CN106471193A - 用于公用网络的压力传感器设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种被布置用于测量诸如公用网络之类的流体管道系统中的压力的压力传感器设备。具有压力传感器的测量系统用于测量流体管道系统中的压力，数据处理单元响应于多次压力测量而确定至少一个统计参数。然后例如经由用于远程读取公用计量表的数据网络借助于通信模块来传送具有统计参数的数据包。统计参数选自利用多次压力测量而测量到的压力的第二统计矩、第三统计矩和第四统计矩。电池驱动形式的压力传感器设备可以放置在流体管道系统中的远处位置处，以监测压力瞬变，例如在给水系统中。特别地，时间戳可以跟随发送的统计参数，以使得可以跟踪流体管道系统上的压力瞬变产生事件。

Description

用于公用网络的压力传感器设备

技术领域

本发明涉及压力传感器设备的领域。具体而言，本发明提供了一种压力传感器设备，其被布置为安装在流体管道系统中，例如形成公用网络的一部分的管道系统。

背景技术

公知能够感测公用网络(例如，给水网络)中的压力的压力传感器设备。

被公开为CN101308364 A的中国专利申请公开了一种给水网络中的瞬态分析的方法，该方法涉及压力测量、流数据和有关网络本身的数据以估计网络的状态。

还公知一种具有压力传感器的耗量表网络。

被公开为JP3076645 U的日本专利申请公开了一种系统，其根据诸如供水流量、压力、温度、氯浓度、pH等之类的参数来监测供水管线，并且在接收处理控制单元中接收到与这些参数相关的数据后，发出与泄漏、爆裂、过高浓度等有关的警报(如果需要)。

这些现有技术的设备、系统或方法适于连续地监测公用网络。因此，它们具有高功耗并且需要外部电源，或者如果是电池供电的，则具有短的寿命。

发明内容

因此，根据上述说明，需要一种压力计，其能够提供关于网络的压力状况的相关信息，同时将功耗保持在最小。具体而言，需要能够提供与压力瞬变有关的相关信息的压力计，公知压力瞬变是供水管线耗损、泄漏和爆裂的主要原因。

在第一方面，本发明提供了一种被布置用于测量诸如公用网络之类的流体管道系统中的压力的压力传感器设备，该设备包括：

-测量系统，包括压力传感器，该压力传感器被布置用于在流体管道系统中的位置处执行压力测量，

-数据处理单元，被布置用于处理与压力测量相关的数据，以便响应于多次压力测量而确定至少一个第一统计参数，以及

-通信模块，被布置用于向相关联的接收器传送表示至少一个第一统计参数的数据包，

其特征在于，

至少一个第一统计参数选自响应于多次压力测量而计算的第二统计矩、第三统计矩和第四统计矩。

将“统计参数”理解为由响应于多个测量值根据预定义的算法计算的值所表示的参数，每个测量值表示单个压力测量，以便提供对多个单个压力测量的描述性和精简性表示。简单的示例是：峰值、平均值和标准偏差。更复杂的算法包括例如傅里叶变换以提供例如压力数据的频率分布。在下文中，将呈现关于用以描述压力瞬变的发生的优选统计参数的进一步细节。

第二统计矩、第三统计矩和第四统计矩已经被证明是对针对流体管道系统观察到的压力分布形式(pattern)的适当测量。特别地，第二统计矩、第三统计矩和第四统计矩已经被证明提供了关于压力瞬变的存在的有价值的信息，并且压力瞬变是要在公用网络中观察的相关信息以便例如用于监测公用网络的各种状况。仍然，基于有限数量的单个压力样本值，例如第三统计矩提供了允许减少测量以及数据的(射频)传输所需的电功率的信息。因此，其允许设备由电池供电，即使该设备形成具有期望的长电池寿命的耗量表的一部分，这是由于测量以及传送以第三统计矩的形式的压缩数据所需的有限功率。

将第二统计矩定义为：

μ_q＝<x^q>；q＝2

将第三统计矩定义为：

μ_q＝<x^q>；q＝3

将第四统计矩定义为：

μ_q＝<x^q>；q＝4

借助于所有这些统计矩，将与平均值的压力偏移x_j定义为x_j＝p_j-<p>，并且括号<...>表示多个样本的集合的平均值。

特别地，利用多次压力测量所测量到的压力的第三统计矩，偏斜度，已被证明是对具有异常压力值的压力测量的发生的适当测量。特别地，借助于指示压力瞬变的第三矩的正值，与第三矩相关的信息对于流体管道系统的操作者是有价值的。

同样，第四矩，压力分布的峰度或平坦度，是高压下对压力瞬变的相对丰度的测量。

压力传感器设备例如在公用网络(例如，供水系统)中使用是有利的，其中，希望监测压力瞬变在供应管道系统中的各个位置处的发生，因为这种高压力峰值可以致使管道系统和与其连接的组件的损坏，从而导致泄漏。所定义的设备能够提供对管道系统中的远程位置处所测量到的压力的传输。由于在设备中确定的统计参数，可以减少要远程(例如，无线地)传送的数据的量。因此，减少了远程读取网络上的数据流量。此外，与直接测量和传送测量到的压力值的设备相比，可以减少通信模块的电力消耗，从而允许通信模块甚至整个设备的电池供电，并且这种电池仍然可以为长期运行提供足够的电力而无需维修。另外或可替换地，这允许以短采样间隔执行许多单个压力测量，并且仍然可以将要传送的数据量限于一个或几个统计参数值以及时间戳。这可以提供有价值的信息，其允许例如跟踪供应管道系统中导致高压力瞬变或峰值的设备。

在下文中，将说明多个实施例和附加特征。

优选地，该设备被布置为安装在形成公用网络的一部分的流体管道上，从而允许压力传感器来测量由公用网络分配的流体的压力。

测量系统可以被布置用于根据预定义的测量时间序列来执行压力测量。特别地，预定义的测量时间序列的持续时间为5秒至2分钟，例如10秒至60秒的持续时间。可以选择预定义的测量时间序列，以使得在测量时间窗口内在测量时间至少一次测量压力，其中，测量时间窗口在时间上周期性地间隔开，例如在时间上均匀间隔开，或者在时间上随机地间隔开。通过测量时间窗口的随机时间分布，可以避免以固定时间间隔发生的对流体管道系统上的事件的可能的时间锁定，从而确保测量到这种事件。特别地，测量系统可以被布置用于在测量时间窗口内的多个测量时间对压力进行测量，例如以在测量时间窗口内执行多个连续测量，例如在测量时间窗口内的至少两个、三个或更多个测量时间，例如测量时间窗口内的10-1000(例如，20-200，例如，10-100)个测量时间。

可以将通信模块布置为根据预定义的传输时间序列来传送数据包。例如，可以选择预定义的传输时间序列，以使得在传送时间窗口内的传送时间来传送数据包，其中，传送时间窗口在时间上周期性地间隔开，例如在时间上均匀地间隔开。特别地，传送时间窗口可以具有随时间的平均传送频率，并且其中，测量时间窗口也具有随时间的平均测量频率，随时间的平均传送频率低于随时间的平均测量频率。

可以将设备布置为在数据包中包括时间戳，其用于指示用于执行与各自的至少一个统计参数相关联的多次压力测量的时间。这允许统计压力参数与关于相关联的设备的操作(例如，阀门和泵的操作等)时间的信息的匹配，该操作可能引起压力瞬变。

至少一个第一统计参数可以有关压力瞬变。特别地，至少一个第一统计参数可以关于压力瞬变的时间分布和/或压力瞬变的压力分布。

可以将数据处理单元进一步布置为响应于多次压力测量来计算一个或多个第二统计参数，并且传送表示一个或多个第二统计参数的数据包。

特别地，可以将数据处理单元布置为将对与压力测量的时间序列(例如，在测量时间窗口内的16-128个压力测量的序列)相关的值的快速傅立叶变换(FFT)的系数计算为第二统计参数。

此外，第二统计参数可以选自于以下各项：利用多次压力测量所测量到的平均压力，利用多次压力测量所测量到的最大压力，以及利用多次压力测量所测量到的最小压力。

可以将设备布置为除了压力之外还测量附加参数。特别地，这种附加参数可以选自以下各项所构成的组：流率、温度、噪声和浊度的参数。

设备可以与耗量表一起被集成，该耗量表被布置用于测量流体的流率，并且用于向相关联的接收器传送包括耗量数据的数据包。集成意味着至少部分地共享处理电路等，并且特别地，耗量表装置和压力测量装置可以使用一个公共处理器，并且特别地，耗量表和压力传感器设备的所有组件可以容纳在一个公共壳体内。

在特定实施例中，将通信模块布置为根据在具有随时间的平均传送频率的传送时间窗口内的预定义的传送时间序列来传送数据包，并且其中，将设备布置为根据预定义的耗量数据传送时间序列向相关联的接收器传送包括耗量数据的数据包，其中，选择预定义的耗量数据传送时间序列，以使得在耗量数据传送时间窗口内的耗量数据传送时间对包括耗量数据的数据包进行传送，耗量数据传送时间窗口在时间上周期性地间隔开，其中，耗量数据传送时间窗口具有随时间的平均耗量数据传送频率，并且其中，随时间的平均传送频率小于随时间的平均耗量数据传送频率。

可以将通信模块布置为从相关联的远程发射器接收数据。来自远程发射器的数据可以包括控制数据，并且其中，将设备布置为至少改变与压力测量时间序列相关的参数和/或与数据包传送时间序列相关的参数。例如，可以将该设备布置为针对与数据包的传送和测量序列相关的各个参数进行重新编程。特别地，可以将测量系统布置为响应于来自相关联的远程发射器的请求而执行压力测量。例如，这种远程发射器可以是由服务人员携带的便携式设备(例如，移动电话或专用设备)，该服务人员可以操作便携式设备以请求来自特定压力传感器设备的压力测量。特别地，可以将设备布置为存储与在各自的测量时间所执行的压力测量相对应的多个统计参数，并且响应于从相关联的远程发射器接收到的请求而传送数据包中的所述统计参数。

如所提到的，与现有技术的压力传感器设备相比，该设备能够节省功率，并且因此在优选实施例中，该设备是电池供电的。

压力传感器可以是根据各种原理操作的换能器，并且应当根据要测量的流体等来选择。稍后将给出关于不同传感器的更多细节。特别地，优选的是，将压力传感器布置为测量至少10kPa的流体压力。优选地，将压力传感器布置为测量至少200kPa的流体压力，例如至少500kPa、或例如至少1,000kPa、或例如至少2,000kPa、或例如至少4,000kPa、或例如至少8,000kPa、或例如至少10,000kPa。

可以将通信模块布置为经由被布置用于远程读取公用计量表的通信网络来传送表示至少一个第一统计参数的数据包。因此，设备的这种实施例能够利用已经存在的数据网络来传送数据包。

可以将通信模块布置为响应于测量压力值或者从中导出的参数超过预定义的阈值来传送表示至少一个第一统计参数的数据包。因此，可以进一步减少要传送的数据量，因为仅选择超过预定义的阈值的值来发送。

将测量系统的至少一部分、数据处理单元、和通信模块的至少一部分容纳在单个壳体内。因此，可以提供紧凑的设备。特别地，所述单个壳体可以由整体式聚合物结构而形成。特别地，所述单个壳体可以具有被布置用于流体通过的贯通开口以及与贯通开口分离的腔，其中该腔被布置用于容纳测量系统的至少一部分、数据处理单元、和通信模块的至少一部分。特别地，可以将所述单个壳体成形为使得由腔和覆盖腔的开口的平面所限定的空间容纳测量系统的至少一部分、数据处理单元、和通信模块的至少一部分。在该实施例中的设备可以包括盖，该盖被布置为适配到腔的开口以使得腔与盖一起形成防水外壳。特别地，测量系统、数据处理单元和通信模块的全体可以容纳在所述单个壳体内，例如与用于给设备的所有电需求组件供电的电池一起。因此，可以提供非常紧凑的设备。

替换压力传感器在具有用于连接到待测量流体的贯通开口的壳体内的位置，可以将压力传感器直接安装在流体管道系统的管道上。

可替换地，可以将通信模块布置在壳体内，该壳体形成与测量系统和数据处理单元分离的单元。特别地，这可以与被布置在单个壳体内的测量系统和数据处理单元相组合。

特别地，将该设备布置为测量流体管道系统中的压力，其中，该流体是以下各项的其中之一：气体、水、用于加热的流体、用于冷却的流体。

在第二方面，本发明提供了一种压力传感器系统，其被布置用于测量诸如公用网络之类的流体管道系统中的压力，该系统包括：

-根据第一方面的多个压力传感器设备，该压力传感器设备被布置用于测量流体管道系统中的相应位置处的压力，以及

-接收器，该接收器被布置为从多个压力传感器设备接收表示至少一个第一统计参数的数据包。

特别地，可以将接收器布置为经由诸如无线通信网络之类的被布置用于远程读取公用计量表的通信网络来接收表示至少一个第一统计参数的数据包。

在第三方面，本发明提供了一种用于监测诸如公用网络之类的流体管道系统中的压力的方法，该方法包括：

-利用被布置在流体管道系统中的位置处的压力传感器来执行压力测量，

-响应于多次压力测量而确定至少一个第一统计参数，以及

-向相关联的接收器传送表示至少一个第一统计参数的数据包，

其特征在于：

该至少一个第一统计参数选自：响应于多次压力测量而计算的第二统计矩、第三统计矩和第四统计矩。

在第四方面，本发明提供了一种被布置为执行根据第三方面的方法的计算机可执行程序代码，例如被存储在数据载体上的计算机可执行程序代码。该程序代码可以在任何类型的处理平台上实施，特别是被布置为在电池供电环境中进行操作的处理器。

在第五方面，本发明提供了一种压力传感器设备，该压力传感器设备被布置用于测量诸如公用网络之类的流体管道系统中的压力，该设备包括：

-测量系统，该测量系统包括压力传感器，该压力传感器被布置用于在流体管道系统中的位置处执行压力测量，以及

-数据处理单元，该数据处理单元被布置用于处理与所述压力测量相关的数据，以便响应于多次压力测量而确定至少一个第一统计参数，其中，该至少一个第一统计参数选自：响应于多次压力测量而计算的第二统计矩、第三统计矩和第四统计矩。

特别地，该数据处理单元被布置为提供表示所述至少一个统计参数的输出。例如，这种输出优选地采用适于由相关联的通信模块接收的形式，该相关联的通信模块被布置为例如以无线形式传送包含表示至少一个第一统计参数的数据的数据包。

应当意识到，针对第一方面说明的相同优点和实施例也适用于第二方面、第三方面、第四方面和第五方面。此外，应当意识到，所描述的实施例可以以任何方式在所有提及的方面之间混合。

附图说明

现在将参考附图更详细地说明本发明，在附图中：

图1例示了设备实施例的基本组件的框图，

图2例示了设备实施例的组件的更详细的框图，

图3a例示了压力测量的定时的示例，

图3b例示了两个测量时间序列示例，一个没有压力瞬变，一个具有压力瞬变，

图4例示了具有多个统计参数的数据包的组织，每个统计参数都与时间戳相关联，以及

图5和图6例示了特定实施例的3D概图，其中，压力传感器设备的所有组件容纳在单个壳体内。

附图例示了实施本发明的具体方式，但不应解释为限于落在所附权利要求书的范围内的其它可能的实施例。

具体实施方式

图1例示了被布置为用于测量诸如公用网络之类的流体管道系统中的压力的压力传感器设备实施例。测量系统MS包括压力传感器，并且被布置为用于例如根据预定义的测量时间序列在流体管道系统中的位置处执行对压力的测量。测量系统MS向数据处理单元P提供表示测量到的压力值的数据。

数据处理单元P被布置为用于根据预定义的算法来处理测量到的压力值或压力样本(例如，在10-60秒内测量的预定义的数量的单个压力值)，以便响应于多次压力测量来确定第一统计参数SP。例如，数据处理系统被布置为根据多个单独的算法来处理测量到的压力值，以便相应地获得第一统计参数SP和可任选地更多的统计参数SP。

诸如无线射频传输模块之类的通信模块CM被布置为用于向相关联的接收器传送表示所确定的统计参数的数据包DP[SP]。例如，这种数据包DP[SP]还包含指示何时执行相对应的压力测量的时间戳，以及例如用于识别已经传送了数据包DP[SP]的压力传感器设备的标识号。通信模块CM可以根据预定义的传送时间序列来传送数据包DP[SP]，或者该设备能够存储在一段时间内确定的多个统计参数，然后响应于从远程发射器接收到的请求而相应地传送数据包DP[SP]。

这种设备可以提供关于管道系统中本地潜在的有害压力瞬变的有价值信息，在该管道系统中液体或气体分布在诸如公用网络之类的管道网络中。特别地，可以将该设备布置为用于远程无线地传送统计参数以及时间戳，其允许远程接收器执行关于在压力传感器设备已测量流体压力的特定位置处发生压力瞬变的进一步调查。由于确定测量到的压力的至少第一统计参数的机载数据处理，该设备仅需要传送相当稀疏的数据量，从而允许减少用于数据传输的电功率，因此允许电池供电，并从而使得该设备能够在没有电力设施的情况下被安装在远程位置处。

图2示出了关于压力测量系统MS和数据处理单元P的可能实施方式的更详细的框图。被安装用于感测流体压力的压力传感器响应于感测到的压力而提供模拟电信号，并且将该模拟电信号提供给采样电路，该采样电路对信号进行采样并将样本转换为压力值。采样的压力被存储在原始数据记录(registry)中。

分析算法对原始数据执行适当的统计分析以提取由多个统计参数描述的期望信息。统计参数与指示测量时间的时间戳一起被存储在参数记录中。通信模块以固定时间间隔或在经由通信网络被请求这样做时传送参数记录的内容。可替换地，可以请求发射器经由通信网络执行单组压力测量或多组测量。定时控制用于控制数据采样的定时，并且如所指示的可以响应于来自通信模块的信息而受控。数据处理单元P和测量系统MS的一部分可以由微控制器实施，如图所示的。

根据本发明，压力分布的至少一个第一统计矩选自：

μ_q＝<x^q>；2≤q≤4

在此，将与平均值的压力偏移定义为x_j＝p_j-<p>。括号<...>表示样本集合的平均值。因此，平均压力仅为<p>，并且x的第一矩μ1简单地为零。计算的矩越多，就可以获得对压力偏移的分布函数的更好描述。

在下文中，将说明可以由数据处理单元确定的各第二统计参数的实施例的说明。特别地，可以借助于适当的统计参数来描述在压力样本的时间序列中测量的压力瞬变的分布形式，例如：

1)测量的压力值的时间序列的傅立叶变换的系数。选择傅里叶变换的分辨率作为要传送的数据量与关于期望传送的瞬态的信息量之间的折衷。在计算上，使用快速傅里叶变换技术(FFT)是有利的。

2)最大似然估计，其中使得估计量相对于概率分布模型的一个或多个参数最大化。将似然函数定义为：

W＝<ln[f(y_k|x_j)]>

在此，y_k是表征分布函数的模型参数集合，并且x_j是上面定义的测量值。

将联合概率分布函数f(y_k|x_j)定义为：

f(y_k|x_j)＝P(y_k|x_j)g(y_k)

以上的P(y_k|x_j)表示在给定参数y_k的情况下测量样本x_j的概率，并且g(y_k)是值y_k时的概率密度。现在的任务是最大化W，给定相对于参数y_k的数据集x_j。作为示例，考虑正态分布，其由平均值α和标准偏差σ表征。如果测量一组压力偏差x_j，则以使W最大化的方式选择α和σ。

3)平均值和标准偏差。自然中的一些物理过程产生是正态分布的概率分布，其完全由其平均值和标准偏差表征，如上所述。

4)直方图值。作为简化形式，通过计算测量值x_j落在该组间隔b_k内的比率，可以使用表示概率分布函数的直方图。

流体的压力可以使用各种传感器或换能器原理使用多种压力测量技术来进行测量。这些包括：

1)压阻半导体。当组件受到应力时，半导体(例如，硅)的导电性和因此的电阻率改变。这可以用于制造压力传感器，通过将半导体放置在衬底上并将其暴露于流体压力，或者通过制造半导体膜，该半导体膜在一个表面暴露于流体压力时可以变形。

2)压阻金属化膜。通过以合适的分布形式将金属化膜施加到诸如陶瓷之类的衬底上，应力之后的应变将使分布形式变形，从而改变膜的电阻率。这个变化可以通过电路来测量以产生对外部压力的测量。

3)电容式传感器。由于膜的表面之间的压力差，膜变形。该变形引起由膜和附加的稳定导电板制成的平行板电容器的电容的变化。该电容变化可以通过电路进行测量并被转换为压力差读数。

4)机械弹簧压缩。在尺寸定义明确的表面上的压力用于压缩具有已知弹簧常数的弹簧。所得到的压缩可以被机械地或电地转换成压力测量。

5)电感传感器。由压力做出的机械功用于改变线圈的电感，其又可以被测量并转换成压力读数。

6)压电。采用压电组件，对于该压电组件应力的变化在其端子之间产生电位差。电压可以被采样和积分以产生压力读数。

7)光学传感器。可以采用光纤中固有的基于布拉格光栅的光纤应变计。产生应变的应力拉伸或压缩布拉格光栅，因而改变了光学反射。可以记录反射光以产生压力测量。

8)共振传感器。所设置的在它们的谐振频率周围振荡的一个或多个膜具有被暴露于流体的一侧。流体压力的变化将导致流体密度的变化，从而导致膜谐振频率的变化。该变化可以被记录并转换成流体压力的测量。

图3a例示了压力采样序列的示例。以针对每个压力样本的时间间隔t_samp，多次(例如，128次)对压力进行采样，该时间间隔可以是例如10-200ms(例如，100ms)，例如根据所选择的压力传感器技术来选择。因此，测量时间序列具有持续时间t_meas，并且其具有n倍t_samp的持续时间，其中n是测量序列中的样本数量，例如10-1000(例如，50-500)，然而已经发现n＝128为合适的数。在重复时隙t_rep(例如，96s)内，测量时间序列优选地随机分布。应当理解，可以根据需要以及测量时间序列之间的时间t_rep来选择测量时间序列中的样本数量n。

因此，至少一个第一统计参数依据测量时间序列的全部多个测量值t_meas来确定，并且随后被传送，即，针对每个重复时间间隔t_rep确定并传送第一统计参数。此外或可替换地，根据若干测量时间序列的计算结果可以在传送之前被组合。

图3b例示了每个具有128个压力测量样本的测量时间序列的两个示例。利用以0.1秒的采样间隔采样的128个测量样本的集合，基于平均压力μ来计算第二σ2、第三σ3和第四σ4统计矩。

图3b的上部例示了在没有显著的压力瞬变的情况下的测量时间序列。可以看出，尤其是第三σ3和第四σ4矩是小的，在10^-6bar³和10^-6bar⁴的范围内。第三矩σ3为负，这是由于少量和小的压力瞬变低于平均压力。

图3b的下部例示了在具有显著的压力瞬变的情况下的测量时间序列。通过与图3b的上部的结果比较可以看出，第三σ3和第四σ4矩较大，在10^-4bar³和10^-4bar⁴的范围内。这是由于压力瞬变的存在。特别地，由于压力瞬变高于平均压力，第三矩σ3为正。

图4示出了从压力传感器设备传送的数据记录的示例。通信模块可以对包含具有相关联的数量的统计参数s₁-s₄的单个时间戳的数据包进行传送，或者发射器可以不太频繁地传送包含记录的数据包，该记录包含多个时间戳，每个时间戳具有相关联的统计参数s₁-s₄。

图5和图6示出了具体实施方式的3D剖视图和3D视图，其中包括测量系统MS、数据处理单元P和通信模块(未示出)的所有组件容纳在由整体复合材料形成的单个壳体内，该材料用于形成用于内部所有的所述组件的防水外壳。如所见到的，壳体具有贯通开口的螺纹端部，以允许将贯通开口安装在流体管道系统中。

具有密封圈的螺纹盖用于提供对测量系统MS、数据处理单元P和通信模块所在的壳体的腔的防水覆盖。

例如，形成壳体的复合材料可基于聚硫化物，例如聚苯硫醚(PPS)，例如通过玻璃纤维和/或碳纤维增强的PPS。在具体实施方式中，测量系统包括压阻式压力传感器。

优选地，如所示的，电池B也包含在单个壳体内，其中将电池B布置为提供所有必要的电功率以便为测量系统、数据处理单元和通信模块供电。在具体实施方式中，将通信模块布置为用于表示针对多次压力测量所计算的至少一个第一统计参数以及时间戳的数据包的无线通信。优选地，用于相应地传送射频信号的通信模块的天线也位于单个壳体内或与单个壳体在一起，因此壳体可以包含用于通过外部天线传送的射频信号的电馈通。

应当理解，可以优选的是，测量系统和数据处理系统容纳在与通信模块形成单独单元的壳体内，并且其中通信模块与数据处理单元有线或无线地连接。

总之：本发明提供了一种压力传感器设备，将其布置为用于测量诸如公用网络之类的流体管道系统中的压力。具有压力传感器的测量系统用于测量流体管道系统中的压力，并且数据处理单元响应于多次压力测量而确定至少一个第一统计参数：测量到的压力的第二、第三和第四统计矩。具有这种统计参数的数据包然后借助于通信模块被传送，例如经由用于远程读取公用计量表的数据网络。这种以电池驱动形式的压力传感器设备可以放置在流体管道系统中的远程位置处，以监测压力瞬变，例如在给水系统中。特别地，时间戳可以跟随发送的统计参数，以使得可以跟踪流体管道系统上的压力瞬变产生事件。

虽然已经结合具体实施例描述了本发明，但其不应该被解释为以任何方式限于所给出的实施例。本发明的范围将根据所附权利要求书进行解释。在权利要求的上下文中，术语“包括”不排除其它可能的元件或步骤。此外，对例如“一”或“一个”等的提及不应被解释为排除多个。权利要求中关于图中所指示的元件的附图标记的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，在不同权利要求中提到的个体特征可以有利地组合，并且在不同权利要求中对这些特征的提及不排除特征的组合是不可能的和有利的。

Claims (21)

1.一种被布置用于测量流体管道系统中的压力的压力传感器设备，所述设备包括：

-测量系统，所述测量系统包括压力传感器，所述压力传感器被布置用于在所述流体管道系统中的位置处执行压力测量，

-数据处理单元，所述数据处理单元被布置用于处理与所述压力测量相关的数据，以便响应于多次压力测量而确定至少一个第一统计参数，以及

-通信模块，所述通信模块被布置用于向相关联的接收器传送表示所述至少一个第一统计参数的数据包，

其特征在于，

所述至少一个第一统计参数选自响应于所述多次压力测量而计算的以下各项：

·第二统计矩，

·第三统计矩，以及

·第四统计矩。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个第一统计参数是第三统计矩。

3.根据权利要求1和2中任意一项所述的设备，其中，所述数据处理单元被布置为响应于所述多次压力测量来计算至少一个第二统计参数，所述至少一个第二统计参数选自以下各项：

·利用所述多次压力测量而测量到的平均压力，

·利用所述多次压力测量而测量到的最大压力，

·利用所述多次压力测量而测量到的最小压力，以及

·所述多次压力测量的傅立叶变换的系数，所述多个测量构成压力值的时间序列。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其中，所述测量系统被布置为根据预定义的测量时间序列来执行压力测量。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，选择所述预定义的测量时间序列以使得在测量时间窗口内的多个测量时间对压力进行测量，其中，所述测量时间窗口在时间上周期性地间隔开。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述测量时间窗口在时间上随机地间隔开。

7.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其中，所述通信模块被布置为根据预定义的传送时间序列来传送所述数据包。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其中，所述设备被布置为在所述数据包中包括时间戳，所述时间戳用于指示执行与各自的至少一个第一统计参数相关联的所述多次压力测量的时间。

9.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，被布置用于测量附加参数，所述附加参数选自以下各项所构成的组：流率、温度、噪声和浊度的参数。

10.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，与耗量表一起被集成，所述耗量表被布置用于测量流体的流率，并且用于向相关联的接收器传送包括耗量数据的数据包。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述通信模块被布置为根据在具有随时间的平均传送频率的传送时间窗口内的预定义的传送时间序列来传送所述数据包，并且其中，所述设备被布置为根据预定义的耗量数据传送时间序列向相关联的接收器传送包括耗量数据的数据包，其中，选择所述预定义的耗量数据传送时间序列以使得在耗量数据传送时间窗口内的耗量数据传送时间来传送包括耗量数据的数据包，所述耗量数据传送时间窗口在时间上周期性地间隔开，其中，所述耗量数据传送时间窗口具有随时间的平均耗量数据传送频率，并且其中，随时间的平均传送频率小于随时间的平均耗量数据传送频率。

12.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其中，所述通信模块被布置为从相关联的远程发射器接收数据。

13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述测量系统可以被布置为响应于来自所述相关联的远程发射器的请求而执行压力测量。

14.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其中，所述通信模块被布置为经由被布置用于远程读取公用计量表的通信网络来传送表示所述至少一个第一统计参数的所述数据包。

15.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其中，所述通信模块被布置为响应于测量到的压力或者从中导出的参数超过预定义的阈值来传送表示所述至少一个第一统计参数的所述数据包。

16.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其中，所述测量系统的至少一部分、所述通信模块的至少一部分、以及所述数据处理单元容纳在单个壳体内。

17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述测量系统、所述数据处理单元和所述通信模块全都容纳在所述单个壳体内。

18.根据权利要求1-17中任意一项所述的设备，其中，所述通信模块被布置在壳体内，所述壳体形成与所述测量系统和所述数据处理单元分离的单元。

19.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其中，所述设备是电池供电的。

20.一种压力传感器系统，所述压力传感器系统被布置用于测量流体管道系统中的压力，所述系统包括：

-根据权利要求1-19中任意一项的多个压力传感器设备，所述多个压力传感器设备被布置用于测量所述流体管道系统中的相应位置处的压力，以及

-接收器，所述接收器被布置为从所述多个压力传感器设备接收表示所述至少一个第一统计参数的数据包。

21.一种用于监测流体管道系统中的压力的方法，所述方法包括：

-利用被布置在所述流体管道系统中的位置处的压力传感器来执行压力测量，

-响应于多次压力测量来确定至少一个第一统计参数，以及

-向相关联的接收器传送表示所述至少一个第一统计参数的数据包，

其特征在于，

所述至少一个第一统计参数选自响应于所述多次压力测量而计算的以下各项：

·第二统计矩，

·第三统计矩，以及

·第四统计矩。