DE102017100416A1 - Method for detecting a leak, monitoring device and computer program for this purpose - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Erkennung einer Leckage durch Verlust eines Mediums in einem zumindest temporär verschließbaren Leitungsverbund (2) wird beschrieben. Dabei wird ein Durchfluss (V) oder Druck (P) des Mediums in dem Leitungsverbund (2) gemessen. Es wird erkannt, dass keine Leckage vorliegt, wenn es Stillstandsphasen (S) gibt, in denen kein Durchfluss (V) oder keine Druckänderung (ΔP) gemessen wurde.A method for detecting a leakage by loss of a medium in an at least temporarily closable line network (2) is described. In this case, a flow (V) or pressure (P) of the medium in the line network (2) is measured. It is recognized that there is no leakage when there are standstill phases (S) in which no flow (V) or no pressure change (ΔP) has been measured.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Leckage durch Verlust eines Mediums in einem zumindest temporär verschließbaren Leitungsverbund, wobei ein Durchfluss und/oder Druck des Mediums in dem Leitungsverbund gemessen wird.The invention relates to a method for detecting a leak by loss of a medium in an at least temporarily closable line network, wherein a flow and / or pressure of the medium in the line network is measured.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Überwachungseinrichtung zur Erkennung einer Leckage durch Verlust eines Mediums in einem zumindest temporär verschließbaren Leitungsverbund mit einem Sensor zur Messung von Durchfluss und/oder Druck des Mediums in dem Leitungsverbund, und mit einer Auswerteeinheit.The invention further relates to a monitoring device for detecting a leak by loss of a medium in an at least temporarily closable line network with a sensor for measuring flow and / or pressure of the medium in the line network, and with an evaluation unit.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die in Verbindung mit einer solchen Überwachungseinrichtung zur Leckageerkennung eingerichtet sind.The invention further relates to a computer program with program code means, which are set up in connection with such a monitoring device for leakage detection.
Solche Leitungsverbünde können Leitungssysteme sein, in dem ein Medium über die Leitungen zu Verbrauchern zugeführt werden. Dies ist bspw. für Wasserleitungen in Gebäuden der Fall, die über einen Wasserzulauf mit Wasser als Medium gespeist werden. Es gibt aber auch abgeschlossene Leitungsverbünde, bei denen im Normalzustand kein Medium verbraucht wird, wie bspw. in einem Heizungsrohrleitungsnetz einer Gebäude-Heizungsanlage.Such interconnections may be piping systems in which a medium is supplied via the lines to consumers. This is the case, for example, for water pipes in buildings, which are fed via a water inlet with water as the medium. But there are also closed line networks in which no medium is consumed in the normal state, such as. In a heating pipe network of a building heating system.
Durch Undichtigkeiten kann es zu einer unerwünschten Leckage kommen, die insbesondere bei geringem Mediumverlust nur schwer erkennbar ist und zu Schäden führen kann.Leakage can lead to unwanted leakage, which is difficult to detect, especially with low loss of medium, and can lead to damage.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Erkennung einer Leckage durch einen Mediumverlust in einem zumindest temporär verschließbaren Leitungsverbund, sowie eine hierzu ausgebildete Überwachungseinrichtung und ein Computerprogramm zu schaffen.Proceeding from this, it is an object of the present invention to provide an improved method for detecting a leak by a loss of media in an at least temporarily closable cable network, as well as a monitoring device and a computer program designed for this purpose.
Die Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch die Überwachungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und durch das Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is achieved by the method having the features of claim 1, by the monitoring device having the features of
Bei dem Verfahren wird erkannt, dass keine Leckage vorliegt, wenn es Stillstandsphasen gibt, in denen innerhalb einer vorgegebenen Mindestzeitdauer kein Durchfluss oder keine Druckänderung gemessen wurde. Im Umkehrschluss wird eine Leckage erkannt, wenn solche Stillstandsphasen ohne Durchfluss oder ohne Druckänderung innerhalb der vorgegebenen Mindestzeitdauer nicht auftreten.The method recognizes that there is no leakage when there are stoppage periods during which no flow or pressure change has been measured within a predetermined minimum period of time. Conversely, a leakage is detected if such standstill phases do not occur without flow or without pressure change within the specified minimum period of time.
In entsprechender Weise ist die Auswerteeinheit der Überwachungseinrichtung zur Überprüfung eingerichtet, ob es Stillstandsphasen gibt, in denen innerhalb einer vorgegebenen Mindestzeitdauer kein Durchfluss oder keine Druckänderung gemessen wurde. Die Auswerteeinheit ist zum Erkennen einer Leckage eingerichtet, wenn keine solchen Stillstandsphasen vorliegen bzw. im Umkehrschluss eine Leckagefreiheit erkennen, wenn Stillstandsphasen erkannt werden. Die Auswerteeinheit kann dabei z.B. ein durch geeignete Programmierung eingerichteter Mikrocontroller oder Mikroprozessor sein oder als auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführtes Computerprogramm ausgebildet sein, welches entweder Messdaten über den Durchfluss oder die Druckänderung bzw. den Druck von einem Sensor erhält oder diese aus Sensordaten extrahiert.In a corresponding manner, the evaluation unit of the monitoring device is set up for checking whether there are standstill phases in which no flow or no pressure change has been measured within a predetermined minimum period of time. The evaluation unit is set up to detect a leakage, if there are no such standstill phases or, conversely, to detect leakage, when standstill phases are detected. The evaluation unit may be e.g. be set up by suitable programming microcontroller or microprocessor or be designed as executed on a data processing unit computer program which receives either measurement data on the flow or the pressure change or the pressure of a sensor or extracted from sensor data.
So ist es denkbar, dass der Sensor eine Kamera ist, die auf einen Durchflusszähler ausgerichtet ist. Die Bildauswerteeinheit kann dann zur Bildauswertung derart eingerichtet sein, dass aus einer Bewegung von mit der Kamera in einer Folge von Bildern aufgenommenen Anzeigeelementen des Durchflusszählers ein Durchfluss von Medium detektiert wird.So it is conceivable that the sensor is a camera that is aligned with a flow meter. The image evaluation unit can then be set up for image evaluation such that a movement of the camera in a sequence of Images recorded display elements of the flow meter, a flow of medium is detected.
In gleicher Weise ist denkbar, dass die Sensoreinheit auf eine Druckanzeige eines Drucksensors ausgerichtet ist. Eine Druckänderung kann dann durch Bildauswertung aus einer Bewegung z.B. eines Zeigers der Druckanzeige eine Drucksensors erkannt werden, die mit einer Folge von Bildern aufgenommen wurde.In the same way, it is conceivable that the sensor unit is aligned with a pressure gauge of a pressure sensor. A pressure change can then be detected by image evaluation from a movement e.g. a pointer of the pressure display a pressure sensor are detected, which was taken with a sequence of images.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff „kein Durchfluss“ oder „keine Durchflussänderung“ auch die Variante zu verstehen, dass die gemessene Durchflussmenge des Mediums kleiner als ein vorgegebener Durchfluss-Offsetwert oder die gemessene Druckänderung des Mediums kleiner als ein vorgegebener Druckänderungs-Offsetwert ist. Mit Hilfe solcher Offsetwerte kann die Empfindlichkeit der Leckageerkennung reduziert werden.For the purposes of the present invention, the term "no flow" or "no change in flow" also means the variant that the measured flow rate of the medium is less than a predetermined flow offset value or the measured pressure change of the medium is less than a predetermined pressure change offset value is. With the help of such offset values, the sensitivity of the leakage detection can be reduced.
Für den Fall einer Leckageerkennung durch Verlust eines Mediums in einem zumindest temporär verschließbaren Leitungsverbund, bei dem der Druck des Mediums in dem Leitungsverbund gemessen wird, kann der Trend der gemessenen Druckwerte bestimmt und eine Leckage erkannt werden, wenn über einen vorgegebenen Trendmindestzeitraum eine Änderung der Trendwerte vorliegt. Der Trend kann bspw. durch Filterung von periodischen Schwankungen aus der gemessenen Folge von Druckwerten und/oder Druckänderungswerten bestimmt werden. Dies kann z.B. durch Bildung von Mittelwerten der Folge von Druckwerten und/oder Druckänderungswerten erfolgen. Dabei wird ausgenutzt, dass der Druck in einem verschlossenen Leitungsverbund ohne Leckage trotz der Schwankungen während des Betriebs über einen größeren Beobachtungszeitraum im Durchschnitt konstant bleibt. Im Falle einer Leckage, wie bspw. einer Mikroleckage nimmt der Druck auch im Mittel über die Zeit ab. Dies ist anhand des Trends dann erkennbar.In the event of leakage detection by loss of a medium in an at least temporarily closable line network, in which the pressure of the medium in the line network is measured, the trend of the measured pressure values can be determined and a leak can be detected, if a change of the trend values over a predetermined minimum trend period is present. The trend can be determined, for example, by filtering periodic fluctuations from the measured sequence of pressure values and / or pressure change values. This can e.g. by taking averages of the sequence of pressure values and / or pressure change values. It exploits the fact that the pressure remains constant in a sealed line network without leakage despite the fluctuations during operation over a longer observation period on average. In the event of a leak, such as a microleakage, the pressure also decreases on average over time. This is then recognizable by the trend.
Zusätzlich ist denkbar, dass eine weitere Leckageerkennung erfolgt, wenn die gemessene Durchflussmenge einen vorgegebenen Durchflussmengenwert überschreitet oder wenn der gemessene Druck einen vorgegebenen Druckgrenzwert unterschreitet. Der vorgegebene Durchflussmengenwert kann bspw. ein oberer Grenzwert für eine Menge des Mediums sein, die in einem vorgegebenen Zeitraum in den Leitungsverbund eingespeist wird. Mit der Vorgabe eines solchen Maximalverbrauchs pro Zeiteinheit können dann Leckagen durch Abfließen großer Mengen des Mediums erkannt werden, um dann z.B. automatisch ein zentrales Absperrorgan abzusperren und damit einen weiteren Zufluss von Medium in den Leitungsverbund zu verhindern.In addition, it is conceivable that a further leakage detection occurs when the measured flow rate exceeds a predetermined flow rate value or when the measured pressure falls below a predetermined pressure limit. The predetermined flow rate value may be, for example, an upper limit value for an amount of the medium which is fed into the line network in a predetermined period of time. With the specification of such a maximum consumption per unit of time, leaks can be detected by the outflow of large quantities of the medium, in order then, e.g. automatically shut off a central obturator and thus prevent further inflow of medium in the line network.
Zur Erkennung einer Leckage kann ein vorgegebener Überwachungszeitraum definiert werden. Es wird dann geprüft, ob innerhalb dieses vorgegebenen Überwachungszeitraumes kein Zustand detektiert wird, in dem kein Durchfluss oder keine Druckänderung gemessen wurde. Dann wird eine Leckage aus dem Umstand erkannt, dass während des gesamten Überwachungszeitraumes keine Stillstandsphase vorliegt. Dieser vorgegebene Überwachungszeitraum sollte im Bereich von mindestens einer Stunde liegen und bevorzugt im Bereich von zwölf bis 24 Stunden ausgewählt werden. Dabei wird ausgenutzt, dass ein temporär verschließbarer Leitungsverbund über eine solche längere Zeitspanne des vorgegebenen Überwachungszeitraumes mindestens einmal nicht genutzt wird, sodass in dieser nutzungsfreien Zeit ein Ruhezustand eintritt, bei dem kein Medium dem Leitungsverbund entnommen und damit auch kein Medium dem Leitungsverbund zugeführt wird und somit kein Durchfluss des Mediums sensiert wird bzw. in dem sich der Druck nicht ändert.To detect a leak, a predetermined monitoring period can be defined. It is then checked whether within this predetermined monitoring period, no state is detected in which no flow or no pressure change has been measured. Then a leak is detected from the fact that there is no standstill phase during the entire monitoring period. This predetermined monitoring period should be in the range of at least one hour and preferably be selected in the range of twelve to 24 hours. It is exploited that a temporarily closable cable network is not used at least once over such a longer period of the predetermined monitoring period, so that in this period of no use a hibernation occurs in which no medium taken from the line network and thus no medium is supplied to the line network and thus no flow of the medium is sensed or in which the pressure does not change.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 - Skizze eines Gebäudes mit einem Wasserleitungsnetz als Leitungsverbund und einer Überwachungseinrichtung zur Leckageerkennung; -
2 - Skizze eines Gebäudes mit einer Heizungsanlage als Leitungsverbund mit einer Überwachungseinrichtung zur Leckageerkennung in Abhängigkeit von einer Druckänderung; -
3 - beispielhaftes Diagramm des Durchflusses von Wasser über die Zeit mi Stillstandsphasen; -
4 - beispielhaftes Diagramm des Durchflusses von Wasser in einem Leitungsverbund mit einem Durchfluss-Offsetwert; -
5 - beispielhaftes Diagramm der Druckänderung in einem Heizungs-Leitungsverbund mit Stillstandsphasen; -
6 - beispielhaftes Diagramm von gemessenen Druckwerten in einem Heizungs-Leitungsverbund mit der zugehörigen Trendkurve.
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1 - Sketch of a building with a water supply network as a line network and a monitoring device for leakage detection; -
2 - Sketch of a building with a heating system as a line network with a monitoring device for leakage detection in response to a pressure change; -
3 - exemplary diagram of the flow of water over time mi Standstill phases; -
4 exemplary diagram of the flow of water in a line network with a flow offset value; -
5 - exemplary diagram of the pressure change in a heating line network with standstill phases; -
6 - Exemplary diagram of measured pressure values in a heating line network with the associated trend curve.
Weiterhin ist in der Regel eingangsseitig hinter dem Absperrhahn
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Kamera
Die Auswerteeinheit
Denkbar ist aber auch, dass der mit dem Sensor
Um nun eine Leckage in dem Leitungsverbund
Wenn über eine bestimmte Zeitspanne keine Stillstandsphase S erkannt wurde, dann wird auf das Vorliegen einer Leckage geschlossen und es kann gegebenenfalls ein Alarm ausgegeben werden. Denkbar ist auch, dass die Auswerteeinheit
Figur
Auch beim Betreib einer solchen Heizungsanlage treten in der Regel Druckschwankungen auf. Es gibt aber auch hier Stillstandsphasen, in denen keine Druckänderung vorliegt. Nur im Falle einer Leckage würden solche Stillstandsphasen nicht auftreten.Even when operating such a heating system usually occur pressure fluctuations. But there are also standstill phases in which there is no pressure change. Only in the case of leakage would such standstill phases not occur.
Insbesondere bei einer solchen Heizungsanlage als Leitungsverbund
Es wird nun geprüft, ob innerhalb des vorgegebenen Überwachungszeitraumes TÜ mindestens eine Stillstandsphase S auftritt, bei der kein Durchfluss V erkannt wurde. Erkennbar ist, dass bei dem beispielhaft gemessenen Durchflussverlauf in zwei Zeiträumen Δt1 und Δt2 solche Stillstandsphasen auftreten. Dies lässt darauf schließen, dass der temporär verschließbare Leitungsverbund
Die gestrichelte Messkurve zeigt eine Situation, bei der innerhalb des vorgegebenen Überwachungszeitraumes TÜ keinerlei Stillstandsphasen S vorhanden sind. Zwar ist auch in den Zeiträumen Δt1 und Δt2 die Entnahme im Vergleich zu den Verbrauchszeiten reduziert. Es tritt aber auch in diesen Zeiträumen immer noch ein messbarer Durchfluss V auf, der auf eine Leckage oder zumindest auf eine Mikroleckage hindeutet.The dashed trace shows a situation in which no standstill phases S are present within the predetermined monitoring period T Ü . Although the removal is reduced in the periods .DELTA.t1 and .DELTA.t2 compared to the consumption times. However, a measurable flow V, which indicates a leakage or at least a microleakage, still occurs during these periods.
Ein solches Ausbleiben von Stillstandsphasen lässt sich am besten über die Auswertung des Trends der gemessenen Druckwerte ermitteln. Hierzu erfolgt eine Filterung der periodischen Schwankungen aus der gemessenen Folge von Druckwerten P oder Druckänderungswerten ΔP. Dies ist in
Für einen Leitungsverbund
Die oben beschriebene Erkennung einer Leckage in einem Leitungsverbund
Denkbar ist zudem, dass eine Stillstandsphase erst dann erkannt wird, wenn kein Durchfluss oder keine Druckänderung in einer vorgegebenen Mindestzeit Tmin auftritt. Die z.B. in
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