos em estruturas, uma vez que se refere ao desenvolvimento de um sistema digital de pesquisa de vazamento (SDPV), para detecção de vazamentos não visíveis em redes de distribuição de água e ramais prediais.FIELD OF THE INVENTION [1] The present invention falls within the field of application of physics, electronic engineering and, more specifically, of equipment for investigating the impermeability of fluids in structures, since it refers to the development of a digital system for researching leakage (SDPV), for detecting leaks not visible in water distribution networks and building extensions.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [2] Os métodos de detecção de vazamentos não visíveis em redes de distribuição de água são baseados nas características vibro acústicas dos vazamentos, podendo ser identificados por meio de equipamentos que ficam em contato direto com os elementos da rede de distribuição (tubos, conexões e acessórios) ou por meio de equipamentos que captam os ruídos na superfície da rua (transmitidos através do solo) e nos cavaletes das residências (transmitidos através dos elementos dos ramais prediais de água).BACKGROUND OF THE INVENTION [2] The methods of detecting leaks not visible in water distribution networks are based on the vibro-acoustic characteristics of the leaks, and can be identified by means of equipment that are in direct contact with the elements of the distribution network (pipes , connections and accessories) or by means of equipment that capture the noise on the street surface (transmitted through the ground) and in the easels of the residences (transmitted through the elements of the building water branches).

[3] Dentre os principais equipamentos tradicionais de detecção de vazamentos sem contato direto com os elementos da rede de distribuição estão os geofones. A pesquisa acústica utilizando estes equipamentos é baseada na capacidade humana de escutar certas frequências de ruídos e interpretá-los como vazamentos. Os geofones mecânicos e eletrônicos são equipamentos bastante conhecidos e utilizados pelas equipes de detecção de perdas das companhias prestadoras de serviços de saneamento.[3] Among the main traditional leak detection equipment without direct contact with the elements of the distribution network are geophones. The acoustic research using this equipment is based on the human capacity to hear certain frequencies of noise and to interpret them as leaks. Mechanical and electronic geophones are well-known equipment and used by the loss detection teams of companies providing sanitation services.

[4] A haste de escuta também é um equipamento[4] The listening rod is also a piece of equipment

2/15 bastante utilizado para pesquisa de vazamento, que consiste num dispositivo que fica em contato direto com o cavalete (onde fica instalado o hidrômetro) e transmite os ruídos de vazamentos para o operador. Este tipo de equipamento pode ser mecânico ou eletrônico.2/15 widely used for leak research, which consists of a device that is in direct contact with the easel (where the hydrometer is installed) and transmits the noise of leaks to the operator. This type of equipment can be mechanical or electronic.

[5] No mercado internacional existem equipamentos de pesquisa de vazamentos eletrônicos, tais como geofones e hastes de escuta eletrônicas. Esses equipamentos são compostos de sensores e uma unidade eletrônica específica, que possuem diversas funcionalidades, como por exemplo: amplificação, filtragem e eventualmente algumas informações relativas à intensidade de sinal em determinadas bandas de frequência.[5] In the international market there are electronic leak research equipment, such as geophones and electronic listening rods. These equipments are composed of sensors and a specific electronic unit, which have several functionalities, such as: amplification, filtering and eventually some information related to the signal strength in certain frequency bands.

[6] 0 método de detecção de vazamentos não visíveis com geofone e haste de escuta, da forma como é feito atualmente, encontra uma série de limitações, dentre as quais:[6] The method of detecting leaks not visible with a geophone and listening rod, as it is currently done, encounters a number of limitations, including:

• Desempenho afetado pelo treinamento, experiência e estado de saúde do técnico que realiza a inspeção;• Performance affected by the training, experience and health status of the technician who performs the inspection;

• Custo elevado dos equipamentos;• High cost of equipment;

• Custo com mão de obra de manutenção e inspeção dos equipamentos;• Cost of maintenance and inspection labor for equipment;

• Desempenho • Performance afetado affected pela through the presença presence de in ruídos noises (automóveis e transformadores, por (automobiles and transformers, for exemplo), o example), the que what leva o take the processo a ser process to be realizado accomplished preferencialmente preferably no at the período period

noturno, gerando horas extras de mão de obra especializada e, consequentemente, maiores custos operacionais;night, generating overtime of specialized labor and, consequently, higher operating costs;

• Não existe, nos equipamentos tradicionais, a possibilidade de armazenamento de sinais sonoros analisados• There is no possibility, in traditional equipment, of storing analyzed sound signals

3/15 ao longo de um dia de trabalho e sua posterior transferência ao computador;3/15 over a working day and its subsequent transfer to the computer;

• Não existe a possibilidade de o técnico avaliar novamente os sons auscultados, posteriormente, off-line;• There is no possibility for the technician to re-evaluate the sounds heard, later, offline;

• Não existe, nos equipamentos tradicionais, a função de indicar ao operador a ocorrência de vazamentos com base em análises estatísticas dos sinais armazenados em um banco de dados.• In traditional equipment, there is no function to indicate to the operator the occurrence of leaks based on statistical analysis of the signals stored in a database.

[7] A principal limitação, comum aos sistemas disponíveis no mercado para detecção de vazamentos através de geofones e hastes de escuta é que os sinais auscultados não são gravados e armazenados em um banco de dados. Consequentemente, não é possível que os sistemas disponíveis indiquem um vazamento com base em análises estatísticas dos sinais. A detecção de vazamento é feita unicamente pela escuta do operador dos sinais analógicos, no local de medição. Existe, por conseguinte, a necessidade de um sistema de detecção de vazamentos que permita: o armazenamento dos sinais auscultados na inspeção de campo, inspeções off-line desses sinais em computadores; geração de um banco de dados de sinais; e indicações de vazamentos com base em análises estatísticas dos sinais. Além disso, também há ausência de informações complementares tais como dados de GPS nos pontos de coleta de dados (localização e instante da medida).[7] The main limitation, common to systems available on the market for detecting leaks through geophones and listening rods, is that the signals heard are not recorded and stored in a database. Consequently, it is not possible for the available systems to indicate a leak based on statistical analysis of the signals. Leak detection is done only by listening to the operator for analog signals at the measurement site. There is, therefore, a need for a leak detection system that allows: the storage of the signals heard in the field inspection, offline inspections of these signals on computers; generation of a signal database; and indications of leaks based on statistical analysis of the signals. In addition, there is also an absence of complementary information such as GPS data at data collection points (location and time of measurement).

[8] 0 sistema digital de pesquisa de vazamento (SDPV) proposto pela presente invenção apresenta a possibilidade dos sons auscultados na inspeção de campo serem gravados para posterior análise e criação de banco de dados com armazenamento destes sinais analisados. Apresenta ainda a[8] The digital leak research system (SDPV) proposed by the present invention presents the possibility of the sounds listened to in the field inspection to be recorded for later analysis and creation of a database with storage of these analyzed signals. It also presents the

4/15 possibilidade de serem obtidos dados georreferenciados dos sinais coletados, diminuindo o custo do equipamento e aumentando a inteligência do sistema, já que softwares de gerenciamento e análise de sinais podem ser utilizados em campo, no SDPV.4/15 possibility of obtaining georeferenced data from the collected signals, decreasing the cost of the equipment and increasing the intelligence of the system, since signal management and analysis software can be used in the field, in the SDPV.

ESTADO DA TÉCNICA [9] 0 pedido de patente CA2397174A1 refere-se a um método de detecção de vazamentos nos tubos, em particular tubos de plástico e outros tubos de materiais não metálicos, que compreende as etapas de: medição simultânea do som ou vibração do vazamento induzido em um tubo de água a partir de um primeiro local e um segundo local, separados por uma distância conhecida, para proporcionar o cálculo de uma função de resposta de impulso melhorada ou uma função de correlação cruzada com base nos sinais filtrados, o que permite determinar o local de vazamento no interior do tubo (local de vazamento a uma distância a partir do primeiro local). De acordo com este pedido, também é proporcionado um método para comutar digitalmente o conteúdo de frequência do som induzido pelo vazamento. Além disso, de acordo com o mesmo método, a aquisição, o processamento e a reprodução dos sinais de vazamento são realizados através de computadores pessoais. Porém, o sistema previsto no pedido acima referido, utiliza dois sensores para gravação de ruídos nos pontos de contato com a rede, enquanto que o sistema proposto pela presente invenção requer apenas um sensor que pode ser posicionado tanto em pontos de contato com os elementos da rede ou ramais prediais (como cavaletes, por exemplo), quanto na superfície do solo (sem contato direto com os elementos da rede/ramais). Do pontoSTATE OF THE TECHNIQUE [9] The patent application CA2397174A1 refers to a method of detecting leaks in tubes, in particular plastic tubes and other tubes of non-metallic materials, comprising the steps of: simultaneous measurement of the sound or vibration of the leakage induced in a water pipe from a first location and a second location, separated by a known distance, to provide the calculation of an improved impulse response function or a cross correlation function based on the filtered signals, which allows you to determine the location of the leak inside the tube (leak location at a distance from the first location). According to this application, a method is also provided for digitally switching the frequency content of the sound induced by the leak. In addition, according to the same method, the acquisition, processing and reproduction of the leak signals are carried out using personal computers. However, the system provided for in the aforementioned application uses two sensors for recording noise at points of contact with the network, while the system proposed by the present invention requires only one sensor that can be positioned both at points of contact with the elements of the network. building network or branches (such as easels, for example), as well as on the ground surface (without direct contact with the network elements / branches). From the point

5/15 de vista de inspeção de redes de distribuição, o sistema da presente invenção apresenta um grau de flexibilidade e de rapidez de medição muito superior àquele pedido, permitindo cobrir uma extensão muito superior de redes de distribuição. Além disso, embora o sistema daquele pedido faça o registro e processamento dos dados pelo método de correlação cruzada, ele não cria um banco de dados de sinais que visa à discriminação entre sinais sonoros com e sem vazamentos, que é o objetivo da presente invenção.5/15 From the view of inspection of distribution networks, the system of the present invention has a degree of flexibility and measurement speed much higher than that order, allowing to cover a much greater extent of distribution networks. In addition, although the system of that order does the registration and processing of the data by the method of cross correlation, it does not create a database of signals that aims at the discrimination between sound signals with and without leaks, which is the objective of the present invention.

[10] Um método de detecção de vazamentos de água foi descrito no pedido de patente EP2650663 para detectar um vazamento de água através de uma unidade de sensor de vibração, e uma unidade de antena, compreendendo: dispor a unidade de sensor de vibração sob o solo; dispor a unidade de antena sobre a superfície do solo que não seja uma parte na qual um bueiro está localizado; conectar a unidade de sensor de vibração e a unidade de antena através de um cabo; coletar dados, medindo a vibração com o sensor; e enviar os dados coletados para uma unidade de controle no solo por meio de comunicação sem fios de curto alcance, via unidade de antena colocada sobre a superfície do solo, recuperando, assim, os dados. Tal pedido refere-se a um equipamento fixo (sensores + antena de transmissão de dados) instalado em bueiros e método de transmissão das vibrações captadas, sendo, portanto, diferente da presente invenção. Além disso, o método físico de determinação é essencialmente diferente e não é construído um banco de dados de sinais para identificar vazamentos.[10] A method of detecting water leaks has been described in patent application EP2650663 to detect a water leak through a vibration sensor unit, and an antenna unit, comprising: placing the vibration sensor unit under the ground; arrange the antenna unit on the ground surface that is not a part in which a manhole is located; connect the vibration sensor unit and the antenna unit with a cable; collect data, measuring vibration with the sensor; and send the collected data to a ground control unit by means of short-range wireless communication, via an antenna unit placed on the ground surface, thus retrieving the data. Such request refers to a fixed equipment (sensors + data transmission antenna) installed in manholes and method of transmitting the captured vibrations, being, therefore, different from the present invention. In addition, the physical method of determination is essentially different and a database of signals is not built to identify leaks.

[11] O pedido de patente US6267000 descreve um método de determinação da localização de um vazamento em um tubo[11] Patent application US6267000 describes a method of determining the location of a leak in a pipe

6/15 subterrâneo transportando um fluido, em que o movimento do solo causado pelo fluido que escoa a partir do tubo é ouvido usando sensores em uma multiplicidade de posições espaçadas ao longo da superfície do solo e colocadas em uma área que se estende sobre a localização da suspeita de vazamento, e por combinar adequadamente e operar sobre a informação do sinal recebido em cada posição é determinada a posição real do vazamento. Este pedido não se assemelha a presente invenção, pois se refere a um método de determinação de vazamentos através da movimentação/vibração do solo, determinada por diversos sensores espalhados em diferentes posições, que juntos indicam a localização do vazamento. Já a presente invenção consiste em um método acústico e um único sensor.6/15 underground carrying a fluid, in which the movement of the soil caused by the fluid flowing from the tube is heard using sensors in a multiplicity of positions spaced along the surface of the soil and placed in an area that extends over the location of the suspected leak, and by properly combining and operating on the signal information received at each position, the actual position of the leak is determined. This request is not similar to the present invention, as it refers to a method of determining leaks through soil movement / vibration, determined by several sensors spread in different positions, which together indicate the location of the leak. The present invention consists of an acoustic method and a single sensor.

[12] 0 pedido de patente US4958296 refere-se a um aparelho para a detecção de vazamentos de água que é pouco influenciado pelo ruído. 0 aparelho compreende meio para detectar a vibração gerada devido ao vazamento de água, meio de integração conectado ao meio de detecção para a integração de um intervalo de tempo durante o qual um nível de vibração daquela detectada pelo meio de detecção é superior a um valor pré-determinado, dentro de um período de tempo pré-determinado, tal meio realizando a integração por diversas vezes para obter uma pluralidade de valores de integração; e um meio de determinação para receber a pluralidade dos valores calculados pelo meio de integração, para selecionar um valor mínimo entre os valores de integração como um valor obtido quando a influência de ruídos é mínima, para comparar o valor mínimo selecionado com um valor de referência pré-determinado, e para, quando[12] Patent application US4958296 relates to an apparatus for detecting water leaks that is little influenced by noise. The apparatus comprises means for detecting the vibration generated due to the leakage of water, means of integration connected to the detection means for the integration of a time interval during which a vibration level of that detected by the detection means is higher than a pre value -determined, within a predetermined period of time, such means performing the integration several times to obtain a plurality of integration values; and a means of determining to receive the plurality of the values calculated by the means of integration, to select a minimum value among the integration values as a value obtained when the influence of noise is minimal, to compare the selected minimum value with a reference value predetermined, and for, when

7/15 o valor mínimo exceder o valor de referência, determinar uma presença de vazamentos de água, e, quando o valor mínimo é menor do que o valor de referência, determinar uma ausência de vazamentos de água. Tal pedido consiste em um sensor em contato com a tubulação e um circuito para integração de um intervalo de tempo para o qual um sinal absoluto é obtido. De forma diferente, a presente invenção, não requer ponto de contato com a rede e utiliza o método de detecção distinto do apresentado.7/15 the minimum value exceeds the reference value, determine the presence of water leaks, and, when the minimum value is less than the reference value, determine the absence of water leaks. Such an order consists of a sensor in contact with the piping and a circuit for integrating a time interval for which an absolute signal is obtained. In a different way, the present invention does not require a point of contact with the network and uses a detection method different from the one presented.

[13] 0 pedido de patente US8096167 refere-se a um detector de vazamentos que permite a detecção da ocorrência e localização, mesmo para aqueles sem habilidades notáveis na detecção de vazamentos. Tal dispositivo compreende um detector de vibração, tendo um captador que incorpora um elemento piezoeléctrico; um corpo principal dos amplificadores de tensão que incorpora um detector para um sinal de saída e uma pluralidade de tipos de unidades de remoção de ruídos do sinal de saída de amplificação de tensão, e um auscultador. 0 corpo principal do detector tem uma unidade de exibição que mostra os dados de vibração detectados em uma tela pré-definida. Com essa configuração, podem ser selecionados filtros de ruídos para minimizar os do ambiente que não interessam à detecção de vazamentos. Além disso, os ruídos de vazamento não são apenas auscultados, mas também representados no formato numérico ou gráfico na tela pré-definida do equipamento. Este pedido de patente difere da presente invenção, pois não prevê a gravação de sons para fins de criação de banco de dados de sinais que possibilitem análises estatísticas para indicar a ocorrência de vazamentos.[13] Patent application US8096167 relates to a leak detector that allows detection of the occurrence and location, even for those without notable skills in detecting leaks. Such a device comprises a vibration detector, having a pickup that incorporates a piezoelectric element; a main body of the voltage amplifiers incorporating a detector for an output signal and a plurality of types of noise removal units of the voltage amplification output signal, and a headphone. The main body of the detector has a display unit that shows the vibration data detected on a pre-defined screen. With this configuration, noise filters can be selected to minimize those in the environment that are not of interest in leak detection. In addition, leakage noise is not only heard, but also represented in numerical or graphic format on the equipment's predefined screen. This patent application differs from the present invention in that it does not provide for recording sounds for the purpose of creating a database of signals that enable statistical analysis to indicate the occurrence of leaks.

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OBJETIVO E VANTAGENS DA INVENÇÃO [14] A presente patente de invenção refere-se a um sistema digital de pesquisa de vazamento (SDPV) em redes de distribuição de água e ramais prediais, com características inovadoras que o tornam mais barato, simples, eficiente e com potencial de evolução tecnológica de menores custos.OBJECTIVE AND ADVANTAGES OF THE INVENTION [14] The present invention patent refers to a digital leak survey system (SDPV) in water distribution networks and building extensions, with innovative features that make it cheaper, simple, efficient and with the potential for lower cost technological developments.

[15] Tal sistema tem como objetivos: aumentar a assertividade na detecção de perdas por vazamento; possibilitar a redução dos custos com mão-de-obra de inspeção e manutenção, com as perdas reais, com os equipamentos de pesquisa de vazamento e com o desenvolvimento e replicação, na medida em que grande parte das funcionalidades feitas pela unidade eletrônica dos equipamentos usuais do mercado será feita via software, a ser instalado em uma unidade computacional portátil padrão do mercado e utilizado pelo operador na pesquisa de vazamento. Além disso, este sistema também visa possibilitar a gestão e a fiscalização das equipes de detecção de vazamentos por meio dos dados adquiridos pelo equipamento, tais como sinais sonoros, coordenadas geográficas, anotações de campo, informações de data e hora registradas e operar de maneira independente ou colaborativa com o operador possibilitando o aumento da eficiência do diagnóstico (diminuir erros, como falsos positivos e falsos negativos), por meio das análises estatísticas do banco de dados de sinais, auscultados em campo e analisados em escritório.[15] Such a system aims to: increase assertiveness in detecting leakage losses; enable the reduction of inspection and maintenance labor costs, with real losses, with leakage research equipment and with the development and replication, as much of the functionality made by the usual equipment electronic unit of the market will be made via software, to be installed in a portable computational unit standard of the market and used by the operator in the leak research. In addition, this system also aims to enable the management and inspection of leak detection teams through data acquired by the equipment, such as audible signals, geographic coordinates, field notes, recorded date and time information and to operate independently or collaborative with the operator, making it possible to increase the efficiency of the diagnosis (decrease errors, such as false positives and false negatives), through statistical analysis of the signal database, listened to in the field and analyzed in the office.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [16] A presente invenção, sistema digital de pesquisa de vazamento (SDPV), refere-se a um sistema para detecçãoBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION [16] The present invention, a digital leak detection system (SDPV), relates to a system for detecting

9/15 de vazamentos não visíveis em redes de distribuição de água e ramais prediais, composto por:9/15 of leaks not visible in water distribution networks and building extensions, comprising:

a) sensores do tipo geofone ou haste de escuta para detecção de sinais;a) sensors of the geophone type or listening rod for signal detection;

b) empunhadura para controle de liga/desliga de sinal e um sistema de condicionamento de sinal contendo amplificação analógica de sinais, filtros de sinais analógico e/ou digitais e, opcionalmente, um conversor de sinal analógico digital;b) handle for signal on / off control and a signal conditioning system containing analog signal amplification, analog and / or digital signal filters and, optionally, a digital analog signal converter;

c) uma unidade computacional portátil, que recebe os sinais do sistema de condicionamento e contém o software descrito no item d. A unidade computacional pode ser um smartphone, tablet, computador de placa única, ou qualquer dispositivo que contenha uma capacidade computacional e seja portátil;c) a portable computational unit, which receives the signals from the conditioning system and contains the software described in item d. The computational unit can be a smartphone, tablet, single-board computer, or any device that contains computational capacity and is portable;

d) software ad-hoc para gravação e armazenamento de sinais e dados (informações georreferenciadas, fotos e arquivos de texto), contendo interface de usuário para controle da pesquisa de vazamento em campo;d) ad-hoc software for recording and storing signals and data (georeferenced information, photos and text files), containing a user interface for controlling leakage research in the field;

e) software ad-hoc para análise de sinais de detecção de perdas de vazamento, instalado eventualmente na unidade computacional portátil;e) ad-hoc software for analyzing leakage detection signals, eventually installed in the portable computational unit;

f) unidade computacional fixa para gerenciamento e análise dos dados.f) fixed computational unit for data management and analysis.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [17] A Figura 1 mostra os componentes do Sistema Digital de Pesquisa de Vazamento (SDPV): (1) Geofone; (2) Haste de escuta; (3) Condicionador; e (4) Unidade computacional portátil.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES [17] Figure 1 shows the components of the Digital Leak Survey System (SDPV): (1) Geophone; (2) Listening rod; (3) Conditioner; and (4) Portable computational unit.

10/15 [18] A Figura 2 mostra o esquema do software de gravação e gerenciamento de dados da unidade computacional portátil.10/15 [18] Figure 2 shows the schematic of the data recording and management software of the portable computational unit.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [19] O Sistema Digital de Pesquisa de Vazamento (SDPV) , mostrado na Figura 1, é um sistema de coleta de informação digital que compreende 3 módulos de hardware principais. O primeiro é o sensor, que poderá ser tanto geofone (1), quanto haste de escuta (2), ou ainda, qualquer outro sensor compatível com a banda de frequência até 20kHz. O segundo é uma empunhadura e um módulo de condicionamento dos sensores, digitalização e transmissão com ou sem cabo (wireless, GSM ou bluetooth) . A empunhadura, o módulo de condicionamento e a eletrônica de digitalização podem ser acondicionados em um único invólucro ou separados (3). O segundo módulo (3) é ligado ao terceiro módulo (4) através de transmissão cabeada ou sem fio. O terceiro módulo (4) é uma unidade computacional portátil que recebe os dados transmitidos em tempo real e realiza operações de armazenamento, gerenciamento de dados de GPS, processamento e visualização de sinais, dentre outros, como mostrado na Figura 2.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [19] The Digital Leak Search System (SDPV), shown in Figure 1, is a digital information collection system that comprises 3 main hardware modules. The first is the sensor, which can be either a geophone (1) or a listening rod (2), or any other sensor compatible with the frequency band up to 20kHz. The second is a handle and a sensor conditioning module, scanning and transmission with or without cable (wireless, GSM or bluetooth). The grip, the conditioning module and the scanning electronics can be packed in a single housing or separated (3). The second module (3) is connected to the third module (4) via wired or wireless transmission. The third module (4) is a portable computational unit that receives the transmitted data in real time and performs storage operations, GPS data management, signal processing and visualization, among others, as shown in Figure 2.

[20] Este software deve conter as seguintes funções mínimas: entrada de dados da ordem de serviço (OS) via interface da unidade computacional portátil ou através de comunicação cabeada ou sem fio, de uma central computacional. Deve permitir editar os dados da ordem de serviço (OS), escutar, apagar ou acrescentar áudios já presentes, acrescentar observações à (OS) ou aos áudios presentes. Também deve ser capaz de gerenciar o processo de[20] This software must contain the following minimum functions: data entry of the service order (OS) via the interface of the portable computational unit or through wired or wireless communication, from a central computing unit. It must allow editing the data of the service order (OS), listening, deleting or adding audios already present, adding observations to (OS) or audios present. You must also be able to manage the

11/15 gravação, permitindo a gravação sequenciada de uma série de áudios (série essa controlada pelo operador), ou gravações pontuais, também controladas pelo operador. Deve permitir a escuta dos áudios entre gravações e, opcionalmente, durante as gravações. 0 operador pode selecionar filtros passa baixa e passa alta para gravar o áudio. 0 áudio é gravado em formato PCM-WAV ou outro formato de gravação sem perda de informação. Também poderá ser gravado em formatos que contenham compressão de áudio como, p.ex., formato MP3.11/15 recording, allowing the sequential recording of a series of audios (series controlled by the operator), or point recordings, also controlled by the operator. It must allow listening to audios between recordings and, optionally, during recordings. The operator can select low and high pass filters to record audio. The audio is recorded in PCM-WAV format or other recording format without loss of information. It can also be recorded in formats that contain audio compression such as, for example, MP3 format.

[21] A presente invenção apresenta, em termos de hardware próprio e dedicado: os sensores e o condicionador. As tarefas de coleta, armazenamento, processamento e gerenciamento de dados ficarão a cargo de unidades computacionais portáteis, disponíveis em uma ampla variedade de modelos no mercado nacional ou internacional, tais como, por exemplo: smartphones, tablets, netbooks, notebooks, computadores de placa única, dentre outros. Todo o software poderá ser desenvolvido para sistemas operacionais disponíveis no mercado tais como, por exemplo, IOS, Android, Firefox, Linux, Windows, dentre outros.[21] The present invention presents, in terms of its own dedicated hardware: sensors and conditioner. The tasks of data collection, storage, processing and management will be handled by portable computing units, available in a wide variety of models in the national or international market, such as, for example: smartphones, tablets, netbooks, notebooks, board computers unique, among others. All software can be developed for operating systems available on the market such as, for example, IOS, Android, Firefox, Linux, Windows, among others.

[22] Além disso, o sistema inclui uma unidade computacional fixa para o gerenciamento e análise dos dados com as seguintes funções:[22] In addition, the system includes a fixed computational unit for the management and analysis of data with the following functions:

• recebimento e armazenamento dos sinais coletados pelas unidades computacionais portáteis para trabalho de campo;• receiving and storing signals collected by portable computational units for fieldwork;

• software para análise de sinais com possibilidade de melhoria contínua da assertividade para indicação de perdas de vazamento;• software for analyzing signals with the possibility of continuous improvement in assertiveness to indicate leakage losses;

12/15 • gerenciamento e programação de ordens de serviço. Esta programação de ordens de serviço pode recolher outras informações de diferentes sistemas corporativos da companhia operadora, como o Sistema Comercial de Clientes e o Sistema de Informações Geográficas, e repassar estas informações às unidades computacionais portáteis.12/15 • work order management and scheduling. This service order schedule can collect other information from different corporate systems of the operating company, such as the Commercial Customer System and the Geographic Information System, and pass this information on to portable computing units.

• possibilidade de checar sinais recolhidos das unidades computacionais portáteis e fazer a quantificação do trabalho realizado de pesquisa de vazamentos, como por exemplo, extensão percorrida, número de hidrômetros investigados, etc.• possibility to check signals collected from portable computational units and quantify the work carried out to search for leaks, for example, length covered, number of water meters investigated, etc.

• possibilidade de fazer uma avaliação crítica da assertividade dos próprios operadores na detecção de vazamentos de modo a permitir ações de identificação de necessidade de treinamento para operadores bem como de fornecer os sinais com maior assertividade ao programa de análise de sinais.• possibility of making a critical assessment of the operators' assertiveness in detecting leaks in order to allow actions to identify the need for training for operators as well as to supply the signals with greater assertiveness to the signal analysis program.

[23] 0 modo de funcionamento do sistema segue as seguintes etapas:[23] The system's operating mode follows the following steps:

a) Os sensores enviam sinais analógicos para a empunhadura;a) The sensors send analog signals to the grip;

b) A empunhadura contém um interruptor que permite ao usuário ligar ou desligar o recebimento dos sinais;b) The handle contains a switch that allows the user to turn on or off the reception of signals;

c) 0 sinal transmitido pelos sensores é enviado ao condicionador que pode estar na empunhadura ou em um compartimento separado. 0 condicionador, alimentado por uma batería, amplifica e filtra os sinais recebidos e envia para a fase de digitalização;c) The signal transmitted by the sensors is sent to the conditioner, which may be on the handle or in a separate compartment. The conditioner, powered by a battery, amplifies and filters the received signals and sends it to the digitization phase;

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d) A empunhadura e/ou módulo de condicionador pode conter uma saída de áudio analógica;d) The handle and / or conditioner module may contain an analog audio output;

e) 0 sinal analógico é digitalizado pela unidade computacional portátil, ou por um módulo externo à unidade computacional portátil e enviado a ela por transmissão sem fio ou por cabo;e) The analog signal is digitized by the portable computational unit, or by a module external to the portable computational unit and sent to it by wireless transmission or by cable;

f) A transmissão dos dados para a unidade computacional portátil pode ser feita através de tecnologias ethernet wireless, bluetooth, GSM, ou outra forma sem fio ou, ainda;f) Data transmission to the portable computational unit can be done using wireless ethernet, bluetooth, GSM, or other wireless technologies, or;

g) A transmissão de dados também pode ser realizada através de um cabo que ligue a empunhadura e a unidade computacional portátil;g) Data transmission can also be carried out using a cable that connects the handle and the portable computational unit;

h) Uma vez que a unidade computacional portátil recebe o sinal, ele é armazenado e pode ser também enviado à saída de áudio da unidade;h) Once the portable computational unit receives the signal, it is stored and can also be sent to the unit's audio output;

i) 0 sinal enviado para a saída de áudio da unidade computacional portátil poderá ser objeto de filtragem passa banda, em bandas a critério do operador;i) The signal sent to the audio output of the portable computational unit may be subject to bandpass filtering, in bands at the operator's discretion;

j) No armazenamento dos sinais também são gravadas informações sobre localização e tempo de GPS contidos na unidade computacional portátil;j) In the storage of the signals, information about GPS location and time contained in the portable computational unit is also recorded;

k) 0 software da unidade computacional portátil também é capaz de ser carregado com dados da ordem de serviço contendo informações sobre o serviço a ser realizado;k) The software of the portable computational unit is also capable of being loaded with data from the work order containing information about the service to be performed;

l) 0 software da unidade computacional portátil também permite acrescentar informações extras que o operador queira realizar;l) The software of the portable computational unit also allows adding extra information that the operator wants to perform;

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m) Todas essas informações do serviço a ser realizado ou informações entradas pelo usuário são também gravadas de modo vinculado com os arquivos de áudio;m) All of this service information to be performed or information entered by the user is also recorded in a linked way with the audio files;

η) A unidade computacional portátil também permite ouvir os arquivos de áudios já gravados, e ler e editar as demais informações contidas na ordem de serviço;η) The portable computational unit also allows you to listen to the audio files already recorded, and to read and edit the other information contained in the service order;

o) 0 software da unidade computacional portátil deverá permitir a exportação dos dados e informações coletadas para outras unidades computacionais, via cabo ou conexão wireless.o) The software of the portable computational unit should allow the exportation of data and collected information to other computational units, via cable or wireless connection.

[24] A configuração da presente invenção possui uma série de vantagens em relação aos equipamentos tradicionais dedicados, encontrados no mercado:[24] The configuration of the present invention has a number of advantages over traditional dedicated equipment found on the market:

• Equipamento digital portátil para uso em campo;• Portable digital equipment for use in the field;

• Deslocamento do esforço de desenvolvimento para software, em detrimento do hardware (permitindo menores custos e maior agilidade na implementação e evolução de novos recursos);• Shifting the development effort to software, to the detriment of hardware (allowing lower costs and greater agility in the implementation and evolution of new resources);

• Interface gráfica;• Graphic interface;

• Software proprietário da empresa;• Company proprietary software;

• Saída de áudio para fone de ouvido;• Audio output for headphone;

• Filtros digitais de áudio ajustáveis pelo operador;• Digital audio filters adjustable by the operator;

• Conectividade para diversos tipos de sensores, como geofone e haste de escuta;• Connectivity for several types of sensors, such as geophone and listening rod;

• Envio e recebimento de dados via bluetooth, wireless e/ou GSM, cabo, ethernet, etc.;• Sending and receiving data via bluetooth, wireless and / or GSM, cable, ethernet, etc .;

• Gravação digital dos sinais;• Digital recording of signals;

• Construção evolutiva de um banco de sinais;• Evolutionary construction of a signal bank;

• Possibilidade de análise local ou remota dos dados;• Possibility of local or remote data analysis;

• Georreferenciamento por GPS;• GPS georeferencing;

15/15 • Possibilidade de gestão e fiscalização do serviço de pesquisa de vazamentos devido aos dados georreferenciados coletados pela unidade computacional portátil;15/15 • Possibility of management and inspection of the leak search service due to georeferenced data collected by the portable computational unit;

• Ampliação da percepção e capacidade de decisão sobre vazamento pela agregação de análise visual dos sinais de acústica;• Expansion of perception and decision-making capacity about leakage by aggregating visual analysis of acoustic signals;

• Possibilidade de visualização em campo dos sinais em diversas formas, como, por exemplo, tempo, frequência ou tempo-frequência;• Possibility of visualization in the field of signals in different forms, such as, for example, time, frequency or time-frequency;

• Possibilidade de identificar vazamentos em circunstâncias de elevado ruído externo, minimizando os serviços noturnos e, consequentemente, os custos com horas extras de operadores;• Possibility of identifying leaks in circumstances of high external noise, minimizing night services and, consequently, operator overtime costs;

• Baixo custo de replicação;• Low replication cost;

• Evolução tecnológica do sistema baseada em software e não em reprojeto de dispositivos eletrônicos.• Technological evolution of the system based on software and not on redesign of electronic devices.

[25] Ainda, ressalta-se que o sistema descrito nesta invenção não se limita às aplicações aqui mencionadas. Assim, é óbvio para aqueles versados na técnica que alterações e modificações podem ser implementadas visando o aprimoramento do projeto, sem que tais alterações não estejam cobertas pelo escopo da presente invenção.[25] Still, it is emphasized that the system described in this invention is not limited to the applications mentioned here. Thus, it is obvious to those skilled in the art that changes and modifications can be implemented in order to improve the project, without these changes not being covered by the scope of the present invention.

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Claims

1. Digital leak search system, FEATURED by understanding:

- Sensors (1,2);

- Handle (3);

- Portable computational unit (4);

- Fixed computational unit.

2. Digital leak search system, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the sensors (1,2) are for signal detection.

3. Digital leak search system, according to claim 2, CHARACTERIZED by the fact that the sensors (1,2) are compatible with the frequency band up to 20kHz.

4. Digital leak search system, according to claims 2 or 3, CHARACTERIZED by the fact that the sensors (1,2) are, preferably, of the geophone type (1) or listening rod (2).

5. Digital leak search system, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the handle (3) is for signal on / off control.

6. Digital leak search system, according to claim 5, CHARACTERIZED by the fact that the handle (3) comprises a signal conditioning system containing analog signal amplification, analog and / or digital signal filters and, optionally, an analog digital signal converter.

7. Digital leak search system, according to claims 5 or 6, CHARACTERIZED by the fact that the

2/3 handle (3) connect to the computational unit via wired or wireless transmission.

8. Digital leak search system, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the portable computational unit (4) receives the signals from the conditioning system in real time and performs storage operations, GPS data management, processing and visualization of signals.

9. Digital leak search system, according to claim 8, CHARACTERIZED by the fact that the portable computational unit (4) is a smartphone, tablet, single-board computer, or device that contains computational capacity and is portable.

10. Digital leak search system, according to claims 8 or 9, CHARACTERIZED by the fact that the portable computational unit (4) comprises ad-hoc software for recording and storing signals and data and for analyzing signal signals. leakage detection.

11. Digital leak search system, according to claim 10, CHARACTERIZED by the fact that the software comprises data entry of the service order (OS); allow editing of OS data, listening, deleting or adding audios already present, adding observations to the OS or audios present; manage the recording process, allowing sequential recording of a series of audios or one-off recordings; allow listening to audios between recordings and, optionally, during recordings and allow the selection of low and high pass filters to record the audio.

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12. Digital leak search system, according to claim 11, CHARACTERIZED by the fact that the OS data entry is via the interface of the portable computational unit (4) or through wired or wireless communication, from a computational central.

13. Digital leak search system, according to claim 11, CHARACTERIZED by the fact that the recording process is controlled by the operator.

14. Digital leak search system, according to any of claims 11 to 13, CHARACTERIZED by the fact that the software comprises a user interface for controlling leak search in the field.

15. Digital leak search system, according to any of claims 11 to 14, CHARACTERIZED by the fact that the software is developed for commercially available operating systems such as IOS, Android, Firefox, Linux and Windows.

16. Digital leak search system, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the fixed computational unit is for data management and analysis.

17. Digital leak search system, according to any one of claims 1 to 16, CHARACTERIZED by the fact that it is for detecting leaks not visible in water distribution networks and building extensions.

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