CN108700487B - 针对流体供应网络的离散区域的用于流体流量测量的方法 - Google Patents

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CN108700487B CN201680083013.7A CN201680083013A CN108700487B CN 108700487 B CN108700487 B CN 108700487B CN 201680083013 A CN201680083013 A CN 201680083013A CN 108700487 B CN108700487 B CN 108700487B
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Abstract

本发明提供一种用于针对流体供应网络的离散区域的流体流量测量的方法，其中该流体供应网络包括用于将流体传送给用户的管道的网络。该管道的网络包括：将流体从来源输送到流体供应网络中的至少一条主管道，其中该主管道跨过在离散区域和流体供应网络的在该离散区域外部的另一区域之间的边界；以及多条分配管道，其中每条分配管道都被适配成将流体从主管道输送到流体连通至分配管道的用户。该分配管道配备有多个关键计量点。每个关键计量点都装配有压力传感器和消耗计量表。其中每个压力传感器都被适配成对安装压力传感器的分配管道(5、13)中的流体压力
Figure DEST_PATH_IMAGE001
作出测量。并且每个消耗计量表被适配成测量由通过分配管道流体连通的用户进行的流体消耗
Figure 545407DEST_PATH_IMAGE002
。根据该方法，在步骤a）和b）期间，测量位于离散区域的内部和外部的至少两个所选关键计量点上的流体压力
Figure 462547DEST_PATH_IMAGE001
和流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。在已测量在这些所选关键计量点上的流体压力
Figure 242284DEST_PATH_IMAGE001
和流体消耗
Figure 762127DEST_PATH_IMAGE002
的情况下，在该方法的步骤c）期间计算跨过该离散区域的边界的主管道中的流体流量
Figure 576499DEST_PATH_IMAGE004
。

Description

针对流体供应网络的离散区域的用于流体流量测量的方法
技术领域
本发明涉及用于针对流体供应网络内部的离散区域的流体流量测量的方法。
背景技术
管线网络是用于比如水、油、气和其他流体产品的流体的最经济且最安全的输送模式。作为一种长距离输送的装置，管线必须满足高安全性、高可靠性和高效率的要求。如果维护得当，管线就可以在无泄漏的情况下无限期地维持。管线网络中的泄漏可能是由以下各种原因造成的：来自附近挖掘设备的损坏、管道的腐蚀、事故、地层移动等。
这种载送诸如水、油、气和其他流体产品这样的加压流体的相互连接的管道的系统被称为液压供应网络。在对液压供应网络进行监测时，人们往往面临着泄漏检测和泄漏定位的任务。如果网络中存在问题，则在短时间内排除故障是非常重要的。问题的及时定位允许降低修理的成本和网络上可能的液体损失。泄漏的后果可能具有很大的破坏性。
包括水供应系统的任何流体供应网络通常包括：
流体源或流体存储设施，诸如水库、储罐等等；
加压部件，诸如泵送站、泵等等；
用于流体至用户的分配的管道网络。
此外，在水供应网络的一个示例上考虑流体供应网络。
水供应系统或水供应网络也属于将水供应提供给不同类型的用户的液压供应网络。
供应网络中的水保持在正压力下以确保水到达网络的所有部分，确保在每个输出点(即在每个用户处)足够的流量是可用的，并确保地下未经处理的水不能进入该网络。水通常由加压部件加压。
在水供应网络的管道网络中使用不同类型的管道。一般来说，可以依据目的将管道分类成两个类别：
主要是位于地下的长管道的、具有例如300-700mm的大直径但可以具有多于3m的巨径的主管道或输送管道将加压水从蓄水设施移动到城镇或城镇的地区中。
分配管道是具有例如80-300mm的小直径的管道，分配管道被用来将水从主管道带给用户，该用户可以是作为整体的私人住宅或个别地是每套公寓、或工业、商业或单位机构，以及诸如消防栓之类的其他使用点。
水供应网络的拓扑结构是为对网络进行服务的公用事业公司所公知的。这意味着水供应网络的另外的特性是公知的：管道的结构和布置、管道的直径、管道长度、不同类型的传感器的位置等。
到目前为止，水已经变成21世纪最重要的商品之一。然而，在水供应网络中有时会出现相当大的水损失。
通常采用术语“水损失”来指示向网络中供应的总水量和对应于由安装在用户的节点上的流量计所记录的用户的消耗的水量的总和之间的差异。
这些水损失可以被划分成两组：
明显的损失，例如用于公共职能、诸如道路和城市地区的清洁、绿地的灌溉、公共喷泉的运行、灭火服务的未记录的水量，其由实际消耗但未被计入的水量组成，以及
真正的损失，它们是由网络管道出现的损坏或管道接点或液压设备的老化所造成的。真正的损失是来自水供应系统的水的有形损失，也被称为“漏水”。
这些损失给水供应造成了压力，并抬高了水务的管理成本，因为它们代表的是被抽取且处理但从未到达用户的水。
在许多情况下，由接点的低效液压密封或管道上的小裂缝而得到的轻微漏水可能隐藏很长时间，有时几个月或者甚至几年。当管道发生重大损坏时可容易地观察到重大泄漏，因为它们通常导致大量的水从地面喷出，或在用户财产中流出。
在世界范围内用来减少从水供应系统的泄漏的经证明的方法是在表面处出现泄漏之前主动发现所述泄漏。这可以通过监测网络来实现，并且其好处是减少了泄漏运行以及浪费水的时间。
根据国际和国家标准，监测水供应网络的最佳实践方法是将水供应网络分区为分区计量区域(DMA)。DMA是指有测量的流量进入该离散区域的、在水供应网络内有严格边界的区域。该技术是在90年代初首次引入的。
DMA表示水供应网络的一个区域，在其中计量进入和离开该地区的水量。
在常规方式中，当将水供应网络分别细分成区域和DMA时，传统上通常会做出如下尝试，以这样的方式来形成这些区域，使得结果得到仅一条流入或流入的主管道，其中可以使用单个流量计来监测这种流入或流入的主管道。
图1图示具有水源（图1中未示出）、泵送站3、主管道4和分配管道5的现有技术水供应网络1。该水供应网络1包括地区计量的面积2。阀门6和流量计7位于DMA2和供应网络1的另外的区域9之间的边界8处。主管道4跨过边界8来为DMA2中的用户10提供水。分配管道5被用来利用DMA 2中的主管道4来连接用户10。DMA 2的所有主管道4都装备有用于测量DMA 2的所有流入和流出的流量计7和/或允许截止主管道4内部的流动的阀门6。因此，一旦流量计7和阀门6被安装到跨DMA 2边界8的所有主管道4中，就可以测量进入和离开DMA 2的水的所有流入和/或流出。该信息可能进一步被用于泄漏检测、DMA 2中的水平衡计算等。
然而，现有技术DMA的方法具有其缺点。首先，将水供应网络划分成较小的区域伴随有成本，即区域调查、安装设计、流量计和箱式装置等的费用很大，特别是如果选择小区域(例如少于1000名用户)的话。因为主管道直径很大(通常超过300mm)，在这条主管道上待安装的流量计和阀门都很大并且因此也很昂贵。
而且，用常规方式制造DMA需要‘永久’关闭许多边界阀门，而且由于区域供应布置和网络特性(比如地形和低系统压力)，有些网络在水力上很难在不会对用户造成不利影响的情况下被划分为单馈DMA。
DMA管理的关键是正确测量和分析流入和流出DMA的和最终使用者、即用户所消耗的流量。用户在DMA内部所消耗的水可以很容易地计算出来，因为在大多数情况下，用户都安装了水表。然而，测量到DMA中的流入和从DMA中的流出并不是一件容易的任务。
一般来说，测量流入和流出供应网络的离散区域、例如地区计量的区域的流体的现有方式需要非常精细且昂贵的流量计，其安装是复杂、昂贵和耗时的。
鉴于先前的讨论，很明显在流体供应网络的离散区域中、尤其对于地区计量的区域存在对一种简单且方便的流体流量测量的迫切需要。
发明内容
该目的通过根据本发明的针对流体供应网络的离散区域的用于流体流量测量的方法以及通过如根据本发明的针对流体供应网络的离散区域的用于流体流量测量的系统得以解决。
因此，本发明提供一种针对流体供应网络的离散区域的用于流体流量测量的方法，在这里该流体供应网络包括用于将流体传送给用户的管道的网络。管道的所述网络包括：
将流体从来源输送到流体供应网络中的至少一条主管道，其中该主管道跨过在离散区域和在该离散区域外部的流体供应网络的另一区域之间的边界，以及
多条分配管道，其中每条分配管道都被适配成将流体从主管道输送到流体连通至分配管道的用户。
至少两条管道的、即主管道和/或分配管道的接点建立节点。因此，位于来自离散区域边界的不同侧的相同管道上、优选主管道上的两个节点是边界节点。在该边界节点之间不存在其他节点。
分配管道配备有多个关键计量点。每个关键计量点都配装有压力传感器和消耗计量表。其中每个压力传感器都被适配成对安装压力传感器的分配管道(5、13)中的流体压力
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
作出测量。并且每个消耗计量表被适配成，测量由通过分配管道流体连通的用户进行的流体消耗
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
。
根据该方法，在步骤a）和b）期间，测量位于离散区域的内部和外部的至少两个所选关键计量点上的流体压力
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
和流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。在具有在这些所选关键计量点上所测量的流体压力
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
和流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE008
的情况下，在该方法的步骤c）期间计算跨过该离散区域的边界的主管道中的流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE010
。
应该应用该相同的方法来为跨过所述离散区域的边界的每个其他管道计算流体流量
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE011
。在这之后，通过将各个主管道的流体流量
Figure 354458DEST_PATH_IMAGE010
加起来可以计算流入/ 流出该离散区域的总流体流量。
此外，本发明提供一种针对流体供应网络的离散区域的用于流体流量测量的系统。根据本发明，该系统包括多个关键计量点，其中每个关键计量点都被适配用于位于分配管道上并且装备有压力传感器和消耗计量表。此外，至少一个关键计量点位于离散区域内并且至少一个关键计量点位于离散区域外部的另一区域中。所述关键计量点提供：
由安装在这些分配管道上的压力传感器测量的分配管道中的流体压力
Figure 6019DEST_PATH_IMAGE007
，以及
由消耗计量表测量的、由通过分配管道流体连通的用户所进行的流体消耗
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE013
。
此外，该系统包括控制单元，其被配置成，使用根据本发明的方法在关键计量点（14、15）上所测量的流体压力
Figure 989019DEST_PATH_IMAGE007
和所测量的流体消耗
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014
来计算流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE016
。
因此，存在具有针对流体供应网络的离散区域的用于流体流量测量的系统的流体供应网络。
本发明基于下面这样的见解：即可以使用安装在将用户流体连通至主管道的分配管道上的压力传感器和消耗计量表来测量离散区域的流入和流出，而不是使用基于由直接安装在主管道中的流量计来测量流入和流出的常规的现有技术方法。
如上面提到的，所述分配管道是用来将加压流体从主管道载送至用户的具有小直径（例如小于300mm）的管道。相比于流量计，安装在分配管道上的压力传感器是相对便宜的。除了这点之外，所述压力传感器的安装过程不与中断对整个离散区域的用户的流体供应相关联。
通过分配管道所供应的用户可能是私人住宅、作为一个整体的一间或每一间公寓、或工业、商业或单位机构、以及其他使用点，诸如消防栓。分配管道可以向一个用户或联合用户提供流体。
在大多数情况下，假定由用户在每条分配管道上的流体消耗是已知的，这归因于以下事实：存在安装如下消耗计量表、换言之个体流量计的法定要求，其用于测量个体的消耗并用于支付所消耗的液体，在水供应网络的情况下，用于支付所消耗的水。服务公司追踪到安装在用户的节点上的消耗计量器被定期更换，以便使消耗测量可靠和准确。因此由用户进行的消耗是公知的。
因此，一旦由压力传感器测量出从离散区域边界的两侧定位的两条分配管道上的流体压力并且在两条分配管道上由用户进行的流体消耗是已知的，就可以计算出跨过离散区域边界的主管道内的流体流量。
该方法可以容易地扩展用于多于两条的分配管道。
因此，提出本发明来提供一种针对流体供应网络的离散区域的用于流体流量测量的新的方法和系统。
本发明的另外的实施例是参考绘图的本发明的变型方案和以下描述的主题。
在本方法的一个可能实施例中，在步骤c）处，由下面的等式来计算流体流量
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018
：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
，
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
是跨过离散区域的边界的（即两个边界节点之间的）主管道上的流体流量；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE024
是边界节点之间的压力降；
Figure DEST_PATH_IMAGE026
是跨过离散区域的边界的主管道的等效水力阻力；
Figure DEST_PATH_IMAGE028
是其上安装所选关键计量点的分配管道的等效水力阻力；
Figure DEST_PATH_IMAGE030
是由安装在所选关键计量点上的压力传感器测量的分配管道中的流体压力；
Figure DEST_PATH_IMAGE032
是由消耗计量表测量的所选关键计量点上的流体消耗；
Figure DEST_PATH_IMAGE034
是流量指数参数，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE035
取决于管道内部的流体流的模式、诸如层流、湍流等等且取决于所使用的水力学方法。例如，在达西魏斯巴赫（Darcy-Weisbach）等式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
。达西魏斯巴赫等式被用于水供应网络和流体流的湍流模式。
可以通过使用专业人员已知的管道的特性、诸如节点之间的管道的长度、管道粗糙度、内部管道直径等等来计算管道、即主管道或分配管道的等效水力阻力
Figure DEST_PATH_IMAGE039
。
流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE041
的以上所述公式允许在没有在主管道上安装的昂贵流量计的情况下提供通过离散区域的边界的主管道中的流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE043
的计算。
在该方法的其他可能实施例中，限定用来为步骤a)和步骤b）处的测量选择适当关键计量点的要采用的标准。
在步骤a）处，应该在位于离散区域内部的至少一个所选第一关键计量点上测量流体压力
Figure DEST_PATH_IMAGE045
和流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE047
。此外，该所选的第一关键计量点位于流体连通至离散区域内部的边界节点的分配管道上。
在步骤b）处，应该在位于离散区域外部、即该另一区域内部的至少一个所选第二关键计量点上测量流体压力
Figure 210659DEST_PATH_IMAGE045
和流体消耗
Figure 821769DEST_PATH_IMAGE047
。此外，该所选关键计量点位于流体连通至离散区域外部的边界点的分配管道上。
此外，对于在步骤a）和b）处的测量，所有以及仅这样的关键计量点应该被选择和用于进一步测量，所述进一步测量位于它们的分配管道上，以使得没有另一第一关键计量点位于相应的所选关键计量点和离散区域内部或外部的相应边界节点之间。
用于另一测量的关键计量点的选择的上述标准允许更加准确且精确地对流进和/或流出离散区域的流体流量进行计算。
可以通过使用被应用于水供应网络的公知的基尔霍夫的方程组（Kirchhoff'ssystem of equations）来计算通过主管道的流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE049
，其中所述主管道跨过边界进入或离开离散区域。
该方程组应该包括用来为每个所选关键计量点计算其上安装相应所选关键计量点的分配管道的加入的节点中的流体压力的方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE051
，
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE053
是其上安装相应所选关键计量点的分配管道的第i个加入的节点中的流体压力；
Figure DEST_PATH_IMAGE055
是由安装在所选关键计量点处的压力传感器所测量的分配管道中的流体压力；
Figure DEST_PATH_IMAGE057
是其上安装所选关键计量点的分配管道的等效水力阻力；
Figure DEST_PATH_IMAGE059
是由消耗计量表测量的在所选关键计量点处的流体消耗；
Figure DEST_PATH_IMAGE061
是如上面描述的流量指数参数。
而且对于由所选关键计量点限制的区域内部彼此紧邻的每两个节点i和j，应该创建流体输送方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE063
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE065
是经过两个节点i和j之间的管道的流体流量；
Figure DEST_PATH_IMAGE067
是相应节点i和j中的流体压力；
Figure DEST_PATH_IMAGE069
是相应节点i和j之间的管道的等效水力阻力。
此外，对于位于离散区域的边界和相应关键计量点之间的主管道上的每个节点，应该创建根据基尔霍夫的接点法则的方程。基尔霍夫的接点法则意味着在节点处相遇的流体流量的代数和是零。
可以求解这样的方程组，因为未知参数的数目等于所创建的方程的数目。因此，可以从该系统导出通过主管道的流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE071
，其中所述主管道跨过边界进入或离开离散区域。
在该方法的可能实施例中，装备有压力传感器和消耗计量表的所选关键计量点可以具有位于分配管道上的不同空间中的压力传感器和消耗计量表，以使得消耗计量表位于压力传感器下游。该特征允许在流体供应网络中更灵活地设备安装。
在可能的实施例中，可以将该方法应用于当所选关键计量点装配有位于压力传感器的下游的多个消耗计量表时的情况。根据该实施例，在方法的步骤a）和b）处，被采用用于流体流量的进一步计算的相应关键计量点上的流体消耗被计算，作为借助于多个消耗计量表所测量的总流体消耗。
该特征允许在没有附加安装的情况下使用消耗计量表的已经现有的系统并且优化要被安装的压力传感器的数目。
在一个可能的实施例中，将针对流体供应网络的离散区域的用于流体流量测量的方法应用于水供应网络，其中该离散区域是分区计量区域（DMA）。
附图说明
为了更全面地理解本发明以及其优点，现在参照在附图中采用的以下描述。下面使用在绘图的示意图中说明的示例性实施例来更详细地解释本发明，其中：
图1示出具有通过常规方式（现有技术）隔离的DMA的流体供应网络的框图；
图2示出具有根据本发明隔离的离散区域的流体供应网络的一部分的框图；
图3示出针对流体供应网络的离散区域的用于流体流量测量的方法的框图；
图4示出具有根据本发明的实施例隔离的离散区域的流体供应网络的一部分的框图；
图5示出具有关键计量点的流体供应网络的一部分的框图；
图6示出具有装备有多个消耗计量表的关键计量点的流体供应网络的一部分的框图；
图7示出根据本发明的系统的框图。
参考绘图来描述各个实施例，其中相似的附图标记自始至终被用来指代相似元件。在下面的描述中，为了解释的目的，阐述许多具体细节以便提供对一个或多个实施例的透彻理解。可以证明这样的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。
具体实施方式
本发明涉及一种用于针对流体供应网络1的离散区域2的流体流量测量的系统36。
图2示出具有根据本发明来隔离的离散区域2的流体供应网络1的一部分的框图并且图示本发明所基于的见解。流体供应网络1的主管道4跨流体供应网络1的离散区域2的边界8，在这里边界8将离散区域2和流体供应网络1的另一区域9分开。流体供应网络1的分配管道13使主管道4与用户18流体连通。
与图1中示出的现有技术系统相比，不存在安装在主管道4上的流量计。因此，不存在通过常规手段来测量通过主管道4进入或离开离散区域2的流量的可能性。
然而，存在至少两个管道，主管道4和/或分配管道13的接点，其建立节点11、12、26、30的。其中位于边界8不同侧上的同一主管道4上的两个这样的节点11、12是边界节点11、12，而在它们之间没有任何另外的节点。
这两个边界节点11、12是管道接点，在该特定情况下是主管道4与分配管道5、13的接点。这两个边界节点11、12位于同一主管道4上，但是从离散区域2的边界10的不同侧：边界节点12位于离散区域2内部且边界节点11位于离散区域2的外部，即在另一区域9的内部。
关键计量点14、15位于边界节点11、12以及这些分配管道5、13的每一个上的用户18之间。关键计量点14、 15中的每一个都装备有压力传感器16和消耗计量表17，其中
每个压力传感器16都被适配成，对在那里安装压力传感器16的分配管道5、13中的流体压力
Figure DEST_PATH_IMAGE073
进行测量；
每个消耗计量表17都被适配成，随着测量由通过所涉及的分配管道5、13流体连通至主管道4的用户18进行的流体消耗，测量通过在那里安装消耗计量表17的分配管道5、13的流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE075
，。
图3示出根据本发明的用于针对流体供应网络1的离散区域2的流体流量测量的方法的一个实施例的流程图。
在步骤19处，在位于离散区域2内部的至少一个所选第一关键计量点14上进行流体压力
Figure DEST_PATH_IMAGE077
和流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE079
的测量。
在步骤20处，在位于离散区域2外部的至少一个所选第二关键计量点15上（即在另一区域9中）进行流体压力
Figure DEST_PATH_IMAGE081
和流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE083
的测量。
在步骤19和20处，在给定时间帧内作出对每个关键计量点14、15上的流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE085
的测量，其中所述流体消耗是由消耗计量表17所测量的通过分配管道5、13的流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE087
。该时间帧可以是15分钟、或1小时。该流体压力
Figure DEST_PATH_IMAGE089
是当测量流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE091
时该时间帧内的流体压力的平均值。测量流体消耗的时间帧越小，流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE093
就越准确地被计算。
必须同时实施在步骤19和20处在不同关键计量点14、15上的理想情况测量。然而，以时间差来在不同关键计量点14、15上实施这样的测量是可能的。所述时间差应该小于在相应关键计量点14、15上测量流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE095
的时间帧。
在步骤21处，使用在位于离散区域2内部和外部的所选关键计量点14、15上测量的流体压力
Figure 549291DEST_PATH_IMAGE089
和测量流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE097
来计算由主管道4通过边界8的流量
Figure DEST_PATH_IMAGE099
。
流量
Figure DEST_PATH_IMAGE101
可能从流体输送等式中导出：
Figure DEST_PATH_IMAGE103
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE105
是跨过离散区域2的边界8的主管道4中、也即在两个边界节点11、12之间的流体流量；
Figure DEST_PATH_IMAGE107
是边界节点11、12之间的压力降；
R是在边界节点11、12之间的主管道4的等效水力阻力；
Figure DEST_PATH_IMAGE109
是其上安装所选关键计量点14、15的分配管道17、5的等效水力阻力；
Figure DEST_PATH_IMAGE111
是由安装在关键计量点14、15上的压力传感器16测量的相应分配管道17、5中的流体压力；
Figure DEST_PATH_IMAGE113
是由消耗计量表17测量的关键计量点14、15上的流体的消耗；
Figure 393488DEST_PATH_IMAGE034
是流量指数参数。
因此，通过使用该方法不需要在主管道4上安装昂贵的流量计7用于测量流体的流量
Figure DEST_PATH_IMAGE115
。
相同的方法应该被应用用于为跨过离散区域2的边界8的每个另一管道计算流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE116
。在这之后，通过将各个主管道的流体流量
Figure 874279DEST_PATH_IMAGE116
加起来可以计算流入/ 流出离散区域2的总流体流量。
在该方法的增强实施例以内，限定用来选择适当的关键计量点的标准，以进一步提高流体流量计算的准确性。图4示出这些标准可能如何被应用。
图4示出供应网络1的一部分。至少一条主管道4跨过离散区域2的边界8。两个边界节点11、12位于边界8的不同侧上。
在边界8的一侧上，在离散区域2的内部，边界节点8是主管道4和装备有关键计量点14的分配管道13的接点。在离散区域2中还存在借助于其上安装有关键计量点31的分配管道13流体连通至用户18的其他节点30。
然而，在另一区域9中的边界8的另一侧上，在离散区域2的外部，存在具有形成节点11、22、23、24、26、27的接点的复杂管道结构。一些节点23、24、26、27是主管道4、37、38、39与分配管道5的接点，其中所述分配管道5装备有关键计量点15、28、29。其他接点11、22是另一区域9的主管道4、37、38、39的接点。
每个关键计量点14、31、15、29都装备有压力传感器16（在该图4上未示出）和消耗计量表17（在该图4上未示出）并且被适配成，测量：
在其上它们被安装的分配管道5中的流体压力
Figure DEST_PATH_IMAGE118
以及
通过分配管道5向其供应流体的用户18的流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE120
。
在该方法的步骤19以内，为了提供对通过两个边界节点11之间的主管道4上的边界8的流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE122
的准确计算，应该定义用于进行测量的在离散区域2中的至少一个所选第一关键计量点14。应该从离散区域2内部的所选第一关键计量点14进行流体压力
Figure DEST_PATH_IMAGE124
和流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE126
的测量。为了被选择用于另外的测量，所述至少一个所选关键计量点应该符合紧邻离散区域2内部的边界节点定位的要求。换言之，应该将所有以及仅仅这样的关键计量点选择为第一关键计量点14，其位于它们的分配管道13上，以使得没有另一关键计量点位于所选关键计量点14以及离散区域2内部的相应边界节点12之间。
在离散区域2中但位于流体连通至边界节点12的分配管道13上的其他关键计量点31不满足紧邻边界节点12的要求。相应地，应该从流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE128
的计算排除掉那些剩余的关键计量点31，因为不满足紧邻边界节点12的要求。因为边界节点12自己包括具有安装在其上的关键计量点14的分配管道13。
进一步地，在步骤20内，应该限定并且在另一区域9中选择用于进行针对另一流体流量计算的测量的至少一个所选第二关键计量点15。
应该采用位于另一区域9中的关键计量点15来用于另一测量。它们所有都位于流体连通至另一区域9中的边界节点11的分配管道5上，并且每一个所选第二关键计量点15都是对于边界节点11而言的下一个，即不存在位于相应所选第二关键计量点15与离散区域2之外、即另一区域9的内部的边界节点11之间的另一关键计量点。最后，所有以及仅仅这样的关键计量点15都被选择为位于它们的分配管道5上的第二关键计量点15，以使得没有另一关键计量点位于所选关键计量点15和离散区域2内部的边界节点11之间。
相反，应该从该计算排除掉剩余的关键计量点29、28，因为不满足紧邻边界节点11的要求。例如在边界节点11和关键计量点29之间存在另一节点24，其中分配管道5附接至所述另一节点，其中在所述分配管具有在其上装备的所选第二关键计量点15之一。
该关键计量点32没有被采用用于另外的测量，因为它位于如下分配管道40，所述分配管道并不流体连通至边界节点11：该关键计量点32位于流体连通至边界节点34的其他主管道33上。
因此，可能使用步骤19-21来分开计算主管道33上的流体流量。
在如上面描述的第一和第二关键计量点14、15的定义和选择之后，可以通过使用基尔霍夫的方程组来计算通过主管道4的流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE130
，所述主管道跨过在边界节点11、12之间的边界8进入或离开离散区域2，其中所述基尔霍夫的方程组公知地、被应用于水供应网络1。
该方程组应该包括用来为每个所选关键计量点15、14计算其上安装相应所选关键计量点14、15的分配管道5的加入的节点12、23、24中的流体压力的方程，如其在上面所描述的那样。
也应该对于彼此紧邻的每两个节点23和22、11和24、11和23、11和12来创建流体输送方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE131
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE132
是通过两个节点i和j之间的管道的流体流量；
Figure 917060DEST_PATH_IMAGE067
是相应节点i和j中的流体压力；
Figure DEST_PATH_IMAGE133
是相应节点i和j之间的管道的等效水力阻力。
此外，对于如下每个节点22、11，应该创建根据基尔霍夫的接点法则的方程，其中所述每个节点是位于边界8和相应关键计量点15之间的多个主管道4、37、38、39的接点。基尔霍夫的接点法则意味着在节点11、22处相遇的流体流量的代数和是零。
可以求解这样的方程组，因为未知参数的数目等于所创建的方程的数目。因此，可以从该方程组导出通过主管道4的流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE135
，所述主管道跨过两个边界节点11、12之间的边界8进入或离开离散区域2。
在对跨过离散区域2的边界8的每个主管道4、33执行流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE137
的计算之后，通过将对于每个主管道4、33的流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE139
加起来可以导出总流体流量。
图5示出关键计量点14的优选实施例，其中该关键计量点14的压力传感器16和消耗计量表17位于不同空间中。该消耗计量表17位于压力传感器16的下游，其中流动方向是从节点12至用户18并且消耗计量表17位于压力传感器16和用户18之间。
图6展示具有多个消耗计量表17的关键计量点14。该消耗计量表17安装在压力传感器16的下游。这在如下情况中可能发生：压力传感器16安装在向联合用户18（例如具有多个公寓的住宅）提供流体的分配管道13上，而消耗计量表17被安装在每个公寓中。
在这种情况下，应该采用位于关键计量点下游的所有用户18的总消耗来进一步计算流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE141
。
在一个可能的实施例中，流体供应网络是水供应网络并且离散区域是分区计量区域（DMA）。
图7示出根据本发明的针对流体供应网络的离散区域2的用于流体流量测量的系统36。如在上面在图2上描述的系统那样，系统36包括多个关键计量点，它们中的至少两个是14、15，其中每个关键计量点14、15分别位于分配管道5、13上并且装备有压力传感器16和消耗计量表17。
每个压力传感器16都被适配成，对在那里安装压力传感器16的分配管道5、13中的流体压力
Figure 785790DEST_PATH_IMAGE073
进行测量。每个消耗计量表17都被适配成，测量由通过分配管道5、13流体连通的用户18进行的流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE142
。此外，至少一个关键计量点14位于离散区域2的内部并且至少一个关键计量点15位于另一区域9中，即离散区域2的外部。所述关键计量点14、15被适配成，提供所测量的数据。
该系统还包括控制单元35，其被配置成通过使用根据本发明的方法所测量的数据来执行流体流量的计算。
尽管已经借助于优选实施例详细地图示和描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例。本领域技术人员可以在不离开要求保护的发明的保护范围的情况下推导出其他变型。
附图标记
1- 流体供应网络
2- 离散区域、分区计量区域
3- 加压部件、泵送站
4、33、37、38、39- 主管道
5、13、40- 分配管道
6- 阀门
7- 流量计
8- 离散区域的边界
9- 另一区域
10、18- 用户
11、12、34- 边界节点
14、15、28、29、31、32- 关键计量点
16- 压力传感器
17- 消耗计量表
19-21 （方法步骤）
22、23、24、26、27、30-节点
35- 控制单元
36- 针对流体供应网络的离散区域的用于流体流量测量的系统。

Claims (7)

1.一种针对流体供应网络（1）的离散区域（2）的至少一条主管道（4）中用于流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE002
测量的方法，该流体供应网络（1）包括用于将流体传送给用户（18）的管道的网络，其中所述管道的网络包括：
将流体从来源输送到所述流体供应网络（1）中的至少一条主管道（4），其中所述主管道（4）跨过在所述离散区域（2）和所述流体供应网络（1）的另一区域（9）之间的边界（8）；以及
多条分配管道（5、13），其中每条分配管道（5、13）都被适配成，将流体从所述主管道（4）输送到流体连通至所述分配管道（5、13）的用户（18）；以及
多个节点，所述节点是至少两条管道的接点，其中位于边界（8）的不同侧上的相同的所述主管道（4）上的两个这样的节点是边界节点（11、12），而没有任何另外的节点位于它们之间；
多个关键计量点（14、15），其中每个关键计量点（14、15）都位于分配管道（5、13）上并且装配有压力传感器（16）和消耗计量表（17），其中
每个压力传感器（16）都被适配成，对安装所述压力传感器（16）的所述分配管道(5、13)中的流体压力
Figure DEST_PATH_IMAGE004
作出测量；
每个消耗计量表（17）被适配成，测量由流体连通至所述分配管道（5、13）的用户（18）进行的流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，其中在所述分配管道上安装所述消耗计量表（17），
所述方法包括以下步骤
a）进行对位于所述离散区域（2）内部的至少一个所选第一关键计量点（14）上的所述流体压力
Figure DEST_PATH_IMAGE007
和所述流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE009
的测量，
b）进行对位于所述另一区域（9）内部的至少一个所选第二关键计量点（15）上的所述流体压力
Figure DEST_PATH_IMAGE011
和所述流体消耗
Figure DEST_PATH_IMAGE013
的测量，
c）使用在所选关键计量点（14、15）上所测量的所述流体压力
Figure DEST_PATH_IMAGE014
和所述流体消耗
Figure 243435DEST_PATH_IMAGE005
来计算所述流体流量
Figure DEST_PATH_IMAGE015
。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤c）内，根据由以下公式来计算所述流体流量
Figure 894996DEST_PATH_IMAGE015
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE018
是在跨过所述离散区域（2）的所述边界（8）的所述至少一条主管道（4）上的流体流量；
Figure DEST_PATH_IMAGE020
是在所述边界节点（11、12）之间的压力降；
Figure DEST_PATH_IMAGE022
是跨过所述离散区域（2）的所述边界（8）的所述主管道（4）的等效水力阻力；
Figure DEST_PATH_IMAGE024
是其上安装所述所选关键计量点（14、15）的所述分配管道（5、13）的等效水力阻力；
Figure 563482DEST_PATH_IMAGE014
是由安装在所述所选关键计量点（14、15）处的所述压力传感器（16）所测量的所述分配管道（5、13）中的流体压力；
Figure DEST_PATH_IMAGE025
是由所述消耗计量表（17）所测量的在所述所选关键计量点（14、15）处的所述流体消耗；
Figure DEST_PATH_IMAGE027
是流量指数参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中
对于步骤a）的测量，选择在所述离散区域（2）内部的至少一个所选第一关键计量点，以使得所述所选第一关键计量点（14）位于流体连通至在所述离散区域（2）的内部的所述边界节点（12）的分配管道（13）上，
其中只有紧邻在所述离散区域（2）内部的所述边界节点（12）来定位的这样的第一关键计量点被选择并用于步骤a）的测量，
对于步骤b）的测量，选择在所述离散区域（2）外部的至少一个所选第二关键计量点，以使得所述所选第二关键计量点（15）位于流体连通至在所述离散区域（2）外部的所述边界节点（11）的分配管道（5）上，
其中只有紧邻在所述离散区域（2）内部的所述边界节点（12）来定位的这样的第一关键计量点被选择并用于步骤a）的测量。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，
其中每个关键离散点（14、15）位于分配管道（5、13）上并且装备有压力传感器（16）和消耗计量表（17），
其中所述压力传感器（16）和所述消耗计量表（17）位于所述分配管道上的不同地方上，以使得所述消耗计量表（17）位于所述压力传感器（16）下游。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述关键计量点装备有位于所述压力传感器（16）下游的多个所述消耗计量表（17），其中所述关键计量点（14、15）上的所述流体消耗
Figure 224270DEST_PATH_IMAGE005
是借助于多个所述消耗计量表（17）所测量的总流体消耗。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述流体供应网络是水供应网络并且所述离散区域是分区计量区域DMA。
7.一种针对流体供应网络（1）的离散区域（2）的至少一条主管道（4）中用于流体流量
Figure 835380DEST_PATH_IMAGE015
测量的系统，所述流体供应网络（1）包括用于将流体传送至用户（18）的管道的网络，其中所述管道的网络包括：
将流体从来源输送到所述流体供应网络（1）中的至少一条主管道（4），其中所述主管道（4）跨过在所述离散区域（2）和所述流体供应网络（1）的另一区域（9）之间的边界（8）；以及
多条分配管道（5、13），其中每条分配管道（5、13）都被适配成，将流体从所述主管道（4）输送到流体连通至所述分配管道（5、13）的用户（18）；以及
多个节点，所述节点是至少两条管道的接点，其中位于所述边界（8）的不同侧上的相同的所述主管道（4）上的两个这样的节点是边界节点（11、12），而没有任何另外的节点位于它们之间；
包括
多个关键计量点（14、15），其中每个关键计量点（14、15）都被适配成，位于分配管道（5、13）上并且装配有压力传感器（16）和消耗计量表（17），其中
每个压力传感器（16）都被适配成，对安装所述压力传感器（16）的所述分配管道(5、13)中的流体压力
Figure 189001DEST_PATH_IMAGE014
作出测量；
每个消耗计量表（17）被适配成，测量由所述用户（18）进行的流体消耗
Figure 190455DEST_PATH_IMAGE005
，所述用户由所述分配管道（5、13）流体连通，
其中，
至少一个关键计量点（14）位于所述离散区域（2）内并且至少一个关键计量点（15）位于在所述离散区域（2）外面的所述另一区域（9）中，以及
所述关键计量点（14、15）被适配成，提供所测量的所述流体压力
Figure 953137DEST_PATH_IMAGE014
和所测量的所述流体消耗
Figure 153174DEST_PATH_IMAGE005
，
控制单元（35），其被配置成，通过使用根据权利要求1至4中的任一项所述的方法在所述关键计量点（14、15）上所测量的所述流体压力
Figure 943276DEST_PATH_IMAGE014
和所测量的所述流体消耗
Figure 432026DEST_PATH_IMAGE005
来计算所述流体流量
Figure 965775DEST_PATH_IMAGE015
。
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