EP3885641A1 - Verfahren zur überwachung eines wasserverteilsystems in einem infrastrukturobjekt, eine steuerkomponente für ein wasserverteilsystem sowie ein computerprogrammprodukt - Google Patents

Verfahren zur überwachung eines wasserverteilsystems in einem infrastrukturobjekt, eine steuerkomponente für ein wasserverteilsystem sowie ein computerprogrammprodukt Download PDF

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EP3885641A1
EP3885641A1 EP21161947.3A EP21161947A EP3885641A1 EP 3885641 A1 EP3885641 A1 EP 3885641A1 EP 21161947 A EP21161947 A EP 21161947A EP 3885641 A1 EP3885641 A1 EP 3885641A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
distribution system
water distribution
parameter
infrastructure object
Prior art date
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Pending
Application number
EP21161947.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bert Depiere
Daniel Radermacher
Philip SPECK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grohe AG
Original Assignee
Grohe AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Grohe AG filed Critical Grohe AG
Publication of EP3885641A1 publication Critical patent/EP3885641A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B7/00—Water main or service pipe systems
    • E03B7/07—Arrangement of devices, e.g. filters, flow controls, measuring devices, siphons or valves, in the pipe systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a probability value for water damage in an infrastructure object, such as, for example, in a building, in particular an industrial or residential building.
  • the method is particularly suitable for reducing or even avoiding water damage and its consequences.
  • Water damage in an infrastructure object can be caused by the uncontrolled flow of water from, for example, a water pipe, a fitting (such as a faucet, a toilet or a shower head) and / or a machine (e.g. a dishwasher or washing machine that is connected to the water pipe) .
  • Water damage can in particular be caused by a leak through which water leaks from the water pipes of a water distribution system.
  • water pipes of a water distribution system in an infrastructure object are connected to a water source (e.g. a house connection). There is no limit to the amount of water that can flow in from the water source. In the event that the water escapes from the water distribution system in an uncontrolled manner and the subsequent flow of water is ensured via the water source, such water damage can be very large.
  • Water damage can also worsen the integrity of a structure of the infrastructure object. This is especially true if, for example, essential components of the structure are made of sensitive materials, for example if it is a wooden structure that can mold when exposed to water.
  • the Main valve that controls the flow of water from a main water line into the structure is closed and the cause of the uncontrolled water outflow is corrected before the main valve is reopened.
  • a water detection device is provided in or on the infrastructure object.
  • a water detection device can be arranged in an area in which water damage would probably be noticed first and / or with the greatest probability. Such an area can, for example, be near a water pipe, near a fitting and / or machine. Should the water detection device detect increased moisture or wetness (sensorially) in the (usually dry environment), an alarm could be output and measures to contain damage could be initiated.
  • z. B be provided on the main valve of the building flow or pressure temperatures for the water in the line. Should the determined flow and / or pressure values deviate from the expected or specified test routines in the case of predeterminable test routines, the main valve can be automatically closed, whereby greater damage can possibly be avoided. If necessary, these test methods can also be used to determine or limit the location of the leak.
  • the water distribution system is a line system which in principle can be designed in any way and which is usually used to distribute water to consumer components.
  • Consumer components are all components with which water can be provided and / or consumed, for example taps, showers, bathtubs, dishwashers, refrigerators with water connections, heating systems, etc. if necessary, are also provided for the treatment of the water, for example heating components, filters, disinfection components, pipe branches, valves, measuring devices, etc.
  • the infrastructure object is any (usually fixed at a certain geographical position) that is preferably used by people.
  • Typical infrastructure objects are residential buildings. Public buildings, factories of any kind etc. are also included here. It can also be about mobile infrastructure objects, such as mobile homes or caravans.
  • the water distribution system is preferably (at least temporarily) permanently installed in or on the infrastructure object in order to distribute water within the infrastructure object for consumer components arranged or installed therein.
  • Structure parameters according to step a) are all conceivable parameters that describe the infrastructure object and / or the situation of the infrastructure object. Not only can one structure parameter be determined in step a), but it is also possible that a set of structure parameters is determined and / or that a multivalued structure parameter with a plurality of individual values (scalars) can be determined as a vector or as a matrix.
  • the at least one structural parameter or set of structural parameters can describe the structure of the infrastructure object (as a whole or in parts).
  • the structure parameter can be generated, stored and / or determined (from empirical knowledge). It is possible for that determination characteristic data, measured values, data, etc. generated by sensors and / or automatically of the structural parameter can be used, the structural parameter being calculated or specified based thereon, if necessary.
  • Water parameters according to step b) are all conceivable parameters that describe the properties and / or the behavior of the water in the water distribution system. Not only can a water parameter be determined in step b), but it is also possible that a set of water parameters is determined and / or that a multivalued water parameter with a plurality of individual values (scalars) is determined as a vector or as a matrix.
  • the at least one water parameter or a set of water parameters can describe the properties and / or the behavior of the water in the water distribution system (as a whole or in parts). It is possible for characteristic data, measured values, data, etc. generated by sensors and / or automatically to be used to determine the water parameter, the water parameter possibly being calculated or specified based thereon.
  • Water parameters are obtained in particular with at least one measuring device (directly or indirectly).
  • the measuring device already mentioned above can be any device with which the previously described water parameters can be provided. These include, for example, pressure sensors, temperature sensors, chemical or physical sensors (especially chemical sensors) for determining the material properties of the water, etc.
  • monitoring here describes, in particular, a (passive) control function with which the infrastructure object or the water distribution system in the infrastructure object can be monitored.
  • the probability value according to step c) is preferably a value which indicates a probability that an event (in the present case water damage) will occur.
  • the probability value can relate the probability in particular in relation to a specific time interval lying in the future, for example 1 day, 5 days, a week or a month.
  • the probability value indicates, for example, the probability that the event will occur in this time interval.
  • the probability value can (in addition also) include a severity or significance of the event.
  • the severity or significance means in particular the extent of possible water damage. In this case, it can be the case, for example, that the probability value is determined or determined to be higher if an expected event or the expected water damage is more serious.
  • a set of probability values can also be determined and / or a multivalued probability value is determined which comprises a plurality of individual values (scalars) as a vector or as a matrix.
  • Such probability values can specify, for example, different categories of water damage (in particular different degrees of severity of water damage), different probabilities of occurrence and / or different probabilities of occurrence for different (future) time intervals.
  • the water damage mentioned here is in particular leaks in the water distribution system, consequential damage and / or consequential damage caused by defective or incorrectly set consumer components.
  • the method described here makes it possible to use the probability value to react preventively to any water damage that may occur and thus to anticipate the occurrence of water damage or even to avoid it entirely and / or at least reduce the consequences of any water damage that occurs.
  • the method described here also makes it possible, in particular, to address the special features of the infrastructure object in which the water distribution system is arranged. For example, the effects of a leak and the possible water damage that can occur as a result of a leak are very different depending on the properties of the infrastructure object. For example, much greater consequential damage can occur in a wooden house as an infrastructure object than in a building that is bricked up. Such peculiarities can be taken into account with the method described.
  • step c) It is advantageous if the following process step is carried out after step c): d) comparing the at least one probability value with at least one threshold value and initiating at least one protective measure as a function of a result of the comparison, the protective measure serving to avoid or at least reduce water damage, the consequence of water damage and / or the risk of water damage .
  • the threshold value according to step d) is preferably likewise a probability value which indicates a limit probability from which a protective measure is to be initiated. It is also possible that a set of threshold values is used and / or that a multivalued threshold value with a plurality of individual values (scalars) is determined as a vector or as a matrix. A threshold value preferably has the same dimension (as a vector or as a matrix) or the same number of values as the probability value used. The at least one threshold value or a set of threshold values make it possible, depending on which threshold value (individual value) is undershot by which probability value, to initiate different protective measures in order to be able to react appropriately to certain risks.
  • a control command is transmitted to at least one valve of the water distribution system as a protective measure, the valve being actuated by the control command in such a way that water damage and / or the risk of water damage is avoided or at least reduced.
  • a control command is, in particular, a command to a drive of the valve to actuate the valve.
  • the control command is used to close a valve so that no more water can enter the water distribution system, in order to completely prevent the occurrence of water damage if necessary. It is also possible that a valve is only partially closed in order to at least reduce the consequences of water damage, because the amount of water that escapes is reduced.
  • At least method step c), and possibly also at least one further method step is carried out on a server, the server being arranged outside the infrastructure object and connected to a control component of the water distribution system via data-conducting connections.
  • the control component is set up to transmit water parameters obtained with the measuring device to the server via the data-carrying connection, and to transmit control commands from the server to at least one valve of the water distribution system.
  • connection between the water distribution system and the server, which connection can be implemented with different types of data transmission. These include, for example, Bluetooth, WiFi, Lan network connections, Internet connections, radio connections, telephone connections, etc.
  • method steps a) and b) can also be carried out on a server outside the infrastructure object. If necessary, preliminary structural parameters and / or preliminary water parameters (with at least one measuring device) in the infrastructure object can be determined for this purpose and transmitted to the server, the server then determining the actual structural parameters and / or water parameters from these preliminary parameters in order to obtain input values for the implementation of step c) to be generated.
  • the method can be used in particular in connection with machine learning methods in order to ensure a very high usability of the certain probability values for achieving the desired goal (reducing or even avoiding water damage and its consequences).
  • Carrying out method steps on such a server makes it possible, if necessary, to use a complex algorithm for carrying out the method steps which would not be feasible in a control component arranged within the infrastructure object.
  • the algorithm for performing the method steps can include, for example, an extensive neural network or a machine-learning module in which a statement about a probability value for water damage is made based on empirical values obtained from a large number of water distribution systems in infrastructure objects.
  • the water parameter can therefore be a parameter which describes at least one property of the water which the water has due to its state in the water distribution system. These include, for example, the mentioned parameters of pressure, flow rate, temperature, and the respective (temporal) changes in these parameters.
  • the water parameter is obtained in particular with the measuring device already described.
  • the measuring device used is preferably suitable for determining the respective water parameter.
  • the water parameter can also be inherent properties of the water. These include in particular chemical and / or physical properties of water as a substance, which can also be referred to as material properties. Examples of such material properties are, for example, the pH value or the hardness of the water.
  • the risk of water damage occurring can depend on the parameters mentioned. For example, it is possible that the risk is high when the pressure of the water is high, because then, for example, the probability of a leakage and / or failure of a component is more probable.
  • the mentioned parameters of pressure, flow rate and temperature can each relate to a specific point or the water at a specific point in the water distribution system. Such parameters can also be determined at different points in the water distribution system using measuring devices provided for this purpose. The same applies to the changes to these parameters that are also listed.
  • the specified material parameters ph value and hardness can be measured centrally. It is also possible for these parameters not to be measured, but to be permanently stored for a respective water distribution system in an infrastructure object (once).
  • the water hardness is normally dependent on the respective waterworks to which the water distribution system in an infrastructure object is connected. This water hardness does not normally change, but is related to fixed conditions. In this respect, the water hardness can also be set permanently.
  • the method is particularly advantageous if the determination of the at least one water parameter takes place with a history model, preliminary water parameters that were determined in the past in the water distribution system being taken into account in the history model.
  • the at least one structural parameter characterizes properties of residents of the infrastructure object.
  • Properties of residents of an infrastructure object are considered here from the point of view of the water distribution system and with the aim of monitoring the water distribution system as structural parameters of the infrastructure object.
  • Such parameters characterize the effects of the infrastructure object on the water distribution system. You can therefore contribute to improving a determination of the probability value.
  • Properties of the residents of the infrastructure object can be, for example, number of residents, age of residents, gender of residents, etc. All of these parameters can be used, e.g. B. to make statistical statements about the stress on the water distribution system.
  • the at least one structural parameter characterizes properties of the water distribution system of the infrastructure object and / or consumer components connected to the water distribution system.
  • Properties of the water distribution system as structural parameters are, for example, parameters that describe the structure or the setup of the water distribution system. These include line lengths, line volumes, numbers of branch points and / or valves, flow paths (especially circulation lines), etc.
  • Structural parameters of connected consumer components can contain, for example, information on the number of connected consumer components, information on the type of connected consumer components, etc.
  • the at least one structure parameter characterizes infrastructure properties of the infrastructure object.
  • This group of structural parameters is in particular parameters that relate to special, possibly structural, aspects of the infrastructure object beyond the water distribution system. Such parameters are particularly helpful to avoid possible consequential damage as a result of an effect in the water distribution system and to be taken into account when determining the probability value.
  • Such a structural parameter can, for example, indicate which structural features the infrastructure has (for example wood construction and / or concrete construction), how many floors and / or rooms the infrastructure object has, and so on.
  • the at least one structural parameter is determined using a history model, events that have had an impact on the infrastructure object and / or the water distribution system in the past are taken into account in the history model.
  • a history model for taking structural parameters into account can be structured in a similar way to a history model for taking water parameters into account.
  • long-term effects on the infrastructure object can be taken into account using a history model.
  • the point in time at which the infrastructure object was created can be used, for example, in order to take into account fundamental design-related influences and / or special features of the infrastructure object or the water distribution system when determining the probability value.
  • the age of the infrastructure object and / or the water distribution system can in particular be used to take into account (usage-related, weather-related, etc.) aging aspects when determining the probability value.
  • Damage to the water distribution system that has occurred in the past often allows conclusions to be drawn about possible further damage that may occur in the future. It is therefore helpful to take into account damage that has occurred in the past when determining the probability value.
  • step c determines the at least one probability value in step c), which is trained on the basis of input data, the input data being obtained from a large number of other infrastructure objects with water distribution systems that are monitored using the method described .
  • a high information content can advantageously be taken into account, which can also take historical information about previously determined parameters or previously learned patterns of possibly complex groups of parameters into account.
  • the (preliminary) parameters or previously learned patterns can in particular have been learned during an (initial) training phase.
  • the information learned in particular during the (initial) training phase can be represented, for example, by appropriate configurations (or adaptations) and / or links of elements of the algorithm.
  • the elements can be, for example, model parameters of the algorithm, such as weights, functions, threshold values or the like.
  • the algorithm can be implemented by an (artificial intelligence or AI) model and / or in an (AI) model.
  • the algorithm can furthermore also comprise several parts or sub-algorithms, which can interact with one another, for example, in one level next to one another and / or in several levels one above the other and / or in several time steps one behind the other.
  • the algorithm can be set up in such a way that it maps a set of input data onto at least one output or a set of output data.
  • the at least one parameter recorded (for example by sensors) via the infrastructure or the water generally forms an input or input data of the algorithm.
  • the assignment to the at least one probability parameter generally forms an output or output data of the algorithm.
  • Sets of data can be provided, for example, in the form of vectors, such as at least one input vector and at least one output vector.
  • the algorithm can be formed, for example, in the manner of a so-called machine learning model.
  • the algorithm can be formed by means of at least one artificial neural network.
  • the network usually contains elements or model parameters by means of which the input data can be mapped onto the output data.
  • Corresponding elements or model parameters can include, for example, nodes, weights, links, threshold values or the like.
  • at least one or more of the elements or model parameters can be adapted.
  • the algorithm can be designed to be self-learning, for example.
  • training phases can be carried out during ongoing operation (for example at specific times or continuously).
  • comparative examinations can be carried out during ongoing operation to determine the possibly complex liquid consumption processes in order to validate and / or (further) improve the classification carried out by the algorithm.
  • the algorithm can (possibly continuously) be improved by training it (always and / or at least also after an initial training) with new training data.
  • new training data can, for example, be generated by new recordings and / or obtained specifically for those water events that could (previously) only be classified with low accuracy.
  • a server on which the method is carried out in whole or in part is preferably used to carry out the method for monitoring a large number of different water distribution systems in infrastructure objects. In this way, a large number of data accumulate on the server, which can be used in a self-learning system to carry out the method steps (in particular step c) and possibly also steps a) and b)).
  • a control component for a water distribution system is also specified here, which contains a control device which is set up to carry out the described method.
  • the control device is preferably part of a control component that can be used in an infrastructure object in order to carry out monitoring, control and / or regulating functions on the water distribution system.
  • the control component can in particular be part of a module which also comprises a valve with which a flow of water through a line of the water distribution system can be controlled.
  • a computer program product for carrying out the method described is to be disclosed here.
  • Such a computer program product is installed in particular on a server for carrying out the described method and can be operated there.
  • Fig. 1 shows an infrastructure object with a described water distribution system and means for carrying out the described method.
  • An infrastructure object 2 is shown schematically with a water distribution system 1 arranged therein, which receives water via a water source 17 and forwards it to various consumer components 14.
  • the water distribution system 1 has water lines 3, which may also be branched at branches 19.
  • a measuring device 4, with which measuring data can be determined, is arranged on the water distribution system 1. Such measurement data can be used to determine water parameters 6.
  • the water distribution system 1 preferably has at least one controllable valve 10, with which a flow of water through the water distribution system 1 or through a line of the water distribution system 1 can be controlled.
  • a control component 13 of the water distribution system 1 which is set up to perform monitoring tasks and control tasks on the water distribution system 1 and in particular to control the at least one valve 10 described and, if necessary, to receive results from the measuring device 4.
  • the control component 13, a measuring device 4 and a valve 10 are particularly preferably arranged in a structural unit or a module.
  • the control component 13 preferably has a control device 16 in which the described method is stored in whole or in part as a computer program product, and with which the described method can be carried out.
  • the control device 16 particularly preferably also has interfaces for setting up data-conducting connections 12 to a server 11, which is preferably arranged outside the infrastructure object 2.
  • the water parameter 6 is transmitted to the server 11 via such a data-conducting connection 12.
  • the structure parameter 5 is optionally also transmitted via the data-conducting connection 12 from the control component 13 or from the infrastructure object 2 to the server 11.
  • the structure parameter 5 and the water parameter 6 are not transmitted via data-conducting connections 12 from the control component 13 or the infrastructure object 2, but are stored directly on the server 11, for example as part of an initial installation.
  • a probability calculator 20 is used on the server 11, with which a probability value 7 is determined from the available parameters, with which the probability of water damage can be determined.
  • the probability calculator 20 can optionally also include a history model 18 with which preliminary parameters can be processed.
  • the probability calculator 20 is preferably a self-learning system with which input data 15 from a large number of further infrastructure objects 2 with water distribution systems 1 can be taken into account.
  • the probability value 7 is preferably compared with a threshold value 8.
  • at least one control command 9 is transmitted from the server 11 via a data-conducting connection 12 to the control component 13 or to the valve 10 in order to carry out a measure to reduce the risk of water damage.

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Abstract

Verfahren zur Überwachung eines Wasserverteilsystems (1) in einem Infrastrukturobjekt (2) mit Wasserleitungen (3) und mindestens einer Messeinrichtung (4) zur Überwachung des Wasserverteilsystems (1), umfassend zumindest die folgenden Schritte:a) Bestimmen mindestens eines Strukturparameters (5), welcher zumindest eine Struktur des Infrastrukturobjekts (2) oder des Wasserverteilsystems (1) charakterisiert;b) Bestimmen mindestens eines Wasserparameters (6) mit der mindestens einen Messeinrichtung (4),c) Bestimmen mindestens eines Wahrscheinlichkeitswertes (7) für einen Wasserschaden, wobei hierbei der mindestens eine Strukturparameter (5) und der mindestens eine Wasserparameter (6) berücksichtigt werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung eines Wahrscheinlichkeitswertes für Wasserschäden in einem Infrastrukturobjekt, wie beispielsweise in einem Bauwerk, insbesondere einem Industrie- oder Wohngebäude. Das Verfahren ist insbesondere dafür geeignet, Wasserschäden und deren Folgen zu reduzieren oder sogar zu vermeiden.
  • Wasserschäden in einem Infrastrukturobjekt können durch den unkontrollierten Wasserfluss aus zum Beispiel einer Wasserleitung, einer Armatur (wie einem Wasserhahn, einer Toilette oder einem Duschkopf) und/oder einer Maschine (z.B. einer Geschirrspülmaschine oder einer Waschmaschine, die an die Wasserleitung angeschlossen ist) verursacht werden. Wasserschäden können insbesondere von einem Leck verursacht werden, durch welches Wasser aus den Wasserleitungen eines Wasserverteilsystems austritt. Im Allgemeinen sind Wasserleitungen eines Wasserverteilsystems in einem Infrastrukturobjekt an eine Wasserquelle (bspw. einem Hausanschluss) angeschlossen. Über die Wasserquelle kann Wasser unbegrenzt nachströmen. Im Falle, dass das Wasser aus dem Wasserverteilsystem unkontrolliert austritt, und der Nachfluss von Wasser über die Wasserquelle gewährleistet ist, können derartige Wasserschäden ein sehr großes Ausmaß annehmen.
  • Wasserschäden können auch die Integrität einer Struktur des Infrastrukturobjektes verschlechtern. Dies gilt insbesondere, wenn beispielsweise wesentliche Bauteile der Struktur aus empfindlichen Materialien bestehen, beispielsweise, wenn es sich um eine Holzstruktur handelt, die bei Wassereinwirkung schimmeln kann. Im Falle eines Wasserschadens ist es bekannt, dass das Hauptventil, das den Wasserfluss von einer Hauptwasserleitung in die Struktur steuert, geschlossen wird und der Grund für den unkontrollierten Wasserausfluss behoben wird, bevor das Hauptventil wieder geöffnet wird.
  • Es ist auch bekannt, dass in oder an dem Infrastrukturobjekt eine Wasserdetektionsvorrichtung vorgesehen ist. Eine Wasserdetektionsvorrichtungen kann in einem Bereich angeordnet werden, in dem sich voraussichtlich zuerst und/oder mit größter Wahrscheinlichkeit ein Wasserschaden bemerkbar machen würde. Ein solcher Bereich kann beispielsweise nahe einer Wasserleitung, nahe einer Armatur und/oder Maschine liegen. Sollte die Wasserdetektionsvorrichtung in der (üblicherweise trockenen Umgebung) erhöhte Feuchtigkeit oder Nässe (sensorisch) erkennen, könnte ein Alarm ausgegeben und es könnten Maßnahmen zur Schadenseindämmung eingeleitet werden.
  • Weiter ist auch bekannt, Leckage mittels spezieller Prüfverfahren in einem Gebäude zu ermitteln. Hierfür können z. B. am Hauptventil des Gebäudes Durchfluss- oder Drucktemperaturen für das Wasser in der Leitung vorgesehen sein. Sollten die ermittelten Durchfluss- und/oder Druckwerte bei vorgebbaren Prüfroutinen von den erwarteten bzw. vorgegebenen abweichen, kann eine automatische Schließung des Hauptventils erfolgen, wodurch größere Schäden ggf. vermieden werden können. Diese Prüfverfahren können ggf. auch dazu dienen, den Ort der Leckage zu ermitteln bzw. einzugrenzen.
  • Die bekannten Lösungen verhindern jedoch nur dann weitere Wasserschäden, wenn bereits ein erheblicher Wasserschaden vorliegt. Dementsprechend sind eine Methode und ein System zur effizienteren Vermeidung von Wasserschäden wünschenswert.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren zum Bestimmen eines Wahrscheinlichkeitswertes für Wasserschäden zu offenbaren, mittels dem Wasserschäden zumindest teilweise präventiv vermieden werden können.
  • Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren zur Überwachung eines Wasserverteilsystems gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen einschließlich einer Steuerkomponente sowie eines Computerprogrammprodukts sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere auch im Zusammenhang mit den Figuren, erläutert die Erfindung und führt weitere Ausführungsvarianten an.
  • Hierzu trägt ein Verfahren zur Überwachung eines Wasserverteilsystems in einem Infrastrukturobjekt bei, bei dem das Wasserverteilsystem mit Wasserleitungen und mindestens einer Messeinrichtung zur Überwachung des Wasserverteilsystems ausgeführt ist. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
    1. a) Bestimmen (bzw. Erfassen) mindestens eines Strukturparameters, welcher eine Struktur des Infrastrukturobjekts und/oder des Wasserverteilsystems charakterisiert;
    2. b) Bestimmen (bzw. Erfassen) mindestens eines Wasserparameters, der das Wasser in dem Wasserverteilsystem charakterisiert;
    3. c) Bestimmen mindestens eines Wahrscheinlichkeitswertes für einen Wasserschaden, wobei hierbei der mindestens eine Strukturparameter und der mindestens eine Wasserparameter berücksichtigt werden.
  • Das Wasserverteilsystem ist ein Leitungssystem, welches prinzipiell beliebig ausgestaltet sein kann, und welches üblicherweise zur Verteilung von Wasser an Verbraucherkomponenten dient. Verbraucherkomponenten sind alle Komponenten, mit denen Wasser bereitgestellt und/oder verbraucht werden kann, beispielsweise Wasserhähne, Duschen, Badewannen, Spülmaschinen, Kühlschränke mit Wasseranschluss, Heizungssysteme etc. Das Wasserverteilsystem umfasst üblicherweise Wasserleitungen sowie Verzweigungen und kann beliebige weitere Komponenten aufweisen, die zur Verteilung und ggf. auch zur Aufbereitung des Wassers vorgesehen sind, beispielsweise Heizkomponenten, Filter, Desinfektionskomponenten, Leitungsverzweigungen, Ventile, Messeinrichtungen, etc.
  • Das Infrastrukturobjekt ist eine beliebige (üblicherweise sich fest an einer bestimmten geographischen Position befindliche Einrichtung), die bevorzugt von Menschen genutzt wird. Typische Infrastrukturobjekte sind Wohngebäude. Hier sind aber auch öffentliche Gebäude, Fabriken jeglicher Art etc. erfasst. Es kann sich auch um mobile Infrastrukturobjekte handeln, wie beispielsweise Mobile-Homes oder Wohnwagen. Das Wasserverteilsystem ist in bzw. an dem Infrastrukturobjekt bevorzugt (wenigstens temporär) fest installiert, um Wasser innerhalb des Infrastrukturobjektes für darin angeordnete bzw. installierte Verbraucherkomponenten zu verteilen.
  • Strukturparameter gemäß Schritt a) sind alle denkbaren Parameter, die das Infrastrukturobjekt und/oder die Situation des Infrastrukturobjektes beschreiben. Es kann nicht nur ein Strukturparameter in Schritt a) bestimmt werden, sondern es ist auch möglich, dass ein Satz von Strukturparametern bestimmt wird und/oder dass ein mehrwertiger Strukturparameter mit einer Mehrzahl von Einzelwerten (Skalaren) als Vektor oder als Matrix bestimmt werden. Der mindestens eine Strukturparameter bzw. Satz von Strukturparametern kann die Struktur des Infrastrukturobjektes (als Ganzes oder in Teilen) beschreiben. Der Strukturparameter kann (aus Erfahrungswissen) generiert, gespeichert und/oder ermittelt werden. Es ist möglich, dass für die Bestimmung des Strukturparameters sensorisch und/oder automatisch erzeugte Kenndaten, Messwerte, Daten etc. herangezogen werden, wobei der Strukturparameter ggf. darauf basierend berechnet oder vorgegeben wird.
  • Wasserparameter gemäß Schritt b) sind alle denkbaren Parameter, die die Eigenschaften und/oder das Verhalten des Wassers in dem Wasserverteilsystem beschreiben. Es kann nicht nur ein Wasserparameter in Schritt b) bestimmt werden, sondern es ist auch möglich, dass ein Satz von Wasserparametern bestimmt wird und/oder dass ein mehrwertiger Wasserparameter mit einer Mehrzahl von Einzelwerten (Skalaren) als Vektor oder als Matrix bestimmt wird. Der mindestens eine Wasserparameter oder ein Satz von Wasserparametern kann die Eigenschaften und/oder das Verhalten des Wassers in dem Wasserverteilsystem (als Ganzes oder in Teilen) beschreiben. Es ist möglich, dass für die Bestimmung des Wasserparameters sensorisch und/oder automatisch erzeugte Kenndaten, Messwerte, Daten etc. herangezogen werden, wobei der Wasserparameter ggf. darauf basierend berechnet oder vorgegeben wird.
  • Wasserparameter werden insbesondere mit mindestens einer Messeinrichtung (unmittelbar oder mittelbar) gewonnen. Die weiter oben schon erwähnte Messeinrichtung kann eine beliebige Einrichtung sein, mit der die zuvor beschriebenen Wasserparameter bereitstellbar sind. Hierzu zählen beispielsweise Drucksensoren, Temperatursensoren, chemische oder physikalische Sensoren (insbesondere chemische Sensoren) zur Bestimmung von stofflichen Eigenschaften des Wassers, etc.
  • Mit dem Begriff "Überwachung" ist hier insbesondere eine (passive) Kontrollfunktion beschrieben, mit der das Infrastrukturobjekt bzw. das Wasserverteilsystem in dem Infrastrukturobjekt überwacht werden können.
  • Der Wahrscheinlichkeitswert gemäß Schritt c) ist bevorzugt ein Wert, der eine Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass ein Ereignis (in dem vorliegenden Fall ein Wasserschaden) auftritt. Der Wahrscheinlichkeitswert kann die Wahrscheinlichkeit dabei insbesondere in Bezug auf ein bestimmtes in der Zukunft liegendes Zeitintervall beziehen, beispielsweise 1 Tag, 5 Tage, eine Woche oder einen Monat. Der Wahrscheinlichkeitswert gibt beispielsweise die Wahrscheinlichkeit dafür an, dass das Ereignis in diesem Zeitintervall auftritt. Der Wahrscheinlichkeitswert kann (darüber hinaus auch) eine Schwere oder eine Bedeutung des Ereignisses mit einbeziehen. Mit Schwere oder Bedeutung ist hier insbesondere das Ausmaß eines möglichen Wasserschadens gemeint. In diesem Fall kann es beispielsweise sein, dass der Wahrscheinlichkeitswert höher bestimmt bzw. festgelegt wird, wenn ein erwartetes Ereignis bzw. der erwartete Wasserschaden schwerwiegender ist.
  • In Ausführungsvarianten kann auch ein Satz von Wahrscheinlichkeitswerten bestimmt werden und/oder es wird ein mehrwertiger Wahrscheinlichkeitswert bestimmt, der eine Mehrzahl von Einzelwerten (Skalaren) als Vektor oder als Matrix umfasst. Solche Wahrscheinlichkeitswerte können beispielsweise für verschiedene Kategorien von Wasserschäden (insbesondere verschiedene Schweregrade von Wasserschäden), verschiedene Eintrittswahrscheinlichkeiten und/oder für verschiedene (zukünftige) Zeitintervalle verschiedene Eintrittswahrscheinlichkeiten angeben.
  • Die hier angesprochenen Wasserschäden sind insbesondere Leckagen im Wasserverteilsystem, dadurch verursachte Folgeschäden und/oder Folgeschäden, die durch defekte oder nicht korrekt eingestellte Verbraucherkomponenten hervorgerufen werden.
  • Mit dem hier beschriebenen Verfahren wird es möglich, mit Hilfe des Wahrscheinlichkeitswertes präventiv auf möglicherweise eintretende Wasserschäden zu reagieren und somit das Auftreten von Wasserschäden zu antizipieren bzw. sogar gegebenenfalls gänzlich zu vermeiden und/oder zumindest die Folgen eines auftretenden Wasserschadens zu reduzieren. Das hier beschriebene Verfahren ermöglicht es insbesondere auch, auf Besonderheiten des Infrastrukturobjektes einzugehen, in welchem das Wasserverteilsystem angeordnet sind. Beispielsweise sind die Auswirkungen von einer Leckage und die möglichen Wasserschäden, die in Folge einer Leckage auftreten können, ganz unterschiedlich je nachdem, welche Eigenschaften das Infrastrukturobjekt hat. Beispielsweise können in einem Holzhaus als Infrastrukturobjekt sehr viel größere Folgeschäden auftreten als in einem Gebäude, welches mit Steinen gemauert ist. Solche Besonderheiten können mit dem beschriebenen Verfahren berücksichtigt werden.
  • Vorteilhaft ist, wenn nach Schritt c) folgender Verfahrensschritt ausgeführt wird:
    d) Vergleichen des mindestens einen Wahrscheinlichkeitswertes mit mindestens einem Schwellwert und Einleiten von mindestens einer Schutzmaßnahme in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs, wobei die Schutzmaßnahme dazu dient, einen Wasserschaden, die Folge eines Wasserschadens und/oder das Risiko eines Wasserschadens zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
  • Der Schwellwert gemäß Schritt d) ist bevorzugt ebenfalls ein Wahrscheinlichkeitswert, der eine Grenzwahrscheinlichkeit angibt, ab der eine Schutzmaßnahme eingeleitet werden soll. Es ist auch möglich, dass ein Satz von Schwellwerten verwendet wird und/oder dass ein mehrwertiger Schwellwert mit einer Mehrzahl von Einzelwerten (Skalaren) als Vektor oder als Matrix bestimmt wird. Bevorzugt hat ein Schwellwert die gleiche Dimension (als Vektor oder als Matrix) bzw. gleichviele Werte wie der verwendete Wahrscheinlichkeitswert. Der mindestens eine Schwellwert oder ein Satz von Schwellwerten ermöglichen es, je nachdem, welcher Schwellwert (Einzelwert) von welchem Wahrscheinlichkeitswert unterschritten wird, unterschiedliche Schutzmaßnahmen einzuleiten, um angemessen auf bestimmte Risiken reagieren zu können.
  • Außerdem ist es vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit des Wahrscheinlichkeitswertes als Schutzmaßnahme ein Steuerbefehl an mindestens ein Ventil des Wasserverteilsystems übermittelt wird, wobei das Ventil durch den Steuerbefehl derart betätigt wird, dass ein Wasserschaden und/oder das Risiko eines Wasserschadens vermieden oder zumindest reduziert wird.
  • Ein Steuerbefehl ist insbesondere ein Befehl an einen Antrieb des Ventils, das Ventil zu betätigen. In bevorzugten Ausführungsvarianten dient der Steuerbefehl dazu, ein Ventil zu schließen, damit kein Wasser mehr in das Wasserverteilsystem eintritt, um den Eintritt eines Wasserschadens gegebenenfalls vollständig zu verhindern. Es ist auch möglich, dass nur eine teilweise Schließung eines Ventils erfolgt, um zumindest die Folgen eines Wasserschadens zu reduzieren, weil eine austretende Wassermenge reduziert wird.
  • Besonders vorteilhaft ist, wenn zumindest Verfahrensschritt c), und gegebenenfalls auch zumindest ein weiterer Verfahrensschritt, auf einem Server durchgeführt wird, wobei der Server außerhalb des Infrastrukturobjektes angeordnet und über datenleitende Verbindungen mit einer Steuerkomponente des Wasserverteilsystems verbunden ist. Die Steuerkomponente ist dazu eingerichtet, mit der Messeinrichtung gewonnene Wasserparameter über die datenleitende Verbindung an den Server zu übermitteln, und Steuerbefehle von dem Server an mindestens ein Ventil des Wasserverteilsystems zu übermitteln.
  • Zwischen dem Wasserverteilsystem und dem Server besteht bevorzugt eine datenleitende Verbindung, die mit verschiedenen Arten zur Datenübertragung ausgeführt sein kann. Hierzu zählen beispielsweise Bluetooth, W-Lan, Lan-Netzwerkverbindungen, Internetverbindungen, Funkverbindungen, Telefonverbindungen, etc.
  • Gegebenenfalls können auch die Verfahrensschritte a) und b) auf einem Server außerhalb des Infrastrukturobjektes durchgeführt werden. Gegebenenfalls können zu diesem Zweck vorläufige Strukturparameter und/oder vorläufige Wasserparameter (mit mindestens einer Messeinrichtung) in dem Infrastrukturobjekt ermittelt und an den Server übermittelt werden, wobei der Server dann die Ermittlung der eigentlichen Strukturparameter und/oder Wasserparameter aus diesen vorläufigen Parametern durchführt, um Eingangswerte für die Durchführung des Schrittes c) zu erzeugen.
  • Das Verfahren kann insbesondere in Verbindung mit maschinellen Lernmethoden eingesetzt werden, um eine sehr hohe Verwertbarkeit der bestimmten Wahrscheinlichkeitswerte zum Erreichen des gewünschten Ziels (Wasserschäden und deren Folgen zu reduzieren oder sogar zu vermeiden) zu gewährleisten.
  • Die Durchführung von Verfahrensschritten auf einem solchen Server ermöglicht es gegebenenfalls einen komplexen Algorithmus zur Durchführung der Verfahrensschritte zu verwenden, der in einer innerhalb des Infrastrukturobjektes angeordneten Steuerkomponente so nicht durchführbar wäre. Der Algorithmus zur Durchführung der Verfahrensschritte kann beispielsweise ein umfangreiches neuronales Netz oder ein maschinenlernfähiges Modul umfassen, in welchen basierend auf Erfahrungswerten, die bei einer Vielzahl von Wasserverteilsystemen in Infrastrukturobjekten gewonnen wurden, eine Aussage über einen Wahrscheinlichkeitswert für einen Wasserschaden getroffen werden.
  • Besonders vorteilhaft ist, wenn der Wasserparameter zumindest einen der folgenden Parameter beinhaltet:
    • Druck in dem Wasserverteilsystem;
    • Durchflussrate in dem Wasserverteilsystem;
    • Temperatur in dem Wasserverteilsystem;
    • ph-Wert;
    • Härte;
    • Änderung eines Drucks;
    • Änderung einer Durchflussrate; oder
    • Änderung einer Temperatur.
  • Bei dem Wasserparameter kann es sich also um einen Parameter handeln, der zumindest eine Eigenschaft des Wassers beschreibt, welche das Wasser aufgrund seines Zustandes in dem Wasserverteilsystem aufweist. Hierzu zählen beispielsweise die genannten Parameter Druck, Durchflussrate, Temperatur, sowie die jeweiligen (zeitlichen) Änderungen dieser Parameter. Der Wasserparameter wird insbesondere mit der schon beschriebenen Messeinrichtung gewonnen. Die verwendete Messeinrichtung ist bevorzugt für die Bestimmung des jeweiligen Wasserparameters geeignet.
  • Bei dem Wasserparameter kann es sich ebenfalls um inhärente Eigenschaften des Wassers handeln. Hierzu zählen insbesondere chemische und/oder physikalische Eigenschaften des Wassers als Stoff, die auch als stoffliche Eigenschaften bezeichnet werden können. Beispiele für solche stofflichen Eigenschaften sind bspw. der ph-Wert oder die Härte des Wassers.
  • Das Risiko des Auftretens eines Wasserschadens kann von den genannten Parametern abhängen. Beispielsweise ist es möglich, dass das Risiko hoch ist, wenn der Druck des Wassers hoch ist, weil dann beispielsweise die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Leckage und/oder für das Versagen einer Komponente wahrscheinlicher ist.
  • Die genannten Parametern Druck, Durchflussrate und Temperatur können sich jeweils auf eine bestimmte Stelle bzw. das Wasser an einer bestimmten Stelle in dem Wasserverteilsystem beziehen. Solche Parameter können auch an verschiedenen Stellen des Wasserverteilsystems jeweils mit dafür vorgesehenen Messeinrichtungen bestimmt werden. Gleiches gilt für die ebenfalls aufgeführten Änderungen dieser Parameter.
  • Für die genannten stofflichen Parameter ph-Wert und Härte ist ebenfalls möglich, dass sie zentral gemessen werden. Ebenfalls ist möglich, dass diese Parameter nicht gemessen werden, sondern für eine jeweiliges Wasserverteilsystem in einem Infrastrukturobjekt (einmalig) fest hinterlegt werden. Beispielsweise ist die Wasserhärte normalerweise abhängig von dem jeweiligen Wasserwerk, an welches das Wasserverteilsystem in einem Infrastrukturobjekt angeschlossen ist. Diese Wasserhärte ändert sich normalerweise nicht, sondern sie hängt mit festen Gegebenheiten zusammen. Insofern kann die Wasserhärte auch fest eingestellt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn die Bestimmung des mindestens einen Wasserparameters mit einem Historienmodell erfolgt, wobei in dem Historienmodell vorläufige Wasserparameter berücksichtigt werden, die in der Vergangenheit in dem Wasserverteilsystem bestimmt wurden.
  • Mit einem Historienmodell können Auswirkungen berücksichtigt werden, die (vorläufige) Wasserparameter über einen längeren Wirkzeitraum auf das Wasserverteilsystem hatten. Wenn zum Beispiel über lange Zeiträume ungewöhnlich hohe Druckwerte und ungewöhnlich hohe Temperaturen auf das Wasserverteilsystem einwirken, kann dies dazu führen, dass das Wasserverteilsystem weniger resistent für hohe Drücke wird und deswegen Wahrscheinlichkeitswerte höher bestimmt werden müssen. Gleiches gilt beispielsweise, wenn über einen langen Zeitraum sehr große Wasserhärten auf ein Wasserverteilsystem eingewirkt haben und dadurch bspw. Korrosion und/oder Ablagerungen auftreten, die das Eintreten eines Schadensereignisses wahrscheinlicher machen, so dass ebenfalls Wahrscheinlichkeitswerte erhöht werden müssen.
  • Hier wurde herausgefunden, dass die Erkennung von Druck, Durchflussmenge, Temperatur, pH-Wert, Wasserhärte, Druckänderung über die Zeit, Änderung der Durchflussmenge und/oder Temperaturänderung über die Zeit ermöglicht, die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Wasserschäden in einem Infrastrukturobjekt vorherzusagen.
  • Außerdem vorteilhaft ist, wenn der mindestens eine Strukturparameter Eigenschaften von Bewohnern des Infrastrukturobjektes charakterisiert. Eigenschaften von Bewohnern eines Infrastrukturobjektes werden hier aus Sicht des Wasserverteilsystems und mit dem Ziel der Überwachung des Wasserverteilsystems als Strukturparameter des Infrastrukturobjektes betrachtet. Solche Parameter charakterisieren Auswirkungen des Infrastrukturobjektes auf das Wasserverteilsystem. Sie können daher zur Verbesserung einer Bestimmung des Wahrscheinlichkeitswertes beitragen. Eigenschaften der Bewohner des Infrastrukturobjektes können beispielsweise Anzahl der Einwohner, Alter der Einwohner, Geschlecht der Einwohner etc. sein. Alle diese Parameter können dazu herangezogen werden, z. B. statistische Aussagen über die Beanspruchung des Wasserverteilsystems zu treffen.
  • Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der mindestens eine Strukturparameter Eigenschaften des Wasserverteilsystems des Infrastrukturobjekts und/oder an das Wasserverteilsystem angeschlossener Verbraucherkomponenten charakterisiert. Eigenschaften des Wasserverteilsystems als Strukturparameter sind beispielsweise Parameter, die den Aufbau bzw. die Einrichtung des Wasserverteilsystems beschreiben. Hierzu zählen Leitungslängen, Leitungsvolumina, Anzahlen von Verzweigungsstellen und/oder Ventilen, Strömungswege (insbesondere Zirkulationsleitungen), etc. Strukturparameter angeschlossener Verbraucherkomponenten können beispielsweise Angaben zur Anzahl von angeschlossenen Verbraucherkomponenten, Angaben zur Art von angeschlossenen Verbraucherkomponenten etc. beinhalten.
  • Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der mindestens eine Strukturparameter Infrastruktureigenschaften des Infrastrukturobjektes charakterisiert. Bei dieser Gruppe von Strukturparametern handelt es sich insbesondere um Parameter, die besondere, ggf. bauliche, Aspekte des Infrastrukturobjektes jenseits des Wasserverteilsystems betreffen. Solche Parameter sind insbesondere hilfreich, um mögliche Folgeschäden in Folge eines aufgetretenen Effektes im Wasserverteilsystem abzuschätzen und im Rahmen der Bestimmung des Wahrscheinlichkeitswertes zu berücksichtigen. Ein solcher Strukturparameter kann beispielsweise angeben, welche Strukturmerkmale das Infrastruktur hat (bspw. Holzbauweise und/oder Betonbauweise), wie viele Etagen und/oder Räume das Infrastrukturobjekt aufweist, und so weiter.
  • Auch ist vorteilhaft, wenn der mindestens eine Strukturparameter mit einem Historienmodell bestimmt wird, wobei in dem Historienmodell Ereignisse berücksichtigt sind, die in der Vergangenheit auf das Infrastrukturobjekt und/oder das Wasserverteilsystem eingewirkt haben. Grundsätzlich kann ein Historienmodell zur Berücksichtigung von Strukturparametern ähnlich strukturiert sein wie ein Historienmodell zur Berücksichtigung von Wasserparametern. Über ein Historienmodell können insbesondere langfristige Auswirkungen auf das Infrastrukturobjekt berücksichtigt werden.
  • Auch ist vorteilhaft, wenn in dem Historienmodell mindestens eines der folgenden historischen Ereignisse berücksichtigt wird:
    • Zeitpunkt der Erstellung des Infrastrukturobjektes und/oder des Wasserverteilsystems;
    • Alter des Infrastrukturobjektes und/oder des Wasserverteilsystems; und
    • in der Vergangenheit aufgetretene Schäden des Wasserverteilsystems.
  • Der Zeitpunkt der Erstellung des Infrastrukturobjektes kann beispielsweise herangezogen werden, um grundsätzliche bauartbedingte Einflüsse und/oder Besonderheiten des Infrastrukturobjektes bzw. des Wasserverteilsystems bei der Bestimmung des Wahrscheinlichkeitswertes zu berücksichtigen.
  • Das Alter des Infrastrukturobjektes und/oder des Wasserverteilsystems kann insbesondere dazu verwendet werden, (benutzungsbedingte, witterungsbedingte, etc.) Alterungsaspekte bei der Bestimmung des Wahrscheinlichkeitswertes zu berücksichtigen.
  • In der Vergangenheit aufgetretene Schäden des Wasserverteilsystems lassen häufig einen Rückschluss auf mögliche weitere in Zukunft auftretende Schäden zu. Daher ist die Berücksichtigung von in der Vergangenheit aufgetretenen Schäden für die Bestimmung des Wahrscheinlichkeitswertes hilfreich.
  • Darüber hinaus ist vorteilhaft, wenn zur Bestimmung des mindestens einen Wahrscheinlichkeitswerts in Schritt c) ein selbstlernender Algorithmus verwendet wird, der anhand von Eingangsdaten trainiert wird, wobei die Eingangsdaten aus einer Vielzahl von weiteren Infrastrukturobjekten mit Wasserverteilsystemen gewonnen werden, welche mit dem beschriebenen Verfahren überwacht werden.
  • Durch die Verwendung des selbstlernenden bzw. maschinell gelernten Algorithmus kann in vorteilhafter Weise ein hoher Informationsgehalt berücksichtigt werden, der auch historische Informationen über zuvor bestimmte Parameter bzw. zuvor erlernte Muster von ggf. komplexen Gruppen von Parametern berücksichtigen kann. Die (vorläufigen) Parameter bzw. zuvor erlernte Muster können insbesondere während einer (initialen) Trainingsphase erlernt worden sein. Die insbesondere während der (initialen) Trainingsphase gelernten Informationen können beispielsweise durch entsprechende Ausgestaltungen (bzw. Anpassungen) und/oder Verknüpfungen von Elementen des Algorithmus repräsentiert werden. Bei den Elementen kann es sich beispielsweise um Modell-Parameter des Algorithmus, wie etwa Gewichte, Funktionen, Schwellenwerte oder dergleichen handeln. Der Algorithmus kann durch ein (Künstliche Intelligenz bzw. KI-)Modell und/oder in einem (KI-) Modell realisiert sein. Der Algorithmus kann weiterhin auch mehrere Teile bzw. Teil-Algorithmen umfassen, die beispielsweise in einer Ebene nebeneinander und/oder in mehreren Ebenen übereinander und/oder in mehreren Zeitschritten hintereinander miteinander zusammenwirken können.
  • Beispielsweise kann der Algorithmus derart eingerichtet sein, dass er einen Satz von Eingangsdaten auf mindestens einer Ausgabe oder einem Satz von Ausgangsdaten abbildet. Der (beispielsweise sensorisch) erfasste mindestens eine Parameter über die Infrastruktur bzw. das Wasser bildet in der Regel einen Eingang bzw. Eingangsdaten des Algorithmus. Die Zuordnung zu dem mindestens einen Wahrscheinlichkeitsparameter bildet in der Regel einen Ausgang bzw. Ausgangsdaten des Algorithmus. Sätze von Daten können beispielhaft in Form von Vektoren, wie beispielsweise mindestens einem Eingabevektor und mindestens einem Ausgabevektor bereitgestellt werden.
  • Der Algorithmus kann beispielsweise in der Art eines sogenannten Machine Learning Modells gebildet sein. Beispielsweise kann der Algorithmus mittels mindestens eines künstlichen neuronalen Netzwerks gebildet sein. Das Netzwerk enthält in der Regel Elemente bzw. Modell-Parameter, mittels welcher die Eingabedaten auf den Ausgabedaten abgebildet werden können. Entsprechende Elemente bzw. Modell-Parameter können beispielsweise Knoten, Gewichte, Verknüpfungen, Schwellenwerte oder dergleichen umfassen. Während eines Trainings des Algorithmus können zumindest einzelne oder mehrere der Elemente bzw. Modell-Parameter angepasst werden. Insbesondere zusätzlich zu einem (initialen) Training des Algorithmus kann auch vorgesehen sein, dass dieser während des laufenden Betriebs (weiter) verbessert werden kann. In diesem Zusammenhang kann der Algorithmus beispielweise selbstlernend ausgeführt sein. Insbesondere können während des laufenden Betriebs (beispielsweise zu bestimmten Zeitpunkten oder kontinuierlich) Trainingsphasen durchgeführt werden. Zum Beispiel können während des laufenden Betriebs Vergleichsuntersuchungen zur Ermittlung der ggf. komplexen Flüssigkeitsverbrauchsvorgänge durchgeführt werden, um die von dem Algorithmus durchgeführte Klassifizierung zu validieren und/oder (weiter) zu verbessern. Weiterhin kann der Algorithmus (ggf. ständig) verbessert werden, indem er (stets und/oder zumindest auch nach einem initialen Training) mit neuen Trainingsdaten trainiert wird. Diese neuen Trainingsdaten können beispielsweise durch neue Aufnahmen erzeugt und/oder gezielt für solche Wasserereignisse beschafft werden, die (zuvor) nur mit geringer Genauigkeit klassifiziert werden konnten.
  • Ein Server, auf dem das Verfahren ganz oder teilweise durchgeführt wird, wird bevorzugt für eine Durchführung des Verfahrens zur Überwachung einer Vielzahl von verschiedenen Wasserverteilsystemen in Infrastrukturobjekten verwendet. Auf diesem Wege fallen auf dem Server eine Vielzahl von Daten an, die in einem selbstlernenden System zur Durchführung der Verfahrensschritte (insbesondere Schritt c) und ggf. auch die Schritte a) und b)) verwendet werden können.
  • Hier wird auch eine Steuerkomponente für ein Wasserverteilsystem angegeben, welche ein Steuergerät beinhaltet, das zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Das Steuergerät ist bevorzugt Teil einer Steuerkomponente, die in einem Infrastrukturobjekt eingesetzt werden kann, um Überwachungs-, Kontroll- und/oder Regelfunktionen an dem Wasserverteilsystem vorzunehmen. Die Steuerkomponente kann insbesondere Teil eines Moduls sein, welches auch ein Ventil umfasst, mit welchem ein Durchfluss von Wasser durch eine Leitung des Wasserverteilsystems kontrolliert werden kann.
  • Darüber hinaus soll hier ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens offenbart werden. Ein solches Computerprogrammprodukt ist insbesondere auf einem Server zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens installiert und kann dort betrieben werden.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Die Figur zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, auf welches die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.
  • Fig. 1 zeigt ein Infrastrukturobjekt mit einem beschriebenen Wasserverteilsystem und Mittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens.
  • Schematisch ist ein Infrastrukturobjekt 2 mit einem darin angeordneten Wasserverteilsystem 1 gezeigt, welches Wasser über eine Wasserquelle 17 erhält und an verschiedene Verbraucherkomponenten 14 weiterleitet. Dafür hat das Wasserverteilsystem 1 Wasserleitungen 3, die gegebenenfalls auch an Verzweigungen 19 verzweigt sind.
  • An dem Wasserverteilsystem 1 ist eine Messeinrichtung 4 angeordnet, mit der Messdaten ermittelt werden können. Solche Messdaten können zur Bestimmung von Wasserparametern 6 verwendet werden. Bevorzugt weist das Wasserverteilsystem 1 darüber hinaus mindestens ein steuerbares Ventil 10 auf, mit welchem ein Durchfluss von Wasser durch das Wasserverteilsystem 1 bzw. durch eine Leitung des Wasserverteilsystems 1 gesteuert werden kann. Besonders bevorzugt existiert eine Steuerkomponente 13 des Wasserverteilsystems 1, welche dazu eingerichtet ist, Überwachungsaufgaben und Steueraufgaben an dem Wasserverteilsystem 1 durchzuführen und insbesondere das beschriebene mindestens eine Ventil 10 zu steuern, und gegebenenfalls Ergebnisse der Messeinrichtung 4 zu empfangen. Besonders bevorzugt sind die Steuerkomponente 13, eine Messeinrichtung 4 und ein Ventil 10 in einer Baueinheit bzw. einem Modul angeordnet. Die Steuerkomponente 13 hat bevorzugt ein Steuergerät 16, in welchem das beschriebene Verfahren ganz oder teilweise als Computerprogrammprodukt hinterlegt ist, und mit welchem das beschriebene Verfahren durchgeführt werden kann. Besonders bevorzugt hat das Steuergerät 16 auch Schnittstellen zum Aufbau datenleitender Verbindungen 12 zu einem Server 11, welcher bevorzugt außerhalb des Infrastrukturobjektes 2 angeordnet ist. Über eine solche datenleitende Verbindung 12 wird der Wasserparameter 6 an den Server 11 übermittelt.
  • Neben dem Wasserparameter 6 existiert auch noch mindestens ein Strukturparameter 5, der gegebenenfalls auch über die datenleitende Verbindung 12 von der Steuerkomponente 13 bzw. von dem Infrastrukturobjekt 2 an den Server 11 übermittelt wird. Es sind allerdings auch Ausführungsvarianten möglich, bei welchen der Strukturparameter 5 und der Wasserparameter 6 nicht über datenleitende Verbindungen 12 von der Steuerkomponente 13 bzw. dem Infrastrukturobjekt 2 übermittelt werden, sondern unmittelbar auf dem Server 11 hinterlegt werden, beispielsweise im Rahmen einer Erstinstallation. Auf dem Server 11 wird ein Wahrscheinlichkeitskalkulator 20 verwendet, mit welchem aus den verfügbaren Parametern ein Wahrscheinlichkeitswert 7 ermittelt wird, mit dem die Wahrscheinlichkeit für einen Wasserschaden bestimmt werden kann. Der Wahrscheinlichkeitskalkulator 20 kann gegebenenfalls auch ein Historienmodell 18 umfassen, mit welchem vorläufige Parameter verarbeitet werden können. Der Wahrscheinlichkeitskalkulator 20 ist bevorzugt ein selbstlernendes System, mit welchem Eingangsdaten 15 von einer Vielzahl von weiteren Infrastrukturobjekten 2 mit Wasserverteilsystemen 1 berücksichtigt werden können.
  • Der Wahrscheinlichkeitswert 7 wird bevorzugt mit einem Schwellwert 8 verglichen. In Abhängigkeit dieses Vergleichs wird mindestens ein Steuerbefehl 9 von dem Server 11 über eine datenleitende Verbindung 12 an die Steuerkomponente 13 bzw. an das Ventil 10 übermittelt, um eine Maßnahme zur Reduzierung des Risikos eines Wasserschadens durchzuführen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wasserverteilsystem
    2
    Infrastrukturobjekt
    3
    Wasserleitung
    4
    Messeinrichtung
    5
    Strukturparameter
    6
    Wasserparameter
    7
    Wahrscheinlichkeitswert
    8
    Schwellwert
    9
    Steuerbefehl
    10
    Ventil
    11
    Server
    12
    datenleitende Verbindung
    13
    Steuerkomponente
    14
    Verbraucherkomponente
    15
    Eingangsdaten
    16
    Steuergerät
    17
    Wasserquelle
    18
    Historienmodell
    19
    Verzweigung
    20
    Wahrscheinlichkeitskalkulator

Claims (14)

  1. Verfahren zur Überwachung eines Wasserverteilsystems (1) in einem Infrastrukturobjekt (2) mit Wasserleitungen (3) und mindestens einer Messeinrichtung (4) zur Überwachung des Wasserverteilsystems (1), umfassend zumindest die folgenden Schritte:
    a) Bestimmen mindestens eines Strukturparameters (5), welcher zumindest eine Struktur des Infrastrukturobjekts (2) oder des Wasserverteilsystems (1) charakterisiert;
    b) Bestimmen mindestens eines Wasserparameters (6) mit der mindestens einen Messeinrichtung (4),
    c) Bestimmen mindestens eines Wahrscheinlichkeitswertes (7) für einen Wasserschaden, wobei hierbei der mindestens eine Strukturparameter (5) und der mindestens eine Wasserparameter (6) berücksichtigt werden.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei nach Schritt c) folgender Schritt ausgeführt wird:
    d) Vergleichen des mindestens einen Wahrscheinlichkeitswertes (7) mit mindestens einem Schwellwert (8) und Einleiten von mindestens einer Schutzmaßnahme in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs, wobei die Schutzmaßnahme dazu dient, zumindest einen Wasserschaden, die Folge eines Wasserschadens oder das Risiko eines Wasserschadens wenigstens zu reduzieren oder sogar zu vermeiden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in Abhängigkeit des Wahrscheinlichkeitswertes (7) als Schutzmaßnahme ein Steuerbefehl (9) an mindestens ein Ventil (10) des Wasserverteilsystems (1) übermittelt wird, wobei das Ventil (10) durch den Steuerbefehl (9) derart betätigt wird, dass zumindest ein Wasserschaden, die Folge eines Wasserschadens oder das Risiko eines Wasserschadens wenigstens reduziert oder sogar vermieden wird.
  4. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei zumindest Verfahrensschritt c) auf einem Server (11) durchgeführt wird, wobei der Server (11) außerhalb des Infrastrukturobjektes (2) angeordnet und über datenleitende Verbindungen (12) mit einer Steuerkomponente (13) des Wasserverteilsystems (1) verbunden ist, wobei die Steuerkomponente (13) dazu eingerichtet ist, mit der Messeinrichtung (4) gewonnene Wasserparameter (6) über die datenleitende Verbindung (12) an den Server (11) zu übermitteln und Steuerbefehle (9) von dem Server (11) an mindestens ein Ventil (10) des Wasserverteilsystems (1) zu übermitteln.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Wasserparameter (6) zumindest einer aus der folgenden Gruppe ist: Druck, Durchflussrate, Temperatur, ph-Wert, Härte, Änderung eines Drucks, Änderung einer Durchflussrate, Änderung einer Temperatur.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Bestimmen des mindestens einen Wasserparameters (5) mit einem Historienmodell (18) erfolgt, wobei in dem Historienmodell (18) vorläufige Wasserparameter (5) berücksichtigt werden, die in der Vergangenheit in dem Wasserverteilsystem (1) bestimmt wurden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der mindestens eine Strukturparameter (5) Eigenschaften von Bewohnern des Infrastrukturobjektes (2) charakterisiert.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der mindestens eine Strukturparameter (5) zumindest Eigenschaften des Wasserverteilsystems (1) des Infrastrukturobjekts (2) oder an das Wasserverteilsystems (1) angeschlossener Verbraucherkomponenten (14) charakterisiert.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der mindestens eine Strukturparameter (5) Infrastruktureigenschaften des Infrastrukturobjektes (2) charakterisiert.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Bestimmen des mindestens einen Strukturparameters (5) mit einem Historienmodell (18) erfolgt, wobei in dem Historienmodell (18) Ereignisse berücksichtigt sind, die in der Vergangenheit zumindest auf das Infrastrukturobjekt (2) oder das Wasserverteilsystem (1) eingewirkt haben.
  11. Verfahren nach dem vorhergehenden Patentanspruch, wobei in dem Historienmodell (18) mindestens einer der folgenden historischen Ereignisse berücksichtigt wird:
    - Zeitpunkt der Erstellung des Infrastrukturobjektes (2);
    - Zeitpunkt der Erstellung des Wasserverteilsystems (1);
    - Alter des Infrastrukturobjektes (1);
    - Alter des Wasserverteilsystems (2);
    - In der Vergangenheit aufgetretene Schäden des Wasserverteilsystems (2).
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei beim Bestimmen des mindestens einen Wahrscheinlichkeitswerts (7) in Schritt c) ein selbstlernender Algorithmus verwendet wird, der anhand von Eingangsdaten (15) trainiert wird, wobei die Eingangsdaten (15) aus einer Vielzahl von weiteren Infrastrukturobjekten (2) mit Wasserverteilsystemen (1) gewonnen werden, welche mit dem beschriebenen Verfahren überwacht werden.
  13. Steuerkomponente (13) für ein Wasserverteilsystem (1), welche ein Steuergerät beinhaltet, welches zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 12 eingerichtet ist.
  14. Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 12.
EP21161947.3A 2020-03-27 2021-03-11 Verfahren zur überwachung eines wasserverteilsystems in einem infrastrukturobjekt, eine steuerkomponente für ein wasserverteilsystem sowie ein computerprogrammprodukt Pending EP3885641A1 (de)

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