BR112019017305A2 - Processo de medição de uma velocidade de um fluido - Google Patents

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Abstract

processo de medição de uma velocidade de um fluido comportando as etapas: gerar uma pluralidade de frequências pseudo-aleatórias (fus_n); para cada frequência pseudo-aleatória (fus_n), produzir medições de tempo de trajeto e utilizar, para avaliar a velocidade do fluido, as medições produzidas para a frequência pseudo-aleatória que apresenta a maior precisão. para avaliar a precisão das medições de tempo, identifica-se as medições imprecisas e seleciona-se, como frequência de emissão que apresenta a maior precisão, a para a qual o número de medições imprecisas é o mais baixo.

Description

“PROCESSO DE MEDIÇÃO DE UMA VELOCIDADE DE UM FLUIDO” [0001] A invenção refere-se ao domínio dos processos de medição de uma velocidade de um fluido.
FUNDAMENTOS DA INVEÇÃO [0002] Um medidor de fluido com ultrassom utiliza classicamente, para medir uma taxa de fluxo de um fluido circulando em um tudo, um dispositivo de medição da velocidade do fluido por emissão e recepção de sinais ultrassonoros de medição.
[0003] Um tal dispositivo de medição comporta um conduto, conectado ao tubo, no qual o fluido circula. Para medir a velocidade do fluido, emite-se no conduto um sinal ultrassonoro de medição que percorre um trajeto de comprimento definido, mede-se os tempos de trajeto tomados pelo sinal ultrassonoro de medição para percorrer o trajeto de comprimento definido de a montante para a jusante e de a jusante para a montante, e estima-se a velocidade do fluido a partir notadamente do comprimento definido e da diferença entre os tempos de trajeto.
[0004] No caso dos medidores de água, três tipos de dispositivo de medição são principalmente utilizados.
[0005] Um primeiro tipo dispositivo de medição 1, às vezes designado pelos termos em inglês classical pipe, é visível na figura 1. O primeiro tipo de dispositivo de medição 1 comporta um primeiro transdutor 2a, um segundo transdutor 2b, e um módulo de medição 3 ligado ao primeiro transdutor 2a e ao segundo transdutor 2b.
[0006] O primeiro transdutor 2a e o segundo transdutor 2b são conectados. O primeiro transdutor 2a e o segundo transdutor 2b são, por exemplo, transdutores piezoelétricos.
[0007] O trajeto do comprimento definido é, então, um trajeto retilíneo de comprimento L entre o primeiro transdutor 2a e o segundo transdutor 2b.
[0008] O primeiro transdutor 2a emite um sinal ultrassonoro de medição Se. O sinal ultrassonoro de medição Se é, por exemplo, gerado a partir de um sinal retangular 4. O segundo transdutor 2b recebe um sinal ultrassonoro Sr resultante da propagação no fluido do sinal ultrassonoro Se.
[0009] O módulo de medição 3 estima assim um tempo de trajeto Tab tomado pelo
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2/16 sinal ultrassonoro de medição Se para percorrer o trajeto de comprimento definido de a montante para a jusante.
[0010] Da mesma forma, o segundo transdutor 2b emite um sinal ultrassonoro de medição que é recebido pelo primeiro transdutor 2a. O módulo de medição 3 estima assim um tempo de trajeto Tba tomado pelo sinal ultrassonoro de medição para percorrer o trajeto de comprimento definido de a jusante para a montante.
[0011] O módulo de medição 3 calcula, então, a velocidade média V do fluido utilizando a fórmula:
AT=Tba-Tab=(V.2L)/c2 na qual c é a velocidade de uma onda ultrassonora na água. A velocidade de uma onda ultrassonora na água é igual a cerca de 1500 m/s e depende da temperatura.
[0012] Um segundo tipo de dispositivo de medição 7, às vezes designado pelos termos em inglês free pipe, é visível na figura 2. O primeiro transdutor 2a e o segundo transdutor 2b estão desta vez situados de um lado e de outro do conduto, no exterior do conduto. O segundo tipo de dispositivo de medição 7 apresenta, então, a vantagem de não ser intrusivo.
[0013] O trajeto de comprimento definido é novamente um trajeto retilíneo 8 de comprimento L entre o primeiro transdutor 2a e o segundo transdutor 2b.
[0014] O módulo de medição 3 calcula a velocidade média V do fluido utilizando a fórmula:
ΔΤ=Tba-T ab=(V.2Lcos(p)/c2 [0015] Convém, no caso do segundo tipo de dispositivo de medição 7, ter um cosip grande e, portanto, um ângulo φ muito próximo de 0. Então, é preciso ou reduzir o diâmetro D do conduto, ou aumentar o comprimento L. A redução do diâmetro D apresenta um risco de baixa de carga água no tubo, enquanto que o aumento do comprimento L tende a reduzir a relação de sinal sobre o ruído das medições por causa da redução do nível do sinal ultrassonoro recebido Sr.
[0016] Um terceiro tipo de dispositivo de medição 9, às vezes designado pelo termo em inglês U-shape, é visível na figura 3. O terceiro tipo de dispositivo de medição 9 visa a resolver os inconvenientes acima citados. O terceiro tipo de
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3/16 dispositivo 9 é uma solução pouco intrusiva que utiliza refletores 10 (aqui, espelhos orientados a 45s) que permite resolver os problemas de cosip.
[0017] O trajeto de comprimento definido é um trajeto 11 em forma de U entre o primeiro transdutor 2a e o segundo transdutor 2b.
[0018] Pode ocorrer que perturbações P (visíveis na figura 1), por exemplo, anomalias ou tentativas de fraude, degradem o funcionamento do dispositivo de medição de um medidor de fluido.
[0019] Uma anomalia é aqui definida como sendo um fenômeno involuntário resultando, por exemplo, de um problema de funcionamento (por exemplo, do medidor ou da rede) ou de um problema de escoamento do fluido.
[0020] Uma tentativa de fraude é definida aqui como sendo um fenômeno voluntário e é realizado por exemplo com a ajuda de um gerador ultrassonoro. Uma tentativa de fraude pode ser realizada a partir do exterior do tubo e do conduto, como também a partir do interior do tubo, por exemplo, posicionando um gerador ultrassonoro estanque em um filtro antipartículas situado a jusante do medidor e na proximidade do mesmo.
OBJETO DA INVENÇÃO [0021] A invenção tem por objeto tornar robusto contra anomalias e tentativas de fraude um dispositivo de medição de velocidade de fluido ultrassonoro.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0022] Em vista da realização deste objetivo, propõe-se um processo de medição de uma velocidade de um fluido, comportando fases de medição que compreendem cada as etapas:
- gerar uma pluralidade d e frequências de emissão pseudo-aleatórias;
- para cada frequência de emissão pseudo-aleatória, emitir no fluido sinais ultrassonoros de medição na referida frequência de emissão pseudoaleatória, que percorrem um trajeto de comprimento definido;
- receber os sinais ultrassonoros de medição depois que estes tenham percorrido o trajeto de comprimento definido;
- para cada sinal ultrassonoro de medição recebido, produzir uma medição
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4/16 do tempo de trajeto representativo de urn tempo tomado pelo sinal ultrassonoro de medição recebido para percorrer o trajeto de comprimento definido, de modo a produzir, para cada frequência de emissão pseudo-aleatória, um número predefinido de medições de tempo de trajeto;
- para cada frequência de emissão pseudo-aleatória, avaliar uma precisão das medições de tempo de trajeto produzidas para a referida frequência de emissão pseudo-aleatória;
- utilizar, para avaliar a velocidade do fluido, as medições de tempo de trajeto produzidas para a frequência de emissão pseudo-aleatória que apresenta a maior precisão.
[0023] Gerando uma pluralidade de frequências de emissão pseudo-aleatórias e selecionando a frequência de emissão pseudo-aleatória que é a mais precisa, assegura-se que a frequência de emissão pseudo-aleatória selecionada está suficientemente afastada da frequência de uma eventual perturbação. Torna-se, assim, a medição de velocidade do fluido robusta às perturbações.
[0024] Propõe-se também um medidor de fluido com ultrassom comportando um primeiro transdutor, um segundo transdutor, e meios de tratamento dispostos para realizar o processo que foi descrito aqui acima.
[0025] Propõe-se, também, um programa de computador compreendendo instruções para realizar, por um medidor de fluido com ultrassom, o processo de medição que foi descrito acima.
[0026] Propõe-se, ainda, meios de armazenamento que armazenam um programa de computador compreendendo instruções para realizar, por um medidor de fluido com ultrassom, o processo de medição que foi descrito acima.
[0027] Outras características e vantagens da invenção aparecerão pela leitura da descrição que segue de uma modalidade particular não limitativa da invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0028] Será feita referência aos desenhos anexos, entre os quais:
- a figura 1 representa um dispositivo de medição ultrassonora de um
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5/16 primeiro tipo;
- a figura 2 representa um dispositivo de medição ultrassonora de um segundo tipo;
- a figura 3 representa um dispositivo de medição ultrassonora de um terceiro tipo;
- a figura 4 representa um sinal ultrassonoro de medição recebido depois que ele tenha percorrido um trajeto de comprimento definido;
Figura 5 representa etapas de uma fase de medição do processo de medição de acordo com a invenção;
Figura 6 é um gráfico no qual são representados os pontos de medição do tempo de trajeto;
Figura 7 representa etapas de uma fase de detecção do processo de medição de acordo com a invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0029] O processo de medição de uma velocidade de um fluido de acordo com a invenção é aqui realizado em um medidor de água com ultrassom.
[0030] O medidor de água com ultrassom comporta um conduto no qual circula a água fornecida por uma rede de distribuição para uma instalação, assim como um dispositivo de medição da velocidade da água, tal como aquela representada na figura
1.
[0031] A água circula no conduto de a montante para a jusante, como é indicado pelo sentido das setas 10 visíveis na figura 1.
[0032] O dispositivo de medição comporta o módulo de medição 3, o primeiro transdutor 2a e segundo transdutor 2b.
[0033] O módulo de medição 3 compreende meios de tratamento comportando um componente de tratamento inteligente adaptado para executar instruções de um programa para implementar as diferentes etapas do processo de medição de acordo com a invenção. O componente inteligente é aqui um micro controlador, mas podería ser um componente diferente, por exemplo um processador ou um FPGA.
[0034] Os meios de tratamento controlam o primeiro transdutor 2a e segundo
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6/16 transdutor 2b.
[0035] O primeiro transdutor 2a e segundo transdutor 2b são emparelhados. Ο primeiro transdutor 2a e segundo transdutor 2b são aqui transdutores piezoelétricos.
[0036] O primeiro transdutor 2a e segundo transdutor 2b preenchem cada um, sucessivamente, a função de um emissor de sinais ultrassonoros de medição, e a função de um receptor de sinais ultrassonoros de medição.
[0037] Os meios de tratamento fornecem assim ao emissor sinais elétricos que este transforma em sinais ultrassonoros de medição. Os sinais elétricos são aqui sinais retangulares 4. Os meios de tratamento adquirem os sinais ultrassonoros de medição Sr recebidos pelo receptor.
[0038] O emissor emite sinais ultrassonoros de medição Se a uma frequência de emissão fus. A frequência fus está aqui compreendida entre 900kHz e 4MHz.
[0039] Os sinais ultrassonoros de medição Se percorrem, assim, entre o primeiro transdutor 2a e o segundo transdutor 2b, um trajeto de comprimento definido L de a montante para a jusante. O trajeto de comprimento definido é aqui um trajeto retilíneo entre o primeiro transdutor 2a e o segundo transdutor 2b.
[0040] Na figura 1, representou-se o primeiro transdutor 2a preenchendo a função de um emissor e o segundo transdutor 2b preenchendo a função de um receptor. O sinal ultrassonoro de medição Se percorre então o trajeto de comprimento definido de a montante para a jusante. O sinal ultrassonoro de medição Se é emitido pelo emissor com um nível NE. O sinal ultrassonoro de medição recebido Sr é recebido pelo receptor com um nível NR inferior ao nível NE.
[0041] Descreve-se, antes de tudo, o princípio geral utilizado para avaliar a velocidade da água.
[0042] Os meios de tratamento produzem uma medição de tempo de trajeto representativo de um tempo tomado pelo sinal ultrassonoro de medição Se para percorrer o trajeto de comprimento predefinido de a montante para a jusante, e depois produzem uma medição de tempo de trajeto representativo de um tempo tomado pelo sinal ultrassonoro de medição Se para percorrer o trajeto de comprimento predefinido de a jusante para a montante e depois, finalmente, avaliam a velocidade da água em
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7/16 função destes tempos de trajeto.
[0043] A figura 4 representa um sinal ultrassonoro de medição recebido Sr que é recebido pelo receptor após ter percorrido o trajeto de comprimento definido.
[0044] O receptor ativa a recepção a um momento TO, sincronizado com a emissão do sinal ultrassonoro de medição Se. O emparelhamento do emissor e do receptor torna possível esta sincronização.
[0045] A medição de tempo de trajeto é obtida a partir da determinação de um momento de chegada T1 de um lóbulo predeterminado 12 do sinal ultrassonoro de medição recebido Sr.
[0046] O momento de chegada T1 é aqui o instante em que ocorre uma frente montante do lóbulo predeterminado 12. O momento de chegada T1 é medido por um método do tipo “zero crossing”.
[0047] O lóbulo predeterminado 12 é um jésimo lóbulo do sinal ultrassonoro de medição recebido Sr depois que uma amplitude do sinal ultrassonoro de medição recebido Sr tenha ultrapassado, no tempo T2, um limiar de amplitude predeterminada Sa. O jésimo lóbulo é, neste caso, aqui o quarto lóbulo.
[0048] A velocidade da água é em seguida avaliada pelo módulo de medição 3 em função de uma medição de tempo de trajeto de a montante para a jusante e de uma medição de tempo de trajeto de a jusante para a montante.
[0049] A velocidade da água é proporcional a uma diferença entre a medição de tempo de trajeto de a jusante para a montante e a medição de tempo de trajeto de a montante para a jusante.
[0050] Nota-se que a velocidade da água medida é aqui uma velocidade média da água no diâmetro do conduto, a velocidade das massas da água sendo, com efeito, diferente no centro do conduto e na proximidade das paredes do conduto.
[0051] O processo de medição de acordo com a invenção comporta fases de medição repetidas em intervalos regulares [0052] Descreve-se, com referência à Figura 5, as diferntes etapas que comporta uma fase de medição.
[0053] Depois de uma etapa de partida (etapa E0), a fase de medição comporta
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8/16 uma etapa consistindo em gerar uma pluralidade dae frequências de emissão pseudoaleatórias fus_n, n variante entre 1 a 3 (etapa E1). Assim, na ocorrência, gera-se três frequências de emissão pseudo-aleatórias fus_1, fus_2, fus_3.
[0054] As três frequências de emissão pseudo-aleatórias fus_n estão compreendidas entre uma frquência minima fmin e uma frequência máxima fmax. A diferença entre fmax e fmin é aqui igual a 100 kHz. Assim, como visto acima , a frequência mínima fmin e a frequência máxima fmax estão, elas mesmas, compreendidas entre 900 kHz a 4 MHz.
[0055] As três frequências de emissão pseudo-aleatórias fus_n são geradas aqui utilizando um contador sobre 32 bits dos ciclos do microcontrolador dos meios de tratamento.
[0056] As frequências de emissão pseudo-aleatórias fus_n são aqui, cada, iguais a:
fus_n=fmin+Kn*1 kHz, [0057] onde Kn é uma variável pseudo-aleatória igual aos 7 bits de peso baixo do contador.
[0058] Teria sido possível gerar as três frequências de emissão pseudo-aleatórias fus_n, de modo diferente, por exemplo, utilizando um polinômio gerador. O polinômio gerador seria, então, implementado com um circuito compreendendo dois estados estáveis D. Todas as entradas dos circuitos de dois estados estáveis D são inicializadas a 0. Utiliza-se 7 bits consecutivos em saída do circuito para gerar as variáveis pseudo-aleatórias Kn lembradas acima.
[0059] Um exemplo de polinômio gerador utilizado com vantagem é:
+x’3+x’11.
[0060] As três frequências de emissão pseudo-aleatórias fus_n são espaçadas entre elas de pelo menos um desvio de frequência predefinido. O desvio de frequência predefinido está compreendido entre 5 kHz a 50 kHz, e é aqui igual a 10 kHz. Explicase abaixo o interesse deste desvio de frequência predefinido. Quando duas frequências de emissão pseudo-aleatórias fus_n são geradas sem que o desvio de frequência predefinido seja respeitado, uma das frequências de emissão pseudo
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9/16 aleatórias fus_n é suprimida e uma nova frequência de emissão pseudo-aleatória fus_n é gerada.
[0061] As três frequências de emissão pseudo-aleatórias fus_n são, assim, geradas consecutivamente.
[0062] A primeira frequência de emissão pseudo-aleatória utilizada é a frequência de emissão pseudo-aleatória fus_1 (isto é, que n=1).
[0063] As três variáveis N1, N2, e N3 são inicializadas a 0. A variável M é também initializada a 0. Explica-se abaixo o papel dessas variáveis..
[0064] Um número predefinido de sinais ultrassonoros de medição Se na frequência de emissão pseudo-aleatória fus_1 é emitido pelo emissor que é, na ocorrência, o primeiro transdutor 2a. O número predefinido é aqui igual a 80.
[0065] Os sinais ultrassonoros de medição Se percorrem, portanto, o trajeto de comprimento definido de a montate para a justante.
[0066] Os sinais ultrassonoros de medição Se são recebidos pelo receptor que é, portanto, na ocorrência, o segundo transdutor 2b. Para cada sinal ultrassonoro de medição recebido Sr, um tempo de trajeto é estimado (na ocorrência, um tempo de trajeto de a montante para a jusante).
[0067] Um número de medições de tempo de trajeto, igual ao número predefinido, é então gerado utilizando o método de medição do tempo de trajeto descrito acima.. 80 medições de tempo de trajeto são, portanto, geradas (etapa E2).
[0068] Avalia-se, então, para a frequência de emissão pseudo-aleatória fus_1, uma precisão das medições de tempo de trajeto produzidas para a referida frequência de emissão pseudo-aleatória fus_1.
[0069] Com referência à Figura 6, a avaliação da precisão das medições de tempo de trajeto consiste, a princípio, em calcular uma média M'fUS_i das medições de tempo de trajeto, depois em determinar um número de medições de tempo de trajeto imprecisas 13 situadas no exterior de uma faixa [M'fUS_i-X, M'fUS_i+X] (etapa E3).
[0070] X é uma porcentagem predeterminada da média M'fUS_i.
[0071] A porcentagem predeterminada é a mesma qualquer que seja o valor do índice n.
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10/16 [0072] Para cada fus_n, X está compreendido com vantagem entre 3% a 30% de M'fUs_n. X é aqui igual a 20% de M'fUs_n.
[0073] Nota-se, na Figura 6, que 4 medições de tempo de trajeto imprecisas estão situadas no exterior da faixa [M'fUS_i-20%, M'fUS_i+20%].
[0074] O número N1, que corresponde ao número de medições de tempo de trajeto imprecisas 13 para a frequência de emissão pseudo-aleatória fus_1, toma, portanto, o valor 4.
[0075] Elimina-se, em seguida, as medições de tempo de trajeto imprecisas 13 e calcula-se MfUS_i, que é a média das medições de tempo de trajeto no interior da faixa [M'fus_i-20%, M'fus_i+20%] (etapa E4).
[0076] Depois, o índice n é incrementado: n=n+1 (etapa E5).
[0077] O valor tomado por n é assim n=2.
[0078] Uma etapa de comparação compara o valor de n com 3 (etapa E6). Desde que n é inferior ou igual a 3, as etapas E2 a E5 devem ser repetidas.
[0079] As etapas E2 a E5 são, portanto, realizadas com a frequência de emissão pseudo-aleatória fus_2, depois com a frequência de emissão pseudo-aleatória fus_3. [0080] Obtém-se, portanto, os valores M'fUS_2, N2, e MfUS_2, depois os valores M'fus_3, N3, e Mfus_3.
[0081] Quando n se torna superior a 3, a etapa E7 sucede a etapa E6. Durante a etapa E7, determina-se para qualquer valor k que o número Nk é mínimo. Em outras palavras, determina-se a frequência de emissão pseudo-aleatória fus_k associada ao menor número de medições de tempo de trajeto imprecisas 13, e portanto a frequência de emissão pseudo-aleatória fus_k que apresenta a maior precisão.
[0082] Se k é igual a 1, coloca-se M=MfUS_i (etapa E8).
[0083] Se k é igual a 2, coloca-se M=MfUS_2 (etapa E9).
[0084] Se k é igual a 3, coloca-se M=MfUS_3 (etapa E10).
[0085] O valor M é portanto igual à média MfUS_k das medições de tempo de trajeto no interior da faixa [M'fUS_k-20%, M'fus_k+20%], fus_k sendo a a frequência de emissão que apresenta a maior precisão.
[0086] As etapas que foram descritas acima são realizadas novamente, utilizando,
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11/16 desta vez, o segundo transdutor 2b como o emissor, e o primeiro transdutor 2a como o receptor. O tempo de trajeto estimado é, então, um tempo de trajeto de a jusante para a montante.
[0087] A velocidade média da água e então avaliada utilizando valor M como tempo de trajeto médio para avaliar a velocidade da água de a montante para a jusante e de a jusante para a montante (etapa E11). Uma compensação de temperatura é realizada, porque a velocidade do som na água depende da temperatura.
[0088] A fase de medição chega ao fim então (etapa E12).
[0089] O processo de medição de acordo com a invenção é, portanto, robusto contra as perturbações, isto é, as anomalias involuntárias ou as tentativas de fraude voluntárias, susceptíveis de degradar o funcionamento do dispositivo de medição.
[0090] No caso onde uma anomalia se produz e onde esta anomalia cria interferências em uma das frequências de emissão pseudo-aleatórias fus_n, esta frequência de emissão pseudo-aleatória fus_n será associada com uma má precisão, e o processo de medição irá utilizar uma outra frequência de emissão pseudo-aleatória fus_n para estimar a velocidade da água. Uma tal anomalia resulta, por exemlo, de uma turbulência na água e da presença de bolhas de ar geradas pela turbulência.
[0091] Do mesmo modo, se um sinal ultrassonoro é emitido por um gerador ultrassonoro com fins fraudulentos, o processo de medição irá utilizar uma frequência de emissão pseudo-aleatória fus_n diferente da utilizada pelo gerador ultrassonoro.
[0092] Nota-se que a utilização do desvio de frequência predefinido entre duas frequências de emissão pseudo-aleatórias permite assegurar que as frequências de emissão pseudo-aleatórias estão afastadas umas das outras. Assim, se uma das frequências de emissão pseudo-aleatórias é perturbada, as outras não o serão.
[0093] Nota-se, também, como as frequências de emissão são pseudo-aleatórias, dois medidores de água, que utilizam o processo de medição de acordo com a invenção, não perturbam um e o outro. Os dois medidores não emitem, com efeito, jamais simultaneamente nas mesmas frequências, e não são sincronizados.
[0094] Além das fases de medição, o processo de medição de acordo com a invenção comporta fases de detecção que permitem detectar a chegada de uma
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12/16 perturbação e de determinar se a perturbação provém de uma anomalia de uma tentativa de fraude.
[0095] Cada fase de detecção é repetida em intervalos regulares, periódicos ou não, entre duas fases de medição. A fase de detecção consiste em tornar programável o limiar de amplitude predeterminado Sa lembrado mais cedo, para detectar a presença de uma perturbação.
[0096] O limiar de amplitude predeterminado programável é assim um limiar de detecção S_n suscetível de tomar uma pluralidade de valores predefinidos compreendidos entre um limiar de detecção máximo SO e um limiar de detecção mínimo S_N-1. Os valores predefinidos do limiar de detecção S_n são cada referenciados pelo índice n e apresentam valores decrescentes relativamente aos índices n.
[0097] Descreve-se agora em maiores detalhes, em referência à figura 7, as diferentes etapas que comporta uma fase de detecção.
[0098] Logo após uma etapa de saída (etapa E100), a fase de detecção comporta uma etapa de inicialização (etapa E101) que consiste em inicializar o índice n a 0, um valor corrente do limiar de detecção S_n ao limiar de detecção máximo S_0, e uma variável MSG a 0. Será compreendido abaixo o papel da variável MSG.
[0099] A fase de detecção comporta, em seguida, uma etapa de espera (etapa E102) e uma etapa de medição (etapa E103), [0100] A etapa de espera é destinada a retardar a um tempo de atraso a realização da etapa de medição.
[0101] O tempo de retardo é contado a partir de um momento em que um nível do sinal ultrassonoro de medição gerado no curso de uma fase de medição precedente torna-se inferior a um limiar de silencio predeterminado.
[0102] O tempo de retardo é aqui igual a 15min.
[0103] O nível do sinal ultrassonoro de medição gerado no curso da fase de medição precedente é medido ao mesmo tempo pelo primeiro transdutor 2a que age como receptor e pelo segundo transdutor 2b que age como receptor.
[0104] Assim, logo após o tempo de retardo, o nível de sinal ultrassonoro medido
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13/16 e gerado de modo voluntário, no curso da fase de medição precedente, é quase nulo. [0105] A fase de detecção comporta em seguida uma etapa no curso da qual o primeiro transdutor 2a (ou ainda o segundo transdutor 2b) desempenha o papel de um receptor (E103).
[0106] O receptor adquire o nível de sinal ultrassonoro presente na água, enquanto que nenhum sinal ultrassonoro de medição é gerado. Os meios de tratamento medem então este sinal sonoro “parasita” presente na água, e comparam o nível do sinal ultrassonoro parasita com o valor corrente do limiar de detecção S_n (etapa E104). O valor corrente do limiar de detecção fica neste momento igual a S_0. [0107] Se o nível do sinal ultrassonoro parasita for inferior ao valor corrente do limiar de detecção S_n, a presença de uma perturbação não é detectada.
[0108] O índice n é então incrementado: o índice n torna-se igual a 1, e o valor corrente do limiar de detecção torna-se igual a S1 (etapa E105).
[0109] O índice n é então comparado com o valor N (etapa E106).
[0110] Se n atingir um valor N, a fase de detecção é concluída sem que uma perturbação seja detectada (etapa E107). Senão, a fase de detecção retoma à etapa E102.
[0111] E m contrapartida, no curso da etapa E104, quando o nível de sinal ultrassonoro parasita medido torna-se superior ou igual a um valor corrente limite do limiar de detecção S_1, uma perturbação é detectada.
[0112] Compara-se, então, o índice 1 do valor corrente limite do limiar de detecção S_1 com um limiar de índice predefinido K (E108).
[0113] Se o índice 1 do valor corrente limite do limiar de detecção S_1 for superior ao limiar de índice predefinido K, isso significa que o valor corrente limite do limiar de detecção S_1 é relativamente baixo e, portanto, que o nível do sinal ultrassonoro parasita é relativamente baixo. Deduz-se disso que a perturbação corresponde a uma anomalia.
[0114] A variável MSG toma então o valor 1 (etapa E109).
[0115] Ao contrário, se o índice 1 do valor corrente limite do limiar de detecção S_1 for inferior ao igual ao limiar de índice predefinido K, isso significa que o valor
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14/16 corrente limite do limiar de detecção S_1 é elevado e, portanto, que o nível do sinal ultrassonoro parasita é elevado. Deduz-se disso que a perturbação corresponde a uma tentativa de fraude.
[0116] A variável MSG toma, então, o valor 2 (etapa E110).
[0117] A fase de detecção comporta em seguida uma etapa de transmissão de uma mensagem de alerta que depende do valor da variável MSG (etapa E111). Se a variável MSG for igual a 1, a mensagem de alerta é uma mensagem de anomalia e, se a variável MSG for igual a 2, a mensagem é uma mensagem de fraude.
[0118] A mensagem de alerta é transferida a uma “entidade”, que é, por exemplo, um fornecedor de água, um gestor de rede de água, um operador qualquer, um cliente consumidor de água.
[0119] A mensagem de alerta é transmitida por correntes transportadoras em linha ou por qualquer outro tipo de meio de comunicação (com fio ou sem fio. No caso em que correntes transportadoras em linha sejam escolhidas, as camadas aplicativas DLMS e COSEM são utilizadas de forma vantajosa.
[0120] Nesse caso, um exemplo de mensagem de alerta é por exemplo:
<EventNotif ication Request>
<AttributeDescriptor>
<ClassldValue=0001 />
<lnstanceldValue=0000616200FF />
<AttributeldValue=02 />
</AttributeDescriptor>
<AttributeValue>
<DoubleLongUnsignedValue=00000001 />
</AttributeValue>
</EventNotif ication Request>
[0121] O código associado ao alarme correspondente é:
C20000010000616200FF020600000001.
[0122] Pode-se prever, no curso da fase de detecção, emitir um sinal ultrassonoro de isca, e tentar detectar um sinal ultrassonoro fraudulento emitido em reposta ao sinal
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15/16 ultrassônico de isca. De fato, existem geradores ultrassonoros muito aperfeiçoados, suscetíveis de serem utilizados para fins fraudulentos, que tentam se sincronizar, nas emissões, sinais ultrassonoros de medição de modo a perturbar os mesmos.
[0123] Para neutralizar esse tipo de fraude, emite-se o sinal de isca durante uma curta duração, e “escuta-se”, enquanto que o sinal de isca esvaneceu, se um sinal ultrassonoro está presente. Um tal sinal ultrassonoro é, então, um sinal fraudulento. Uma mensagem de alerta (de tipo MSG=2) é então emitida.
[0124] Nota-se que é possível prever que o limiar de índice predefinido K, que permite distinguir uma anomalia de uma tentativa de fraude, seja parametrizável. A parametrização pode por exemplo depender da hora em que a fase de detecção é realizada. Sabe-se que, no fim do dia, a rede de distribuição da água é muito utilizada, o que tende a aumentar a ocorrência de anomalias, assim como o nível dos sinais ultrassonoros parasitas resultando dessas anomalias. Portanto, pode ser interessante diminuir o limiar de índice predefinido K no fim do dia.
[0125] Os valores predefinidos S_0,S_N-1, que o limiar de detecção S...n pode tomar, também podem ser parametrizáveis.
[0126] Nota-se, também, que a totalidade da fase de detecção não é necessariamente implementada no medidor de água.
[0127] Por exemplo, é perfeitamente possível prever a realização das medições do nível de sinal ultrassonoro parasita no medidor de água, e transmitir estas medições para um equipamento externo, por exemplo um servidor do Cloud gerado por uma entidade. Para cada fase de detecção, as etapas que seguem a etapa de medição são então realizadas no equipamento externo. A entidade pode então utilizar seus próprios critérios para detectar e avaliar a perturbação. A entidade pode, por exemplo, definir ela própria o limiar de índice predefinido K que permite distinguir uma anomalia de uma tentativa de fraude.
[0128] Como evidente, a invenção não está limitada à modalidade descrita, mas engloba qualquer variante que entra no campo da invenção, tal como definido pelas reivindicações.
[0129] A invenção não é, como evidente, limitada à medição da velocidade da
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16/16 água, mas se aplica ao qualquer tipo de fluido (por exemplo a um gás ou ao petróleo). [0130] A invenção foi descrita aqui em um medidor de água com ultrassom compreendendo um primeiro tipo de dispositivo de medição (classical pipe), mas a invenção pode ser realizada com qualquer outro tipo de dispositivo de medição ultrassonora e, notadamente, com o segundo tipo de dispositivo de medição e com o terceiro tipo de dispositivo de medição apresentados acima. Qualquer tipo de trajeto de comprimento definido pode ser utilizado, com qualquer tipo de refletor, qualquer tipo de espelho, etc.
[0131] Indicou-se que cada fase de detecção é realizada entre duas fases de medição. Essas fases de medição não são necessariamente fases de medição sucessivas. De modo geral, as fases de medição e as fases de detecção podem ser repetidas de modo regular ou não, periodicamente ou não.
[0132] Todos os valores numéricos fornecidos aqui são utilizados para ilustrar a invenção e, como evidente, podem ser diferentes quando realizando a invenção.

Claims (26)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo de medição de uma velocidade de um fluido, caracterizado pelo fato de que o método compreende fases de medição, que compreendem cada as seguintes etapas:
    - gerar uma pluralidade de frequências de emissão pseudo-aleatórias (fus_n);
    - para cada frequência de emissão pseudo-aleatória (fus_n), produzir medições de tempo de trajeto representativas de tempo tomado por sinais ultrassonoros de medição emitidos na referida frequência de emissão pseudoaleatória para percorrer um trajeto de comprimento definido;
    - para cada frequência de emissão pseudo-aleatória (fus_n), avaliar uma precisão das medições de tempo de trajeto;
    - utilizar, para avaliar a velocidade do fluido, as medições de tempo de trajeto produzidas para a frequência de emissão pseudo-aleatória (fus_k) que apresenta a maior precisão;
    o processo de medição sendo tal que, para cada frequência de emissão pseudo-aleatória (fus_n), avaliar uma precisão das medições de tempo de trajeto comporta uma etapa de calcular uma média M'fUS_n das medições de tempo de trajeto, e uma etapa de determinar um número de medições de tempo de trajeto imprecisas (13) situadas no exterior de uma faixa [M'fUS_n-X, M'fUS_n+X], a frequência de emissão que apresenta a maior precisão sendo a para a qual o número de medições de tempo de trajeto imprecisas (13) é a mais baixa.
  2. 2. Processo de medição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que X está compreendido entre 3% a 30% de M'fUS_n.
  3. 3. Processo de medição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um tempo de trajeto médio utilizado para avaliar a velocidade do fluido é igual à média MfUS_k das medições de tempo de trajeto no interior da faixa [M'fUS_k-X, M'fus_k+X], fus_k sendo a frequência de emissão que apresenta a maior precisão.
  4. 4. Processo de medição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado
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    2/5 pelo fato de que para um sinal ultrassonoro de medição recebido (Sr), a medição do tempo de trajeto é obtida a partir da determinação de um momento de chegada (T1) de um lóbulo predeterminado (12) do sinal ultrassonoro de medição recebido.
  5. 5. Processo de medição de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o momento de chegada é o instante em que chega uma frente subindo do lóbulo predeterminado (12).
  6. 6. Processo de medição de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o lóbulo predeterminado é um jésimo lóbulo (12) do sinal ultrassonoro de medição recebido (Sr) após que um sinal ultrassonoro de medição recebido tenha ultrapassado um limiar de amplitude predeterminado (Sa).
  7. 7. Processo de medição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a geração da pluralidade de frequências de emissão pseudoaleatórias (fus_n) utiliza um contador de ciclos de um microcontrolador.
  8. 8. Processo de medição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a geração da pluralidade de frequências de emissão pseudoaleatórias (fus_n) utiliza um polinômio gerador.
  9. 9. Processo de medição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as frequências de emissão pseudo-aleatórias (fus_n) estão compreendidas entre 900 kHz a 4 MHz.
  10. 10. Processo de medição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as frequências de emissão pseudo-aleatórias (fus_n) são espaçadas entre elas de pelo menos um desvio de frequência predefinido.
  11. 11. Processo de medição de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o desvio de frequência predefinido está compreendido entre 5 kHz a 50 kHz.
  12. 12. Processo de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que comporta adicionalmente faces de detecção realizadas, cada, entre duas fases de medição, cada fase de detecção comportando as etapas:
    - de medir um nível de sinal ultrassonoro parasita presente no fluido;
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    3/5
    - de comparar o nível de sinal ultrassonoro parasita com um valor corrente de um limiar de detecção (S_n), o limiar de detecção sendo suscetível de tomar uma pluralidade de valores predefinidos compreendidos entre um limiar de detecção máximo (S_0) e um limiar de detecção mínimo (S_N-1);
    - se o nível de sinal ultrassonoro parasita medido for inferior ao valor corrente do limiar de detecção (S_n), reduzir o valor corrente do limiar de detecção (S_n) e reiterar a etapa de medição e a etapa de comparação;
    - quando o nível de sinal ultrassonoro parasita medido torna-se superior ou igual a um valor corrente limite do limiar de detecção (S_1), detectar uma perturbação e, em função do valor corrente limite do limiar de detecção (S_1), determinar se a perturbação provém de uma anomalia ou de uma tentativa de fraude.
  13. 13. Processo de medição de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os valores predefinidos do limiar de detecção são cada referenciados por um índice (n) e apresentam valores decrescentes relativamente aos índices (n), e em que se determina que uma perturbação provém de uma anomalia se um índice (1) do valor corrente limite do limiar de detecção (S_1) for superior a um limiar de índice predefinido (K), e determina-se que uma perturbação provém de uma tentava de fraude se um índice (1) do valor corrente limite do limiar de detecção (S_1) for inferior ou igual ao limiar de índice predefinido (K).
  14. 14. Processo de medição de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o limiar de índice predefinido (K) é parametrizável.
  15. 15. Processo de medição de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o limiar de índice predefinido (K) é parametrizável em função da hora na qual é realizada a fase de detecção.
  16. 16. Processo de medição de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a fase de detecção comporta adicionalmente uma etapa de espera destinada a retardar, em um tempo de atraso predefinido, a realização da etapa de medição.
  17. 17. Processo de medição de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o tempo de atraso predefinido é contado a partir de um momento em
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    4/5 que o nível do sinal ultrassonoro de medição (Se) gerado no curso de uma fase de medição precedente torna-se inferior a um limiar de silêncio predeterminado.
  18. 18. Processo de medição de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a fase de detecção comporta adicionalmente as etapas de emissão de um sinal ultrassonoro de isca, e de tentar detectar um sinal ultrassonoro fraudulento emitido em resposta ao sinal ultrassonoro de isca.
  19. 19. Processo de medição de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a fase de detecção comporta adicionalmente a etapa de transmitir a um equipamento externo o nível de sinal ultrassonoro parasita medido.
  20. 20. Processo de medição de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que as fases de medição e a etapa de medição de cada fase de detecção são realizadas em um medidor de fluido com ultrassom, e em que as etapas que seguem a etapa de medição de cada fase de detecção são realizadas no equipamento externo.
  21. 21. Processo de medição de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o equipamento externo é um servidor Cloud.
  22. 22. Processo de medição de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a fase de detecção comporta adicionalmente a etapa de transmitir uma mensagem de alerta quando uma perturbação for detectada.
  23. 23. Processo de medição de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que a mensagem de alerta é transmitida por correntes transportadoras em linha.
  24. 24. Medidor de fluido com ultrassom, caracterizado pelo fato de que comporta um primeiro transdutor (2a), um segundo transdutor (2b) e meios de tratamento dispostos para realizar o processo de medição, como definido de acordo com uma das reivindicações precedentes.
  25. 25. Programa de computador, caracterizado pelo fato de que compreende instruções para realizar, por um medidor de fluido com ultrassom, o processo de medição, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 23.
  26. 26. Meios de armazenamento, caracterizados pelo fato de que eles
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    5/5 armazenam um programa de computador compreendendo instruções para realizar, por um medidor de fluido com ultrassom, o processo de medição como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 23.
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