ES2897001T3 - Método para el monitoreo constante en línea de la calidad y seguridad del agua de un sistema de fluidos - Google Patents

Método para el monitoreo constante en línea de la calidad y seguridad del agua de un sistema de fluidos Download PDF

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Abstract

Un método para el monitoreo de la calidad del agua en una red de suministro de agua, el método que comprende: proporcionar (1000) una pluralidad de unidades de sensores (104) en ubicaciones predefinidas a lo largo de la red de suministro de agua comunicar (1004) un valor del sensor detectado desde cada unidad de sensor respectiva de dicha pluralidad de unidades de sensores (104) indicativo de un parámetro de agua en la ubicación de dicha unidad de sensor respectiva a un ordenador servidor (130) en tiempo real, dicho ordenador servidor que registra los valores de los sensores detectados en un depósito de almacenamiento; analizar (1006) dichos valores del sensor detectado en dicho ordenador servidor (130) con el fin de detectar cambios en la calidad del agua que se mueve entre dichas unidades de sensores (104); comparar (808) mediante dicho ordenador dichos valores detectados que se comunican desde unidades de sensores que se ubican secuencialmente (104) para determinar una anomalía localizada; enviar una alerta (908) a una interfaz del usuario cuando se determina una anomalía en una o más de dichas unidades de sensores que se ubican secuencialmente (104) con relación a otras unidades de sensor que se ubican secuencialmente; caracterizado por: analizar (1008) en dicho ordenador servidor los registros históricos que se almacenan en el depósito, al comparar los datos de los mismos sensores a lo largo del tiempo para identificar una anomalía que se desarrolla lentamente antes de que se convierta en un mal funcionamiento o fallo; reconocer (1010) dicha anomalía que se desarrolla lentamente como un signo de un deterioro progresivo en un área localizada; y en donde enviar una alerta (908) incluye una notificación de dicho deterioro y una ubicación del mismo.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para el monitoreo constante en línea de la calidad y seguridad del agua de un sistema de fluidos
Campo de la invención
La presente invención se relaciona con una plataforma y un sistema para el monitoreo de agua y otras fuentes de fluidos con el propósito de la calidad y la seguridad y, más particularmente, a un sistema en línea, en tiempo real, que se basa en la nube que recibe los datos de monitoreo de las unidades de campo y referencias cruzadas de los datos de monitoreo, así como también realiza el análisis de los datos mediante el uso de software y algoritmos de inteligencia artificial (AI). El sistema identifica la fuente de agua y las unidades de monitoreo se extienden a lo largo de todo el sistema de agua u otro sistema de fluidos.
Antecedentes de la invención
La introducción de agentes nocivos tales como los agentes biológicos o químicos, u otros eventos que ocurran en recursos de infraestructura importantes tales como el suministro de agua nacional o municipal, puede ser un evento catastrófico, incluso si es uno no deliberado.
El agua constituye un recurso nacional y una fuente de vida y crecimiento. Al mismo tiempo, pueden provocarse daños potencialmente graves y daños significativos a las fuentes de agua mediante elementos hostiles e incidentes que se relacionan con el saneamiento por igual.
En los últimos años y a la luz de los eventos que ocurren en todo el mundo, las organizaciones de seguridad llegaron a la conclusión unificada de que es muy probable que los grupos terroristas apunten y ataquen a las instalaciones de infraestructura nacional en áreas densamente pobladas mediante el uso de los propios sistemas de infraestructura de la población y su estilo de vida con el fin de provocar el mayor daño posible.
Desafortunadamente, el diseño común del sistema de infraestructura del agua en todo el mundo -una red de suministro que parece como un árbol con muchas ramas y subramas- garantiza que los agentes nocivos que se transmiten por el agua puedan extenderse incluso a las casas más remotas en las afueras de la ciudades y suburbios. Adicionalmente, no todas las amenazas provienen de los terroristas. La incompetencia de los empleados o el mal funcionamiento del equipo pueden crear la oportunidad de un evento de contaminación del agua no intencional, pero mortal.
Además, los desastres naturales tales como los terremotos, los tornados y los huracanes, así como los accidentes laborales no intencionales que ocurren durante la minería o la perforación, por ejemplo, pueden dañar una tubería que contiene agua potable. Tales sucesos pueden provocar que las bacterias y los contaminantes penetren en el sistema de agua y provoquen enfermedades generalizadas.
Los sistemas de monitoreo urbano hoy en día usan -lo crean o no- pruebas manuales que se llevan a cabo en un número limitado de ubicaciones a lo largo de las ciudades, cuando, en una ciudad de 10000 habitantes, ¡solo se toman 6 o 7 muestras de agua al azar para probar la calidad del agua una vez a la semana! Y los resultados se reciben solo después de 24 a 48 horas.
La instalación de sistemas para el monitoreo de la calidad del agua en toda la ciudad es un objetivo prácticamente inalcanzable debido a las limitaciones de mano de obra, las bajas capacidades de mantenimiento y el coste de los sistemas actuales. Por lo tanto, se hace muy poco en las regiones más pequeñas y solo los grandes cuerpos nacionales pueden operar y mantener grandes estaciones de monitoreo de la calidad del agua.
Las instalaciones actuales del sistema de monitoreo pintan una imagen triste y poco fiable; el equipo es muy grande y caro de adquirir, los sistemas son inestables y requieren personal capacitado para operar y realizar un mantenimiento regular, ambos de los cuales son costosos. Los sistemas necesitan calibrarse regularmente y usar grandes cantidades de químicos caros.
Además, hay dos formas de monitoreo del cloro libre, que es uno de los valores a comprobar, y ambas formas son problemáticas. Un método es el análisis colorimétrico que incluye la introducción de reactivos caros en el agua. El agua no puede reintroducirse en el sistema de agua después de la prueba.
El otro método es la medición amperométrica donde el diseño estándar del sensor amperométrico consiste de dos electrodos (ánodo y cátodo) que miden un cambio en la corriente que se provoca mediante la reducción química del ácido hipocloroso en el cátodo. La corriente que fluye debido a esta reducción es proporcional a la concentración de cloro. Una membrana y un electrolito ayudan a controlar la reacción. El régimen de flujo y la presión deben controlarse cuidadosamente para una medición precisa. Este método implica una gran cantidad de calibración durante el uso regular y necesita recalibrarse para cada nueva fuente de agua. Hoy en día, las fuentes de agua para cualquier sistema de agua dado cambian con bastante regularidad, lo que agrava los inconvenientes de este método.
En las pruebas efectuadas en los sistemas existentes en los últimos años, los expertos buscaron una solución simple y de bajo coste que requiriera un mantenimiento mínimo, y enviara datos estables y fiables con respecto a la calidad del agua sin la necesidad de que los expertos analizaran los resultados. No se encontraron sistemas que cumplieran estos criterios.
La publicación de la solicitud de patente británica núm. GB2507184 de Takadu LTD parece describir, "Un método informatizado para el monitoreo de una red de recursos, especialmente una red de servicios de agua, donde la red comprende tuberías para entregar un recurso a sus consumidores. La red incluye una pluralidad de contadores que se posicionan dentro de las tuberías a través de la red de distribución. El método incluye recibir los datos del contador que representan los parámetros que se miden mediante los contadores, tal como el flujo, la presión, el nivel de cloro, el pH y la turbidez del agua que se distribuye a través de las tuberías".
La publicación de la solicitud de patente de los Estados Unidos núm. US2008/109175 de Michalak parece describir, "Un método de monitoreo del movimiento de fluidos a través de una red de distribución de fluidos ... mediante el uso de una pluralidad de unidades de sensores que se ubican en ubicaciones que se identifican en la red de distribución de fluidos en un área geográfica, en donde las unidades de sensores se comunican con una o más redes de comunicación".
La publicación de la solicitud de patente de los Estados Unidos núm. US2007/0219728 de Papageorgiou parece describir un "Sistema y métodos para la detección de la calidad de los fluidos, el compartir datos y la visualización de datos", donde, "los datos de las pruebas de fluidos pueden recogerse mediante el uso de unidades de sensores portátiles que se equipan con GPS y comunicación inalámbrica para transmitir los datos de las pruebas de fluidos y la información geográfica al proveedor de servicios."
La publicación de la solicitud de patente de los Estados Unidos núm. US2011/215945 de Peleg parece describir, "Un método informatizado para el monitoreo de una red de servicios de agua, la red de servicios de agua que comprende una red de tuberías para suministrar agua a los consumidores y una pluralidad de contadores que se posicionan dentro de las tuberías a través de la red de distribución de agua... El contador y los datos secundarios se analizan mediante el uso de técnicas estadísticas para identificar los eventos de la red de agua, que incluyen los eventos de fugas y otros eventos con respecto a la cantidad y la calidad del agua que fluye a través de las tuberías y la operación de la red de agua. Los eventos se informan a los usuarios a través de una interfaz del usuario".
La publicación de la solicitud de patente de los Estados Unidos núm. US2014/163925 de Hach Company parece describir, "Un sistema de monitoreo de la calidad del agua antiterrorismo para el monitoreo de manera continua de un sistema de tratamiento de agua potable y la red de distribución de agua potable relacionada".
Resumen de la invención
Se proporciona un método para el monitoreo de la calidad del agua en una red de suministro de agua de acuerdo con la reivindicación 1. La plataforma innovadora inmediata se diseña para cumplir los criterios que se establecen por los expertos como se describió anteriormente. La plataforma innovadora proporciona un cambio de paradigma lejos de las medidas de seguridad convencionales destinadas exclusivamente a proteger las instalaciones de agua, a proteger tanto la planta de tratamiento como el agua en sí, dentro de las tuberías.
Esto se logra al obtener información continua sobre la calidad del agua que se suministra a los residentes durante todo el año. Este método de avance en esta plataforma inventiva proporciona un tipo de "ciberprotección" o "protección en línea/en tiempo real" al agua.
La plataforma monitorea y proporciona información continua en todas las líneas y sistemas municipales de agua, requiere un mantenimiento casi nulo, tiene capacidades de calibración remota, así como también tiene un sistema de aprendizaje de AI. La plataforma incluye pequeñas unidades que se equipan con sensores inteligentes, baratos e innovadores y/o módulos multisensor. Las unidades prueban un número de parámetros de calidad del agua y transmiten los datos de los resultados de la prueba a un servidor en la nube que almacena y analiza la información que se obtiene en el campo.
Mediante el uso de sofisticados algoritmos que se desarrollan por el inventor y sistemas de minería de datos que permiten a esta plataforma identificar vulnerabilidades y mal funcionamiento en tiempo real y con la máxima precisión y predecir el desarrollo de errores, incluso en su génesis.
El software GIS se usa para crear una interfaz del usuario que se basa en la web y en la visualización en línea de una red dinámica en vivo. La interfaz y la visualización permiten a los administradores del sistema conocer la calidad del agua en todas las líneas de agua en tiempo real y establecer alertas específicas para cualquier defecto o error que se detecte en la calidad del agua. También se proporciona una aplicación del lado del cliente que da a los usuarios (equipos de mantenimiento, analistas, administradores, supervisores, etc.) la capacidad de monitorear, rastrear, recibir notificaciones, alertas y más, mientras se encuentran en movimiento o en el campo.
Esta plataforma también da una solución única que aborda los problemas de mantenimiento de los sistemas de monitoreo actuales, mediante el uso de métodos de calibración y mantenimiento remotos.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método para el monitoreo de la calidad del agua en una red de agua de acuerdo con la reivindicación 1.
Se definen modalidades adicionales de acuerdo con las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de los dibujos
Diversas modalidades se describen en la presente descripción, sólo a manera de ejemplo, con referencia a los dibujos acompañantes, en donde:
La Figura 1 es una representación esquemática del sistema/plataforma para el monitoreo constante y en línea de la seguridad y la calidad de los fluidos;
La Figura 2 es un diagrama que representa la interconectividad entre las unidades y el servidor;
La Figura 3 es un ejemplo de una notificación visual de una anomalía detectada;
La Figura 4 es un ejemplo de visualización de un área de aislamiento calculada;
La Figura 5 es un ejemplo de visualización gráfica de una anomalía en evolución en un área localizada;
La Figura 6 es una visualización gráfica ilustrativa del sistema;
La Figura 7A-7B es una representación esquemática de las comparaciones/referencias cruzadas entre la unidad principal y las subunidades y/o entre las propias subunidades;
La Figura 8 es un diagrama de flujo de un método y proceso para el monitoreo de la calidad del agua en una red de suministro de agua;
La Figura 9 es un diagrama de flujo de una modalidad de un método y proceso para el monitoreo de la calidad del agua en una red de suministro de agua;
La Figura 10 es un diagrama de flujo de una modalidad de un método y proceso para el monitoreo de la calidad del agua en una red de suministro de agua.
Descripción de las modalidades preferidas
Los principios y la operación de una plataforma, sistema y método para el monitoreo de la calidad del agua en un sistema de fluidos de acuerdo con la presente invención pueden entenderse mejor con referencia a los dibujos y a la descripción acompañante.
Con referencia ahora a los dibujos, la Figura 1 ilustra un sistema/plataforma para el monitoreo constante y en línea de la seguridad y la calidad de los fluidos. Las capacidades de la plataforma incluyen: reconocer el origen del agua; en línea, en múltiples niveles de memoria intermedia, análisis de datos y cruces en toda la extensión de la red de agua y las tuberías; capacidades de alerta temprana en tiempo real; capacidades de predicción de etapa temprana (por ejemplo, en base a indicadores preliminares, referencias cruzadas con datos históricos, etc.), detección y reconocimiento en tiempo real de agentes nocivos mediante el uso de análisis de datos, software y algoritmos de AI a través de servidores que se basan en la nube (computación en la nube).
La presente invención aborda con éxito las deficiencias de las configuraciones que se conocen al proporcionar una plataforma 100 que comprende tres componentes:
1. Un número de módulos o unidades de sensores avanzados que se extienden en una ubicación geográfica definida, tal como una instalación militar, un pueblo, una ciudad, un país, etc. Cada unidad de sensor incluye un número de sensores, que incluyen sensores electroscópicos y/o electroópticos que prueban diversas características del agua en un sistema de agua y/u otros fluidos. Estos parámetros dan una indicación general de la calidad y salud del agua o del fluido. Las unidades se instalan dentro del sistema de agua.
Para cada sistema, se distribuyen una unidad principal 102 y subunidades 104 a lo largo de la red de suministro de agua. La unidad principal se coloca cerca de la salida de la planta de tratamiento o del reservorio de agua potable 10 (que se denomina colectiva e indistintamente como "fuente de agua") con el fin de monitorear el agua con la salud y calidad óptimas justo al entrar a la red de suministro de agua. Las subunidades se instalan a través de la red de fluidos. Las subunidades se colocan preferentemente en cada unión del sistema de tuberías. Esta configuración permite que el sistema cubra la red de suministro de la manera más completa posible y reciba.
2. Los ordenadores servidores 130 (por ejemplo, servidores en la nube) analizan los datos brutos que se reciben de las unidades de sensores (que incluyen la comparación de unidades paralelas a lo largo del sistema, la comparación de las unidades en serie, así como también la comparación de los datos que se reciben recientemente con los datos almacenados/históricos para las mismas unidades). La referencia cruzada entre los valores de los sensores detectados en las subunidades y los de la unidad principal, así como también entre las propias subunidades, da a los operadores una imagen correcta y en tiempo real de la salud y la calidad del agua en toda la red de suministro.
3. Sistema de visualización (véase la Figura 6) para mostrar una red dinámica del sistema de agua (es decir, la salud del agua en el sistema) al usuario final.
De manera innovadora, las unidades de sensores que se instalan en la red de agua pueden calibrarse remotamente (por ejemplo, al calibrar una unidad principal y sincronizar automáticamente las subunidades con la unidad principal que se calibra manualmente). Además, de manera innovadora, en las modalidades preferidas, para la mayoría de las actividades de monitoreo, no se necesita extraer [permanentemente] el agua o el fluido del sistema de agua. Para esas actividades de monitoreo que requieren la extracción de muestras de agua del sistema, el agua no cambia durante los procedimientos de monitoreo ya que todas las actividades de monitoreo son pasivas, por ejemplo, en base a los sensores electroópticos/espectrográficos/espectrales que no provocan ninguna reacción en el agua. Como tal, las muestras de agua que se extraen del sistema de agua para su procesamiento, análisis y monitoreo pueden devolverse al sistema después. Sin embargo, en algunas modalidades, los análisis químicos y/o electroquímicos se realizan en muestras de agua que se extraen del sistema y entonces se desechan.
Los principios y la operación de una plataforma y un sistema para el monitoreo de una fuente de fluido y/o un sistema de acuerdo con la presente invención pueden entenderse mejor con referencia a los dibujos y a la descripción acompañante.
Un sistema de agua/fluido (en lo sucesivo solo se hace referencia a un "sistema de agua", sin embargo, se aclara que toda referencia a un sistema de agua se aplica igualmente a otros sistemas de fluidos tales como el combustible, el gas, el vapor, los sistemas de alcantarillado y similares, y especialmente a una red de suministro de agua para proporcionar agua potable) generalmente se construye de acuerdo con una estructura de árbol, con un nodo/canal central que tiene afluentes que salen del canal principal. Las líneas que conectan elementos se llaman "ramas". Los nodos sin hijos se llaman nodos hoja, "nodos finales" u "hojas".
La plataforma innovadora se integra en el sistema de agua de acuerdo con una estructura de árbol similar con nodos "padre" (unidad principal) y nodos "hijos" (subunidad). Se proporciona una pluralidad de unidades de sensores en ubicaciones predefinidas a lo largo de la red de suministro de agua. En consecuencia, una unidad de sensor principal se sitúa en la mayor intersección de agua y un número de unidades subordinadas se extienden a lo largo de los afluentes paralelos que inician de la intersección principal. En las modalidades preferidas, las subunidades se ubican en cada intersección de manera que para cada tubería de la rama de tuberías hay una unidad en la entrada de la tubería y una unidad en la salida de la tubería. Una unidad principal se sitúa en la fuente de la línea de agua y analiza la composición del agua, que debería ser la más limpia, en este punto. En algunos escenarios, las unidades principales se ubican en la unión mayor que puede no ser una fuente de agua, sino un punto de partida del que se espera que tenga agua de alta calidad. Para los propósitos de la presente descripción, una fuente de agua se define como un depósito de agua tratada, tanto si el agua se trató en el depósito inmediato o se canalizó hasta el depósito desde otra fuente.
A lo largo de la línea principal, se despliegan subunidades en cada una de las tuberías que inician de la línea principal y monitorean la composición del agua en ese punto. Cuando estas líneas secundarias se dividen en tuberías más pequeñas, las subunidades se ubican en las tuberías más pequeñas. Teóricamente, las subunidades pueden colocarse en cada unión donde una línea de mayor volumen se divide en líneas de menor volumen, aunque prácticamente la resolución del monitoreo (es decir, cuántas subunidades por sistema de agua) depende de los presupuestos y/o desafíos logísticos (tamaño de las tuberías, accesibilidad, etc.).
Cada unidad incluye uno o más sensores electroópticos/espectrográficos/espectrales que monitorean el fluido sin el uso de reactantes químicos o agentes reactivos o similares. El(Los) sensor(es) comprueba(n) una serie de parámetros. Por ejemplo, los sensores espectrales (por ejemplo, un fotoespectrómetro) proporcionan una medición cuantitativa de las propiedades de reflexión o transmisión de un material (moléculas en el agua) como una función de la longitud de onda. En las modalidades alternativas o adicionales, las unidades de sensores incluyen reactantes y reactivos químicos. Los sensores de base electroóptica y/o química se miniaturizan con relación a los sistemas heredados y proporcionan unidades de sensores baratas, fiables y de bajo mantenimiento. El agua en la red de suministro de agua se monitorea con las unidades de sensores para recibir los valores de los sensores detectados.
La forma específica en que las moléculas reflejan o transmiten la luz de diferentes longitudes de onda le da al cuerpo de agua particular una "huella digital" o "ADN" específico que puede comprobarse contra otros cuerpos de agua o el mismo cuerpo de agua a lo largo del tiempo. La "huella digital", "ADN" o "perfil de agua" se compone de los valores de los sensores detectados para una variedad de parámetros. En las modalidades, los sensores toman mediciones de parámetros/características adicionales del agua, que son conocidos en la técnica. En las modalidades, los perfiles de agua para cada fuente de agua en el área se almacenan y catalogan en una base de datos del sistema.
La Figura 2 es un diagrama que representa la interconectividad entre las unidades y el ordenador servidor. Los valores de los sensores detectados de la pluralidad de unidades de sensores se comunican 200 a un ordenador servidor en tiempo real o casi en tiempo real. Para este fin, cada unidad incluye un componente de comunicaciones. Los componentes de comunicaciones pueden conectarse al servidor a través de un medio de comunicaciones alámbrico, pero los componentes son preferentemente componentes de comunicaciones inalámbricos (parcial o totalmente) y transmiten los datos de monitoreo a un servidor/servidor en la nube 130. Los datos se transfieren preferentemente en momentos predefinidos, de manera que todos los datos se transmiten periódicamente al mismo tiempo. Puede ser necesario sincronizar los relojes de tiempo locales de las unidades periódicamente para garantizar que los valores de los sensores que se comunican lleven marcas de tiempo sincronizadas. La sincronización puede realizarse con relación a la unidad principal, o con relación a un reloj de tiempo que se designe del servidor en la nube, o con relación a una fuente de terceros, por ejemplo, un reloj de tiempo por satélite (por ejemplo, GPS).
Los valores del sensor se reciben en el ordenador servidor y se analizan 132 con el fin de detectar cambios en la calidad del agua que se mueve entre las unidades de sensores. Los datos se procesan mediante el uso de algoritmos y software para comprobar diversos parámetros. Los datos de cada una de las unidades individuales se procesan, comparan y calculan, así como también la comparación y el cálculo de todos los datos de las otras unidades juntas.
Además, el sistema en la nube cruza los datos recopilados de las unidades en la misma línea de agua, tanto entre ellas como con relación a la unidad principal. La Figura 7A representa una representación esquemática de la comparación/referencia cruzada entre las propias subunidades. La referencia cruzada puede incluir la unidad principal y solo puede ser entre las subunidades. La Figura 7B muestra una representación esquemática de la comparación/referencia cruzada entre las subunidades y la unidad principal. Esto se hace con el fin de alcanzar un nivel de precisión óptimo, al identificar incluso la más mínima desviación con relación al punto de partida, con el fin de descubrir un problema en la etapa más temprana.
En resumen, el sistema cruza en línea (y en tiempo real) los parámetros que se prueban por cada unidad en sí y entre las propias subunidades y con relación a la unidad principal que sirve como punto de referencia de la calidad óptima del agua tan pronto como entra en la línea.
Adicionalmente, el ordenador servidor registra los valores de los sensores detectados en un depósito de almacenamiento y compara los valores del sensor de cada una de las unidades de sensores con los valores registrados de las mismas unidades de sensores que se almacenan en el depósito. En las modalidades, los valores del sensor son adicionalmente o alternativamente comparados/referenciados de manera cruzada con los valores de los sensores registrados (datos históricos) de otras subunidades y/o la unidad principal. Las instalaciones de almacenamiento, los métodos de comparación y los tipos de análisis se detallan en otra parte del documento.
La Figura 3 representa un ejemplo de una notificación visual de una anomalía detectada. Cuando se ha descubierto un problema, el sistema lo notifica inmediatamente al usuario. El ordenador servidor actualiza el GIS mediante el envío de notificaciones de las anomalías o mal funcionamiento detectadas (y/o calculadas), así como también la ubicación de estas anomalías o mal funcionamiento. El sistema GIS incluye visualizaciones gráficas de las áreas afectadas y de la unidad de detección 300 en tiempo real (o casi en tiempo real) al superponer un mapa digital con indicios de colores que sirven para identificar tanto la naturaleza del problema (en base al color) como la ubicación de las áreas afectadas. Por ejemplo, la unidad 300 se visualiza en rojo lo que indica que la ubicación de la anomalía detectada y los detalles de la notificación 302 se representan en rojo en el GIS. El color rojo, ejemplarmente por supuesto, denota el nivel de urgencia o contaminación que se ha representado en el sitio. En las modalidades, se incluyen interfaces del usuario adicionales o alternativas en la plataforma. Se proporciona una interfaz del usuario que se basa en la web. Se puede acceder a la interfaz mediante un navegador del ordenador tanto desde dispositivos informáticos de escritorio como móviles, mediante el uso de nombres de usuario y contraseñas, etc. Una aplicación informática del lado del cliente y una aplicación móvil pueden descargarse e instalarse en los diversos dispositivos informáticos (estacionarios y móviles) que reciben datos e interactúan con el GIS y/o el servidor en la nube. Pueden instalarse terminales y pantallas dedicados en un centro de mando, así como también en otra ubicación donde se necesiten datos en tiempo real o casi en tiempo real. Las notificaciones se llevan en cualquiera de los medios gráficos, de texto, de audio, visuales y/o audiovisuales. En las modalidades, la interfaz del usuario es una interfaz gráfica de usuario (GUI) que no es un GIS.
La Figura 4 representa un ejemplo de visualización de un área de aislamiento calculada. En las modalidades, el sistema también se programa para trabajar activamente para aislar el área afectada. El sistema detecta (o calcula en el servidor en la nube) la tasa de flujo de agua y calcula o estima qué tan lejos se ha extendido la contaminación y sella el área del incidente 400. En algunos casos, el aislamiento se logra al cerrar automáticamente las válvulas de las tuberías alrededor del área con el suministro de agua contaminada.
En las modalidades, se inicia un proceso automatizado de purificación sobre el agua en el área afectada. Ejemplarmente, el proceso puede incluir la introducción automática de químicos de purificación en el agua. Además, ejemplarmente, el proceso puede incluir activar (por ejemplo, enviar una alerta detallada) un equipo de purificación y suministrar al equipo con los datos que se relacionan con la ubicación del área afectada, el tamaño del área, diversas condiciones ambientales relevantes y/o la naturaleza de la contaminación. En las modalidades, el agua que se ha determinado que se encuentra contaminada puede descargarse de manera manual o automáticamente de la red de suministro de agua.
Uno de los problemas con los sistemas existentes es la cantidad de falsos positivos que reciben los sistemas de monitoreo. La plataforma inmediata incluye una pluralidad de unidades, muchas de ellas se colocan paralelas entre sí en afluentes adyacentes o cercanos que operan más o menos paralelos al afluente inmediato. Por tanto, las alarmas que se reciben mediante una unidad pueden cruzarse con unidades secuenciales o subunidades que se seleccionan al azar en el mismo afluente y/o unidades paralelas en afluentes cercanos para determinar si la alarma es una anomalía (lo que indica que la subunidad puede ser posiblemente defectuosa) o si la alarma se corrobora mediante subunidades posteriores y/o paralelas. Como se mencionó en otra parte, los valores del sensor se comparan con los valores del sensor de la unidad principal.
En las modalidades, el servidor en la nube compara los valores del sensor que se comunican desde las unidades de sensores que se ubican secuencialmente y envía alertas a la interfaz del usuario GIS cuando se determina una anomalía localizada en una o más de las unidades de sensores que se ubican secuencialmente con relación a otras unidades de sensores que se ubican secuencialmente donde no se detectó la anomalía. El término unidades "que se ubican secuencialmente" generalmente se refiere a las unidades de sensores que se ubican en posiciones secuenciales en base a la dirección del flujo de agua. Generalmente, el agua fluye en una única dirección en cualquier tubería dada. Sin embargo, las tuberías pueden divergir en diferentes direcciones en las intersecciones y, en tales casos, una única dirección, una pluralidad de direcciones o todas las direcciones del flujo de agua pueden determinar qué unidades de sensores son secuenciales, en base al contexto. Además, la dirección del flujo de agua puede cambiar dentro de la tubería. También, pueden introducirse nuevas fuentes de agua en una tubería, lo que cambia la dirección del flujo. El sistema es capaz de detectar el cambio de dirección, así como también identificar la introducción de agua de una nueva fuente de agua.
El sistema de agua se suministra actualmente de varias fuentes que incluyen: (1) perforación, que incluye diferentes tipos de agua y agua de diferente calidad (2) el bombeo desde fuentes abiertas y (3) la desalinización. Las mediciones para los mismos parámetros/características que se prueban en estos diferentes tipos de agua varían de un tipo a otro. Además, cada clase de tipo de agua reacciona de manera diferente [al mismo entorno]. El sistema reconoce el tipo de agua que se monitorea y analiza el agua en consecuencia, al calcular los parámetros para corregir el tipo de agua. En las modalidades, el ordenador servidor (nube) compara los valores del sensor que se comunican con los parámetros de valor del sensor predefinido.
Como se mencionó anteriormente, cada fuente de agua tiene un ADN o "huella digital" específica. Se crea un perfil de agua para cada fuente de agua, que define un conjunto de parámetros para los valores del sensor. Pueden crearse perfiles de agua adicionales para cada una de las fuentes de agua, donde los perfiles adicionales se basan en diferentes variables que pueden aplicarse a las fuentes de agua. Los perfiles de agua se almacenan en una base de datos de todo el sistema. Como tal, la base de datos incluye una pluralidad de parámetros de valores del sensor predefinido. Los perfiles pueden representar los parámetros óptimos del valor del sensor para una ubicación particular. Los perfiles pueden representar los parámetros óptimos del valor del sensor para una ubicación particular durante una temporada dada. Los perfiles pueden incluir valores relativos entre diferentes parámetros. Por ejemplo, si el valor de cloro libre es igual a X, entonces el valor del PH será igual a Y, que es el resultado de factorizar X en una ecuación predefinida para Y.
En las modalidades, el perfil de agua para una red de suministro de agua dada (o un subsistema de la red mayor) se define dinámicamente. Los valores del sensor recopilados mediante la unidad principal son generalmente los valores del sensor óptimos, ya que la unidad principal es la unidad más cercana al centro de purificación/tratamiento del agua. Sin embargo, la unidad principal también se adapta para detectar fallos o mal funcionamiento en el centro de tratamiento, por ejemplo, cuando el servidor compara los valores actuales del sensor de la unidad principal con los valores históricos (registrados) del sensor e identifica una anomalía. En una modalidad alternativa, el servidor identifica lecturas anómalas con relación a las subunidades del sistema. El ordenador servidor calcula los parámetros aceptables para las subunidades en base a los valores del sensor de la unidad principal. Efectivamente, el ordenador servidor compara los valores del sensor que se comunican desde las subunidades con los valores del sensor que se comunican desde la unidad principal.
Las aguas se prueban extensamente para evaluar cómo se manifiestan las diversas contaminaciones en los parámetros que se monitorean. Los valores absolutos del sensor que son indicativos de una contaminación se catalogan en la base de datos para cada perfil de agua. Los valores relativos del sensor, que son indicativos de una contaminación, se catalogan igualmente en la base de datos para cada perfil de agua (ya que cada contaminación se manifiesta de manera diferente en el agua/fluido de diferentes fuentes). Los valores de los sensores (absolutos y/o relativos) para el desarrollo de contaminaciones también se catalogan en la base de datos. Como resultado, la base de datos incluye firmas de contaminación que son valores y/o parámetros para todos los tipos de manifestaciones de contaminaciones o de contaminaciones en desarrollo, para muchos perfiles de agua diferentes. La base de datos existente se actualiza constantemente con nuevos perfiles y nuevos parámetros ya que los algoritmos de aprendizaje del sistema aprenden del análisis continuo de los datos de los sensores que se reciben desde las unidades de sensores.
Para los propósitos del presente documento, el término "contaminación", con referencia al agua potable (u otro fluido en un estado útil), se refiere al agua (u otro fluido) que se ha alterado de un estado en el que el agua se consideró utilizable. La contaminación puede ser una contaminación menor que no deja el agua inutilizable o la contaminación puede ser una alteración mayor que deja el agua no apta para su uso.
"Firma de contaminación" es un término usado para referirse a una combinación de factores que indican que el agua en el sistema se ha contaminado. Una firma de contaminación es similar a la firma de virus informático (de donde se toma prestado el término) en que el software de detección de virus busca firmas de virus cuando escanea archivos. Las firmas son los signos reveladores en el código que le indican al software que el código es un malware. Mediante el uso de las firmas de virus como una alegoría lingüística, las firmas de contaminación son conjuntos de valores absolutos o relativos de los sensores que indican que el agua se encuentra contaminada.
Como se describió anteriormente, las firmas de contaminación (valores absolutos o relativos de los sensores que indican una contaminación o una contaminación en evolución/desarrollo) se almacenan y catalogan en la base de datos del ordenador servidor. La detección de una de las firmas de contaminación en la red de agua resulta en el envío de una alerta al GIS. En las modalidades, las firmas de contaminación se basan en valores relativos entre los parámetros de cloro libre, PH, turbidez y conductividad. En las modalidades, las firmas de contaminación se basan en valores dados (absolutos) de uno o más: de un valor de cloro libre, un valor de PH, un valor de turbidez y un valor de conductividad. En las modalidades, las firmas de contaminación pueden basarse en mediciones de parámetros/características adicionales del agua, que se conocen en la técnica para indicar la calidad del agua. La Figura 5 representa un ejemplo de visualización gráfica de una anomalía en evolución en un área localizada. El sistema recopila todos los datos continuos y entrantes desde el campo e incluye algoritmos de aprendizaje 136 que conocen y/o aprenden a reconocer el comportamiento habitual que difiere de los escenarios normales que se observan a lo largo del tiempo y analiza el comportamiento con el fin de aprender a omitir los datos que crean falsos positivos. Por ejemplo, la degradación lenta de una tubería o grupo de tuberías en particular puede resultar en que el sistema señale muchos falsos positivos. El sistema aprende que los valores de los sensores, que se comparan a lo largo del tiempo, indican una degradación, un mal funcionamiento o un mal funcionamiento inminente y proporciona las notificaciones y alertas adecuadas. El ordenador servidor envía alertas o notificaciones al GIS cuando los valores de los sensores que se comunican se encuentran fuera de los parámetros predefinidos. Una visualización gráfica ilustrativa en el GIS se muestra en la Figura 5. Las lecturas de los sensores difieren entre una unidad 502 y otra unidad 504, que indican inmediatamente, o a lo largo del tiempo, que dentro de un segmento definible 506 de la red se ha detectado un problema de mantenimiento. La visualización gráfica indica las unidades en un color diferente (por ejemplo, amarillo, que indica una necesidad de mantenimiento) y envía y visualiza una notificación de texto 508 en el GIS.
La Figura 6 representa una visualización gráfica ilustrativa del sistema. En las modalidades preferidas, el GIS se incorpora tanto en una pantalla multimedia 600 en un centro de mando, así como también en terminales estacionarios (por ejemplo, ordenadores de escritorio) y terminales móviles (ordenadores portátiles, tabletas convertibles, teléfonos inteligentes, dispositivo de navegación) y en una interfaz web que puede accederse por el personal. El GIS es una modalidad ilustrativa. Se aclara que el sistema puede incorporarse en una GUI o incluso en un sistema de texto (por ejemplo, SMS, correo electrónico, Whatsapp™ y/u otros servicios de mensajería) o un sistema de audio.
Como se mencionó, algunas firmas de contaminación se detectan a lo largo del tiempo. Como tal, los valores registrados se analizan y comparan con las firmas de contaminación en la base de datos. Si se encuentra una coincidencia, entonces se envía una alerta. En algunos casos, también puede hacerse una predicción de una futura coincidencia, lo que resulta en una notificación similar.
Debido al hecho de que el sistema se compone por una gran número de unidades - hasta incluso miles de unidades en cada sector- y con el fin de reducir y optimizar el mantenimiento del sistema, las subunidades del sistema pueden calibrarse remotamente, mediante la calibración manual de la unidad principal. Una vez que la unidad principal se calibra correctamente (por ejemplo, sobre una base regular o durante una revisión periódica de mantenimiento), la unidad principal envía comandos de calibración a todas las subunidades que se relacionan de vuelta con la unidad principal. Las subunidades se recalibran/reinician automáticamente de acuerdo con los parámetros de calibración de la unidad principal.
Para crear un control consistente sobre la precisión de los sensores, el sistema realiza cruces de los sensores en la siguiente configuración: cada prueba de tipo de sensor se realizará lateralmente en todos los sensores del mismo grupo principal/subordinado, con el fin de aislar e identificar si el fallo es un mal funcionamiento del sensor en lugar de un problema con el agua. La suposición es que cuando hay una contaminación se supone que afecta a más de un parámetro en el agua y, por lo tanto, los valores de otros sensores también deberían reflejar un problema con el agua.
Si el problema es con un sensor particular en una unidad de sensores, entonces los valores del sensor que salen por ese sensor deben ser diferentes a otros sensores en el mismo afluente (en unidades que se ubican secuencialmente). Además, el resto de los parámetros detectados por toda la unidad deben estar dentro de los rangos saludables y ser congruentes con las mismas lecturas de los sensores en otras unidades. Por lo tanto, indica que el problema es con el sensor específico en la unidad específica. Cuando hay un problema con el agua, es probable que más de una unidad detectará el problema y, por lo tanto, valores anormales de los sensores se emitirán de más de una unidad. Si hay un fallo o un mal funcionamiento con toda una unidad, entonces todos los valores de los sensores deberían ser incongruentes con los valores de los sensores secuenciales, los sensores paralelos (sensores en posiciones similares a lo largo de afluentes paralelos) o ambos. En las modalidades, un fluido de calibración se almacena permanentemente en cada unidad de sensor que recalibra los sensores si se detecta un mal funcionamiento. El líquido de calibración tiene valores/características establecidos a los que se supone que cada uno de los sensores reacciona de la misma manera. Cuando uno o más de los sensores devuelve valores inesperados o "incorrectos", entonces es una indicación de que hay una irregularidad con el(los) sensor(es).
Cuando se determina un mal funcionamiento (de un sensor o de toda una unidad), se envía una notificación al GIS. Una manera de lidiar con un mal funcionamiento es restablecer o recalibrar remotamente el sensor o la unidad. Alternativamente o adicionalmente, el servidor corrige automáticamente las lecturas que toman en consideración la desviación detectada. Si el problema persiste, puede enviarse un equipo de mantenimiento para reparar físicamente el/la sensor/unidad o reemplazar el/la sensor/unidad.
Sensores
Cada unidad de sensor (si es una unidad principal o una subunidad) se aloja en una caja o contenedor que contiene una variedad de sensores. Al menos una sección del contenedor puede ser transparente para que los sensores ópticos transmitan y reciban pulsos ópticos que analicen el fluido. Además de los sensores que se han mencionado anteriormente, el dispositivo puede incluir además uno o más de los siguientes sensores:
(a) Sensor de turbidez
(b) Sensor de detección de cloro
(c) Sensores de pH
(d) EC - Sensores de conducción de electricidad
(e) Sensores de TSS
(f) Sensores de absorción UV
(g) (k) Sensor de ORP
(h) Sensor No2
(i) Sensor No3
(j) Sensor de NH4+
(k) Sensor de O2
Los sensores de emisión de luz o detección de luz (de múltiples longitudes de onda) incluyen:
(a) Sensor IR
(b) Sensores ópticos - Sensor prismático
(c) Una fuente de luz interna -de diversas longitudes de onda de luz
(d) Y/o cualquier otro sensor aplicable, en la carcasa del dispositivo.
Las unidades de sensores pueden instalarse sobre/en la tubería o reemplazar un segmento de la tubería o "mirar" el agua a través de una "ventana" o vidrio opaco o cualquier otro material transparente que se elija y a través del cual se realizará la prueba de fluido que se lleva a cabo por los diversos sensores.
De acuerdo con las modalidades, algunas pruebas pueden requerir bombear el agua o el fluido a un pequeño tanque de almacenamiento (dentro del alojamiento o adyacente al alojamiento) donde puede hacerse un análisis más profundo del fluido mientras el agua se encuentra estática, en lugar de en movimiento, con el fin de obtener datos más precisos donde los tipos de pruebas requieren la exposición al fluido para un examen más exhaustivo mediante los sensores.
Al final de la prueba, el fluido se bombeará de vuelta a la tubería, ya que no se ha usado para ningún propósito, excepto que se extrajo del ciclo de flujo por un período de tiempo muy corto. La reintroducción del agua que se monitorea es posible porque las unidades de sensores comprenden solo sensores pasivos. No se introducen reactantes o reactivos en el agua o cualquier otro tipo de intervención que cambie la composición química y biológica del agua. En otras modalidades, las muestras de agua se prueban de manera invasiva (por ejemplo, como se describe anteriormente), de manera que las muestras no pueden devolverse a la red de suministro. En tales casos, los tamaños de las muestras son muy pequeños (por ejemplo, un picolitro o un poco más) y la cantidad de químicos que se emplean se reduce proporcionalmente (lo que resulta en un gran ahorro de dinero). Las muestras pueden almacenarse en un tanque de almacenamiento (que se desocupa periódicamente) o descargarse fuera de las tuberías.
Uno de los cambios de paradigma que se presenta mediante el presente sistema innovador es el de cambiar la percepción de proteger solo las instalaciones de agua, a proteger también el agua misma.
Una modalidad del presente método y proceso innovador para el monitoreo de la calidad del agua en una red de suministro de agua se representa en el diagrama de flujo en la Figura 8.
En la etapa 800 se proporciona una pluralidad de unidades de sensores en ubicaciones predefinidas a lo largo de la red de suministro de agua. La pluralidad de unidades de sensores incluye una unidad principal y subunidades.
Puede posicionarse más de un grupo (unidades principales y subunidades) en la misma red de suministro de agua, lo que delimita efectivamente una subred dentro de la red principal. Para los propósitos de la presente descripción, cada una de dichas subredes se considera una red en sí misma. La unidad principal se posiciona cerca de una salida de una planta de tratamiento de agua, lo que garantiza que los sensores escaneen el agua óptima y los valores resultantes de los sensores sirven como parámetros de línea base para las subunidades. En las modalidades, las subunidades se posicionan de manera secuencial lejos de la unidad principal hacia los puntos finales de la red. En las modalidades preferidas, las subunidades se ubican en cada unión dentro de la red, como se describió anteriormente.
En las modalidades, las subunidades se calibran en base a los valores de los sensores de la unidad principal, en la etapa 802.
En la etapa 804, se monitorea el agua (o se muestrea y se devuelve al sistema, como se describió anteriormente) mediante la red de unidades de sensores a lo largo de la red de suministro de agua.
La etapa 806 incluye comunicar los valores de los sensores detectados desde la pluralidad de las unidades de sensores a un ordenador servidor en tiempo real. El término ordenador servidor (y sus variaciones) se usa para referirse igualmente a un servidor dedicado, una granja de servidores con capacidades de procesamiento y almacenamiento distribuidos entre los dispositivos que se colocan y un(unos) servidor(es) en la nube.
En el servidor, en la etapa 808, se analizan los valores de los sensores con el fin de monitorear el nivel de salud del agua y detectar cambios en la salud y la calidad del agua que se mueve entre las unidades de sensores.
En la etapa 810, los datos en tiempo real (o casi en tiempo real) del ordenador servidor se emiten a una interfaz del usuario del sistema de información geográfica (GIS). Los datos que se emiten incluyen una descripción visual de la red de suministro que incluye indicios codificados por colores que indican el nivel de salud del agua en las ubicaciones que se representan. Los datos que se emiten incluyen notificaciones y alertas de audio, así como también mensajes grabados. Los datos generados incluyen información que se basa en texto. Las notificaciones de audio, visuales, audiovisuales, de texto y otras pueden proporcionarse en cualquiera de una pluralidad de medios que incluyen: el/la mapa/red digital en un centro de mando, terminales de ordenador, dispositivos informáticos móviles (por ejemplo, tabletas, teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles, etc.). Las notificaciones pueden ser en forma de correos electrónicos, notificaciones push, alarmas de audio, mensajes de audio grabados, mensajes SMS, datos de ubicación compatibles con aplicaciones de navegación y cualquier tipo de mensajes analógicos y/o digitales que se comunican a través de Internet, comunicaciones celulares, comunicaciones por satélite, medios alámbricos e inalámbricos, comunicaciones que se basan en RF y cualquier otro tipo de medio de comunicación conocido en la técnica.
Una modalidad del presente método y proceso innovadores para el monitoreo de la calidad del agua en una red de suministro de agua se representa en el diagrama de flujo en la Figura 9.
En la etapa 900, las unidades de sensores se posicionan en la red. En la etapa 902, la calidad del agua se mide y monitorea a lo largo del sistema de agua, en base a las características, parámetros y rangos de valores predefinidos y/o definidos dinámicamente (o refinados dinámicamente). En la etapa 904, los valores de los sensores se comunican (de manera alámbrica o inalámbrica, como se describe con más detalle anteriormente) al ordenador servidor (servidor en la nube). Esta comunicación sucede a intervalos predeterminados de manera constante.
En la etapa 906, los valores/datos del sensor se procesan mediante la instalación de procesamiento del servidor en la nube para analizar, comparar y extrapolar los cambios en la calidad del agua entre las unidades de sensores. El procesamiento de datos es bien conocido en la técnica y puede implementarse en innumerables maneras. El término "instalación de procesamiento" se refiere a cualquier y todo el hardware, microprograma y software necesarios para realizar cualquier manera de procesamiento de datos necesario para las tareas que se detallan en la presente descripción. Una lista parcial de lo mencionado anteriormente incluye uno o más procesadores [CPU, microprocesador, ASIP, GPU, PPU, coprocesador DSP, unidad de punto flotante, procesador de red, procesador multinúcleo, procesador frontal, etc.], memoria [volátil y no volátiles: RAM, DRAM, SRAM, ROM, PRo M, EPROM, EEPROM, almacenamiento de estado sólido, memoria flash, discos duros con cabezal móvil, cinta magnética, unidades de disco óptico, etc.], software, algoritmos, lógica de aprendizaje automático, inteligencia artificial y más. En la etapa 908, el sistema detecta o identifica una anomalía (o una anomalía en desarrollo, un mal funcionamiento o un fallo) y la ubicación física de la unidad de sensor detectada. La instalación de procesamiento envía notificaciones de las anomalías o mal funcionamiento, que incluyen las ubicaciones de las mismas, a la interfaz del usuario del GIS. Los sucesos anómalos incluyen, pero no se limitan a, la degradación de la tubería, los fallos nuevos o crónicos en la instalación de tratamiento, el error humano, el mal funcionamiento de los dispensadores de químicos, la filtración de alcantarillado, la introducción de bacterias y otros agentes biológicos debido a desastres naturales, accidentes, intervención humana ilícita y similares.
En la etapa 910, el sistema detecta la presión del agua y la velocidad del flujo en la ubicación física y calcula una tasa de extensión del agua desde la unidad o unidades de sensores que detectaron la anomalía. En la etapa 912 se toman una o más de las siguientes acciones en el área calculada para contener el agua contaminada: (a) enviar una alerta que incluye una indicación del área afectada para que los equipos de mantenimiento se envíen a la ubicación; (b) aislar automáticamente el área afectada mediante el cierre de válvulas automatizadas en el sistema de agua o enviar instrucciones a los administradores de la red de agua para que lo hagan; (c) efectuar un proceso de purificación automatizado del agua en el área afectada; y (d) descargar el agua del área afectada de la red de suministro de agua.
Una modalidad del presente método y proceso innovadores para el monitoreo de la calidad del agua en una red de suministro de agua se representa en el diagrama de flujo en la Figura 10.
En la etapa 1000, las unidades de sensores se posicionan en la red. En la etapa 1002, la calidad del agua se mide y se monitorea a lo largo del sistema de agua, en base a las características, parámetros y rangos de valores predefinidos y/o definidos dinámicamente (o refinados dinámicamente). En la etapa 1004, los valores de los sensores se comunican al ordenador servidor. Esta comunicación sucede a intervalos predeterminados de manera constante.
En la etapa 1006, los valores/datos del sensor se procesan mediante la instalación de procesamiento del servidor en la nube para analizar, comparar y extrapolar los cambios en la calidad del agua entre las unidades de sensores. En la etapa 1008, el ordenador servidor registra los valores de los sensores detectados en un depósito de almacenamiento. Como parte del análisis, el servidor compara los valores de los sensores de cada una de la pluralidad de unidades de sensores con los valores registrados de las mismas unidades de sensores que se almacenan en el depósito. Mientras que el término "depósito" puede prestarse a la interpretación de un único dispositivo, se aclara que la instalación de almacenamiento que se pretende por el término depósito puede ser un único dispositivo de almacenamiento, múltiples dispositivos de almacenamiento vinculados que se colocan, almacenamiento en la nube o de cualquier otra manera o mecanismo para almacenar datos digitales.
Mediante el uso de los datos históricos registrados y el aprendizaje automático, el sistema es capaz de detectar sucesos anómalos en evolución. Los sucesos anómalos incluyen, pero no se limitan a, la degradación de la tubería, los fallos nuevos o crónicos en la instalación de tratamiento, el error humano, la filtración de alcantarillado, la introducción de bacterias y otros agentes biológicos debido a desastres naturales, accidentes, intervención humana ilícita y similares.
Los sucesos que evolucionan lentamente (por ejemplo, la degradación de la tubería que resulta en la liberación lenta de contaminantes en el agua a una tasa progresiva) provocan dos problemas para los sistemas de monitoreo heredados: la no detección del problema y, por el contrario, muchos falsos positivos (lo que resulta en falsas alarmas y una tendencia a ignorar las lecturas problemáticas). La contaminación gradual levanta algunas banderas en el sistema, pero el panorama general, en un momento dado, es que no hay contaminación problemática.
El presente e innovador sistema de procesamiento de datos analiza el agua desde una perspectiva histórica, al comparar datos de los mismos sensores a lo largo del tiempo, lo que permite a los sistemas y procesadores identificar anomalías en desarrollo antes de que se conviertan en completos mal funcionamientos, fallos, contaminaciones o sus combinaciones.
En la etapa 1010, el sistema envía notificaciones a y a través de la UI de GIS cuando se reconoce un deterioro progresivo en un área localizada en base al análisis de los datos históricos.
En la etapa 1012, el sistema notifica a la UI de la ubicación del área localizada donde se requiere el mantenimiento. En la etapa 1014, las notificaciones se visualizan en un sistema de información geográfica (GIS) en un centro de mando. Adicionalmente o alternativamente, la visualización y otra manera de notificación se envían a los terminales que pueden ser terminales estacionarios o terminales móviles. Los equipos de mantenimiento pueden enviarse para realizar el mantenimiento necesario y pueden guiarse por terminales móviles (dispositivos de navegación, tabletas convertibles, teléfonos inteligentes, etc.) a las ubicaciones adecuadas.
Algunas de las etapas en los procesos mencionados anteriormente pueden omitirse o realizarse en un orden diferente al orden en el que se presentan las etapas. Además, algunos de los diversos procesos que se han descrito con referencia a las Figuras 8, 9 y 10 incluyen etapas o detalles que se han omitido cuando se describen otros procesos. Es la intención expresa que las etapas descritas hasta ahora sean ilustrativas y puedan intercambiarse con etapas de otros procesos, añadirse a algunos procesos y/u omitirse de otros procesos. Los procesos no pretenden ser limitantes sino demostrar las modalidades preferidas del sistema innovador.
Mientas que la invención se ha descrito con respecto a un número limitado de modalidades, se apreciará que el alcance de la protección se define por el conjunto de reivindicaciones anexas.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un método para el monitoreo de la calidad del agua en una red de suministro de agua, el método que comprende:
proporcionar (1000) una pluralidad de unidades de sensores (104) en ubicaciones predefinidas a lo largo de la red de suministro de agua
comunicar (1004) un valor del sensor detectado desde cada unidad de sensor respectiva de dicha pluralidad de unidades de sensores (104) indicativo de un parámetro de agua en la ubicación de dicha unidad de sensor respectiva a un ordenador servidor (130) en tiempo real, dicho ordenador servidor que registra los valores de los sensores detectados en un depósito de almacenamiento;
analizar (1006) dichos valores del sensor detectado en dicho ordenador servidor (130) con el fin de detectar cambios en la calidad del agua que se mueve entre dichas unidades de sensores (104); comparar (808) mediante dicho ordenador dichos valores detectados que se comunican desde unidades de sensores que se ubican secuencialmente (104) para determinar una anomalía localizada;
enviar una alerta (908) a una interfaz del usuario cuando se determina una anomalía en una o más de dichas unidades de sensores que se ubican secuencialmente (104) con relación a otras unidades de sensor que se ubican secuencialmente;
caracterizado por:
analizar (1008) en dicho ordenador servidor los registros históricos que se almacenan en el depósito, al comparar los datos de los mismos sensores a lo largo del tiempo para identificar una anomalía que se desarrolla lentamente antes de que se convierta en un mal funcionamiento o fallo;
reconocer (1010) dicha anomalía que se desarrolla lentamente como un signo de un deterioro progresivo en un área localizada; y
en donde enviar una alerta (908) incluye una notificación de dicho deterioro y una ubicación del mismo.
2. El método de la reivindicación 1, en donde dicha red de suministro de agua incluye más de una fuente y dicho análisis (1006) de dichos valores detectados incluye calibrar dichos valores detectados para múltiples perfiles de fuente de agua y un flujo de agua en dicha red.
3. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-2, que comprende, además:
dicho ordenador servidor (130) que compara dichos valores registrados con firmas de contaminación predefinidas y en donde se envía una alerta de contaminación (908) cuando se detecta una firma de dichas firmas de contaminación en dichos valores registrados.
4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende, además:
dicho ordenador servidor (130) que aprende a ajustar dicha firma de contaminación cuando dicha alerta de contaminación es falsa.
5. El método de la reivindicación 1, que comprende, además:
calcular un área afectada en base a la tasa de extensión del agua desde dichas ubicaciones y efectuar al menos una de:
enviar una alerta (908) que incluya una indicación de dicha área afectada,
aislar automáticamente (912) dicha área afectada al detectar o calcular una tasa de flujo de agua y calcular o estimar hasta dónde se ha extendido dicha anomalía y sellar dicha área afectada,
enviar instrucciones a los administradores de la red de agua,
efectuar un proceso de depuración automatizado del agua en dicha área afectada, y descargar el agua en dicha área afectada desde la red de suministro de agua.
6. El método de la reivindicación 3, en donde dichas firmas de contaminación se basan en valores relativos entre al menos dos parámetros.
7. El método de la reivindicación 6, en donde dichos al menos dos parámetros se seleccionan del conjunto que consiste en cloro libre, pH, un valor de turbidez, un valor de TSS, un valor de absorción de UV, un valor de ORP, un valor de O2 y conductividad.
8. El método de la reivindicación 3, en donde cada una de dichas firmas de contaminación incluye valores predefinidos de al menos uno de: un valor de cloro libre, un valor de PH, un valor de turbidez, un valor de TSS, un valor de absorción de UV, un valor de ORP, un valor de concentración de O2 y un valor de conductividad que se asocia con un tipo de contaminación.
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ES17855174T 2016-09-29 2017-10-01 Método para el monitoreo constante en línea de la calidad y seguridad del agua de un sistema de fluidos Active ES2897001T3 (es)

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