JP2022512112A - 加圧下または真空下でガスネットワーク中の漏れを検出するためのガスネットワークおよび方法 - Google Patents

Abstract

加圧下または真空下のガスネットワーク（１）中の漏れ（１３）を検出および定量化するための方法であって、ガスネットワーク（１）が、圧縮したガスまたは真空の１つまたは複数の供給源（６）と、圧縮したガスまたは真空利用の１つまたは複数の消費者（７）または消費者区域と、ガスまたは真空を供給源（６）から消費者（７）、消費者区域または利用に移送するためのパイプラインまたはパイプラインのネットワーク（５）と、ガスネットワーク（１）中の異なる時間および場所でガスの１つまたは複数の物理パラメータを決定する複数のセンサ（９ａ、９ｂ）とを備え、ガスネットワーク（１）が、いくつかの制御可能または調節可能な安全弁（１０）をさらに備え、方法が、以下のステップ、すなわち、第１のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）および第２のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）の測定値の間で、これらのセンサ（９ａ、９ｂ）の異なる測定値に基づいて、数学的モデルが確立されるトレーニングフェーズ（１６）であって、調節可能な安全弁（１０）が、予め規定された順序で、よく設計されたシナリオにしたがって漏れ（１３）を発生させるために制御される、フェーズと、第１のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）および第２のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）の測定値の間で確立された数学的モデルが使用されて、ガスネットワーク（１）中の漏れ（１３）を検出、位置特定、および定量化する動作フェーズ（１７）とを含み、動作フェーズ（１７）が以下のステップ、すなわち、予め規定された順序で、よく設計されたシナリオにしたがって安全弁を制御するステップと、第１のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）を読み出すステップと、これらの読み出した測定値に基づいて、数学的モデルを用いて、第２のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）の値を計算または決定するステップと、第２のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）の計算した値または決定した値を第２のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）の読み出した値と比較し、それらの間の差異を決定するステップと、上述した差異およびその派生物のいずれかに基づいてガスネットワーク（１）中の漏れ（１３）が存在するかを決定するステップと、漏れ（１３）が検出される場合に警告を生成するステップ、ならびに／または漏れ（１３）が検出される場合に漏出率を生成するステップおよび／もしくは対応する漏出費用とともに何らかの場所を生成するステップとを含むことを特徴とする、方法。

Description

本発明は、加圧下または真空下でガスネットワーク中の漏れを検出するための方法に関する。

より詳細には、本発明は、ガスネットワーク中で生じる漏れを検出および定量化することが可能となることが意図される。

本明細書では、「ガス」とは、たとえば空気を意味するが、必ずしも空気とは限らない。

加圧下でガスネットワークを監視するまたは制御する方法が既に知られている一方で、これらの方法は、長くて真っ直ぐなパイプラインのために設定され、ここでは、対象のガスの圧縮率に起因して、入る流れは、出る流れと必ずしも等しくない。

これらの方法は、１つまたは複数の圧縮工場が加圧下で消費者の複雑なネットワークにガスを供給する、加圧下の複雑なガスネットワークでは好適でない、非常に長いパイプライン、真っ直ぐなパイプラインなどといった、いくつかの仮定に基づく。

また、方法は、最終消費者自身の空気構成要素または空気工具中の漏れを検出するため、米国特許第７，０３１，８５０（Ｂ２）号および米国特許第６，７１１，５０７（Ｂ２）号中に記載されるように、既に所定の場所にある。最終消費者は、個別の最終消費者であってよく、またはいわゆる消費者区域または個別の最終消費者のグループを含んでよい。

供給源側の総漏出率を推定するための方法は、たとえば、ＤＥ２０．２００８．０１３．１２７Ｕ１およびＤＥ２０．２０１０．０１５．４５０Ｕ１からやはり知られている。

そのような知られている方法の欠点は、供給源と消費者または消費者区域との間のパイプラインの複雑なネットワーク中の漏れを検出することを可能にしないという点である。加えて、ガスの分配ネットワークまたは真空ネットワークは、過小推定するべきでない漏れの発生源である。

米国特許第７，０３１，８５０（Ｂ２）号 米国特許第６，７１１，５０７（Ｂ２）号 ＤＥ２０．２００８．０１３．１２７Ｕ１ ＤＥ２０．２０１０．０１５．４５０Ｕ１

本発明の目的は、この問題に対する解決策を提供することである。

本発明は、加圧したまたは真空のガスネットワーク中の漏れを検出および定量化するための方法に関し、ガスネットワークは、
－ 圧縮したガスまたは真空の１つまたは複数の供給源と、
－ 圧縮したガスまたは真空利用の１つまたは複数の消費者（７）または消費者区域と、
－ ガスまたは真空を供給源から消費者、消費者区域または利用に移送するためのパイプラインまたはパイプラインのネットワークと、
－ ガスネットワーク中の異なる時間および場所でガスの１つまたは複数の物理パラメータを決定する複数のセンサと
を備え、
ガスネットワークが、いくつかの制御可能または調節可能な安全弁をさらに備え、方法が以下のステップ、すなわち、
－ 第１のグループのセンサおよび第２のグループのセンサの測定値の間で、これらのセンサの異なる測定値に基づいて、数学的モデルが確立されるトレーニングフェーズまたは推定フェーズであって、１つまたは複数の調節可能な安全弁が、予め規定された順序で、よく設計されたシナリオにしたがって漏れを発生させるために制御される、フェーズと、
－ 第１のグループのセンサおよび第２のグループのセンサの測定値の間で確立された数学的モデルが使用されて、ガスネットワーク中の障害を予測および定量化する動作フェーズと
を含み、
ここで、動作フェーズが以下のステップ、すなわち
－ 予め規定された順序で、よく設計されたシナリオにしたがって安全弁を制御するステップと、
－ 第１のグループのセンサを読み出すステップと、
－ これらの読み出した測定値に基づいて、数学的モデルを使用して、第２のグループのセンサの値を計算または決定するステップと、
－ 第２のグループのセンサの計算した値またはある値を第２のグループのセンサの読み出した値と比較し、それらの間の差異を決定するステップと、
－ 上述した差異およびその派生物のいずれかに基づいてガスネットワーク中の漏れが存在するかを決定するステップと、
－ 漏れが検出される場合に警告を生成するステップ、ならびに／または漏れが検出される場合に漏出率を生成するステップおよび／もしくは対応する漏出費用を生成するステップと
を含むことを特徴とする、方法。

調節可能な安全弁が制御される「予め規定された順序」とは、２つ以上がある場合に調節可能な安全弁が開閉される順序を意味する。

「シナリオ」とは、たとえば、４つの安全弁の場合に、［０ ０ ０ ０］、［１ ０ ０ ０］、［０ １ １ ０］、…といった、異なる安全弁の異なるオンおよびオフの状態のことを呼ぶ。単なるオン（１）およびオフ（０）以外のさらなる状態があることが可能であり、ここでは、漏れの検出および定量化のために、中間状態（たとえば、１／２）が等しく重要である。

「差異の派生物」とは、たとえば、和、累計、算術平均、最小２乗和などといった、差異から引き出すことができる任意の数学的量を意味する。

「消費者区域」とは、個別の（最終）消費者のグループのことを呼ぶ。ガスネットワークは、いくつかの消費者グループまたは消費者区域を含む場合がある。

長所は、ガスネットワーク自体の漏れを知り、検出し、さらに定量化することをそのような方法が可能にするという点である。

言い換えれば、本方法によって検出および定量化された漏れは、圧縮ガスの供給源または消費者での、すなわち、圧縮工場および空気工具または構成要素での漏れに限定されず、ガスネットワーク自体の分配パイプラインでの漏れにも関することができる。

加圧下のガスネットワークの場合に、漏れは外側へと生じることになり、ガスが周囲の区域に流出することに留意されたい。真空のガスネットワークでは、漏れは「内向きに」発生する、すなわち、環境空気がガスネットワークに入ることになる。

トレーニングフェーズの期間に、様々なセンサの測定値を使用して、このグループのセンサ間に関係式が確立される。

安全弁の異なる設定で、異なる測定が行われる。言い換えれば、異なる試験シナリオ下の特別に設計されたシーケンスで、異なる漏れがガスネットワーク中で発生され、次いで、センサの測定値が読み出される。

すべてのデータに基づいて、第１のグループのセンサすなわち数学的モデルの入力と、第２のグループのセンサすなわち数学的モデルの出力との間に、数学的モデルが確立される。入力または数学的操作は数学的モデルの「特徴」とも呼ばれ、出力は「ターゲット」とも呼ばれる。

この方法では、センサによって測定された異なるパラメータ間の関係式を示す数学的モデルが作成されることになる。

このモデルは、次いで、モデルの結果とセンサの測定値を比較することによって、センサの将来の測定値における不規則性を迅速に検出するために使用されることになる。

この方法では、とても迅速かつ正確に漏れが検出、位置特定、および定量化され、漏れが検出される場合、アクションを行うことができ、漏れを修復することができる。

本発明にしたがった方法のさらなる長所は、ガスネットワークの正確なトポロジーが知られている必要がないことである。漏れの検出、定量化、および位置特定をするのを可能にするために、安全弁の場所を知ることで、基本的には十分である。

別の長所は、本発明にしたがった方法が、ガスネットワーク全体を考慮に入れ、したがって、ガスネットワーク全体での漏れを検出、定量化、および位置特定できることである。これは、ネットワークを、本方法を適用することを可能にするために、本方法が適用される「サブネットワーク」へと分割するべきでないことを意味する。

別の長所は、「真の」漏れがガスネットワーク中で生じる場合のセンサからのデータを使用しなければならない代わりに、トレーニングフェーズ中のセンサからの測定値またはデータセットを使用して、漏れがシミュレーションされる数学的モデルを作成することを本方法が可能にすることである。したがって、センサからの必要なデータの生成は、過去に生じた可能性がある任意の漏れに依存することなく数学的モデルを導き出すことを可能にするために必要である。

好ましくは、動作フェーズがある時点で一時的に中断されるまたは止められるべきであり、その後、異なるセンサの測定値間の数学的モデルまたは関係式を再定義するためにトレーニングフェーズが再開されるべきであり、その後動作フェーズが再開される。

プロセス、すなわち供給源、パイプライン、および消費者を有するガスネットワークは停止されず、方法だけとなることに留意されたい。言い換えれば、動作フェーズが一時的に中断されるまたは止められる場合、供給源は依然として消費者にガス、または真空を供給することになる。

動作フェーズを中断してトレーニングフェーズを再開することには、数学的モデルまたは関係式が更新されるという長所がある。

このことによって、たとえば、修復されている検出済みの漏れ、または、時間とともに行われているガスネットワークへの調節もしくは拡張を考慮に入れることが可能になる。

本発明は、加圧下または真空下のガスネットワークにも関する。ガスネットワークは、少なくとも以下、すなわち
－ 圧縮したガスまたは真空の１つまたは複数の供給源と、
－ 圧縮したガスまたは真空利用の１つまたは複数の消費者、消費者区域と、
－ ガスまたは真空を供給源から消費者、消費者区域または利用に移送するためのパイプラインまたはパイプラインのネットワークと、
－ ガスネットワーク中の異なる場所で圧縮したガスの１つまたは複数の物理パラメータを決定する複数のセンサと
を備え、
ガスネットワークが以下、すなわち
－ いくつかの制御可能または調節可能な安全弁と、
－ 場合によって、１つまたは複数の安全弁の状態または状況を登録できる１つまたは複数のセンサと、
－ センサからのデータの収集のため、および上述の安全弁を制御または調節するためのデータ取得制御ユニットと、
－ 本発明にしたがった方法を実行するための計算ユニットと
をさらに備えるという特徴を有する。

そのような配置構成を使用して、本発明にしたがった方法を適用することができる。

本発明の特性をより良好に説明するために、本発明にしたがった方法およびガスネットワークのいくつかの好ましい変形形態が、何ら限定的な性質のない例として、添付図面を参照して下で記載されている。

本発明にしたがったガスネットワークを概略的に示す図である。 本発明にしたがった方法の概略フローチャートを示す図である。

図１のガスネットワーク１は、供給源側２、消費者側３、およびその２つの間のパイプライン５のネットワーク４を主に備える。

この場合のガスネットワーク１は、加圧下のガスネットワーク１である。ガスは、空気、酸素、もしくは窒素、または任意の他の毒性のないおよび／もしくは有害なガス、またはガスの混合物であってよい。

供給源側２は、圧縮空気を生成する、いくつかの、この場合は３つのコンプレッサ６を備える。消費者側３は、圧縮空気の、いくつかの、この場合はやはり３箇所の消費者７を含む。

コンプレッサ６が圧縮空気ドライヤを含むことも可能である。

ガスネットワーク１の下流にコンプレッサ６がやはり存在できることは除外されない。これは、「ブーストコンプレッサ」と呼ばれる。

圧縮空気は、コンプレッサ６から消費者７にパイプライン５のネットワーク４を通して経路指定される。このネットワーク４は、ほとんどの場合に、パイプライン５の非常に複雑なネットワークである。

図１は、非常に概略的で簡略化した方法における本ネットワーク４を示す。最も現実的な状況では、パイプライン５のネットワーク４が多数のパイプライン５、および消費者７を直列および並列にコンプレッサ６と接続する継手を備える。ネットワーク４の部分がリング構成を採用することまたは含むことは除外されない。

これは、ガスネットワーク１が、追加の消費者７またはコンプレッサ６で時間とともに拡張されることが多く、それによって既存のパイプライン５間の新しいパイプライン５を敷設しなければならず、このことによって、絡み合うパイプライン５がもたらされるためである。

ガスネットワーク１は、圧力容器８を備えることもでき、この圧力容器８の前にすべてのコンプレッサ６がある。

ガスネットワーク１の下流に１つまたは複数の圧力容器８が存在する場合があることは除外されない。

加えて、フィルタ、分離器、噴霧器、および／または調整器などといった構成要素１８をガスネットワーク１の中に設けることもできる。これらの構成要素１８は、様々な組合せで見いだすことができ、バッファタンク８の近くと個別の消費者７の近くの両方に見いだすことができる。

ネットワーク４は、ネットワーク４中の異なる場所に配置されるいくつかのセンサ９ａ、９ｂ、９ｃも含む。

この場合では、２つの流量センサ９ａが設置されており、そのうちの１つは、上述の圧力容器８の直後にあり、これが、すべてのコンプレッサ６によってもたらされる全流量ｑを測定することになる。

コンプレッサ６の流量がコンプレッサ６自体によって計算または測定されることは除外されない。

加えて、図では４つの圧力センサ９ｂを示しており、これが、ネットワーク４中の異なる場所の圧力を測定する。

この場合では、圧力容器中の圧力９ｂは、好ましくは、大きい濃縮した容積についての、「流入質量－流出質量（ｍａｓｓ ｉｎ － ｍａｓｓ ｏｕｔ）」原理を補正するようにやはり測定される。

４つより多いまたはより少ない圧力センサ９ｂを設けることもできるのは、明らかである。加えて、流量センサ９ａの数は、本発明にとって限定するものではない。

流量センサ９ａまたは圧力センサ９ｂに加えて、追加または代替として、センサ９ａ、９ｂは、以下のガスの物理パラメータ、すなわち、差圧、温度、湿度、ガス速度などのうちの１つまたは複数を決定するために使用することができる。

本発明によれば、ガスネットワーク１は、様々な場所でパイプライン５の中に設置されるいくつかの安全弁１０も設けられる。安全弁１０は調節可能または制御可能であって、これは、安全弁１０が放出するガスの量を調節または調整できることを意味する。

ガスの物理パラメータを測定できる、上述のセンサ９ａおよび９ｂに加えて、安全弁１０に配置されるいくつかのセンサ９ｃ、すなわち「状態センサ９ｃ」もある。好ましくは、センサ９ｃは、安全弁１０の部分である。

図１に明示的には示されないが、ガスネットワーク１中で、コンプレッサ６および消費者７の近傍に、これらの構成要素のオン／オフ状態を決定する追加の状態センサ９ｃがあることは、除外することができない。好ましくは、これらの状態センサは、消費者７自体の部分である。

追加の状態センサ９ｃ（たとえば、コンプレッサ６のオン／オフ）は、ここで、下で説明されるように、トレーニングフェーズ１６および動作フェーズ１７の期間に、モデルの交差感度を著しく低下させる意図がある。

安全弁１０でガスの圧力または流量を測定するセンサ９ａ、９ｂを使用することも可能である。安全弁１０でガスの温度を測定するセンサを使用することも可能である。

安全弁１０は、ガスネットワーク１で標準として設けられることが多い排流弁によって形成することができる。そのような排流弁は、安全弁１０として制御することができる。

流量センサ、圧力センサ、代替センサ、および／または状態センサ９ａ、９ｂ、９ｃのうちの少なくともいくつかは、好ましくは、安全弁１０の近傍に配置されるべきである。この場合、各流量センサ９ａおよび各状態センサ９ｃは、安全弁１０の近傍に置かれる。

この場合では、流量センサ９ａは、それぞれの安全弁１０の流量を測定するために使用され、このことによって、漏れ流量の定量化および安全弁１０の状態すなわち開閉を状態センサ９ｃを使用して決定できることが可能になる。

好ましくは、センサ９ａ、９ｂ、９ｃは、ガスネットワーク１の中の各安全弁１０の近傍に設けるべきであり、および／または逆も同様である。すなわち、安全弁１０は、各センサ９ａ、９ｂの近くに設けるべきである。

センサ９ａ、９ｂ、９ｃの少なくとも部分を、安全弁１０とともに１つのモジュールに一体化することも可能である。

このことは、センサ９ａ、９ｂ、９ｃと安全弁１０の設置または一体化を簡略化およびスピードアップすることにもなる。加えて、安全弁１０のための正しい好適なセンサ９ａ、９ｂ、９ｃが１つのモジュール中に一緒に配置されることを確実にすることができる。

上述の差圧センサ９ｄは、好ましくは、フィルタ、分離器、噴霧器、および／または調整器構成要素１８にわたって配置される。現在の例では、４つの差圧センサ９ｄがガスネットワーク１の中に組み込まれている。

上述の湿度および温度センサは、好ましくは、圧縮工場６および消費者７の入口／出口に搭載するべきである。示される例では、これらの追加センサは、ガスネットワーク１の中にすべてが含まれるわけではないが、これも可能であるのは当然である。特に、質量流量の代わりに体積流量だけが測定されるネットワーク中と同様に、より広範囲で複雑なガスネットワーク１では、そのようなセンサ９ａ、９ｂを使用することができる。

本発明によれば、ガスネットワーク１は、上述のセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄからのデータを集めて、安全弁１０を制御もするための、データ取得制御ユニット１１をさらに備える。

言い換えれば、センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、ガスおよび安全弁１０の物理パラメータを決定または測定し、このデータをデータ取得制御ユニット１１に送信し、データ取得制御ユニット１１は、どれだけ安全弁１０が開いてガスを放出するかを制御または確認することになる。

本発明によれば、ガスネットワーク１は、センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄからのデータを処理するための計算ユニット１２をさらに備える。ここで、計算ユニット１２は、下で説明されるように、本発明にしたがったガスネットワーク１中の漏れ１３を検出および定量化するための方法を実行することが可能となる。

上述の計算ユニット１２は、ガスネットワーク１の物理的な部分である、物理モジュールであってよい。計算ユニット１２が物理モジュールでなく、ガスネットワーク１にワイヤレスで接続されてもされなくてもよい、いわゆるクラウドベースの計算ユニット１２であることを除外することはできない。これは、計算ユニット１２または計算ユニット１２のソフトウェアが「クラウド」の中にあることを意味する。

この場合では、ガスネットワーク１は、本方法を使用して検出された漏れ１３を表示または信号伝達するためのモニタ１４をさらに備える。

本発明にしたがった、ガスネットワーク１の動作および方法は、非常に簡単で、以下となる。

図２は、図１のガスネットワーク１中の漏れ１３を検出するための方法を概略的に図示する。

第１のフェーズ１５、開始フェーズ１５では、必要な場合に、使用する前にセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが較正される。他のセンサがある場合、それらも使用前に較正できるのは当然である。

これは、ガスネットワーク１中にセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが配置されるときに一度行われる。もちろん、センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを経時的に再較正できることも可能である。

好ましくは、少なくともセンサ９ａのグループは、動作期間に、または現場の自己較正によって較正されるべきである。これは、ガスネットワーク１の中のこれらのセンサ９ａが、すなわち、センサ９ａが設置された後に較正されることを意味する。「動作中」または「現場で」とは、ガスネットワーク１からセンサ９ａを取り外すことのない較正を意味する。

すべてのセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、したがってやはり第１のグループのセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、または９ｄを動作中に、または自己較正によって現場で較正することがもちろん可能である。

この方法では、センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの配置および／またはあり得る汚染は、それらの測定値に影響を及ぼさないことを確信することができる。というのは、センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの配置後にだけ較正を実施する、またはある時間期間で較正を繰り返すためである。

次いで、第２のフェーズ１６、すなわちトレーニングフェーズ１６が開始する。

このフェーズでは、第１のグループのセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、すなわち「特徴」の測定値と第２のグループのセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、すなわち「ターゲット」の測定値との間で、数学的モデルが作られる。

好ましくは、第１のグループのセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、ガスネットワーク中の異なる場所にいくつかの圧力センサ９ｂ、いくつかの流量センサ９ａ、および場合によって１つまたは複数の状態センサ９ｃを含み、第２のグループのセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、ガスネットワーク中の異なる場所にいくつかの流量センサ９ａを含む。

この場合では、流量センサ９ａ、圧力センサ９ｂ、および状態センサ９ｃの部分が第１のグループのセンサを形成し、残りの流量センサ９ａが第２のグループのセンサを形成する。

完全にするために、ここで、本発明がこれに限定されないことが明記される。第１のグループのセンサおよび第２のグループのセンサについて、センサ（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）から任意の選択を行うことができるが、第１のグループのセンサは第２のグループのセンサに入るべきでなく、逆も同様であるという制限だけがある。

上述の数学的モデルは、センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの様々な測定値に基づいており、ここで、調節可能な安全弁１０は、漏れを発生するように制御される。

言い換えれば、データ取得制御ユニット１１が、センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄからデータまたは測定値を収集する。ここで、データ取得制御ユニット１１は、ガスネットワーク１の中に漏れが生じるように安全弁１０を開くのを可能にするために安全弁１０を制御し、その結果、ガスネットワーク１の中に１つまたは複数の漏れ１３がある場合に、センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄからデータを収集することができる。

この方法では、安全弁１０からの情報、すなわち、導入された漏れの場所およびサイズとともに、データまたは測定値の全セットを収集することができる。計算ユニット１２は、すべてのこの情報に基づいて数学的モデルを作ることになる。この数学的モデルは、好ましくは、ブラックボックスモデルまたはデータ駆動モデルである。モデルは、典型的には、推定される「重み」とも呼ばれるいくつかのパラメータまたは係数を含む。

このブラックボックスモデルは、たとえば、行列または非線形数学的ベクトル関数などの形をとる。

数学的モデルは、いくつかの仮定に基づく。この場合では、ガスネットワーク１のパイプライン５の抵抗値が変化せず、ガスネットワーク１のトポロジーが固定されると仮定される。

トレーニングフェーズ１６は、好ましくは、ガスネットワーク１の動作期間、またはガスネットワーク１が動作可能であるときに実行されるべきである。

数学的モデルは、動作フェーズ１７中で使用されて、ガスネットワーク１中の漏れ１３を検出および定量化する。一般的でないが、動作フェーズ期間に、漏れ１３の位置特定をするために、予め規定された順序およびシナリオで安全弁１０が制御されることは、除外することができない。シナリオ［０ ０ ０ … ］にしたがった制御も可能であることに留意されたい。

やはりこのフェーズの期間に、データ取得制御ユニット１１がセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄから異なるデータを収集し、計算ユニット１２が、以前のフェーズ１６で設定された数学的モデルを使用して必要な計算を実施する。

動作フェーズ１７は、第１のグループのセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの読出しで開始する。

これらの読み出された測定値を用い、第２のグループのセンサ９ａの値が、数学的モデルを使用して計算ユニット１２によって決定または計算され、「予測されるターゲット」とも呼ばれる。

第２のグループのセンサ９ａの決定または計算された値が、第２のグループのセンサ９ａの読み出された値と比較され、それらの間の差異が決定される。

上述の差異に基づいて、計算ユニット１２は、漏れ１３があるかを決定し、必要な場合には、ガスネットワーク１の中で漏れを位置特定する。

この目的で、差異がある閾値を超えるかが検査され、これが次いでガスネットワーク１中の漏れ１３を示すことになる。

この閾値は、事前に設定すること、または経験的に選択することができる。

漏れ１３が検出されると、場合によっては対応する漏出率および／または漏出費用と一緒に、警告が生成されることになる。この場合、これは、警告を表示するモニタ１４を使用して行われる。

ガスネットワーク１のユーザがこの警告に気づき、適切なステップをとることが可能になる。

動作フェーズ１７のステップは、好ましくは、ある時間間隔で順次、循環的に繰り返される。

結果として、ガスネットワーク１の全動作周期の期間に漏れ１３を検出することができ、期間中にただ１回ではなく、ガスネットワーク１の開始直後だけでもない。

上述の時間間隔は、ガスネットワーク１に依存して選択および設定することができる。時間間隔が経時的に変わることができることは除外することができない。

本発明の好ましい変形形態では、ある瞬間に、動作フェーズ１７が一時的に中断されまたは止められ、その後に、異なるセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの測定値間の数学的関係式を再確立するために、トレーニングフェーズ１６が再開され、その後、動作フェーズ１７が再開される。

「ある瞬間に」とは、本明細書では、たとえば、週に１回、月に１回、もしくは年に１回プリセットされる瞬間として、またはユーザが選択できる瞬間として解釈するべきである。

これは、起こりうるシステムの時間変化挙動を考慮に入れるために数学的モデルを更新する。これらの時間変化挙動とは、数学的モデルが異なるシナリオ下でトレーニングされたときのトレーニングフェーズ１６期間に、数学的モデルによって取得されなかった挙動である。

これは、たとえば、ガスネットワーク１のトポロジーの変化、またはガスネットワーク１への新しい構成要素の追加を含むことができる。

好ましくは、センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、現場の自己較正によって較正される。これは、ガスネットワーク１の中のセンサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが、すなわち、それらが設置された後に較正されることを意味する。

この方法では、センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの配置は、それらの測定値に影響を及ぼさないことを確信することができる。というのは、較正は、センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの配置後にだけ行われるためである。

図１の例では、方法は、加圧下のガスネットワーク１に関係するが、真空下のガスネットワーク１であってもよい。

ここで、供給源側２が、いくつかの真空の供給源、すなわち、真空ポンプまたは同様のものを備える。

この場合では、消費者７は、真空を必要とする利用によって置き換えられている。

さらに、方法は同じであり、今は、漏れが環境空気をガスネットワーク１の中へ導く過程を考慮に入れる。好ましくは、より小さい閾値が警告を発するために設定されることになる。

また、この場合では、安全弁１０は、真の空気を噴き出すのではなく、むしろ、環境空気をガスネットワーク１の中に導くことになる。したがって、安全弁１０は、吸気弁１０である可能性が高い。しかし、原理は同じままである。

本発明は、例として図に示された実施形態に決して限定されず、本発明で特許請求されるような方法およびガスネットワークは、本発明の範囲を超えることなく異なる変形形態で実行することができる。

１ ガスネットワーク
２ 供給源側
３ 消費者側
４ ネットワーク
５ パイプライン
６ コンプレッサ、圧縮工場
７ 消費者
８ 圧力容器、バッファタンク
９ａ 流量センサ
９ｂ 圧力センサ
９ｃ 状態センサ
９ｄ 差圧センサ
１０ 安全弁、吸気弁
１１ データ取得制御ユニット
１２ 計算ユニット
１３ 漏れ
１４ モニタ
１５ 第１のフェーズ、開始フェーズ
１６ 第２のフェーズ、トレーニングフェーズ
１７ 動作フェーズ
１８ 構成要素

Claims (24)

1. 加圧下または真空下のガスネットワーク（１）中の漏れ（１３）を検出および定量化するための方法であって、前記ガスネットワーク（１）が、
   圧縮したガスまたは真空の１つまたは複数の供給源（６）と、
   圧縮したガスまたは真空利用の１つまたは複数の消費者（７）または消費者区域と、
   前記ガスまたは真空を前記供給源（６）から前記消費者（７）、消費者区域または利用に移送するためのパイプラインまたはパイプラインのネットワーク（５）と、
   前記ガスネットワーク（１）中の異なる時間および場所で前記ガスの１つまたは複数の物理パラメータを決定する複数のセンサ（９ａ、９ｂ）と
   を備え、
   前記ガスネットワーク（１）が、いくつかの制御可能または調節可能な安全弁（１０）をさらに備え、前記方法が、以下のステップ、すなわち、
   第１のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）および第２のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）の測定値の間で、これらのセンサ（９ａ、９ｂ）の異なる測定値に基づいて、数学的モデルが確立されるトレーニングフェーズ（１６）であって、前記調節可能な安全弁（１０）が、予め規定された順序で、よく設計されたシナリオにしたがって漏れ（１３）を発生させるために制御される、フェーズと、
   前記第１のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）および前記第２のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）の前記測定値の間で確立された前記数学的モデルが使用されて、前記ガスネットワーク（１）中の漏れ（１３）を検出、位置特定、および定量化する動作フェーズ（１７）と
   を含み、
   前記動作フェーズ（１７）が以下のステップ、すなわち、
   予め規定された順序で、よく設計されたシナリオにしたがって前記安全弁を制御するステップと、
   前記第１のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）を読み出すステップと、
   これらの読み出した測定値に基づいて、前記数学的モデルを用いて、前記第２のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）の値を計算または決定するステップと、
   前記第２のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）の前記計算した値または決定した値を前記第２のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）の前記読み出した値と比較し、それらの間の差異を決定するステップと、
   上述した差異およびその派生物のいずれかに基づいて前記ガスネットワーク（１）中の漏れ（１３）が存在するかを決定するステップと、
   漏れ（１３）が検出される場合に警告を生成するステップ、ならびに／または漏れ（１３）が検出される場合に漏出率を生成するステップおよび／もしくは対応する漏出費用とともに何らかの場所を生成するステップと
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 前記第１のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）が複数の流量センサ（９ａ）およびいくつかの圧力センサ（９ｂ）を前記ガスネットワーク（１）の中の異なる場所に含むことができ、前記第２のグループのセンサ（９ａ、９ｂ）が複数の流量センサ（９ａ）を前記ガスネットワーク（１）の中の異なる場所に含むことができることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記流量センサ（９ａ）の少なくとも一部が前記安全弁（１０）の近傍に配置され、その結果、前記安全弁（１０）の流量を測定することができることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記トレーニングフェーズ（１６）についての方法が、上述のセンサ（９ａ、９ｂ）が使用の前に較正される開始フェーズ（１５）を含みことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記センサ（９ａ、９ｂ）が、現場の自己較正によって較正されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 上述のセンサ（９ａ、９ｂ）が以下の前記ガスの物理パラメータ、すなわち、圧力、差圧、温度、流量、ガス速度、および湿度のうちの１つまたは複数を測定できることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記動作フェーズ（１７）がある時点で一時的に中断されまたは止められ、その後、異なるセンサ（９ａ、９ｂ）の測定値間の前記数学的モデルを再定義するために前記トレーニングフェーズ（１６）が再開され、その後前記動作フェーズ（１７）が再始動されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記動作フェーズ（１７）のステップが所与の時間間隔で順次繰り返されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記安全弁（１０）が排流弁によって形成されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記センサ（９ａ、９ｂ）の少なくとも部分とともに安全弁（１０）が１つのモジュールに一体化されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記ガスネットワーク（１）の中の各安全弁（１０）の近傍にセンサ（９ａ、９ｂ）が設けられ、および／または逆も同様であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. それがガス、空気、酸素、もしくは窒素、または他の毒性のないおよび／もしくは有害なガス、またはガスの混合物であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記数学的モデルがブラックボックスモデルであることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 上述の数学的モデルが、パラメータまたは定数を有する行列および／または非線形ベクトル関数の形をとり、前記数学的モデルの出力または「ターゲット」の変化が前記動作フェーズ（１７）の期間追跡されることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記ガスネットワーク（１）が、１つもしくは複数の安全弁（１０）の状態を登録できる１つもしくは複数のセンサ（９ｃ）をさらに備えること、および／または、前記ガスネットワーク（１）が、１つもしくは複数の異なる圧力センサ（９ｄ）をさらに備えることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 加圧下または真空下のガスネットワーク（１）であって、
    圧縮したガスまたは真空の１つまたは複数の供給源（６）と、
    圧縮したガスまたは真空利用の１つまたは複数の消費者（７）または消費者区域と、
    前記ガスまたは真空を前記供給源（６）から前記消費者（７）または消費者区域に移送するためのパイプラインまたはパイプラインのネットワーク（５）と、
    前記ガスネットワーク（１）中の異なる時間および場所で前記圧縮ガスの１つまたは複数の物理パラメータを提供する複数のセンサ（９ａ、９ｂ）と
    を少なくとも備え、
    いくつかの制御可能または調節可能な安全弁（１０）と、
    場合によって、１つまたは複数の安全弁（１０）の状態または状況を登録できる１つまたは複数のセンサ（９ｃ）と、
    前記センサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）からのデータの収集のため、および上述の安全弁を制御または調節するためのデータ取得制御ユニット（１１）と、
    請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法を実行するための計算ユニット（１２）と
    をさらに備えることを特徴とする、ガスネットワーク。
17. 前記センサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）の少なくともいくつかとともに安全弁（１０）が１つのモジュールに一体化されることを特徴とする、請求項１６に記載のガスネットワーク。
18. 前記ガスネットワーク（１）の中の各安全弁（１０）の近傍にセンサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）が設けられ、および／または逆も同様であることを特徴とする、請求項１６または１７に記載のガスネットワーク。
19. 前記安全弁（１０）が排流弁によって形成されることを特徴とする、請求項１６から１８のいずれか一項に記載のガスネットワーク。
20. 前記センサ（９ａ、９ｂ、９ｃ）の少なくとも部分とともに安全弁（１０）が１つのモジュールに一体化されることを特徴とする、請求項１６から１９のいずれか一項に記載のガスネットワーク。
21. 漏れ、漏出率、漏出費用、および場合によって場所（１３）を表示または信号伝達するためのモニタ（１４）を前記ガスネットワーク（１）がさらに備えることを特徴とする、請求項１６から２０のいずれか一項に記載のガスネットワーク。
22. 前記ガスネットワーク（１）が、１つもしくは複数の安全弁（１０）の状態もしくは状況を登録できる１つもしくは複数のセンサ（９ｃ）をさらに備えること、および／または、前記ガスネットワーク（１）が、１つもしくは複数の異なる圧力センサ（９ｄ）をさらに備えることを特徴とする、請求項１６から２１のいずれか一項に記載のガスネットワーク。
23. 消費者（７）の状態または状況を登録できる前記センサ（９ｃ）が前記消費者（７）自体の部分であることを特徴とする、請求項１６から２２のいずれか一項に記載のガスネットワーク。
24. 前記計算ユニット（１２）が、ワイヤレスでまたはワイヤレスでなく、前記ガスネットワーク（１）に接続されるクラウドベースの計算ユニット（１２）であることを特徴とする、請求項１６から２３のいずれか一項に記載のガスネットワーク。

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