CN215895287U - 气体仪表组监测系统及仪表组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体仪表组监测系统和一种仪表组。通过实施用于流体仪表组的监测系统，可监测仪表组的异常状况(包括流体泄漏或其他系统故障)以及气体混合比或气体密度。使用如振动传感器之类的传感器的监测系统可根据如仪表组的振动之类的异常状况检测流体泄漏或其他系统故障。传感器可沿着仪表组布置在可能发生流体泄漏或其他系统故障的不同位置。由传感器检测到的传感信息被传送到处理或控制单元，该处理或控制单元可触发告警信号单元以对潜在的流体泄漏发出警报。这种监测流体仪表组的完整性的系统有助于快速识别流体泄漏并做出响应，而无需依赖与泄漏的流体相关的视觉或嗅觉线索。

Description

气体仪表组监测系统及仪表组

技术领域

本公开涉及一种测量诸如天然气或混合气体(例如天然气和氢气，有时称为混配气体)等流体的监测计量系统、用于这样的系统的仪表组、以及监测这样的计量系统的健康状况。本公开还涉及一种使用一个或多个振动传感器检测仪表组的异常振动作为潜在气体泄漏的指标的监测系统。

背景技术

计量系统在工厂、车间、制造厂或其他工业或非工业环境中广泛用于分配流体和测量流体的分配，该环境不限于室内环境。一种计量系统涉及天然气的分配。还可使用计量系统分配其他气体，例如包含天然气和氢气的混合气体。其他气体可用于制备混合气体。可使用计量系统分配其他流体，该其他流体可以是液体，例如水。许多计量系统的一个共同特点是使用至少一组仪表来测量(和/或调节)相应流体的流量。这种仪表组通常位于远离环境的位置，并耦合至分配系统的管线。有些仪表组很难定期访问以便更广泛地对可能影响仪表组(例如分配系统)的效能的性能或健康问题进行本地监测。

仪表组有各种组成部件，包括旋转流量计、涡轮流量计、超声波流量计、隔膜流量计、(天然气)调节阀、控制阀、安全阀、电子仪器、管件和管道。这些不同部件的安装和装配为仪表组向大气中释放相应的流体(例如天然气)创造了机会。

虽然许多类型的气体泄漏可通过添加到气体混合物中的有气味的化学物质的气味来检测，但是这种检测方法依赖于在泄漏附近的旁观者和其嗅觉。此外，还要求旁观者识别气味并将其与气体联系起来。某些液体(例如水)不一定能通过气味检测出来。未及时报告流体泄漏可能会导致流体继续释放到大气中。鉴于许多气体(尤其是天然气)的高度易燃性，这增加了此类分配系统中的生命、财产和公共安全风险。

实用新型内容

本实用新型旨在解决的技术问题在于如何更安全、可靠及高效地监测计量系统的异常状况。

根据一些实施例，一种对健康或其他性能问题进行远程监测、检测和报警的流体监测系统提供了检测异常状况的更可靠且更高效的方法，该异常状况包括分配系统和/或仪表组中的意外(天然气)泄漏。示例性但非限制性地说，在仪表组中，振动传感器可用于检测振动，压力传感器可用于检测压力，油状况传感器可用于检测油状况参数。可对所检测的这些和其他健康相关信号之中的任何一个进行监测，以检测异常变化并相应地发出警报。

根据一些实施例，在气体环境中，提供了一种气体仪表组监测系统和一种具有气体仪表组监测系统的气体仪表组。使用振动传感器的气体仪表组监测系统感测气体仪表组或分配系统的相关元件中的振动状况，该状况可能与气体泄漏有关。根据一些实施例，振动监测检测气体成分的变化，例如混合气体比例的变化，例如天然气(甲烷)和氢气的混合比。

根据一些实施例，一种气体仪表组监测系统包括：至少一个振动感测单元，该振动感测单元位于待监测的气体仪表组的位置，以响应于气体仪表组的操作提供至少一个振动信号；一个或多个告警信号单元；以及配置为耦合至该至少一个振动感测单元和该一个或多个告警信号单元之中的每一个的主控制单元。该主控制单元配置为：使用该至少一个振动信号检测该至少一个位置处的振动状况；并且响应于振动状况控制该一个或多个告警信号单元之中的至少一个以提供告警。

该一个或多个告警信号单元可相对于该至少一个振动感测单元位于本地或远程位置。

该至少一个振动信号和相应的振动状况包括气体仪表组上的该至少一个位置附近的气体泄漏的指标之一；以及气体成分的变化。

每个相应的振动感测单元包括向主控制单元传送相应的振动信号的通信部件。在一个实施例中，该振动信号是在不使用气体仪表组的任何通信能力的情况下传送的。在一个实施例中，该振动信号是在未经气体仪表组的电子体积控制器(例如处理单元)处理的情况下传送的。

根据所示和所述的特征，气体仪表组可具有气体仪表组监测系统。

还提供了一种检测气体仪表组的气体泄漏和对检测到的气体仪表组的气体泄漏做出反应的方法。该检测方法包括：使用从位于待监测的气体仪表组的位置处的至少一个振动感测单元接收的至少一个振动信号来检测待监测的气体仪表组的振动状况；并且响应于振动状况控制一个或多个告警信号单元之中的至少一个以提供告警。

参考振动信号可以是与气体仪表组的正常操作对应的振动信号，在这种情况下，气体泄漏是根据与参考振动信号相比超过阈值水平的至少一个振动信号确定的。或者，参考振动信号可以是与确认的气体泄漏对应的振动信号，在这种情况下，气体泄漏是根据与参考振动信号基本匹配的至少一个振动信号确定的。

在检测到气体泄漏之后，对气体泄漏的响应包括将振动状况传送到一个或多个告警信号单元，以响应于振动状况提供告警。该告警然后会提示对气体泄漏做出反应。

该响应可以是对位于气体仪表组上的该至少一个位置附近的气体泄漏进行修复和/或从气体仪表组上的该至少一个位置疏散。

在一个方面中，提供了一种气体仪表组监测系统，该气体仪表组监测系统包括：至少一个振动感测单元，每个振动感测单元位于待监测的仪表组的相应位置，以提供至少一个振动感测单元信号；以及配置为耦合至该至少一个振动感测单元和一个或多个告警信号单元的控制单元。该控制单元配置为：使用该至少一个振动感测单元信号检测来自相应位置的振动状况；并且与该一个或多个告警信号单元之中的至少一个通信，以响应于振动状况提供告警信号。

在一个实施例中，该至少一个振动感测单元包括至少一个振动传感器、至少一个处理器、以及用于传送振动感测单元信号的通信部件。

在一个实施例中，该振动状况与该至少一个位置处的异常状况对应。

在一个实施例中，该至少一个位置处的振动状况是以下状况之中的任何一种：仪表组中的流体泄漏；仪表组的至少一个部件发生故障；故意破坏仪表组；未经授权使用仪表组；篡改仪表组；以及气体混合比的变化。

在一个实施例中，该振动状况与该至少一个位置处的气体混合比的确定对应。

在一个实施例中，检测振动状况包括将来自相应振动感测单元的相应振动感测单元信号与存储的相应振动感测单元的基线进行比较。在一个实施例中，该存储的相应振动感测单元的基线包括表示以下状况之一的信号：仪表组正常操作；以及仪表组异常操作。在一个实施例中，检测振动状况是响应于当前气体混合比进行的。

在一个实施例中，该控制单元配置为使用分类装置检测振动状况。

在一个实施例中，在操作期间，该一个或多个告警信号单元相对于该至少一个振动感测单元位于远程位置。

在一个实施例中，该一个或多个告警信号单元包括仪表板接口以呈现告警信号。

在一个实施例中，该告警信号对位于该至少一个位置附近的流体泄漏进行报警。

在一个实施例中，对于相应的仪表组，该控制单元还配置为耦合至感测相应仪表组的工作状况的一个或多个相应仪表组传感器，该一个或多个相应仪表组传感器之中的每一个是与该至少一个振动感测单元分离的，并且该一个或多个相应仪表组传感器提供工作状况信号；并且其中该控制单元还配置为：使用工作状况信号检测仪表组振动工作状况；并且与该一个或多个告警信号单元之中的至少一个通信，以响应于工作状况提供告警信号。在一个实施例中，该一个或多个相应仪表组传感器包括压力传感器和测量油的状况的传感器之中的任何一种。

在一个实施例中，该系统还包括消息传递中间件部件，该消息传递中间件部件用于在该至少一个振动感测单元与该控制单元之间进行通信；以及在该控制单元与该一个或多个告警信号单元之间进行通信。

在一个方面中，提供了一种仪表组，该仪表组包括：至少一个感测单元，该感测单元位于仪表组的相应位置，以提供至少一个感测单元信号；以及配置为耦合至该至少一个感测单元和一个或多个告警信号单元的仪表组处理单元。该仪表组处理单元配置为：从该至少一个感测单元接收该至少一个感测单元信号；使用该至少一个感测单元信号检测相应位置处的状况；并且与一个或多个告警信号单元之中的至少一个通信，以响应于该状况提供告警信号。

在一个实施例中，该至少一个感测单元包括至少一个传感器和至少一个处理器。

在一个实施例中，该至少一个感测单元之一感测振动。

在一个实施例中，该至少一个感测单元包括多个感测单元，并且该感测单元之中的另一个感测单元感测流速、液位、差压和油的状况之中的一种。

在一个实施例中，该状况与该至少一个位置处的异常状况对应。

在一个实施例中，该状况是以下状况之中的任何一种：仪表组中的流体泄漏；仪表组的至少一个部件发生故障；故意破坏仪表组；未经授权使用仪表组；篡改仪表组；以及仪表组处的气体混合比的变化。

在一个实施例中，该状况与仪表组处的气体混合比的确定对应。

在一个实施例中，检测状况包括以下操作之一：将来自相应感测单元的相应感测单元信号与存储的相应感测单元的基线进行比较；以及使用分类装置对来自相应感测单元的相应感测单元信号进行分类。

在一个实施例中，该存储的相应感测单元的基线包括表示以下状况之一的信号：仪表组正常操作；以及仪表组异常操作。

在一个实施例中，检测状况包括将相应感测单元信号与存储的基线进行比较，并且其中该存储的基线响应于当前气体混合比。

在一个实施例中，在仪表组的操作期间，该一个或多个告警信号单元相对于该至少一个感测单元位于远程位置。

在一个实施例中，该告警信号对位于该至少一个位置附近的流体泄漏进行报警。

在一个方面中，提供了一种计算机实现的方法，该方法包括：在处理单元处从分别位于仪表组的相应位置处的至少一个感测单元接收至少一个感测单元信号；使用该至少一个感测单元检测该至少一个位置处的状况；并且与一个或多个告警信号单元之中的至少一个通信，以响应于该状况提供告警信号。

在一个实施例中，该至少一个感测单元包括至少一个传感器和至少一个处理器。

在一个实施例中，该至少一个感测单元感测流速、液位、差压、油的状况和振动之中的任何一种。例如，该至少一个感测单元可包括振动感测单元，以提供表示振动的振动感测单元信号。

在一个实施例中，该状况与该至少一个位置处的异常状况对应。

在一个实施例中，检测状况包括以下操作之一：将来自相应感测单元的相应感测单元信号与存储的相应感测单元的基线进行比较；以及使用分类装置进行分类。在一个实施例中，该存储的基线包括表示以下状况之一的信号：仪表组正常操作；以及仪表组异常操作。在一个实施例中，该控制单元配置为在正常操作或异常操作期间接收相应的感测单元信号，并定义存储的基线。在一个实施例中，检测状况包括将来自相应感测单元的相应感测单元信号与存储的相应感测单元的基线进行比较，并且其中该比较是响应于当前气体混合比进行的。在一个实施例中，该存储的基线是响应于当前气体混合比选择的。

在一个实施例中，在执行期间，该一个或多个告警信号单元相对于该至少一个感测单元位于远程位置。

在一个实施例中，在执行期间，该一个或多个告警信号单元相对于该至少一个感测单元位于本地。

在一个实施例中，该一个或多个告警信号单元包括仪表板接口以呈现告警信号。

在一个实施例中，该至少一个位置处的状况是以下状况之中的任何一种：仪表组中的流体泄漏；仪表组的至少一个部件发生故障；故意破坏仪表组；未经授权使用仪表组；篡改仪表组；以及气体混合比的变化。

在一个实施例中，该至少一个感测单元信号是该至少一个位置附近的流体泄漏的指标。

在一个实施例中，该状况与该至少一个位置附近的流体泄漏对应。

在一个实施例中，该告警信号对位于该至少一个位置附近的流体泄漏进行报警。

在一个实施例中，该方法是由基于云的处理单元执行的，该基于云的处理单元被耦合为经由一个或多个网络在该至少一个感测单元与该一个或多个告警信号单元之间进行通信。

在一个方面中，提供了一种基于云的系统，该系统包括处理单元和存储指令的非暂时性存储装置，这些指令在被处理单元执行时配置该基于云的系统以执行该方法方面的任何一个实施例的方法。

这些方面和其他方面是显而易见的，包括计算机程序产品方面，其中产品包括存储指令的非暂时性存储装置，该指令在被处理器执行时配置该处理器以执行文本中的任何方法。此外，仪表组(例如气体仪表组)包括：至少一个感测单元，每个感测单元位于待监测的仪表组的相应位置，以提供至少一个感测单元信号；以及位于本地的控制单元，该控制单元配置为耦合至该至少一个感测单元，并且还与位于远程的控制单元通信；其中该位于本地的控制单元配置为：将至少一个感测单元信号传送到位于远程位置的控制单元以提供输入数据，以便使用该至少一个感测单元信号检测相应位置的状况，以响应于该状况触发向一个或多个告警信号单元中的至少一个传送告警信号。在一个实施例中，该至少一个感测单元包括振动传感器，并且该状况包括如上所述的异常状况。

通过本实用新型上述的各个方面所实现的技术效果在于通过设置传感器在相应位置监测异常状态，无需依赖视觉和嗅觉来做出判断，使得对系统的监测更加有效、可靠。

附图说明

图1是一个示例的串联过压保护的示意图；

图2是一个示例的监测过压保护的示意图；

图3是一个示例的泄压过压保护的示意图；

图4是一个示例的使用振动传感器的仪表组监测系统的示意图；

图5是一个示例的使用振动传感器的仪表组监测系统的示意图；

图6示出了一个示例中的具有油监测功能的旋转流量计；

图7、8和9是一些示例的油监测系统的框图；

图10、11和12是一些示例的具有工作状况监测系统的旋转流量计的示意图；

图13和14是一些示例的工作状况监测系统的框图。图13和14的工作状况监测系统可用于图10和11所示的旋转流量计的任何一个示例。

本实用新型的概念是通过一些实施例来最佳地说明的，这些实施例是参照附图说明的，在附图中，相似的附图标记始终表示相似的特征。应理解，在本文中使用的术语“实用新型”旨在表示以下说明的实施例的基础实用新型概念，而不仅仅表示实施例本身。还应理解，该总体实用新型概念不限于以下说明的示例性实施例，并且应按照这种思想阅读以下说明。

具体实施方式

在本文中说明的总体实用新型概念不限于任何单个环境，并且可应用于各种环境或应用。具体而言，虽然在本文中说明了天然气环境，但是本领域普通技术人员应理解，可其他流体分配环境也同样适用，包括其他气体，包括混合气体、水和油。应理解，本文中的示例主要是相对于天然气测量站或仪表组说明的。它们通常位于公用设施分配系统中的服务管线与用户的燃料管路或用户的管道系统之间。

天然气或化石气体是一种无味的天然碳氢化合物气体混合物，主要由甲烷组成，但也可能包含不同量的其他高级烷烃，有时还包含一定百分比的氢气、二氧化碳、氮气、硫化氢或氦气。天然气被用作加热、烹饪、发电、车辆燃料以及各种行业中的其他过程的能源。为了帮助公用事业机构和用户检测泄漏，天然气添加有散发类似臭鸡蛋气味的气体。这种加臭是通过向天然气混合物中加入叔丁基硫醇实现的。

天然气仪表组从公用事业机构的服务端点获取天然气，并将其输送到用户的气体系统。在输送过程中，天然气在压力下流经各种部件，包括管道、过压装置和测量装置。

在一些实施例中，天然气与另一种气体混配，产生混合气体或混配气体。常见的混合气体包括氢气与天然气的混合物。这种混合气体在燃烧时产生的碳排放量较低。但是，这种气体混配会产生较低的热值。因此，希望测量气体混合比和/或检测气体混合比何时发生变化。这种变化可通过确定气体密度的变化来测量。

各种气体具有各自的气体密度，混配气体的气体密度随着混配气体的比例变化。气体密度影响气体中的振动(例如频率)的测量。例如，出于消费的目的，希望知道特定气体的比率。另外，在实施例中，泄漏检测是响应于气体混合比进行的。振动信号阈值是可确定的，例如根据相应气体混合比的相应参考信号确定。根据检测到的气体混合比，可使用适当的振动信号来进行泄漏检测。

仪表组管道

天然气仪表组由钢管、各种配管、焊接配件、螺纹配件、法兰、垫圈、压力端口、减压装置和测量装置构成。天然气仪表组的构造为这些部件的接合位置的泄漏创造了的机会。

仪表组测量装置

测量装置测量天然气的流量，并且可以是容积式流量计或推断式流量计的形式。

容积式流量计是一种制造公差很小的精密测量仪器。随着天然气流入流量计，天然气充满测量室，并从测量室排空。然后，流量计计算这种情况发生的次数，并确定流过流量计的天然气量。随着测量室的容差的变化，流量计的精度也会发生变化。

推断式流量计是一种制造公差也很小的精密测量仪器。随着天然气流入流量计，天然气流过测量室。通过机械或电子方式测量流动速率或速度，并与测量室的面积进行比较。

对于这两种类型的测量仪器，天然气中的颗粒会附着在流量计的不同内部部件上，并产生阻力。这种阻力会增大操作流量计所需的压力，因而降低流量计的出口压力。

测量装置中的测量可在处理单元的辅助下进行。该单元可限定电子体积校正器(EVC)。处理单元可耦合至通信单元和/或显示单元，以传送或呈现信息。

仪表组过压装置

过压装置提供了一种释放天然气的潜在过压的方式。天然气仪表组可使用三种过压保护方法之一：串联过压保护、监测过压保护和泄压过压保护。此外，这三种方法之中的每一种都可组合安装和/或并行安装，以提高可靠性并防止维护期间的用户停机。

图1示出了串联过压保护装置100的一个示例性例子。这种形式的过压保护需要串联安装两个或更多过压装置(102A、102B)。每个装置都有助于将源自公用事业机构的端接点的仪表组入口104压力降低到用户的气体系统的设定输送压力。该系列中的每个过压装置都有不同的压力设定。第一过压装置102A降低仪表组入口104压力(即，工作压力端接点)，该压力随后由串联的第二过压装置102B进一步降低。该系列中的最后一个过压装置将来自前一个过压装置的压力降低到可向仪表组出口(106)端接点(即，用户的气体系统)安全输送天然气的水平。

在过压装置失效的情况下，一个小“梭尾”安全阀108将天然气释放到大气中。天然气的这种释放用于向旁观者或用户发出警报，以向公用事业机构通知气体有味以及过压装置的故障。

图2示出了监测过压保护200的一个示例性例子。与串联过压保护装置100类似，监测过压保护装置200需要串联安装两个或更多过压装置(102A、102B)。每个装置都有助于将仪表组入口104的压力降低到可向用户安全输送的压力水平。虽然每个装置设定在不同的压力，但它们均感测一个压力。当第一过压装置102A正在降低仪表组入口压力时，第二过压装置102B和该系列中的任何附加过压装置正在“监测”压力。但是，若第一过压装置102A失效，则第二过压装置102B接管控制，并开始降低仪表组入口104的压力。

若监测过压保护装置200中的过压装置(102A、102B)的组合未能充分降低压力，则监测装置进行控制，并且在天然气流入仪表组出口106之前将少量天然气通过位于系列末端的小“梭尾”安全阀108释放到大气中。天然气的这种释放用于向旁观者或用户发出警报，以向公用事业机构通知气体有味以及过压装置的故障。

图3示出了泄压过压保护装置300的一个示例性例子。这种过压保护方法涉及布置将仪表组入口104的压力降低到仪表组出口106的压力的单个过压装置102，以向用户的气体系统安全输送。

在泄压过压保护装置300中的单个过压装置102失效的情况下，一个大泄压阀302将天然气释放到大气中，从而降低过压。

对于所有三种过压保护配置(100、200、300)，释放过压的备用机制是将天然气释放到大气中。鉴于天然气的高度易燃性，若不加检测，则会对周围环境造成健康和安全风险。从经济的角度来看，天然气在天然气仪表组之外的消耗也是一种浪费，并且可能费用很高。此外，天然气中的甲烷的释放更广泛地对臭氧层和自然环境构成威胁。在涉及大泄压阀302的泄压过压保护300的情况下，这些问题可能会加剧，并可能在任何给定时间释放大量天然气。混合气体也存在类似的问题。

除了这些导致天然气释放到大气中的过压保护配置(100、200、300)之外，天然气还可能在天然气仪表组的其他位置释放。天然气仪表组由以下部件的全部或一部分组成：旋转流量计、涡轮流量计、超声波流量计、隔膜流量计、天然气调节阀、控制阀、安全阀、电子仪器、管件和管道。这些不同部件的安装和装配为天然气仪表组向大气释放天然气创造了各种机会。

在有活跃的天然气泄漏的位置，时间对于最大限度地减少对周围区域和自然环境的潜在破坏至关重要。这同样适用于其他类型的流体泄漏，包括漏油。但是，为了控制或阻止泄漏，必须首先检测到泄漏，然后向公用事业机构报告，这样才能采取适当的措施。

在没有监测系统的情况下，天然气泄漏的检测在很大程度上取决于用户或旁观者是否在泄漏的周围区域中并且足够靠近，以闻到与叔丁基硫醇相关的“臭鸡蛋”气味。此外，这种检测方法依赖于旁观者的嗅觉，其对叔丁基硫醇气味的熟悉程度，以及其对检测到的气味与本身无味的天然气有关的认识。

在没有监测系统的情况下，其他类型的流体泄漏可能同样难以检测。例如，地下管道泄漏的油可能不会被地面上的注意到。

本文说明的监测系统克服了与基于嗅觉检测天然气泄漏的机制相关联的许多限制。尤其是，它不需要附近有能够嗅出叔丁基硫醇并将其与天然气联系起来的旁观者。

同样，本文所述的监测系统不需要凭视觉检测仪表系统的泄漏，从而能够允许检测位于地下、不可见或普通人群不易接近的仪表系统中的位置的泄漏。

振动状况监测

在监测系统中使用振动传感器可立即检测到由流体泄漏引起的仪表组中的异常状况。通过可靠且快速地检测流体泄漏，能够更迅速地做出响应以停止泄漏，这有可能降低爆炸的可能性和严重性。

由于仪表组在各种流速下具有固有频率，因此使用传感器检测仪表组的振动变化的监测系统有助于检测流体泄漏。尤其是，若检测到仪表组所具有的频率与其固有频率相比是异常的，则可能表明存在流体泄漏。

本领域普通技术人员应理解，每个物体、结构和系统有其固有频率。此外，可对任何特定的物体、结构或系统计算这种固有频率。例如，简单振荡的固有频率可定义为：

f＝ω/2π

其中，ω是振荡的角频率，单位为弧度/秒。以下表达式定义了角频率：

ω＝√(k/m)

这意味着：

f＝√(k/m)÷2π

其中k是弹簧常数，m是质量。

举例来说，若k＝100牛/米，m＝1千克，则固有频率是1.6赫兹，这意味着这个系统会每秒振荡1.6次。

振动传感器能够测量物体、结构或系统的振动状况。通过在仪表组的各个位置布置振动传感器，可监测仪表组。在一个实施例中，可监测气体混合物。尤其是，振动传感器可在仪表组的正常和异常操作期间监测仪表组。在不同混合比的气体通过时，振动传感器可测量振动。在一个实施例中，可进行观察并且准备并存储相应的基线(例如捕获的信号)。在一个实施例中，可使用相应的信号训练分类装置。

振动传感器的数量和位置可取决于多种标准，包括流体泄漏的概率、发生泄漏时的潜在泄漏量、周围区域内的人员和财产密度、以及是否有任何其他监测系统。例如，在泄压阀处(尤其是在大型泄压阀处)布置振动传感器可能是适当的，因为这些位置是仪表组中设计用于在过压情况下释放天然气的点。可能还会发现，沿着横跨都市区而不是农村地区的仪表组部分布置振动传感器更为适当。

可根据仪表组的部件的固有振动频率和检测异常变化所需的灵敏度来选择适当的振动传感器。振动传感器可连接至处理器或微处理器，该处理器或微处理器处理和调整输入振动数据的测量值和读数，包括调整振动传感器的灵敏度。振动传感器的一个例子是加速度计。

在正常活动期间，振动传感器检测仪表组的相关部件的固有频率。对于每个公用事业用户的应用，仪表组的正常活动范围是从无流量到最大流量。根据仪表组的这种正常运行周期，为每个公用事业用户的每个仪表组产生独特的振动模式。这种独特的振动模式可限定正常“特征”，并且可存储为基线振动数据，用于与(新的)操作振动数据进行比较，以检测变化，例如固有频率的变化。

对于混合气体，例如对于天然气中的氢的比率/百分比(例如0％、5％、10％等，直到预期的最大值)，可产生在各个流速下的相应的独特振动模式。可利用并确定粒度较大或较小的比率/百分比，例如可通过比较所产生的振动模式的相似性来确定。

检测到的状况变化(例如该固有频率的变化)可能表明异常活动。异常状况的一个例子是检测到的频率超过根据同一特定位置处的仪表组的正常操作周期确定的阈值频率。振动的异常可能是由多种不同的原因引发的，包括a)管道、管件、调节阀、控制阀、安全阀、仪表和仪器的泄漏；b)调节阀、控制阀和安全阀的内部部件发生故障；c)测量仪器发生故障；d)故意损坏仪表；e)未经授权的使用；以及f)篡改。这些不同的状况可能有一个或多个可能的原因。例如：

状况a)：连接应力、管道涂料失效和配合面应力；

状况b)：阀座故障、隔膜破裂、密封件损坏、部件变脏、故意破坏；以及仪表连接；

状况c)：仪表被锁住、仪表变脏、轴承故障；

状况d)：车辆碰撞、阀门打开/关闭和破坏；

状况e)：压力增大/减小、以及替代连接；和

状况f)：打开/关闭，以及操控指标。

在设计用于释放天然气的仪表组的部件(例如安全阀)处，可预先确定与天然气释放相关的异常振动，从而对该“特征”振动的检测会强烈表明这种异常是气体释放。可通过在有意和有时间限制的流体释放期间测量振动来确定异常“特征”振动，或者随后确认异常振动模式确实是由气体泄漏引起的。

检测到的状况变化(例如固有频率的变化)可能表明气体混合比的变化。在一个实施例中，对这种变化的检测用于发出告警信号(例如传送信息)。但是，在一个实施例中，在响应于气体混合比进行异常检测时，这种检测用于调整异常检测操作。例如，将检测到的振动信号与参考信号进行比较的操作被调整为利用与检测到的气体混合比相关联的参考信号(例如气体密度)。

图4示出了一个示例的仪表组监测系统的示意图。仪表组监测系统400包括至少一个振动感测单元402、主控制单元404以及一个或多个告警信号单元406。振动感测单元402包括振动传感器422和处理器单元424。主控制单元404对振动感测单元402与告警信号单元406之间的通信进行中继，告警信号单元406可以是告警信号单元406A和/或406B之中的一个或两个。主控制单元404可连接至一个或多个不同仪表组412的振动感测单元402。

除了振动感测单元402之外，还有其他类型的状况感测单元，例如压力感测单元414和油状况感测单元418，它们分别包括不同的相应传感器426、428和相应的处理单元430和432，每个处理单元430和432提供相应的输入数据408B和408C，并可连接至主控制单元404。在下文中将参照附图更详细地说明压力和油状况监测。

在一个实施例中，本文中的各种装置(例如状况感测单元(例如振动感测单元402、压力感测单元414和油状况感测单元418)、主控制单元404和告警信号单元406A和406B)包括各自的通信部件(424A、430A和432A)。各个通信部件(424A、430A和432A)经由一个或多个网络434(可以是有线和/或无线网络)按照一种或多种协议通信，这些网络和/或协议是已知的。网络434可包括公共网络，例如互联网。主控制单元404例如可作为基于云的服务提供，这种服务可配置为软件即服务(SaaS)模型。

在一个实施例中，相应的振动感测单元相互独立地将相应的振动信号传送给主控制单元404和任何相关的仪表组。例如，该传送不是经由处理单元或仪表组(例如由相应的振动感测单元监测的仪表组)的通信部件传送的。

应理解，主控制单元404包括计算设备，该计算设备具有为了通信而耦合的各种部件，包括下列部件之中的至少一部分：处理器(例如CPU，GPU等)、存储装置、一个或多个通信子系统或装置、显示器、输入装置、输出装置等。显示器可支持触摸或手势。输入装置可包括定点装置，例如鼠标、麦克风、照相机、键盘、按钮等。通信装置可提供任何有线或无线通信，并且可以是短距离或长距离型的。通信装置可耦合至定位装置，以提供基于卫星的定位服务等。输出装置可包括扬声器、灯、振动/触觉装置。各种部件可经由一条或多条通信总线或其他结构耦合。

存储装置可存储指令和数据等，这些指令在被执行时配置计算设备的操作。该指令可定义操作系统、应用等。主控制单元404的计算设备可配置为服务器或其他设备配置。

在一个实施例中，主控制单元404接收相应的仪表组数据(未示出)，包括由相应的仪表组确定的流速数据。在一个实施例中，提供用于由主控制单元404接收的数据和检测到的告警的网络接口(未示出)。由接口提供的数据可包括仪表组数据和输入数据(例如传感器数据)，包括输入数据408A、408B、408C。网络接口可提供给告警信号单元406或其他装置(未示出)。

在一个实施例中，网络接口包括图形用户界面(GUI)，该图形用户界面包括分配系统的部件的布局或地图，其中该部件包括仪表组、管道、管件、调节阀、控制阀、安全阀、仪器以及相应的传感器之中的至少一部分。在该GUI中，提供与至少一部分部件相关联的控件。这些控件配置为接收输入以执行以下操作之中的一项或多项：呈现传感器数据；呈现流速数据；呈现告警信号；激活另一个界面(例如图形用户界面的覆盖图或画面)以获得附加信息(例如，这种信息可包括先前的传感器数据和/或先前的仪表组数据、关于相关部件的细节，例如品牌、型号等)。在一个实施例中，至少一部分控件是基于手势的控件，例如用于接收点击以激活或调用控件。

在一个实施例中，数据不是经由网络接口提供的，而是由主控制单元404经由应用编程接口(API)提供给任何相应的告警信号单元406或其他装置，以供由相应装置存储和执行的应用使用。当然，主控制单元可配有网络接口和API，以为应用提供服务。该GUI可配置为如下文所进一步说明的仪表板。

本文所述的处理单元424、430和432之中的任何一个可以是上述的计算设备。还可使用其他计算设备(例如其他类型的处理单元)，例如可编程逻辑装置，这种逻辑装置可以是现场可编程的，例如现场可编程门阵列(FPGA)等。

在一个实施例中，从振动感测单元402传送到主控制单元404的输入数据408A是振动数据。在另一个实施例中，振动感测单元402的处理单元424处理来自振动传感器的振动数据，并将输入数据408A(包括告警数据)传送到主控制单元404。振动感测单元402可传送告警数据和振动数据(信号)。

接收包括振动数据的输入数据408A(例如类似于原始振动数据，并且与例如由本地处理单元424确定的经过处理的告警信号或振动状况不同)的主控制单元404可进一步将该数据处理成振动状况，然后将振动状况作为输出数据410传送到一个或多个告警信号单元406。为了处理振动数据以产生振动状况，主控制单元404访问所存储的被确定为仪表组的正常“特征”的基线振动数据，并将输入振动数据(例如408A)与该存储的基线振动数据进行比较。可替代地，主控制单元404访问所存储的在异常操作期间被确定为仪表组的“特征”的异常振动数据，并比较输入振动数据以寻找潜在的匹配。主控制单元404可使用算法或一组规则来确定接收到的振动数据(例如408A)的振动状况。

如上所述，在一个实施例中，基线振动数据的选择是响应于当前气体混合比进行的。在一个实施例中，当前气体混合比例如可由操作员输入到主控制单元404中。例如，可从气体供应商接收气体混合比信息。或者或另外，可从振动数据确定当前气体混合比。在一个实施例中，例如通过与至少一个参考信号比较来评估振动数据，以确定气体混合比(或气体混合比的变化)。在一个示例中，可采用匹配算法将当前振动信号与一个或多个存储的参考信号进行比较。

例如，通过观察，在有多个振动传感器的情况下，各个振动传感器之一可发出对气体混合比的响应性较高的振动数据的信号，并且在进行比较以确定气体混合比或气体混合比的变化时可使用相应的信号。此外，使用一个相应的振动传感器确定气体混合物可适用于多个仪表组或与仪表相关的其他分配系统部件等，这是因为这些部件是相关的，因为它们都从相同的气源分配相同的气体混合物——在分配系统的相关部分中没有混合。

主控制单元404可使用机器学习来确定振动状况。例如，为了确定振动状况，主控制单元404可具有分类装置。适当的分类装置类型包括：线性分类装置，例如逻辑回归、朴素贝叶斯和感知器；决策树和随机森林；核估计(例如K-最近邻)；支持向量机和人工神经网络/深度学习；等等。在一个示例中，可执行监督学习来训练分类装置，从而提供代表正常操作和异常操作的振动信号。该信号可从真实世界测量值、模拟测量值或这两者获得。

在主控制单元404处理了振动状况之后，若该振动状况被编程为激活告警信号单元406，则主控制单元404向告警信号单元406发送告警信号作为输出数据410。告警信号单元的例子包括智能手机406A、计算机/膝上型计算机406B或任何其他移动设备。告警信号可以文本消息、电子邮件、电话呼叫或其他协议的形式发送到告警信号单元406。告警信号还可以仪表板420上的变化的形式呈现。告警信号可路由到被预订或以其他方式设置来接收这种告警信号的设备。不同的设备可接收不同的告警信号，这取决于设备类型和/或用户偏好。

若告警信号单元406接收的振动状况被确定为是由流体泄漏触发的，则告警信号单元406可激活告警信号，该告警信号指示在提供振动数据的振动感测单元402附近存在流体泄漏。

主控制单元404对振动数据的处理可包括根据数据的重要性将数据转换成标准化消息。例如，根据振动数据，可确定存在较低、中等或较高可能性的活跃流体泄漏。然后可相应地将处理后的数据发送到告警信号单元406。监视告警信号单元406的人员(例如用户)可在仪表板上查看已处理的振动数据或振动状况，并确定是否应当或需要做出响应。

在另一个实施例中，告警信号单元406与用户的智能手机406A集成在一起(例如平板电脑等其他移动设备，当然，设备的形式不是限制性的)。显示经过处理的振动数据或振动状况的仪表板配置为显现在使用用户的移动设备访问的移动应用(例如在用户的移动设备或网络浏览器上安装并执行的专用于监测系统的本机应用程序)中。这样的实施例可类似地向用户警告流体泄漏(例如天然气泄漏)，但是它也可根据用户相对于检测到潜在泄漏的地点的地理位置来建议用户疏散。它还可自动地将用户连接至公用事业机构，以获得任何必要的支持。

虽然告警信号单元406可如上所述经由用户应用的仪表板型接口进行通信，但是监测信息(例如告警或状况数据等)也可通过其他渠道传送，例如：与用户应用、电子邮件、文本或短消息服务(SMS)或它们的其他变化形式相关联的推送通知、语音(例如蜂窝语音呼叫、网络电话(VOIP))或其他渠道。

应理解，智能手机406A和计算机/膝上型计算机406B是在本文中说明的计算设备的其他例子。

在由主控制单元404接收告警数据的另一个实施例中，主控制单元404可将该数据作为告警信号中继到一个或多个告警信号单元406，或者等待二次触发，例如告警数据的另一个输入。激活告警信号单元406的综合方法可包括处理假告警和/或在特定时间段内接收两个或更多输入告警数据。

如上文所述，告警信号单元406A和406B之中的每一个均可具有显示装置或者呈现仪表板420，该仪表板420是一种应用接口，通常包括图形用户界面，并且可包括声音或者配置为接收声音(例如语音命令)。如上文所述，仪表板可以是基于网络的或基于应用的。

在一个实施例中，振动感测单元连接至本地告警信号单元，该本地告警信号单元可以是本地处理单元424的显示器或其他输出装置，或者耦合至本地处理单元424。一旦振动感测单元检测到被主控制单元视为异常的频率，本地告警信号单元就被激活，以向周围区域警告存在潜在的流体泄漏。告警信号单元可使用一种或多种感官(包括视觉、听觉或嗅觉线索)向周围区域发出警报。例如，一旦被启动，报警系统就可能导致灯光闪烁、警笛鸣响、或释放很高浓度的叔丁基硫醇。振动感测单元、主控制单元和本地告警信号单元之间的连接可以是有线的、无线的或任何其他类型的远程连接。

在另一个实施例中，振动感测单元连接至远程位置(未示出)的告警信号单元。该远程告警信号单元可由处于响应位置的人员(用户)监视。例如，该远程位置可以是公用事业机构的地点，并且该人员隶属于公用事业机构。在触发告警时，工作人员可采取适当的措施来应对潜在的流体泄漏，包括派遣技术人员去密封流体泄漏源。

除了与气体泄漏或操作异常(篡改等，如上文所列)相关的告警信号或者作为这种告警信号的替代，告警信号单元406例如可通过仪表板420接收气体混合比信息(包括气体混合比变化数据)，该信息可包括告警信号。

图5示出了一个示例的使用振动传感器并集成有消息队列遥测传输(MQTT)代理的仪表组监测系统的示意图。在此示例性实施例中，仪表组监测系统500包括分别位于不同的仪表组(412A、412B)处的两个振动感测单元(402A、402B)、MQTT代理502、主控制单元404、以及告警信号单元406。MQTT代理502是由硬件和软件组成的计算设备，并且可包括配置为使用发布/订阅协议提供消息代理服务以在设备之间传输消息的服务器。例如，它可配置为使用MQTT协议，使得包括订阅MQTT代理502的用户设备和振动感测单元402的任何警报信令单元406可通过发送和接收MQTT消息来彼此通信。单个MQTT代理可连接至一个或多个不同仪表组412，每个仪表组作为MQTT客户端。虽然说明了MQTT代理，但是也可使用其他消息传递中间件部件。

为了激活告警信号单元406，由位于仪表组412位置的振动感测单元402检测到的振动将振动数据发布给MQTT代理502。在一个示例中，振动传感器位于仪表组412上。已经订阅MQTT代理502的主控制单元404接收振动数据，将其处理为振动状况，然后根据该状况可将其发布回MQTT代理502。已经订阅MQTT代理502的告警信号单元406可从MQTT代理502接收振动状况作为告警信号，从而激活告警信号单元406。

除了振动之外，还可在仪表组中检测其他状况，包括油状况和工作状况。状况是流体或计量系统的任何属性或特征，可以是其状态、活动或健康的指标。不同类型的传感器可用于检测不同状况，并且在监测系统中可检测不止一种状况。下面说明传感器单元(例如压力感测单元414和油状况感测单元418)的选项。

油状况监测

可使用传感器(例如为手头的任务选择的油位开关)并考虑到工作环境来实现油位监测。可根据适合在预期的温度范围和压力范围等条件下工作的适当规格选择适当的传感器。可为这样的任务使用不同类型的传感器。可使用的三种不同类型的液位开关(通常是微型的)是超声波液位开关、浮子液位开关和光学液位开关。例子有非接触式液位开关，例如可从许多供应商获得的开关，包括ABB^TM、Siemens^TM、Thermo Scientific^TM、Endress+Hauser^TM、AMETEK^TM、Clark-Reliance^TM、GEMS^TM、GHM^TM和Sitron^TM。微型浮子传感器可从Flowline^TM、Baker^TM、Dwyer^TM、APG^TM、Madison^TM等获得。

油监测可在电子式气体流量计平台中实现。该电子式气体流量计可配置为每天(或按其他周期)确定油位测量值。可选择周期或其他时间计划，以最大限度减少因进行测量而导致的任何额外功耗。该电子式流量计平台因其在设施中的位置通常是由电池供电的，而不是由线路供电的。

虽然可使用单个传感器测量油损耗，但是这种单点测量可能不足以获得期望的结果。旋转流量计可配置为以用户选择的水平或竖直取向安装。选择性提供了灵活性，并降低了常备不同类型的流量计的库存的要求。但是，也可配置专用的水平或竖直流量计。对于可选择的流量计，可在流量计内的位置安装多个传感器，例如四个开关，以在流量计处于特定取向时实现感测流量计的特定腔室内的油的测量目的。例如，可布置四个油位传感器，其中第一对传感器布置在(磁性)计量壳体腔室(例如磁性计量室)内，而另一对布置在推力室内。在流量计处于水平位置时，每对中的一个流量计用于感测油，而在流量计处于竖直位置时，每对中的另一个流量计用于感测油。在专用的水平或竖直流量计中，可为每个腔室采用一个传感器，例如，两个腔室中的每一个均配有一个传感器。其中的传感器的位置可按照所用的传感器的类型确定。传感器可置于低位置或高位置(例如相对于重力)，这取决于所用的传感器的类型。

作为油位监测(指示油的消耗)的补充或替代，可检测由油的特性指示的其他流量计参数。可使用诸如分光计等传感器发出油的颜色、透明度、含气(例如起泡)、流量计腐蚀、漆料、磨屑或指示流量计健康的其他质量监测指标的信号。可安装一个或多个分光计来测量油的特性并向控制单元提供信号(例如数据)。可存储、评估代表油的特性的数据，并且可触发告警。数据和/或告警可通过通信接口传送。可在评估之前处理数据(例如求平均、调节等)，例如对照一个或多个比较阈值、基线、操作范围等进行。油位监测的各个方面也适用于油状况监测，并且对于普通技术人员来说是可理解的。

可使用各种类型的分光计，包括色度计、紫外分光计和红外分光计之中的一种或多种。旋转流量计可具有不止一个储油器(测量油状况的位置)。可在一个储油器中使用一种类型的分光计，并在第二个储油器中使用另一种类型的分光计。适用的分光计配置和基线数据例如可存储在旋转流量计的控制单元(例如处理单元)的存储装置上，以便能够通过分光计使用和测量。

图6示出了带有电子式气体流量计平台602的竖直流量计安装架中的旋转流量计600的一个实施例。电子式气体流量计平台602为旋转流量计提供了控制单元。电子式气体流量计平台602可提供油监测系统的基础，也为其限定控制单元。电子式气体流量计平台602具有平台壳体604。在图6中，平台壳体604通过安装支架608安装到流量计600的旋转流量计壳体606上。如图6所示，安装支架608可在旋转流量计壳体606的一端耦合至(例如磁性)计量壳体610。在计量壳体610内有腔室612，该腔室612具有计量单元614，该计量单元614响应于由旋转流量计壳体606中的旋转叶轮驱动的轴的旋转而测量流过旋转式气体流量计600的流体的流量。计量单元614用于提供旋转信息。在此实施例中，它是一个磁性单元，但是在其他实施例中，提供旋转信息的计量单元包括光学读取器、编码器、针轮等。

在旋转流量计壳体606的与计量壳体610相反的一侧设有推力壳体616。在计量壳体610和推力壳体616之中的每一个内均设有各自的储油器610A和616A，由于旋转流量计600内的油的消耗，在储油器610A和616A内收集油。附图中示出了在计量壳体610和推力壳体616的相应面上用于在储油器610A和616A的相应位置感测油的一对传感器618和620。应理解，虽然在相应的位置示出了一个传感器，但是也可使用不只一个传感器，例如用于测量和监视不只一个特性。例如，优选使用特定的传感器进行油位监测，并使用特定的传感器进行其他参数监测。

虽然未示出，但是旋转流量计600可配置为水平安装，其中流量计600相对于图6旋转90°。可经由计量壳体610和推力壳体616的相应的其他面安装一对油传感器(未示出)。在水平安装情况下，可调整电子式气体流量计平台602的位置以便于观察。在另一个实施例中(也未示出)，可提供沿任何一个取向安装的可选配置，在该配置中具有四个配对的传感器，这些传感器布置为使得每个腔室内有两个传感器。每个腔室内的一个(或多个)传感器是针对水平取向布置的，而其他传感器是分别针对竖直取向布置的。

油传感器618用于感测计量壳体610内的腔室612中的油位。油传感器620用于感测推力壳体616内的推力室622中的油位。虽然未示出，但是传感器接线(例如在相应壳体610和616的外部延伸)可将传感器618和620耦合至平台602。如上所述，油传感器618和620可用于感测其他油特性。还可安装另外的油传感器(未示出)。

旋转流量计600配置为垂直取向。即，流量计600具有竖直排列的流量入口624和出口626，使得流体(例如气体)竖直流过流量计。

图7和8示出了一些示例的油监测系统700和720的框图。在图7中，油监测系统700包括电子式气体流量计平台602和两个传感器618和620，这些传感器例如用于根据图6的旋转流量计600监测两个不同腔室内的油位。应理解，可使用适用的传感器来监测其他参数。

在图8中，油监测系统720包括耦合至两对油位传感器616A/616B和618A/618B的电子式气体流量计平台602。在此实施例中，旋转流量计是针对有选择性的取向配置的。对于水平取向，传感器616A位于第一腔室中，对于竖直取向，传感器616B位于相同的(第一)腔室中。对于水平取向，传感器618A位于第二腔室中，对于竖直取向，传感器618B位于相同的(第二)腔室中。应理解，可使用适用的传感器来监测其他参数。

在图7和8中，电子式气体流量计平台602可定义为如上所述的计算设备。针对用于油状况监测等的电子式气体流量计平台602进一步说明的部件、协议和配置等的特定示例可适用于其他监测，例如使用振动进行监测的仪表组。

更具体地说，例如，电子式气体流量计平台602包括处理器702、存储装置704以及用户接口628。处理器702电耦合至存储装置704和用户接口628。电子式气体流量计平台602(例如处理器702)可耦合至用于其他测量的其他传感器或部件(例如磁性流量计613)等。电子式气体流量计平台602还可包括电子地耦合至处理器702的有线通信接口630。在其他实施例中，磁性操作被所述的光学或机械操作代替。

用户接口628和有线通信接口630之中的每一个均提供可由处理器702控制的告警信号接口，以通过远程和/或本地方式向旋转流量计发出告警信号。板载(相对于平台602)无线通信接口(未示出)是告警信号接口的另一个例子，并且可由处理器702以电子方式控制。

处理器702可以是微处理器、微控制器等。处理器702可实现为处理器核心、中央处理单元(CPU)等。

存储装置704可包括存储器，例如可编程存储器，例如电可擦除只读存储器(EEPROM)。

用户接口628可以是显示屏、灯、铃或可发出告警信号的其他输出装置之中的任何一种或多种。该用户接口优选显示差压值和/或告警。

如上所述，电子式气体流量计平台602还可包括有线通信接口630，例如用于传送数据，包括压差数据和/或告警数据。有线通信接口630可以是电子式气体流量计平台的一个部件。有线通信接口630可耦合至提供外部通信装置的短距离和/或长距离通信装置(未示出)。该短距离和/或长距离通信装置可包括天线和配套电路。在一个未示出的例子中，该短距离或长距离通信装置可以是旋转流量计600所板载或内置的。短距离和/或长距离通信装置可配置为使用已知的协议或标准进行通信，例如通过蜂窝网络传送短消息服务(SMS)消息/文本消息、通过Bluetooth^TM网络或Zigbee^TM网络传送消息等(Bluetooth是BluetoothSIG,Inc.的商标，Zigbee是Zigbee Alliance的商标)。这种消息可以是告警消息或数据报告消息，或者是这两者。有线通信接口可包括通用串行总线(USB)、RS-232、以太网或其他标准接口或专有接口。有线通信接口630可传送压差数据以及其他数据。还可提供对存储装置704的存取功能，例如用于实现编程。但是，也可提供用于对存储装置704编程的其他接口或装置。

在操作时，油传感器可具有集电极开路输出，从而在油位低时，传感器开路(高电平)。这种传感器易于组合，例如在每个腔室内所用的一对传感器是通过“有线与”方式连接的可选流量计取向配置。图8示出了以有线“与”配置(例如使用门632A和632B)向处理器702提供输入的各对传感器。

在这种配置中，由于取向的原因，一个传感器总是开路的，而对应安装取向的另一个传感器在油位正常时是闭路的(低电平)。但是在低油位的情况下，两个传感器都是开路的(高)，并且有线“与”的输出是高电平。电子式流量计可将这种有线“与”逻辑检测为每个腔室的低油位信号。在另一个示例中(未示出)，可使用逻辑来有效地对处理器702内的各个信号进行“与”运算。

电子式流量计平台602可对来自不同腔室的两个低油位信号进行“或”运算(例如使用“或”门634(如图7所示)或逻辑)，以产生一个低油位告警。“或”门可将来自图8的门632A和632B的信号进行组合。在触发油位过低告警时，电子式流量计平台602会发送告警脉冲(例如控制接口628、630之一)。可控制用户接口，例如以显示和/或发出告警和/或将告警传送给另一个装置。若电子式气体流量计平台602是如此配备的，则可控制有线通信接口630以通过短消息(或其他消息类型)传送告警。

电子式流量计平台602可控制在告警日志(例如在存储装置704中)中记录告警。可控制存储装置来记录告警。可使用各种记录技术和做法来记录和/或报告数据，例如按特定的时间间隔(例如每15分钟、每小时等)进行。日志条目可包括表示特定值和标志(例如告警标志)的数据，其中，一个标志可专用于油位告警。

还应理解，油监测系统700和720可适于在处理器702处从两个或更多类型的传感器接收相应的信号，例如用于测量多个参数。图9示出了限定油监测系统740的系统300的一种修改。在系统740中，与系统702的配置类似，处理器700接收来自传感器618和620的油传感器信号、以及来自传感器742和744的油传感器信号。传感器742和744可包括用于在相应位置610A和616A感测油参数(状况)的分光计。

每个传感器618、620、742和744可提供其自己的输入信号。例如，油位信号(由适用的开关测量)可与油状况信号(由分光计测量)分开接收。如图所示，可使用多个油位传感器，其中每个储油器可具有一个(图7、9)或多个这样的传感器(例如图8)。类似地，可使用多个分光计，其中每个储油器可具有一个(图9)或多个这样的传感器(未示出)。虽然在使用两个或多个这样的传感器测量单个储油器的油位时可将多个油位传感器通过一个或多个“与”门(图8)耦合至处理器702，但是考虑到油位信号的二元性质(开或关)，使用这样的门控方式来组合分光计信号可能是不合理的。可单独接收每个分光计信号。可使用“或”门746(或逻辑)来组合分光计信号，如相对于“或”门734所述。在旋转流量计配置为有选择性地水平或竖直取向并且相应储油器中的油的汇集(或其他布置)可能引取向而变化时，这种配置可能是有用的。

油监测系统的处理器702可编程为定期醒来以读取油传感器信号。还可在唤醒时进行其他测量(读数和/或计算)。某些测量可能比其他测量更频繁。

应理解，处理器702可将油传感器信号和/或告警信号作为输入数据408C提供给主控制单元404，该主控制单元404可与针对振动数据和泄漏检测以及气体混合比检测所述的方式类似地处理这样的数据和/或中转告警信号。在主控制单元404中可配置针对处理器702所述的处理特征，从而对来自传感器的光谱图像数据进行处理，并与基线和阈值等进行比较。

工作、压力状况监测

可替代地或附加地，可使用在本文中说明的监测系统来监测工作状况。图10-12示出了具有电子式气体流量计平台802的旋转式气体流量计800。电子式气体流量计平台802为旋转流量计提供了主控制单元。电子式气体流量计平台802具有平台壳体804。在图10和12中，平台壳体804通过安装支架805安装到流量计800的旋转流量计壳体806上。在图11中，平台壳体804尚未安装，并且可远程安装到另一个结构(未示出)上。安装支架805可耦合至旋转流量计壳体807一端的计量壳体806。在计量壳体807内设有磁性计量单元813，该磁性计量单元113响应于由旋转流量计壳体806中的旋转叶轮驱动的轴的旋转而测量流过旋转式气体流量计100的流体的流量。磁性计量单元813可包括作为旋转计数传感器813A的Weigand传感器。如前文所述，在其他实施例中，计量单元(例如单元813)可包括光学编码器、针轮等。

电子式气体流量计平台802可提供工作状况监测系统803的基础，限定主控制单元。根据所示的差压监测实施例，工作状况监测系统803可包括单个差压传感器(例如差压检测单元)，该差压传感器具有局部压力传感器和延伸至旋转流量计壳体806的压力导管。图10示出了延伸至旋转流量计壳体806上的靠近端口811A和811B的远程压力连接器810A、810B的压力导管808A、808B。耦合至导管808A、808B的压力传感器(未示出)安装在电子式气体流量计平台802内。压力导管808A、808B从电子式气体流量计平台802的本地连接器或本地端口812A、812B延伸。延伸至远程压力连接器810A、810B的压力导管808A、808B可分别限定第一压力传送总成(808A/810A)和第二压力传送总成(808B/810B)。

在图11中，工作状况监测系统803具有两条电子导线809A、809B，它们通向旋转流量计壳体806上的端口811A、811B，以连接至旋转流量计壳体806内的电子装置。电子式气体流量计平台802的处理器可确定差压。

在图12中，两条电子导线809A、809B延伸至磁性计量壳体807并穿过其中的端口(未示出)。

在图10-12中，相应的压力传感器分别在旋转流量计800内的不同位置测量压力，即，在流体可从中流过的壳体806的入口814和出口816处测量。因此，压力传感器的安装位置本身并不重要，因为压力是在壳体内获取的。在一些实施例中，第一压力传送总成(例如传感器和导线等)和第二压力传送总成(例如传感器和导线和/或导管等)传送待监测的旋转流量计800内的不同位置的压力信息。在一个实施例中(例如图10)，该信息是流体信号，而在其他实施例中(例如图11和12)，该信息是电子信号。

在另一个实施例中，例如，在平台802未直接安装到磁性壳体807上的情况下，平台802可接收不同类型的体积脉冲输入。平台802可接收输入，例如从机械式气体流量计的计数器或另一个电子式气体流量计的计数器接收输入，该计数器可直接安装到磁性壳体807上。这些输入脉冲具有与由磁传感器拾取的脉冲相似的功能，并且平台802可以与直接安装式平台中的方式相似的方式计算流速。这些直接安装式和远程布置式的实施例之间的差异可能是脉冲输入的频率比直接安装式平台中的低得多。在这样的示例中，平台802不能执行非常精确和及时的流量计算。如前文所述，在其他实施例中，磁性操作可由光学或机械操作代替。

差压传感器的例子有由南京沃天科技有限公司制造的PC11D(WTP10)差压传感器和由TE Connectivity Ltd.制造的DP86差压传感器。压力传感器的一个例子是由南京沃天科技有限公司制造的WTP系列压力传感器。可能希望差压传感器的测量精度为±0.05英寸水柱(或等效尺度和0至24英寸水柱范围)。

可根据任务的预计测量范围、环境等选择使用差压传感器或压力传感器。这些参数可包括流量计安装和配置的预期温度范围、差压范围、分辨率、误差和仪表安装和配置的常用压力范围。

请再次参考图10-12，电子式气体流量计平台802可提供用户接口818，例如用于显示测量结果和/或告警等，如下文所进一步说明。电子式气体流量计平台802可提供有线通信接口820，如下文所进一步说明。

图13和14示出了一些示例的工作状况监测系统900和920的框图。在图13中，工作状况监测系统900包括电子式气体流量计平台802，该电子式气体流量计平台802具有耦合至压力导管808A、808B以远程地获取压力的差压传感器902。差压传感器902提供差压检测单元，以检测和提供差压。

在图14中，差压监测系统920包括通过电导线809A、809B耦合至两个压力传感器910A/910B的电子式气体流量计平台802。工作状况监测系统920被限定为没有差压传感器902。

在图13和14中，电子式气体流量计平台802包括处理器904、存储装置906以及用户接口818。处理器904耦合至存储装置906和用户接口818。电子式气体流量计平台802(例如处理器904)还可耦合至其他传感器或部件。如图所示，处理器904耦合至用于其他测量量(例如转数计数器数据)的磁性计量单元813，以确定流速。

电子式气体流量计平台802还可包括电子地耦合至处理器904的有线通信接口820。

用户接口818和有线通信接口820之中的每一个可提供数据通信接口，该数据通信接口可以是告警信号接口，该告警信号接口可由处理器904控制，以将由处理器904确定的各种数据以相对于流量计800远程和/或本地的方式传送。该数据可包括实测和/或计算的数据，并且可包括指示告警的数据。实测和/或计算的数据可以是压力或差压值、流速等。告警数据可包括指示检测到告警状况的单个指示(例如在实测和/或计算的数据值超出该数据值的预期范围时，其中该范围可由一个或多个阈值定义)。优选处理器904仅存储和/或报告数据，例如向与其耦合的远程装置(未示出)存储和/或报告数据，如果需要，该远程装置随后执行告警确定过程。

应理解，处理器904可将压力传感器信号和/或告警信号作为输入数据408B提供给主控制单元404，该主控制单元404可与针对振动数据和泄漏检测以及气体混合比检测所述的方式类似地处理这样的数据和/或中转告警信号。在主控制单元404中可配置针对处理器904所述的处理特征，从而对来自传感器的压力数据进行处理，并与基线和阈值等进行比较。

板载(相对于平台802)无线通信接口(未示出)是数据通信接口的另一个例子，并且可由处理器904以电子方式控制。

处理器904可以是微处理器、微控制器等。处理器904可实现为处理器核心、中央处理单元(CPU)等。

存储装置906可包括存储器，例如可编程存储器，例如电可擦除只读存储器(EEPROM)。

用户接口818可以是显示屏、灯、铃或可发出告警信号的其他输出装置之中的任何一种或多种。该用户接口优选显示差压值和/或告警。

如上所述，电子式气体流量计平台802还可包括有线通信接口120，例如用于传送数据，包括差压数据、流速数据、校正数据和/或告警数据。有线通信接口820可以是电子式气体流量计平台的一个部件。有线通信接口820可耦合至提供外部通信装置的短距离和/或长距离通信装置(未示出)。该短距离和/或长距离通信装置可包括天线和配套电路。在一个未示出的例子中，该短距离或长距离通信装置可以是旋转流量计800所板载或内置的。短距离和/或长距离通信装置可配置为使用已知的协议或标准进行通信，例如通过蜂窝网络传送短消息服务(SMS)消息/文本消息、通过Bluetooth^TM网络或Zigbee^TM网络传送消息等(Bluetooth是Bluetooth SIG,Inc.的商标，Zigbee是Zigbee Alliance的商标)。这种消息可以是告警消息或数据报告消息，或者是这两者。有线通信接口可包括通用串行总线(USB)、RS-232、以太网或其他标准接口或专有接口。有线通信接口820还可实现对存储装置906的访问，例如用于实现编程，以检索存储的值等。但是，也可提供用于对存储装置906编程的其他接口或装置。

转数计数器数据、(差)压测量数据、以及用于根据传感器数据确定流速测量值的各种参数和所确定的流速数据被存储到存储装置906(例如EEPROM存储器)中。可监测的一个状况是流速。在由本申请人于2020年2月26日提交的美国专利申请62/981,791中进一步说明了流速监测，该申请通过引用整体结合在此。例如，一种用于容积式旋转流量计的工作状况监测系统确定待记录的流速和差压信息，以确定现场的流量计的这种数据的历史。可使用与流量计型号的既定良好工作数据的偏差来表明维护和/或修理需求。流量计的机械磨损或其他磨损可能导致给定流量条件下的差压测量值高于流量计在良好工作状态下的真实值(或给定差压条件下的实测流量低于良好工作状态下的真实值)。可施加至少响应于当前不同压力的校正系数来校正响应于叶轮旋转测量值而确定的流速测量值，以计入流过不驱动叶轮的流量计的额外气体流量。

在一个实施例中，该系统包括与以下装置之中的每一个耦合的主控制单元：用于从待监测的容积式旋转流量计内的独立的第一和第二位置提供压力信息的第一压力传送总成和第二压力传送总成；为流量计提供旋转信息的磁性计量单元，该旋转信息可用于确定流速；至少一个接口：以及存储装置。该主控制单元配置为：从压力信息确定当前差压；从旋转信息确定当前流速；并且根据当前流速将当前差压存储在由主控制单元维护的时间间隔记录中。在一个实施例中，该主控制单元配置为响应于旋转流量计的最大流速的相应百分比来限定时间间隔记录的每个时间间隔，并使用当前流速来确定使用哪个时间间隔记录存储当前差压。在一个实施例中，该存储装置存储限定代表差压和流速数据的基线的曲线Q的良好工作状况数据；并且该主控制单元配置为：使用曲线Q确定响应当前差压的最小允许流速；并且，若当前流速低于最小允许流速，则执行向存储装置记录和经由该至少一个接口传送告警之中的至少一种操作。

本领域普通技术人员应理解，除了计算设备方面之外，本实用新型还公开了计算机程序产品方面，其中指令存储在非瞬态存储装置(例如存储器、CD-ROM、DVD-ROM、光盘等)之中，以配置计算设备，以便执行在此存储的任何方法方面。

根据一个实施例，提供了一种仪表组监测系统，该仪表组监测系统包括：至少一个感测单元，每个感测单元位于待监测的仪表组的相应位置，以提供至少一个感测单元信号；以及配置为耦合至该至少一个感测单元和一个或多个告警信号单元的控制单元。该控制单元配置为：使用该至少一个感测单元信号检测相应位置的状况；并且与该一个或多个告警信号单元之中的至少一个通信，以响应于该状况提供告警信号。

在一个实施例中，该至少一个感测单元包括至少一个传感器和至少一个处理器。在一个实施例中，该至少一个感测单元感测流速、液位、差压、油的状况和振动之中的任何一种。在一个实施例中，该状况与该至少一个位置处的异常状况对应。

在一个实施例中，检测状况包括将来自相应感测单元的相应感测单元信号与存储的相应感测单元的基线进行比较。

在一个实施例中，该存储的相应传感单元的基线是通过在仪表组的正常操作期间测量相应的感测单元信号而确定的。在一个实施例中，该控制单元配置为在正常操作期间接收相应的感测单元信号，并定义存储的基线。

在一个实施例中，该告警信号是通过将该至少一个感测单元信号与存储的异常感测单元信号进行比较而提供的。在一个实施例中，该存储的异常感测单元信号是通过在异常操作期间在该至少一个位置处测量感测单元信号而确定的。

在一个实施例中，该一个或多个告警信号单元相对于该至少一个感测单元位于远程位置。

在一个实施例中，该一个或多个告警信号单元包括仪表板接口以呈现告警信号。

在一个实施例中，该至少一个位置处的状况是以下状况之中的任何一种：仪表组中的流体泄漏；仪表组的至少一个部件发生故障；故意破坏仪表组；未经授权使用仪表组；篡改仪表组；以及气体混合比的变化。在一个实施例中，该至少一个传感器单元包括提供振动信号的振动传感器单元，并且该状况是使用振动信号确定的。

在一个实施例中，该至少一个感测单元信号是该至少一个位置附近的流体泄漏的指标。在一个实施例中，该状况与该至少一个位置附近的流体泄漏对应。在一个实施例中，该告警信号对位于该至少一个位置附近的流体泄漏进行报警。

实际的实施方案可包含本文说明的任何或所有特征。这些和其他方面、特征以及各种组合可表示为方法、设备、系统、用于执行功能的装置、程序产品，并且可按其他方式组合本文所述的特征。本文中说明了若干实施例。但是应理解，在不脱离本文说明的过程和技术的精神和范围的前提下，能够做出各种修改。此外，可在该过程中提供其他步骤，或者从该过程去除某些步骤，并且可向该系统添加其他部件，或者从该系统去除某些部件。因此，其他实施例也在下述权利要求所限定的范围之内。

在本说明书的说明部分和权利要求中，用词“包括”和“包含”及其变化形式表示“包括但不限于”，并且它们并非旨在(并且不)排除其他部件、整数或步骤。在本说明书中，除非上下文另有要求，否则单数涵盖复数。尤其是，在使用不定冠词时，除非上下文另有要求，否则本说明书应理解为考虑了复数以及单数。

结合本实用新型的特定方面、实施例或示例说明的特征、整数、特性、化合物、化学成分或基团等应理解为可应用于任何其他方面、实施例或示例，除非与这些其他方面、实施例或示例不相容。本文公开的所有特征(包括任何所附权利要求、摘要和附图)和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可按任何组合形式进行组合(除了至少一部分此类特征和/或步骤在其中互斥的组合形式)。本实用新型不限于任何前述示例或实施例的细节。本实用新型涵盖本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的任何新颖特征或这些特征的任何新颖组合，或者涵盖所公开的任何方法或过程的任何新颖步骤或这些步骤的任何新颖组合。

Claims (27)

1.一种气体仪表组监测系统，其特征在于，包括：

至少一个振动感测单元，每个振动感测单元位于待监测的仪表组的相应位置，以提供至少一个振动感测单元信号；和

控制单元，其配置为耦合至所述至少一个振动感测单元且还耦合至一个或多个告警信号单元；

其中所述控制单元配置为：

使用所述至少一个振动感测单元信号检测来自相应位置的振动状况；并且

与所述一个或多个告警信号单元之中的至少一个告警信号单元通信，以响应于所述振动状况提供告警信号。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个振动感测单元包括至少一个振动传感器、至少一个处理器、以及用于传送所述振动感测单元信号的通信部件。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述振动状况与至少一个位置处的异常状况对应。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述至少一个位置处的所述振动状况是以下状况之中的任一种：

所述仪表组中的流体泄漏；

所述仪表组的至少一个部件发生故障；

故意破坏所述仪表组；

未经授权使用所述仪表组；

篡改所述仪表组；和

气体混合比的变化。

5.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述振动状况对应于至少一个位置处的气体混合比的确定。

6.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，检测所述振动状况包括将来自相应的振动感测单元的相应的振动感测单元信号与针对相应的振动感测单元存储的基线进行比较。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，针对相应的振动感测单元存储的基线包括表示以下之一的信号：所述仪表组正常操作；以及所述仪表组异常操作。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，检测所述振动状况是响应于当前气体混合比进行的。

9.如权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制单元配置为使用分类装置检测振动状况。

10.如权利要求1-4、7、8中任一项所述的系统，其特征在于，在操作期间，所述一个或多个告警信号单元相对于所述至少一个振动感测单元位于远程位置。

11.如权利要求1-4、7、8中任一项所述的系统，其特征在于，所述一个或多个告警信号单元包括仪表板接口以呈现告警信号。

12.如权利要求1-4、7、8中任一项所述的系统，其特征在于，所述告警信号对位于至少一个位置附近的流体泄漏进行报警。

13.如权利要求1-4、7、8中任一项所述的系统，其特征在于，对于相应的仪表组，所述控制单元还配置为耦合至感测相应的仪表组的工作状况的一个或多个相应的仪表组传感器，所述一个或多个相应的仪表组传感器之中的每一个均与所述至少一个振动感测单元分离，并且所述一个或多个相应的仪表组传感器提供工作状况信号；并且其中所述控制单元还配置为：使用工作状况信号检测仪表组振动的工作状况；并且与所述一个或多个告警信号单元之中的至少一个通信，以响应于所述工作状况提供告警信号。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述一个或多个相应的仪表组传感器包括压力传感器和测量油状况的传感器之中的任何一种。

15.如权利要求1-4、7、8中任一项所述的系统，其特征在于，还包括消息传递中间件部件，所述消息传递中间件部件用于在所述至少一个振动感测单元与所述控制单元之间进行通信；以及在所述控制单元与所述一个或多个告警信号单元之间进行通信。

16.一种仪表组，其特征在于，包括：

至少一个感测单元，其位于所述仪表组的相应位置，以提供至少一个感测单元信号；和

仪表组处理单元，其配置为耦合至所述至少一个感测单元和一个或多个告警信号单元；

其中所述仪表组处理单元配置为：

从所述至少一个感测单元接收所述至少一个感测单元信号；

使用所述至少一个感测单元信号检测所述相应位置处的状况；且

与一个或多个告警信号单元之中的至少一个进行通信，以响应于所述状况提供告警信号。

17.如权利要求16所述的仪表组，其特征在于，所述至少一个感测单元包括至少一个传感器和至少一个处理器。

18.如权利要求16所述的仪表组，其特征在于，所述至少一个感测单元之中的一个感测单元感测振动。

19.如权利要求18所述的仪表组，其特征在于，所述至少一个感测单元包括多个感测单元，并且所述感测单元之中的另一个感测单元感测流速、液位、差压和油状况之中的一种。

20.如权利要求16至19中任一项所述的仪表组，其特征在于，所述状况与所述至少一个位置处的异常状况对应。

21.如权利要求20所述的仪表组，其特征在于，所述状况是以下状况中的任何一种：

所述仪表组中的流体泄漏；

所述仪表组的至少一个部件发生故障；

故意破坏所述仪表组；

未经授权使用所述仪表组；

篡改所述仪表组；和

所述仪表组处的气体混合比的变化。

22.如权利要求16-19、21中任一项所述的仪表组，其特征在于，所述状况对应于所述仪表组处的气体混合比的确定。

23.如权利要求16-19、21中任一项所述的仪表组，其特征在于，检测所述状况包括以下之一：

将来自相应的感测单元的相应的感测单元信号与针对相应的感测单元存储的基线进行比较；和

使用分类装置对来自相应的感测单元的相应的感测单元信号进行分类。

24.如权利要求23所述的仪表组，其特征在于，针对相应的感测单元存储的基线包括表示以下之一的信号：所述仪表组正常操作；以及所述仪表组异常操作。

25.如权利要求23所述的仪表组，其特征在于，检测所述状况包括将相应的感测单元信号与存储的基线进行比较，并且其中所述存储的基线响应于当前气体混合比。

26.如权利要求16-19、21中任一项所述的仪表组，其特征在于，在所述仪表组的操作期间，所述一个或多个告警信号单元相对于所述至少一个感测单元位于远程位置。

27.如权利要求16-19、21中任何一项所述的仪表组，其特征在于，所述告警信号对位于所述至少一个位置附近的流体泄漏进行报警。

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