ES2945342T3 - Procedimiento de detección y localización de una fuga de fluido - Google Patents
Procedimiento de detección y localización de una fuga de fluido Download PDFInfo
- Publication number
- ES2945342T3 ES2945342T3 ES21166852T ES21166852T ES2945342T3 ES 2945342 T3 ES2945342 T3 ES 2945342T3 ES 21166852 T ES21166852 T ES 21166852T ES 21166852 T ES21166852 T ES 21166852T ES 2945342 T3 ES2945342 T3 ES 2945342T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- noise
- fluid
- measurement samples
- leak
- procedure
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 87
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 61
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 33
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 25
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 13
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 9
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 99
- QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N chloralodol Chemical compound CC(O)(C)CC(C)OC(O)C(Cl)(Cl)Cl QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/666—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters by detecting noise and sounds generated by the flowing fluid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
- G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations
- G01M3/243—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations for pipes
-
- 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
- F17D5/06—Preventing, monitoring, or locating loss using electric or acoustic means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Abstract
Método para detectar y localizar fugas, que comprende los pasos, para cada medidor de fluido ultrasónico (7), de: adquirir o evaluar niveles de ruido, cada uno asociado con un período de detección distinto, siendo cada nivel de ruido representativo de un nivel de una señal de ruido de fuga contenida en muestras de medición resultantes de mediciones realizadas por el transductor (22a, 22b) de dicho medidor de fluido ultrasónico durante el período de detección asociado; - comparar cada nivel de ruido con un umbral de ruido; - detectar una fuga de fluido cerca del medidor de fluido ultrasónico (7) cuando se ha detectado al menos un número predeterminado de niveles de ruido sucesivos por encima del umbral de ruido predeterminado, correspondientes a periodos de detección espaciados en el tiempo de al menos una duración predeterminada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de detección y localización de una fuga de fluido
La invención se refiere al campo de la detección y localización de fugas en una red de distribución de fluidos.
Antecedentes de la invención
Los contadores de agua modernos, llamados “comunicantes”, están sustituyendo gradualmente a los contadores de agua tradicionales.
Un contador de agua comunicante puede, por supuesto, medir la cantidad de agua consumida por la instalación de un cliente para facturarle dicho consumo. Un contador de agua comunicante también puede producir, transmitir, recibir y analizar diversos datos (por ejemplo, relativos al consumo de la instalación, al estado de la red de distribución de agua o al funcionamiento del contador), con el fin de implementar nuevas funcionalidades. Estas nuevas funcionalidades benefician tanto al distribuidor de agua como al gestor de la red y al cliente.
Un contador de agua comunicante permite así al cliente mejorar el seguimiento de su consumo y, por lo tanto, controlarlo mejor, optimizar su facturación, no ser molestado por las intervenciones de los operadores gracias a la lectura a distancia, etc.
Se prevé que las nuevas capacidades de los contadores de agua inteligentes puedan utilizarse para mejorar la detección y localización de fugas de agua en las redes de distribución de agua.
El documento EP3236227 A2 divulga un caudalímetro ultrasónico utilizado para detectar una fuga en un sistema de fluido que consiste en escuchar el ruido generado en la tubería y medir el caudal en el fluido antes de escuchar el ruido.
El documento WO2017/005269 A1 divulga un caudalímetro ultrasónico utilizado para detectar una fuga en un sistema de fluido, basándose en el nivel de ruido medido por uno de los transductores utilizados por el caudalímetro ultrasónico.
El objeto de la invención es detectar y localizar de forma precisa, fiable y económica una fuga de fluido que se produce en un sistema de distribución de fluido.
Síntesis de la invención
Con este fin, se propone un procedimiento de detección y localización de una fuga de fluido en una red de distribución de fluido de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una pluralidad de contadores de fluido ultrasónicos, cada uno de los cuales comprende un transductor aguas arriba situado en el lado de la red de distribución de fluido y un transductor aguas abajo situado en el lado de una instalación a la que dicha red de distribución de fluido suministra fluido, en donde el procedimiento comprende las etapas, para cada contador de fluido ultrasónico, de:
- adquirir o evaluar niveles de ruido, cada uno de ellos asociado a un período de detección independiente, siendo cada nivel de ruido representativo de un nivel de señal de ruido de fuga contenido en muestras de medición derivadas de mediciones realizadas por el transductor de dicho contador de fluidos ultrasónico durante el período de detección asociado;
- comparar cada nivel de ruido con un umbral de ruido predeterminado;
- detectar una fuga de fluido en las proximidades del contador de fluido ultrasónico cuando se haya detectado al menos un número predeterminado de niveles de ruido sucesivos por encima del umbral de ruido predeterminado, correspondientes a períodos de detección espaciados en el tiempo al menos una duración predeterminada;
en donde el procedimiento es tal que las muestras de medición utilizadas para llevar a cabo dicho procedimiento comprenden primeras muestras de medición que se derivan de mediciones realizadas por el transductor aguas abajo de dicho contador de fluidos ultrasónico o segundas muestras de medición que se derivan de mediciones realizadas por el transductor aguas arriba de dicho contador de fluidos ultrasónico o las primeras muestras de medición y las segundas muestras de medición,
en donde el procedimiento comprende, además, la etapa, cuando dicho procedimiento se lleva a cabo con las primeras muestras de medición y se detecta una fuga, de localizar dicha fuga en la red de distribución de fluidos aguas arriba de dicho contador de fluidos ultrasónico o el procedimiento comprende, además, la etapa, cuando dicho procedimiento se lleva a cabo con las segundas muestras de medición y se detecta una fuga, de localizar dicha fuga en dicha instalación aguas abajo de dicho contador de fluidos ultrasónico.
Por lo tanto, el procedimiento de detección y localización según la invención utiliza los niveles de ruido contenidos en las mediciones realizadas por los transductores del contador para detectar y localizar una fuga de agua.
Como las redes de distribución de fluidos suelen tener un gran número de contadores, la malla espacial es relativamente fina y la localización de la fuga puede hacerse con mucha precisión.
El procedimiento según la invención permite distinguir una fuga, que es un fenómeno continuo y duradero, de un ruido de bomba, que es filtrado y eliminado por el procedimiento. Esto mejora la fiabilidad de la detección de fugas al reducir la tasa de falsas detecciones.
El procedimiento según la invención puede llevarse a cabo utilizando el transductor del contador que, por lo demás, se utiliza para realizar las mediciones de consumo de fluido. Por lo tanto, no es necesario equipar los contadores con un transductor dedicado a la detección y localización de fugas. La puesta en práctica del procedimiento según la invención es por lo tanto poco costosa.
Se propone, además, un procedimiento como el descrito con anterioridad, en el que los períodos de detección se definen de tal manera que cada período de detección sigue directamente a un período preliminar de al menos una duración predefinida, durante el cual un consumo de fluido medido por el contador de fluido ultrasónico es cero. Se propone, además, un procedimiento como el descrito con anterioridad, en el que la evaluación del nivel de ruido para cada período de detección comprende las etapas de:
- aplicar un filtrado digital pasabanda a las muestras de medición de dicho período de detección para obtener una señal de detección filtrada que comprenda muestras de medición filtradas;
- calcular una autocorrelación de la señal de detección filtrada.
Se propone, además, un procedimiento como el descrito con anterioridad, en el que el nivel de ruido durante el período de detección se evalúa mediante la fórmula:
M = MAX según
en donde M es el nivel de ruido, Sn es la enésima muestra de medición filtrada, Sn_k es la (n-k)a muestra de medición filtrada, y R es un número entero menor o igual que el número de muestras de medición del período de detección. Se propone, además, un equipo que comprende un primer módulo de comunicación y un primer módulo de procesamiento dispuestos para aplicar el procedimiento descrito con anterioridad.
Se propone, además, que el equipo descrito sea un sistema de información o una pasarela o un concentrador de datos o un contador comunicante de distrito.
Se propone, además, un programa informático que comprende instrucciones que hacen que el equipo descrito con anterioridad realice las etapas del procedimiento descrito con anterioridad.
También se propone un medio de grabación legible por ordenador en el que se graba el programa informático descrito con anterioridad.
La invención se comprenderá mejor a la luz de la siguiente descripción de una realización particular no limitativa de la invención.
Breve descripción de los dibujos
Se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
[Fig. 1] La Figura 1 representa una red de distribución de agua en la que se aplica la invención;
[Fig. 2] La Figura 2 representa un contador de agua ultrasónico de la red de distribución de agua.
Descripción detallada de la invención
Con referencia a la Figura 1, el procedimiento para detectar y localizar una fuga de fluido según la invención se implementa aquí en una red de distribución de agua 1 destinada a suministrar agua a un “distrito” 2, es decir, una zona geográfica que comprende una pluralidad de instalaciones de agua situadas cada una, por ejemplo, en una vivienda, un restaurante, una tienda, etc.
El sistema de distribución de agua 1 comprende un conducto principal 3 y conductos secundarios 4, cada uno de ellos conectado a una instalación de agua independiente 5.
La red de distribución de agua 1 incluye además un sistema de distribución de agua (SI) 6, pasarelas Gj y contadores de agua ultrasónicos 7.
El SI 6 comprende un servidor de aplicación 8, un servidor LNS 9 (para LoRa Network Server) y un primer módulo de comunicación 10.
El servidor de aplicación 8 comprende un primer módulo de procesamiento 11 que comprende al menos un primer componente de procesamiento adaptado para ejecutar instrucciones de un programa para implementar determinadas etapas del procedimiento de detección y localización de una fuga de agua que se describirá más adelante. El primer componente de procesamiento es, por ejemplo, un procesador, un microcontrolador o un circuito lógico programable como un FPGA (Field Programmable Gate Arrays) o un ASIC (Application Specified Integrated Circuit).
El servidor LNS 9 está destinado a gestionar las comunicaciones con todas las pasarelas Gj y con todos los contadores de agua 7 a los que está conectado el servidor LNS 9. El LNS 9 se comunica directamente con las pasarelas Gj, y con los contadores de agua 7 a través de las pasarelas Gj. Para comunicarse con las pasarelas Gj y los contadores de agua 7, el servidor LNS 9 utiliza el primer módulo de comunicación 10, que en este caso permite implementar la comunicación por radio portadora de tramas de protocolo LoRa.
Las pasarelas Gj o gateways son pasarelas LoRa. La variable j varía de 1 a P.
Cada una de las pasarelas Gj incluye un módulo de comunicación que les permite comunicarse con el servidor LNS a través de una comunicación por radio que transporta, en este caso, tramas de protocolo LoRa.
Todas las comunicaciones entre SI 6 y los contadores de agua 7, ya sean ascendentes o descendentes, pasan por las pasarelas Gj.
Entre los contadores de agua 7, hay un contador de agua principal CCQ (de “contador de agua comunicante de barrio”) y contadores de agua secundarios CCi (de “contador de agua comunicante”).
El contador de agua principal CCQ está conectado al conducto principal 3. A cada conducto secundario 4 se conecta un contador secundario CCi (de “contador de agua comunicante”). La variable i varía de 1 a N, donde N es el número de conductos secundarios 4 y, por lo tanto, el número de contadores de agua secundarios CCi.
Los conductos secundarios 4 se derivan del conducto principal 3, es decir, están todos conectados al conducto principal 3 aguas abajo del contador de agua principal CCQ: el conducto principal 3 se divide, aguas abajo del contador de agua principal CCQ, en un haz formado por los conductos secundarios 4.
Aquí, “aguas arriba” significa del lado de la red de distribución de agua, y “aguas abajo” significa del lado de las instalaciones de agua 5.
Cada contador de agua 7 dispone de un segundo módulo de comunicación 14 que le permite comunicarse con las pasarelas Gj mediante radiocomunicación, en este caso utilizando el protocolo LoRa (Long Range).
Cada contador de agua 7 comprende también un segundo módulo de procesamiento 15 que comprende al menos un segundo componente de procesamiento adaptado para ejecutar instrucciones de un programa para implementar determinadas etapas del procedimiento de detección y localización de una fuga de agua que se describirá más adelante. El segundo componente de procesamiento es, por ejemplo, un procesador, un microcontrolador o un circuito lógico programable, como un FPGA o un ASIC.
Cada contador de agua 7 comprende además un conducto por el que circula el agua suministrada desde la red de distribución de agua 1 a la instalación de agua 5 a la que está conectado el contador de agua 7 (o a las instalaciones de agua 5, en el caso del contador principal CCQ), así como un dispositivo de medición de la velocidad del agua 21. El dispositivo de medición 21 puede verse en la Figura 2.
El agua fluye por el conducto de aguas arriba a aguas abajo, como indica la dirección de las flechas F.
El dispositivo de medición 21 comprende al menos un transductor, a saber, un transductor ascendente 22a y un transductor descendente 22b. El dispositivo de medición también comprende un módulo de medición 23 conectado al transductor ascendente 22a y al transductor descendente 22b.
El transductor aguas arriba 22a y el transductor aguas abajo 22b están emparejados. El transductor ascendente 22a y el transductor descendente 22b son aquí transductores piezoeléctricos.
El módulo de medición 23 comprende un tercer componente de procesamiento 24 y un convertidor analógico-digital
25 (posiblemente integrado en el componente de procesamiento 24).
El módulo de medición 23 controla el transductor aguas arriba 22a y el transductor aguas abajo 22b.
El transductor aguas arriba 22a y el transductor aguas abajo 22b desempeñan sucesivamente cada uno la función de transmisor de señales de medición ultrasónicas transmitidas 26, y la función de receptor de señales de medición ultrasónicas recibidas 27.
El módulo de medición 23 genera una señal de excitación eléctrica 28, y suministra al transmisor la señal de excitación eléctrica 28.
El transmisor convierte la señal de excitación eléctrica 28 en una señal de medición ultrasónica 26.
El módulo de medición 13 adquiere la señal de medición ultrasónica 27 recibida por el receptor.
La señal eléctrica de excitación 28 tiene una frecuencia fus y un período Tus. La frecuencia fus se sitúa clásicamente entre 900 kHz y 4MHz, y aquí es igual a 2 MHz. Cabe señalar que, cuando el fluido es un gas y no agua, la frecuencia fus es típicamente del orden de algunas decenas de KHz.
La señal de medición ultrasónica transmitida 26 viaja así entre el transductor aguas arriba 22a y el transductor aguas abajo 22b a lo largo de una trayectoria de longitud definida L de aguas arriba a aguas abajo (y luego de aguas abajo a aguas arriba en la medida en que es el transductor 22b el que transmite). El trayecto de longitud definida es aquí un trayecto rectilíneo entre el transductor aguas arriba 22a y el transductor aguas abajo 22b.
En la Figura 2, el transductor aguas arriba 22a se muestra como un transmisor y el transductor aguas abajo 22b se muestra como un receptor. La señal de excitación eléctrica 28 se aplica a la entrada del transductor ascendente 22a para emitir la señal de medición ultrasónica 26 transmitida. La señal de medición ultrasónica transmitida 26 recorre así el trayecto de longitud definida L desde aguas arriba hasta aguas abajo. La señal de medición ultrasónica transmitida 26 es transmitida por el transmisor con un nivel Ne. El receptor recibe la señal de medición ultrasónica 27 con un nivel Nr inferior al nivel Ne.
El módulo de medición 23 adquiere la señal de medición ultrasónica 27 recibida después de que haya recorrido el trayecto de longitud definida en el agua. El módulo de medición 23 digitaliza la señal de medición ultrasónica 27 recibida utilizando el convertidor analógico-digital 25, y produce muestras de medición. Para una señal de frecuencia fus = 2 MHz, la frecuencia de muestreo suele ser de 8 MHz para cumplir el criterio de Shannon.
El módulo de medición 23 mide el tiempo de recorrido que tarda la señal de medición ultrasónica transmitida 26 en recorrer el trayecto de longitud definida desde aguas arriba hasta aguas abajo.
El módulo de medición 23 mide en realidad un tiempo de transferencia global Tab desde el transductor aguas arriba 22a hasta el transductor aguas abajo 22b.
El tiempo total de transferencia Tab es tal que:
Tab- TAa+To Fab+TRb/
en donde:
- TAa es un tiempo de encendido del transductor aguas arriba 22a;
- ToFab es un tiempo de vuelo de la señal de medición ultrasónica transmitida 26 para recorrer el trayecto de longitud definida entre el transductor aguas arriba 22a y el transductor aguas abajo 22b;
- TRb es el tiempo de recepción del transductor aguas abajo 22b.
Del mismo modo, el transductor aguas abajo 22b emite una señal de medición ultrasónica que es recibida por el transductor aguas arriba 22a.
El módulo de medición 23 mide el tiempo de transferencia global TBA que es tal que:
en donde:
- Tab es un tiempo de encendido del transductor aguas abajo 22b;
- ToFba es un tiempo de vuelo de la señal de medición ultrasónica para recorrer el trayecto de longitud definida entre el transductor aguas abajo 22b y el transductor aguas arriba 22a;
- TRa es el tiempo de recepción del transductor aguas arriba 22a.
Suponiendo que:
TAa = TAb y TRa = TRb (transductores emparejados), se obtiene:
en donde DToF es el tiempo diferencial de vuelo (Differential Time of Flight).
DToF es proporcional a la velocidad media del fluido, y el módulo de medición 23 calcula la velocidad media del agua utilizando el DToF. La velocidad media tiene signo y puede ser positiva, negativa o cero.
A continuación, el módulo de medición 23 deduce el caudal de agua en la tubería a partir de la velocidad media. A continuación se describe la puesta en práctica del procedimiento de detección y localización según la invención. En cada contador de agua 7, el segundo módulo de procesamiento 15 adquiere primeras muestras de medición que se derivan de las mediciones realizadas por el transductor aguas abajo 22b del dispositivo de medición 21 de dicho contador de agua 7, y que se obtienen digitalizando las señales de medición ultrasónicas 27 recibidas por el transductor aguas abajo 22b.
Las mediciones en cuestión se realizaron durante períodos de detección espaciados en el tiempo.
Así, fuera de los intervalos de tiempo de medición del caudal, repetidamente a lo largo del tiempo, el contador de agua 7 se despierta, captura las primeras muestras de medición durante un período de detección y, a continuación, vuelve a dormir.
Los períodos de detección se definen de tal manera que cada período de detección sigue directamente a un período preliminar de duración al menos igual a una duración preliminar predefinida, durante el cual un consumo de agua medido por el contador de agua 7 es nulo (o al menos inferior a un umbral predeterminado muy bajo). Los períodos preliminares son períodos de “caudal cero”, durante los cuales la velocidad del agua y, por lo tanto, el caudal son nulos.
Cada período de detección tiene aquí una duración de 5 segundos. La duración preliminar predefinida es aquí igual a 5 segundos. La frecuencia de muestreo de adquisición de las primeras muestras de medición suele ser igual a 50 KHz.
El segundo módulo de procesamiento 15 del contador de agua 7 evalúa los niveles de ruido, cada uno de ellos asociado a un período de detección independiente. Cada nivel de ruido es representativo de un nivel de una señal de ruido de fuga contenida en las primeras muestras de medición de las mediciones realizadas por el transductor aguas abajo 22b del contador de agua 7 durante el período de detección asociado. Si se produce una fuga de agua en las proximidades del contador de agua 7, el nivel de ruido es elevado.
Todos los contadores de agua 7 transmiten los niveles de ruido a equipos externos, en este caso al SI 6 a través de las pasarelas Gj, utilizando el protocolo LoRa.
El primer módulo de procesamiento 11 del servidor de aplicación 8 del SI 6 adquiere los niveles de ruido producidos por todos los contadores de agua 7.
A continuación, para cada contador de agua 7 y cada período de detección, el primer módulo de procesamiento 11 compara el nivel de ruido del período de detección con un umbral de ruido predeterminado.
El primer módulo de procesamiento 11 detecta una fuga de agua en las proximidades del contador de agua 7 cuando detecta al menos un número predeterminado de niveles de ruido sucesivos por encima del umbral de ruido predeterminado, correspondiendo dichos niveles de ruido a períodos de detección espaciados en el tiempo al menos una duración predeterminada.
Aquí, “un número predeterminado de niveles de ruido sucesivos por encima del umbral de ruido predeterminado” significa que no se han detectado períodos de detección, con un nivel de ruido inferior o igual al umbral de ruido predeterminado, entre los períodos de detección asociados a dichos niveles de ruido sucesivos.
Aquí, “espaciados en el tiempo por al menos una duración predeterminada” significa que la duración entre el comienzo del primero de estos períodos de detección sucesivos y el final del último de estos períodos de detección
sucesivos debe ser al menos igual a la duración predeterminada.
El número predeterminado aquí es 3.
El tiempo predeterminado es de varias horas, por ejemplo 5 horas.
Así, el hecho de que el nivel de ruido de un período de detección sea superior al umbral de ruido predeterminado es solo una presunción de fuga de agua (es decir, un indicio).
Para que el primer módulo de procesamiento 11 confirme la presunta fuga de agua y detecte realmente una fuga de agua en las proximidades de un contador de agua 7, deben cumplirse las siguientes condiciones:
- el primer módulo de procesamiento 11 detectará al menos tres (número predeterminado) períodos de detección sucesivos en los que el nivel de ruido supere el umbral de ruido predeterminado;
- los tres períodos de detección estarán separados por al menos 5 horas (duración predeterminada).
Las condiciones descritas con anterioridad eliminan el ruido de bombeo que podría detectarse en las primeras muestras de medición durante determinados períodos de detección.
Cuando el primer módulo de procesamiento 11 detecta una fuga de agua en las proximidades del contador de agua 7, el primer módulo de procesamiento 11 localiza la fuga de agua en la red de distribución 1 en las proximidades y aguas arriba de dicho contador de agua 7 (ya que la posición del transductor aguas abajo 22b le permite detectar eficazmente una fuga de agua aguas arriba del contador 7).
Por supuesto, es posible que el primer módulo de procesamiento 11 detecte una fuga de agua en las proximidades de varios contadores de agua 7. Puede tratarse de varias fugas de agua o de una única fuga detectada por las mediciones de varios contadores de agua 7. El contador de agua 7 con el mayor nivel de ruido a lo largo de la tubería es aquel para el que la fuga de agua está más cerca. La proximidad de una fuga viene determinada por el contador de agua 7 con el nivel de ruido más alto, subregión por subregión de la red.
De este modo, el primer módulo de procesamiento 11 puede localizar fugas con precisión y generar una alarma para que se pueda programar una respuesta para reparar la tubería u otro elemento causante de la fuga.
Ahora se describe con más detalle cómo el segundo módulo de procesamiento 15 de un contador de agua 7 evalúa el nivel de ruido de la señal de ruido de fuga durante un período de detección.
La naturaleza de los ruidos de fuga es conocida. Son cuasiperiódicos y de baja frecuencia (de 10 Hz a algunos cientos de Hz). Los otros ruidos son generalmente de frecuencias más altas (de 1 a 2 KHz) y son blancos.
El segundo módulo de procesamiento 15 adquiere las primeras muestras de medición de cada período de detección y, a continuación, aplica filtrado digital pasabanda a las muestras de medición de dicho período de detección para obtener una señal de detección filtrada que comprende primeras muestras de medición filtradas.
El filtrado digital pasabanda permite, por una parte, eliminar cualquier desplazamiento y, por otra, seleccionar únicamente la banda de frecuencias “interesante” (normalmente entre 10 Hz y 400 Hz) rechazando el ruido fuera de banda.
A la salida del filtro pasabanda se obtienen las siguientes primeras muestras de medición filtradas:
Sn = Un b n/
en donde Un es la señal de ruido de fuga “útil” y bn es el ruido blanco no deseado.
El segundo módulo de procesamiento 15 del contador de agua 7 calcula entonces una autocorrelación de la señal de detección filtrada. Se sabe que el procedimiento de autocorrelación proporciona información periódica incrustada en el ruido.
El nivel de ruido de la señal de ruido de fuga se evalúa mediante la fórmula:
M = MAX según k(Zn (= t uí)Sn X Sn-k) , en donde M es el nivel de ruido (que aquí corresponde a la potencia de la señal de ruido de fuga), Sn es la enésima primera muestra de medición filtrada, Sn_k es la (n-k)a primera muestra de medición filtrada, y R es un número entero menor o igual que el número de primeras muestras de medición del período de detección (que aquí es igual a 250.000, porque el período de detección dura 5 segundos
y la frecuencia de muestreo para obtener las primeras muestras de medición es igual a 50 kHz).
Dado que la señal Un es periódica y el ruido bn es un ruido blanco gaussiano centrado, esta fórmula permite eliminar el ruido bn y deducir la potencia del ruido de fuga Un.
De este modo, se evitan las interferencias de otras causas, como el flujo natural del agua en una tubería: el proceso de detección y localización no puede engañarse si la señal de ruido de fuga “útil” queda ahogada por el ruido blanco de estas otras causas.
Es importante señalar que el procedimiento de detección y localización según la invención puede implementarse con los transductores (22a, 22b) utilizados de otro modo por el contador de agua para medir el consumo de agua, por lo que no requiere un transductor adicional. El transductor aguas arriba 22a y el transductor aguas abajo 22b son transductores que tienen una alta impedancia a bajas frecuencias, lo que les permite muestrear a un nivel aceptable las bajas frecuencias que son útiles para realizar la detección y localización de fugas.
Se señala asimismo que es totalmente posible, para poner en práctica el procedimiento de detección y localización según la invención, utilizar segundas muestras de medición a partir de las mediciones realizadas por el transductor aguas arriba 22a de cada contador de agua 7. En este caso, cuando se detecta una fuga de agua gracias a las mediciones realizadas por el transductor aguas arriba 22a de un contador de agua 7, la fuga de agua es localizada por el primer módulo de procesamiento 11 del servidor de aplicación 8 del SI 6 en la instalación de agua 5 a la que está conectado dicho contador de agua 7, aguas abajo de dicho contador de agua 7.
Por supuesto, el proceso puede llevarse a cabo utilizando tanto la primera como la segunda muestra de medición, lo que mejora la precisión de la localización de fugas de agua.
Por supuesto, la invención no se limita a la realización descrita, sino que abarca cualquier variante que entre dentro del ámbito de la invención, tal como se define en las reivindicaciones.
Las comunicaciones entre los contadores, las pasarelas y el SI podrían realizarse utilizando cualquier tipo de tecnología de comunicación y cualquier tipo de protocolo.
Todos o algunos de los pasos que, en la presente descripción, se implementan en el servidor de aplicación del SI, podrían implementarse en cualquier servidor del SI, pero también en una pasarela conectada a los contadores, o en un concentrador de datos conectado a los contadores, o incluso en un contador, y en particular en un contador de barrio comunicante. Del mismo modo, algunas de las etapas que, en la presente descripción, se implementan en los contadores (y, en particular, el cálculo de los niveles de ruido), podrían implementarse en otros equipos y, por ejemplo, en cualquier servidor del SI, pero también en una pasarela conectada a los contadores, o incluso en un concentrador de datos conectado a los contadores.
La invención podría aplicarse con contadores de fluidos distintos de los contadores de agua: contadores de aceite, etc.
Claims (8)
1. Procedimiento de detección y localización de una fuga de fluido en una red de distribución de fluido (1) que comprende una pluralidad de contadores de fluido ultrasónicos (7), cada uno de los cuales comprende un transductor aguas arriba (22a) situado en el lado de la red de distribución de fluido (1) y un transductor aguas abajo (22b) situado en el lado de una instalación (5) alimentada con fluido por dicha red de distribución de fluido, en donde el procedimiento comprende las etapas, para cada contador de fluido ultrasónico (7), de:
- adquirir o evaluar los niveles de ruido, cada uno de ellos asociado a un período de detección independiente, siendo cada nivel de ruido representativo de un nivel de señal de ruido de fuga contenido en las muestras de medición derivadas de las mediciones realizadas por el transductor de dicho medidor ultrasónico de fluidos durante el período de detección asociado;
- comparar cada nivel de ruido con un umbral de ruido predeterminado;
- detectar una fuga de fluido en las proximidades del contador de fluido ultrasónico (7) cuando se haya detectado al menos un número predeterminado de niveles de ruido sucesivos por encima del umbral de ruido predeterminado, correspondiente a períodos de detección espaciados en el tiempo al menos una duración predeterminada;
en donde el procedimiento es tal que las muestras de medición utilizadas para llevar a cabo dicho procedimiento comprenden primeras muestras de medición que se derivan de mediciones realizadas por el transductor aguas abajo (22b) de dicho contador de fluido ultrasónico o segundas muestras de medición que se derivan de mediciones realizadas por el transductor aguas arriba (22a) de dicho contador de fluido ultrasónico o las primeras muestras de medición y las segundas muestras de medición, en donde el procedimiento comprende, además, la etapa, cuando dicho procedimiento se lleva a cabo con las primeras muestras de medición y se detecta una fuga, de localizar dicha fuga en la red de distribución de fluido (1) aguas arriba de dicho contador de fluido ultrasónico (7) o
el procedimiento comprende, además, la etapa, cuando dicho procedimiento se lleva a cabo con las segundas muestras de medición y se detecta una fuga, de localizar dicha fuga en dicha instalación (5) aguas abajo de dicho contador de fluido ultrasónico (7).
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde los períodos de detección se definen de tal manera que cada período de detección sigue directamente a un período preliminar de duración al menos igual a una duración predefinida, durante el cual un consumo de fluido medido por el contador de fluido ultrasónico (7) es cero.
3. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la evaluación del nivel de ruido para cada período de detección comprende las etapas de:
- aplicar un filtrado digital pasabanda a las muestras de medición de dicho período de detección para obtener una señal de detección filtrada que comprenda muestras de medición filtradas;
- calcular una autocorrelación de la señal de detección filtrada.
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el nivel de ruido durante el período de detección se evalúa mediante la fórmula:
M = MAX según kCZn=oS n x S n-k) , en donde M es el nivel de ruido, Sn es la enésima primera muestra de medición filtrada, Sn_k es la (n-k)a primera muestra de medición filtrada, y R es un número entero menor o igual que el número de muestras de medición del período de detección.
5. Equipo que comprende un primer módulo de comunicación (10) y un primer módulo de procesamiento (11) dispuesto para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
6. Equipo de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el equipo es un Sistema de Información (6) o una pasarela o un concentrador de datos o un contador comunicante de distrito.
7. Programa informático que comprende instrucciones que hacen que el equipo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 y 6 realice las etapas del procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
8. Medio de grabación legible por ordenador en el que se graba el programa informático de acuerdo con la reivindicación 7.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2003584A FR3109214B1 (fr) | 2020-04-09 | 2020-04-09 | Procédé de détection et de localisation d’une fuite de fluide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2945342T3 true ES2945342T3 (es) | 2023-06-30 |
Family
ID=70918664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES21166852T Active ES2945342T3 (es) | 2020-04-09 | 2021-04-02 | Procedimiento de detección y localización de una fuga de fluido |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210318152A1 (es) |
| EP (1) | EP3892976B1 (es) |
| CN (1) | CN113514199B (es) |
| ES (1) | ES2945342T3 (es) |
| FR (1) | FR3109214B1 (es) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202200010886A1 (it) * | 2022-05-25 | 2023-11-25 | Onyax S R L | Dispositivo per la ricerca di perdite in reti di distribuzione fluidica |
Family Cites Families (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3045660C2 (de) * | 1980-12-04 | 1982-10-14 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | Verfahren und Einrichtung zum Orten von Leckstellen in Rohrleitungen |
| US4856321A (en) * | 1983-07-29 | 1989-08-15 | Panametrics, Inc. | Apparatus and methods for measuring fluid flow parameters |
| US5058419A (en) * | 1990-04-10 | 1991-10-22 | Earl H. Ruble | Method and apparatus for determining the location of a sound source |
| EP0552044B1 (en) * | 1992-01-16 | 1996-10-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method and apparatus for detecting the position of an abnormal site of a buried pipe |
| US5416724A (en) * | 1992-10-09 | 1995-05-16 | Rensselaer Polytechnic Institute | Detection of leaks in pipelines |
| US5349568A (en) * | 1993-09-27 | 1994-09-20 | The University Of Chicago | Leak locating microphone, method and system for locating fluid leaks in pipes |
| GB9619789D0 (en) * | 1996-09-20 | 1996-11-06 | Palmer Environmental Ltd | Leak noise correlator |
| GB9622201D0 (en) * | 1996-10-25 | 1996-12-18 | Mecon Limited | Underground leak location |
| US7007545B1 (en) * | 1999-10-26 | 2006-03-07 | Peter Martinek | Method and measurement probe for the performance of measurements in water supply systems |
| GB0013731D0 (en) * | 2000-06-07 | 2000-07-26 | Metrika Limited | Detecting leaks in water distribution systems |
| US6530263B1 (en) * | 2000-09-29 | 2003-03-11 | Radcom Technologies Ltd | Method and system for localizing and correlating leaks in fluid conveying conduits |
| JP2006349572A (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Toshiba Corp | 漏水判定装置及び方法 |
| US8316695B2 (en) * | 2009-05-08 | 2012-11-27 | Delaware Capital Formation, Inc. | Line leak detector and method of using same |
| US8665101B2 (en) * | 2009-11-16 | 2014-03-04 | Aquarius Spectrum Ltd. | System method and device for leak detection and localization in a pipe network |
| DE102010023776B4 (de) * | 2010-06-15 | 2019-02-28 | Ingenieurgesellschaft F.A.S.T. für angewandte Sensortechnik mit beschränkter Haftung | Verfahren und Einrichtung zur Erkennung und Ortung eines Lecks in einem Trinkwasserversorgungsnetz |
| JP5649476B2 (ja) * | 2011-01-31 | 2015-01-07 | 愛知時計電機株式会社 | 超音波流量計 |
| US20120285221A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-15 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Acoustic probe for leak detection in water pipelines |
| DE102012003459A1 (de) * | 2012-02-22 | 2013-08-22 | Seba-Dynatronic Mess- Und Ortungstechnik Gmbh | Vorrichtung zur Leckortung in einem verzweigtem Leitungssystem eines Wassernetzes |
| WO2014046122A1 (ja) * | 2012-09-18 | 2014-03-27 | 日本電気株式会社 | 漏洩解析システム、測定端末、漏洩解析装置、及び漏洩検出方法 |
| US9939344B2 (en) * | 2012-10-26 | 2018-04-10 | Mueller International, Llc | Detecting leaks in a fluid distribution system |
| US10386261B2 (en) * | 2013-11-25 | 2019-08-20 | King Abdullah University Of Science And Technology | High repetition rate thermometry system and method |
| AU2015301406B2 (en) * | 2014-08-14 | 2020-07-16 | Reliance Worldwide Corporation | Methods and apparatus for fluid flow monitoring and leak detection |
| US10309813B2 (en) * | 2015-05-15 | 2019-06-04 | Reliance Worldwide Corporation | Method and system for fluid flow rate measurement |
| ES2906411T3 (es) * | 2015-06-29 | 2022-04-18 | Suez Groupe | Procedimiento de detección de anomalías en un sistema de distribución de agua |
| WO2017005268A1 (en) * | 2015-07-03 | 2017-01-12 | Kamstrup A/S | Turbidity sensor based on ultrasound measurements |
| US10527515B2 (en) * | 2016-04-21 | 2020-01-07 | Neptune Technology Group Inc. | Ultrasonic flow meter leak detection system and method |
| US11280696B2 (en) * | 2017-01-10 | 2022-03-22 | Sensus Spectrum Llc | Method and apparatus for model-based leak detection of a pipe network |
| FR3063815B1 (fr) * | 2017-03-10 | 2019-03-22 | Sagemcom Energy & Telecom Sas | Procede de mesure d’une vitesse d’un fluide |
| KR102035266B1 (ko) * | 2017-03-29 | 2019-10-22 | 한국원자력연구원 | 누출음의 시공간 특성을 이용한 미세누출 탐지 장치 및 이를 이용한 미세누출 탐지 방법 |
| US10209225B2 (en) * | 2017-04-21 | 2019-02-19 | Mueller International, Llc | Sound propagation comparison with automated frequency selection for pipe condition assessment |
| US10690630B2 (en) * | 2017-04-21 | 2020-06-23 | Mueller International, Llc | Generation and utilization of pipe-specific sound attenuation |
| US10565752B2 (en) * | 2017-04-21 | 2020-02-18 | Mueller International, Llc | Graphical mapping of pipe node location selection |
| US10948132B2 (en) * | 2017-05-08 | 2021-03-16 | 64Seconds, Inc. | Integrity assessment of a pipeline network |
| CA2972380A1 (en) * | 2017-06-30 | 2018-12-30 | Hifi Engineering Inc. | Method and system for detecting whether an acoustic event has occurred along a fluid conduit |
| US10539480B2 (en) * | 2017-10-27 | 2020-01-21 | Mueller International, Llc | Frequency sub-band leak detection |
| US20190128766A1 (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Mueller International, Llc | Correlator for leak detection |
| US10551274B2 (en) * | 2017-11-09 | 2020-02-04 | Itron, Inc. | Methods and apparatus to detect leaks |
| DE102017011201B4 (de) * | 2017-12-05 | 2023-01-26 | Diehl Metering Gmbh | Verfahren zur Betriebsüberwachung eines Fluidzählers sowie Fluidzähler |
| JP6976898B2 (ja) * | 2018-04-06 | 2021-12-08 | 株式会社日立製作所 | モニタリングシステム |
| US11402290B2 (en) * | 2018-06-15 | 2022-08-02 | Nec Corporation | Leakage inspection device, leakage inspection method, and storage medium |
| JP7095743B2 (ja) * | 2018-09-19 | 2022-07-05 | 日本電気株式会社 | 流体漏洩診断装置、流体漏洩診断システム、流体漏洩診断方法、及び、流体漏洩診断プログラム |
| US11262269B2 (en) * | 2019-03-18 | 2022-03-01 | Avraham Davidson | Systems, devices, and methods for detecting and controlling leaks of liquids or gases |
| CA3149829A1 (en) * | 2019-08-12 | 2021-02-18 | Hifi Engineering Inc. | Method of detecting a leak in a fluid conduit |
| AU2020391926B2 (en) * | 2019-11-26 | 2024-03-14 | Kamstrup A/S | Fluid consumption meter and leak detection system |
| EP4071454A1 (en) * | 2021-04-08 | 2022-10-12 | Kamstrup A/S | Method for locating a leak in a water supply network |
| US11788919B2 (en) * | 2021-10-08 | 2023-10-17 | Itron, Inc. | Coordinated acoustic leak detection sensor sampling |
-
2020
- 2020-04-09 FR FR2003584A patent/FR3109214B1/fr active Active
-
2021
- 2021-04-02 EP EP21166852.0A patent/EP3892976B1/fr active Active
- 2021-04-02 ES ES21166852T patent/ES2945342T3/es active Active
- 2021-04-08 US US17/225,838 patent/US20210318152A1/en active Pending
- 2021-04-09 CN CN202110383432.5A patent/CN113514199B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20210318152A1 (en) | 2021-10-14 |
| CN113514199B (zh) | 2024-02-06 |
| EP3892976B1 (fr) | 2023-03-08 |
| FR3109214B1 (fr) | 2022-09-02 |
| EP3892976A1 (fr) | 2021-10-13 |
| CN113514199A (zh) | 2021-10-19 |
| FR3109214A1 (fr) | 2021-10-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104595729B (zh) | 一种基于声波幅值的油气管道泄漏定位方法 | |
| CN108397692B (zh) | 基于噪声信号时域分段频谱分析的管道泄漏识别方法 | |
| CN104373820B (zh) | 降低管道泄漏监测误报率的方法 | |
| CN108758353A (zh) | 分布式光纤多参量管道泄漏定位报警系统及泄漏定位方法 | |
| ES2945342T3 (es) | Procedimiento de detección y localización de una fuga de fluido | |
| CN105953080B (zh) | 基于同侧传感器布置的声波泄漏定位方法 | |
| CN103629534A (zh) | 一种基于综合信号的输油管道泄漏检测和定位方法 | |
| CN210800732U (zh) | 供水管网漏损检测设备及系统 | |
| CN106441272A (zh) | 一种管道清堵机器人自动快速定位系统及方法 | |
| RU2013115911A (ru) | Способ обнаружения засорения в расходомере кориолиса и расходомер кориолиса | |
| CN204009413U (zh) | 一种用于废水排放的自动化监测装置 | |
| CN105865551A (zh) | 一种超声波流量传感器和流量检测方法 | |
| CN103712669A (zh) | 一种流量计在线校准装置 | |
| CN109681787B (zh) | 一种管道泄漏定位系统及方法 | |
| CN111271605A (zh) | 一种管网测漏系统 | |
| CN104696711A (zh) | 管道泄漏点快速准确定位的方法 | |
| CN111383423B (zh) | 一种基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法及系统 | |
| CN106678553B (zh) | 一种泄漏动态压力波在管内气体中传播速度的计算方法 | |
| CN208381770U (zh) | 分布式光纤多参量管道泄漏报警系统 | |
| ES2929841T3 (es) | Procedimiento de medición ultrasónica teniendo en cuenta la cantidad de burbujas de gas | |
| CN202733454U (zh) | 一种液体管道小泄漏检测球 | |
| CN108980631A (zh) | 一种基于在线仿真的负压波法管道泄漏检测系统 | |
| CN103032682B (zh) | 一种管道内异常信号定向方法 | |
| CN109141554A (zh) | 一种利用超声波多普勒方法测非满管流的面积速度流量计 | |
| ES2964467T3 (es) | Procedimiento de control de un conjunto de contadores |