WO2010076028A1 - System and method for determining and monitoring volume flows - Google Patents

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WO2010076028A1
WO2010076028A1 PCT/EP2009/009326 EP2009009326W WO2010076028A1 WO 2010076028 A1 WO2010076028 A1 WO 2010076028A1 EP 2009009326 W EP2009009326 W EP 2009009326W WO 2010076028 A1 WO2010076028 A1 WO 2010076028A1
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volume
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processing device
medium
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PCT/EP2009/009326
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Roger Frank
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Elster Messtechnik Gmbh
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    • G01F15/06—Indicating or recording devices
    • G01F15/061—Indicating or recording devices for remote indication
    • G01F15/063—Indicating or recording devices for remote indication using electrical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • 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
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    • H04Q2209/80—Arrangements in the sub-station, i.e. sensing device
    • H04Q2209/84—Measuring functions
    • H04Q2209/845—Measuring functions where the measuring is synchronized between sensing devices

Definitions

  • the invention relates to a system and a method for the determination and monitoring of volume flows, in particular of liquid streams, such as water or oil, in utilities or supply networks.
  • COFJFIRMATION COPY can and for example activate passports and / or valves to open or close, or to obtain evidence of a possible fault.
  • the sensors used must also be wired accordingly in order to read out and utilize the respective sensor information. If necessary, the operation of the sensors also requires a power / voltage supply, which would entail further cabling.
  • DMAs Density Metering Areas
  • Such DMAs may well have several hundred to several thousand service connections or points, each DMA in the simplest case, only a single water supply, each with a control and / or controllable inlet valve or a pressure-reduced valve (PRV ) and a flow meter.
  • PRV pressure-reduced valve
  • the system according to the invention for the determination and monitoring of volume flows in utilities and / or supply networks, in particular in water supply networks and / or such enterprises comprises at least one data processing device, at least one receiving device and a plurality of volumetric meters spatially distributed in the respective supply operation and / or in the respective supply network in each case at least one sensor arrangement and transmission unit and at least one predeterminable specific parameter of the medium flowable by the respective volumeter can be monitored and / or detected and wherein in cooperation of the transmission unit, receiving device and data processing device spatially resolved detection and transmission of the measured values of respective volume meter to the at least one data processing device for further processing feasible and / o which is feasible.
  • At least one communication connection between the respective transmission unit and the receiving device and / or between the receiving device and the data processing device can be provided, which can be formed in each case wirelessly or by wire.
  • At least one communication connection may be a Local Area Network (LAN), Wide Area Network (WAN), Wireless Local Area Network (WLAN), Bluetooth, SCSI, USB or radio communication.
  • a bus connection in particular a fieldbus connection, such as ControlNet, Ethernet, Profibus or Profinet, Modbus, MBus, XBus or CAN or CANopen and the like are basically possible.
  • the receiving device is also advantageously possible to provide for the receiving device to be integrable or to be integrated or integrated into the data processing device or to be designed as part of the data processing device, for example as a plug-in card or module, or as a so-called stick.
  • the transmission unit can be set up to carry out on-line acquisition and / or transmission of real-time measured values of the volume meters and in particular of the sensor arrangement, in particular cyclically and / or in real time, the respective scanning cycle of the transmission unit being freely determinable and / or via a Remote access is changeable online.
  • the respective volume meter comprises an arithmetic unit, a volume measuring device with a measuring space through which a medium can flow, at least one inflow and outflow as well as a counter arrangement.
  • At least one interface in particular a freely configurable interface, can be provided which, in cooperation with the data processing device, links the system to subordinate control devices of the system respective supply operation and / or the respective supply network, in particular a water supply operation or water supply network, causes, for example, to control / actuation of actuators, especially sliders and / or pumps, and / or for controlling valves, in particular valves, for example, to activate / switch Bei Georgssen and / or for purposeful control / regulation of the respective volume flow, and / or its distribution.
  • a selective coupling or decoupling between counter arrangement and arithmetic unit can be effected, wherein in an advantageous embodiment the coupling between counter arrangement and arithmetic unit is effected when the parameter detected by the sensor arrangement corresponds to a predetermined medium, in particular a liquid such as water, and / or this is to be assigned.
  • a decoupling between the counter arrangement and the arithmetic unit can be effected if the parameter detected by means of a sensor arrangement corresponds to a gaseous medium, in particular air, or is to be assigned thereto.
  • the sensor arrangement has means for determining the electrical conductivity, the electrical resistance, the capacitance, the inductance, the magnetic susceptibility, the optical density or the refractive index or another physical variable of the medium flowing through the measuring space or a combination thereof capture and / or determine.
  • means are advantageously provided which selectively effect a coupling or decoupling of the counter arrangement and the arithmetic unit as a function of the characteristic value value determined by the sensor arrangement and / or effect the coupling and / or decoupling on the basis of at least one predeterminable characteristic threshold value.
  • the coupling and / or decoupling of the arithmetic unit and counter arrangement is electronically controlled, wherein it is further foreseeable that the coupling and / or decoupling between the arithmetic unit and counter arrangement is effected electrically, electromagnetically, inductively, capacitively, optically or mechanically or a combination thereof
  • volume meter or meter is a multibeam volume meter, preferably an electronic multibeam volume meter.
  • the volume meter comprises its own energy supply, which also supplies the sensor arrangement and the transmission unit with electrical energy and which is designed as an accumulator arrangement and / or solar cell arrangement and / or wind rotor with generator or a combination thereof.
  • the volume counter comprises means which enable a wired and / or wireless (wireless) energy supply by means of an external energy source, in particular an energy receiving device with ferrite antenna.
  • the counter arrangement comprises a rotatably mounted in the measuring chamber measuring body which is offset from the medium flowing through the measuring chamber in rotation, the volumeter is designed in particular as an impeller and a measuring body with impeller with impeller shaft comprises, or is designed as a rotary piston meter and a Includes measuring body with eccentrically mounted piston with rotary shaft.
  • the counter arrangement has at least one pulse generator and at least one pulse sensor, wherein the at least one pulse generator is in operative connection with the measuring body of the counter arrangement and with the at least a pulse sensor cooperates such that rotational movements of the measuring body in the form of volume proportional pulses from the pulse sensor can be detected and the pulse sensor of the counter assembly can be coupled to the calculator such that rotational movements of the measuring body from the arithmetic unit can be detected and / or converted into a volume, the conversion preferably electronically he follows.
  • the sensor arrangement of the respective volumeter has at least two electrically conductive contacts, which are arranged spaced apart from one another in the areas of the volumetric meter, in particular in the measuring space, and / or between two contacts a voltage difference can be acted upon.
  • means can be provided for monitoring and / or determining the electrical conductivity and / or the electrical resistance of the medium flowing between the at least two contacts.
  • the data processing device comprises at least one processing unit which evaluates the measured values of the various volume meters and determines from the supplied or transmitted sensor information a statement as to which volume flow is currently flowing or which volume meter flows through which volume flow and / or medium.
  • the stated object is also achieved by a method for determining and monitoring volume flows in utilities and / or supply networks, in particular in water supply networks and / or such operations, in particular by means of a system designed according to the preceding embodiments, in which measured values of a plurality of volumetric sensors spatially distributed in the respective supply operation and / or in the respective supply network are read out wirelessly and analyzed in a spatially resolved manner, and in each case based on sensor information contained in the measured values with respect to at least one predeterminable specific parameter of the medium which can be flowed through the volume meter location-resolved monitoring and / or determination of the volume flows occurring in the respective network and / or the supply operation is performed.
  • a location-accurate determination and monitoring of the respective volume flow is made possible, which are additionally made possible by analysis and evaluation of the respective measured characteristic statements about which medium, such as gas, water, oil but other chemicals, the respective volume flow is formed.
  • the readout of the measured values is carried out wirelessly and / or by means of wired (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), WLAN (Wireless Local Area Network), Bluetooth, SCSI, USB or radio connection.
  • wired Local Area Network
  • WAN Wide Area Network
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • Bluetooth SCSI
  • USB radio connection
  • bus connection in particular a fieldbus connection, such as ControlNet, Ethernet, Profibus or Profinet, Modbus, MBus, XBus or CAN or CANopen and the like, the reading of the measured values is basically feasible.
  • the detection and / or reading of the measured values, in particular of real-time measured values, of the volume meter becomes cyclical and / or in real time, carried out, wherein the respective readout cycle freely determinable and / or online via a remote access is changeable.
  • based on the method according to certain volume flows in cooperation with at least one subordinate control / regulating device of the respective utility and / or the respective supply network, in particular a water supply or water supply network, for example by driving / actuation of actuators, especially sliders and / or pumps , and / or by controlling valves, in particular valves, in particular for activating / switching by-passes, a purposeful control / regulation of the respective volume flow and / or its distribution feasible.
  • a selective coupling or decoupling between the counter arrangement and the arithmetic unit of the respective volume counter can be effected as a function of the size, the coupling between the counter arrangement and the arithmetic unit being effected in an advantageous embodiment if the parameter detected by the sensor arrangement corresponds to a predetermined medium, in particular a liquid such as water , corresponds and / or is assigned to this.
  • a decoupling between the counter arrangement and the arithmetic unit can be effected if the parameter detected by means of a sensor arrangement corresponds to a gaseous medium, in particular air, or is to be assigned thereto.
  • the electrical conductivity, the electrical resistance, the capacitance, the inductance, the magnetic susceptibility, the optical density or the refractive index or another physical quantity of the medium flowing through the measuring space or a combination thereof are detected as sensor information by means of the respective volume meter and / or determined.
  • the coupling and / or decoupling of the arithmetic unit and counter arrangement is carried out electronically controlled, wherein it is further foreseeable that the coupling and / or decoupling between the arithmetic unit and counter arrangement electrically, electromagnetically, inductively, capacitively, optically or mechanically or a combination thereof becomes.
  • the respective volume meter is operated autonomously, by means of its own energy supply, and supplied with electrical energy, for example, by means of an accumulator arrangement and / or solar cell arrangement and / or wind rotor with generator or a combination thereof.
  • the respective volume meter is supplied by wire and / or wireless (wireless) with electrical energy by an external energy source, in particular by using a ferrite antenna or a power receiving device with ferrite antenna.
  • the measured values of the various volume meters are evaluated and, based on the supplied or transmitted sensor information, a statement is made as to which volume flow is currently flowing or which volume meter flows through which volume flow and / or medium.
  • a computer program for execution on a correspondingly equipped data processing device having the features of the method according to the invention leads to a preferred embodiment of the system according to the invention.
  • Fig. 1 shows an exemplary system for determining and monitoring of
  • FIG. 2 used in the system of FIG. 1 exemplified trained
  • FIG. 1 shows an exemplary system for determining and monitoring volume flows in a water supply operation and / or water supply network.
  • the aforementioned system comprises a data processing device 12 with processing unit 12a, data output 12b and data input device 12c, a receiving device with antenna 14 and a plurality of counter network forming volume meter 10, which are spatially distributed in the respective supply operation and / or in the respective supply network.
  • the volume meter 10 of the meter network each comprise a sensor arrangement 16 and a transmission unit 18, wherein by means of the sensor arrangement 16 at least a predeterminable specific characteristic of the flowable through the respective volume meter 10 medium can be monitored and / or detected and wherein in cooperation of transmission unit 18, receiving means 14 and Data processing device 12 spatially resolved detection and transmission of the measured values of the respective volume meter 10 to the at least one Data processing device 12 for further processing feasible and / or effected.
  • a location-accurate determination of the respective volume flow is thus made possible without additional introduction of additional sensors in the supply network and / or the respective supply operation and without further cabling, wherein by analysis and evaluation of the respectively by the volume meter 10, in addition to the actual volume measurement, detected or capturing parameter, in particular in conjunction of several volume meter 10 or related parameters, statements about which are possible where which flow is to be found or occurs in the respective network or operation.
  • knowing the respective network structure or its structure, in particular cross section of the lines, line length, valve positions, bypasses, branches and flow rate, that is flow rate per time also forward-looking statements or predictions about what volume flow or what volume at a given time and / or will be found within a certain time window.
  • valve positions, bypasses and the like for example, in cooperation with particular subordinate control / regulating devices, in particular one or more PLC with central or higher-level control system, the respective utility and / or the respective supply network, also online and / or in real time, determined ,
  • volume meter 10 the at least one characteristic of the organized in the composite volume meter nor a determination as to which medium, such as gas, water, oil but also other chemicals, just through the respective volume meter flows or is located at which point of the respective supply network.
  • a wireless communication connection is established, so that a wireless communication network or radio network is formed in conjunction of all the composite volume meter 10.
  • this may be a WLAN (Wireless Local Area Network), Bluetooth or other types of radio connection.
  • a fieldbus connection such as ControlNet, Ethernet, Profibus or Profinet, Modbus, MBus, XBus or CAN or CANopen and the like are basically possible.
  • the receiving device 14 is at least partially integrabel in the data processing device 12, wherein the antenna 20 is formed separately or separated in the example shown here, in particular to increase the reception and transmission power.
  • the transmission unit 18 of the respective volumeter 10 is adapted to carry out an on-line acquisition and / or transmission of real-time measured values of the volumeter 10 and in particular of the sensor arrangement 16 cyclically and / or in real time, the respective sampling cycle of the transmission unit 14 being freely determinable and / or can be changed online via remote access via radio.
  • the retrieval / retrieval of the respective information / measured values can be carried out on request, as well as cyclically initiated by the data processing device 12 and / or initiated by the respective transmission unit 18.
  • An event-controlled information call or retrieval for example in the case of a fault, can also be advantageously provided.
  • the data processing device 12 may comprise a data memory 12d for storing the transmitted information.
  • volume meter 10 and / or the transfer unit is advantageously also a determination of mean flow rates, averaging and flow rates and / or further statistical evaluations and analyzes feasible.
  • a non-volatile data memory 18b can be provided in the transmission unit 18, which, for example, carries out or effects intermediate storage of measured values and / or mean values to be transmitted cyclically.
  • An exemplary trained volume meter 10 which can be used according to the system is shown in a sectional view in FIG. 2 and designed as a multi-jet impeller water meter.
  • This volume meter 10 has an electronic arithmetic unit 24, which is arranged in a cup-shaped computing unit insert housing 26 and in which the transmission unit 18 is integrated.
  • the transmission unit 18 is included preferably modular, for example in the form of a plug-in module, which can be inserted or inserted into a corresponding receptacle of the calculating unit 24 or the volume meter 10.
  • a volume measuring device with a counter arrangement with a trained as a cup measuring insert housing 28 with inflows 22a and a drain 22b, in which a trained as impeller 30 measuring body 27 is rotatably arranged.
  • the cup-shaped measuring insert housing 28 has a cup bottom, in which in a first bearing 26a, a first end 29a of the impeller 24 carrying impeller shaft 29 is rotatably mounted. Furthermore, a first bearing plate 32 is provided with a second bearing 26b in which a second end 29b of the impeller shaft 28 is rotatably supported and which bearing plate 32 limits the measuring insert housing 28 upwardly and encloses the actual measuring space 31 together with the measuring insert housing 28. On the measuring insert housing 28, the first bearing plate 32 and the calculator insert housing 26 are based.
  • the volume measuring device furthermore has a counter arrangement 34, in particular a pulse counter arrangement, with at least one pulse generator 34a with at least one transmitter element 35 and at least one pulse sensor 34b, wherein the at least one pulse generator 34a is in operative connection with the impeller shaft 29, in particular fixedly or rigidly with this and or the impeller 30 is connected, and cooperates with the at least one pulse sensor 34 b.
  • the pulse generator 34a in the vicinity of the first bearing plate 32 is fixedly connected to the impeller 30.
  • the surface normal of the pulse generator 34a is aligned parallel to the impeller shaft 29.
  • the first bearing plate 32 has a sealing ring 33 for sealing against the calculator insert housing 36.
  • a volumeter housing 38 which accommodates the volume measuring device and at least partially the arithmetic unit housing 36 and on which the measuring insert housing 28 is supported.
  • the volume meter housing 38 has in each case an inlet and outlet connection option 40a, 40b on or in a corresponding conduit system, wherein on the supply side, a particulate filter 42nd is integrated.
  • a head screw with lid is provided by which arithmetic insert housing 36 with internals, first bearing plate 32, measuring insert housing 28 with internals and volume meter housing 37 are fixed against each other and / or supported.
  • Pulse generator 34a and pulse sensor 34b of the pulse counter arrangement 34 are matched to one another and act in such a way that the pulse generator 24a in the pulse sensor 24b produces a pulse signal whose pulse duration corresponds to the time span which a transmitter element 35 spends in the sensor area.
  • the transmitter element 35 is formed from electrically conductive and / or reflective or highly reflective material, then the associated pulse sensor 24b can be designed correspondingly of an inductive or optical type, for example as an electromagnetic coil or coil arrangement or light source / photosensor combination.
  • the revolutions of the measuring element or measuring body 27 and thus of the pulse generator 24a, which has a metallic transmitter element 35, when passing through the sensor area cause a measurable change in an inductive threshold of the pulse sensor 24b designed as an electromagnetic coil and thus a volume-proportional pulse.
  • a sensor arrangement 16 which monitors and / or detects at least one predeterminable specific parameter of the respective medium flowing through and identifies the respective medium as a function of the characteristic.
  • the exemplary system shown in FIG. 1 comprises an interface 43, in particular a freely configurable interface, which, in cooperation with the data processing device 12, connects the system to lower-level control / regulating devices 13 of the respective supply operation and / or of the respective supply network, in particular of a water supply operation or water supply network causes, for example, to control / actuate Actuators, in particular sliders and / or pumps, and / or for controlling valves, in particular valves 44, for example for activating / switching by-passes and / or for purposeful control / regulation of the respective volume flow and / or its distribution.
  • an interface 43 in particular a freely configurable interface, which, in cooperation with the data processing device 12, connects the system to lower-level control / regulating devices 13 of the respective supply operation and / or of the respective supply network, in particular of a water supply operation or water supply network causes, for example, to control / actuate Actuators, in particular sliders and / or pumps, and / or for controlling valves, in
  • the respective sensor arrangement 16 comprises means, in particular two or more electrodes, for detecting and / or determining the electrical conductivity, the electrical resistance, the capacitance or the inductance or another physical variable of the medium flowing through the measuring space 31 or a combination thereof ,
  • characteristic values is further providable that selectively coupling or decoupling of counter assembly 34 and calculator 24 is effected and / or the coupling and / or decoupling is effected based on at least one predeterminable characteristic threshold value, wherein the coupling and / or decoupling of the arithmetic unit 24 and counter assembly 34 is controlled in particular electronically.
  • the volume meter 10 has its own power supply which also supplies the sensor arrangement 16 and the transmission unit 18 with electrical energy and is designed as an accumulator arrangement and / or solar cell arrangement and / or wind rotor with a generator or a combination thereof. However, this is not explicitly shown in the figure.
  • the volume meter 10 may be configured to allow wireless (wireless) power from an external power source.
  • the processing unit 12a By means of the processing unit 12a, the measured values of the various volume meters are evaluated and, based on the supplied or transmitted sensor information, in particular in synopsis, a statement is made as to which volume flow is currently or respectively which volume meter flows through which volume flow and / or medium. This statement can then be compared or adjusted with predetermined specifications. If the specifications and the actual state differ significantly, predetermined measures and / or actions, in particular rule-based, can be predetermined and / or specified by means of the data processing device for eliminating such differences and calculating the specifications.
  • the present invention also includes any combination of preferred embodiments or refinements, unless they are mutually exclusive.
  • Data processing device a Processing unit b Data input device c Data input device
  • Antenna of the receiving device a inflow b expiry
  • Impeller shaft a first end of impeller shaft b second end of impeller shaft

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Abstract

The invention relates to a system and to a method for determining and monitoring volume flows in supply operations and/or supply networks, in particular in water supply networks and/or the like operations, by means of at least one data processing device (12), at least one receiving device (14), and a plurality of volume measurement devices disposed spatially distributed in the supply operation and/or in the supply network, and each comprising at least one sensor arrangement (16) and transmission unit (18), and wherein at least one prescribed specific parameter of the medium flowing through each volume measurement device (10) is monitored and/or captured by means of the sensor arrangement, and wherein localized capture and transfer of the measured values of each volume measurement device (10) to the at least one data processing device (12) for further processing is performed and/or brought about in conjunction with the transmission unit (18), receiving device (14), and data processing device (12).

Description

System und Verfahren zur Bestimmung und Überwachung von Volumenströmen System and method for determining and monitoring volumetric flows
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein System sowie ein Verfahren zur Bestimmung und Überwachung von Volumenströmen, insbesondere von Flüssigkeitsströmen, wie beispielsweise von Wasser oder Öl, in Versorgungsbetrieben oder Versorgungsnetzen.The invention relates to a system and a method for the determination and monitoring of volume flows, in particular of liquid streams, such as water or oil, in utilities or supply networks.
In herkömmlichen Wasserverteilungs - beziehungsweise Wasserversorgungsnetzen ist eine Überwachung der jeweiligen Versorgungslage in aller Regel nur mit vergleichsweise hohem Aufwand durch ortsaufgelöste Bestückung mit entsprechenden Sensoren und Volumenzählern beziehungsweise -messern durchführbar. Nicht zuletzt aus Gründen der Störfallbehandlung aber auch zur Bewältigung von Steuer- /Regelaufgaben, insbesondere die Wasserverteilung betreffend, werden innerhalb des jeweiligen Netzes Informationen darüber benötigt, zu welchem Zeitpunkt beziehungsweise in welchem Zeitintervall durch welchen Netzbereich oder Teilbereich eines Versorgungsnetzes welche Flüssigkeitsmenge beziehungsweise welches Flüssigkeitsvolumen geleitet wird. Nachteilig erfordern diesbezügliche Anstrengungen und Maßnahmen in aller Regel jedoch erhebliche Aufwendungen an Arbeitsmitteln und Investitionen, da zusätzlich zu den gebräuchlichen Volumenmessern oder -Zählern weitere Sensoren im jeweiligen Versorgungsnetz anzuordnen sind, welche Auskunft darüber geben wo beziehungsweise an welchen Stellen das jeweilige Versorgungsnetz gerade von Flüssigkeit durchströmt wird, um gegebenenfalls steuernd eingreifen zuIn conventional water distribution or water supply networks monitoring of the respective supply situation is usually feasible only with relatively high effort by spatially resolved assembly with corresponding sensors and volume meters or knives. Not least for reasons of accident treatment but also to cope with control / regulating tasks, in particular the water distribution, information is required within the respective network, at what time or in which time interval through which network area or sub-area of a supply network which liquid or liquid volume passed becomes. Disadvantageously, efforts and measures in this regard generally require, however, considerable expenditures for work equipment and investments since, in addition to the conventional volume meters or counters, further sensors are to be arranged in the respective supply network, which provide information about where or at which points the respective supply network is flowing is to intervene if necessary to control
COfJFIRMATION COPY können und beispielsweise Beipässe zu aktivieren und/oder Ventile zu öffnen beziehungsweise zu schließen, oder um Hinweise auf eine mögliche Störung zu erhalten. Die eingesetzten Sensoren müssen darüber hinaus entsprechend verkabelt werden, um die jeweiligen Sensorinformationen auslesen und verwerten zu können. Gegebenenfalls ist zum Betrieb der Sensoren darüber hinaus auch eine Strom- /Spannungsversorgung erforderlich was einen weiteren Verkabelungsaufwand mit sich bringen würde.COFJFIRMATION COPY can and for example activate passports and / or valves to open or close, or to obtain evidence of a possible fault. The sensors used must also be wired accordingly in order to read out and utilize the respective sensor information. If necessary, the operation of the sensors also requires a power / voltage supply, which would entail further cabling.
Dies gilt insbesondere auch im Hinblick auf die Nach- beziehungsweise Umrüstung bereits bestehender Netze.This applies in particular with regard to the retrofitting or retrofitting of existing networks.
So werden für eine entsprechende Überwachung und Steuerung der jeweiligen Versorgungslage, insbesondere der Wasserversorgung und/oder -Verteilung, üblicherweise größere Versorgungsbereiche und/oder größere zusammenhängende geographische Gebiete netzartig in kleinere Areale bzw. Zonen, die auch als „District Metering Areas (DMAs)" bezeichnet werden, aufgeteilt. Derartige DMAs können dabei durchaus mehrere hundert bis mehrere tausend Serviceverbindungen bzw. -stellen aufweisen, wobei jede DMA im einfachsten Fall nur einen einzigen Wasserzulauf, mit je einem Steuer- und/oder regelbaren Einlassventil bzw. einem druckreduzierten Ventil (PRV) und einem Durchflussmesser aufweisen kann.Thus, for a corresponding monitoring and control of the respective supply situation, in particular the water supply and / or distribution, usually larger coverage areas and / or larger contiguous geographical areas net-like in smaller areas or zones, also called "District Metering Areas (DMAs)" Such DMAs may well have several hundred to several thousand service connections or points, each DMA in the simplest case, only a single water supply, each with a control and / or controllable inlet valve or a pressure-reduced valve (PRV ) and a flow meter.
Eine effiziente und umfassende Überwachung der Versorgungslage auch im Sinne einer wirtschaftlich/ökonomischen Verteilung von Flüssigkeiten ist mittels herkömmlicher Verfahren und Systeme somit nicht ohne erheblichen Aufwand möglich.An efficient and comprehensive monitoring of the supply situation also in the sense of an economic / economic distribution of liquids is thus not possible without considerable effort by means of conventional methods and systems.
Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde eine effiziente und umfassende Überwachung und Regulierung beziehungsweise Verteilung von Volumenströmen in Wasserversorgungsbetrieben und/oder Wasserversorgungsnetzen zu ermöglichen.Accordingly, it is an object of the invention to enable an efficient and comprehensive monitoring and regulation or distribution of volume flows in water supply plants and / or water supply networks.
Vorgenannte Aufgabe wird durch ein System zur Bestimmung und Überwachung von Volumenströmen in Versorgungsbetrieben oder Versorgungsnetzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie ein entsprechendes Verfahren auch zur Ausführung auf dem erfindungsgemäßen System sind in weiteren Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben.The above object is achieved by a system for the determination and monitoring of volume flows in utilities or supply networks with the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments as well as a corresponding method also for execution on the system according to the invention are specified in further claims and the following description.
Das erfindungsgemäße System zur Bestimmung und Überwachung von Volumenströmen in Versorgungsbetrieben und/oder Versorgungsnetzen, insbesondere in Wasserversorgungsnetzen und/oder derartigen Betrieben, umfasst wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung, wenigstens eine Empfangseinrichtung sowie mehrere Volumenmesser, die im jeweiligen Versorgungsbetrieb und/oder im jeweiligen Versorgungsnetz räumlich verteilt angeordnet sind und jeweils zumindest eine Sensoranordnung sowie Übertragungseinheit umfassen und wobei mittels der Sensoranordnung wenigstens eine vorbestimmbare spezifische Kenngröße des durch den jeweiligen Volumenmesser strömbaren Mediums überwachbar und/oder erfassbar ist und wobei im Zusammenwirken von Übertragungseinheit, Empfangseinrichtung und Datenverarbeitungseinrichtung ortsaufgelöst eine Erfassung und Übertragung der Messwerte des jeweiligen Volumenmessers an die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung zur weiteren Verarbeitung durchführbar und/oder bewirkbar ist.The system according to the invention for the determination and monitoring of volume flows in utilities and / or supply networks, in particular in water supply networks and / or such enterprises, comprises at least one data processing device, at least one receiving device and a plurality of volumetric meters spatially distributed in the respective supply operation and / or in the respective supply network in each case at least one sensor arrangement and transmission unit and at least one predeterminable specific parameter of the medium flowable by the respective volumeter can be monitored and / or detected and wherein in cooperation of the transmission unit, receiving device and data processing device spatially resolved detection and transmission of the measured values of respective volume meter to the at least one data processing device for further processing feasible and / o which is feasible.
Durch vorgenanntes System wird insbesondere eine ortsgenaue Bestimmung des jeweiligen Volumenstromes ermöglicht, wobei durch Analyse und Auswertung der jeweilig erfassten Kennzahl zusätzlich noch Aussagen darüber ermöglicht werden aus welchem Medium, beispielsweise Gas, Wasser, Öl aber auch andere Chemikalien, der jeweilige Volumenstrom gebildet ist.By the aforementioned system, in particular a location-accurate determination of the respective volume flow is made possible by analyzing and evaluating the respective measured characteristic additionally statements are made possible from which medium, such as gas, water, oil but other chemicals, the respective volume flow is formed.
Auf diese Weise lässt sich in einem Versorgungsnetz eine effiziente Überwachung der beispielsweise Wasserverteilung mit vergleichsweise geringem Aufwand realisieren, insbesondere ohne weiteren Installationsaufwand durch Sensoren sowie deren Energieversorgung. In einer weiteren Ausgestaltung ist wenigstens eine Kommunikationsverbindung zwischen der jeweiligen Übertragungseinheit und der Empfangseinrichtung und/oder zwischen der Empfangseinrichtung und der Datenverarbeitungseinrichtung vorsehbar, welche jeweils drahtlos oder drahtgebunden ausbildbar ist.In this way, an efficient monitoring of, for example, water distribution can be realized with comparatively little effort in a supply network, in particular without additional installation effort by sensors and their energy supply. In a further refinement, at least one communication connection between the respective transmission unit and the receiving device and / or between the receiving device and the data processing device can be provided, which can be formed in each case wirelessly or by wire.
Insbesondere kann es sich dabei bei wenigstens einer Kommunikationsverbindung um eine LAN (Local Area Network) -, WAN (Wide Area Network) -, WLAN (Wireless Local Area Network) -, Bluetooth, SCSI, USB oder Funkverbindung handeln. Auch eine Busverbindung, insbesondere eine Feldbusverbindung, wie beispielsweise ControlNet, Ethernet, Profibus oder Profinet, Modbus, MBus, XBus oder CAN beziehungsweise CANopen und dergleichen sind grundsätzlich möglich.In particular, at least one communication connection may be a Local Area Network (LAN), Wide Area Network (WAN), Wireless Local Area Network (WLAN), Bluetooth, SCSI, USB or radio communication. A bus connection, in particular a fieldbus connection, such as ControlNet, Ethernet, Profibus or Profinet, Modbus, MBus, XBus or CAN or CANopen and the like are basically possible.
Auch ist vorteilhaft vorsehbar, dass die Empfangseinrichtung in die Datenverarbeitungseinrichtung integrabel beziehungsweise integrierbar oder integriert ist oder als Teil der Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, beispielsweise als Einsteckkarte oder Modul, oder aber als sogenannter Stick.It is also advantageously possible to provide for the receiving device to be integrable or to be integrated or integrated into the data processing device or to be designed as part of the data processing device, for example as a plug-in card or module, or as a so-called stick.
Vorteilhaft kann die Übertragungseinheit dafür eingerichtet sein eine on-line Erfassung und/oder Übertragung von Echtzeit-Messwerten der Volumenmesser sowie insbesondere der Sensoranordnung, insbesondere zyklisch und/oder in Echtzeit, durchzuführen, wobei der jeweilige Abtastzyklus der Übertragungseinheit frei bestimmbar und/oder über einen Remote-Zugriff online änderbar ist.Advantageously, the transmission unit can be set up to carry out on-line acquisition and / or transmission of real-time measured values of the volume meters and in particular of the sensor arrangement, in particular cyclically and / or in real time, the respective scanning cycle of the transmission unit being freely determinable and / or via a Remote access is changeable online.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der jeweilige Volumenmesser ein Rechenwerk, eine Volumenmesseinrichtung mit einem von einem Medium durchströmbaren Messraum, wenigstens einen Zufluss sowie Ablauf sowie eine Zähleranordnung.In an advantageous embodiment, the respective volume meter comprises an arithmetic unit, a volume measuring device with a measuring space through which a medium can flow, at least one inflow and outflow as well as a counter arrangement.
Vorteilhaft ist wenigstens eine Schnittstelle, insbesondere eine frei konfigurierbare Schnittstelle, vorsehbar, die im Zusammenwirken mit der Datenverarbeitungseinrichtung eine Anbindung des Systems an unterlagerte Steuer-/Regeleinhchtungen des jeweiligen Versorgungsbetriebes und/oder des jeweiligen Versorgungsnetzes, insbesondere eines Wasserversorgungsbetriebes oder Wasserversorgungsnetzes, bewirkt, beispielsweise zum Ansteuern/Betätigen von Aktuatoren, insbesondere Schiebern und/oder Pumpen, und/oder zur Ansteuerung von Armaturen, insbesondere Ventilen, beispielsweise zum Aktivieren/Schalten von Beipässen und/oder zum zielgerichteten Steuern/Regeln des jeweiligen Volumenstromes , und/oder dessen Verteilung.Advantageously, at least one interface, in particular a freely configurable interface, can be provided which, in cooperation with the data processing device, links the system to subordinate control devices of the system respective supply operation and / or the respective supply network, in particular a water supply operation or water supply network, causes, for example, to control / actuation of actuators, especially sliders and / or pumps, and / or for controlling valves, in particular valves, for example, to activate / switch Beipässen and / or for purposeful control / regulation of the respective volume flow, and / or its distribution.
In einer weiteren Ausgestaltung ist kenngrößenabhängig eine selektive Kopplung oder Entkopplung zwischen Zähleranordnung und Rechenwerk bewirkbar, wobei in vorteilhafter Ausgestaltung die Kopplung zwischen Zähleranordnung und Rechenwerk dann bewirkt ist, wenn die mittels Sensoranordnung erfasste Kenngröße einem vorbestimmten Medium, insbesondere einer Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser, entspricht und/oder dieser zuzuordnen ist.In a further embodiment, depending on the characteristic size, a selective coupling or decoupling between counter arrangement and arithmetic unit can be effected, wherein in an advantageous embodiment the coupling between counter arrangement and arithmetic unit is effected when the parameter detected by the sensor arrangement corresponds to a predetermined medium, in particular a liquid such as water, and / or this is to be assigned.
Dementsprechend ist eine Entkopplung zwischen Zähleranordnung und Rechenwerk dann bewirkbar, wenn die mittels Sensoranordnung erfasste Kenngröße einem gasförmigen Medium, insbesondere Luft, entspricht oder diesem zuzuordnen ist.Accordingly, a decoupling between the counter arrangement and the arithmetic unit can be effected if the parameter detected by means of a sensor arrangement corresponds to a gaseous medium, in particular air, or is to be assigned thereto.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Sensoranordnung Mittel auf, um die elektrische Leitfähigkeit, den elektrischen Widerstand, die Kapazität, die Induktivität, die magnetische Suszeptibilität, die optische Dichte oder den Brechungsindex oder eine andere physikalische Größe des den Messraum durchströmenden Mediums oder eine Kombination daraus zu erfassen und/oder zu bestimmen.In a further embodiment, the sensor arrangement has means for determining the electrical conductivity, the electrical resistance, the capacitance, the inductance, the magnetic susceptibility, the optical density or the refractive index or another physical variable of the medium flowing through the measuring space or a combination thereof capture and / or determine.
Weiterhin sind vorteilhaft Mittel vorsehbar, welche in Abhängigkeit des von der Sensoranordnung ermittelten Kenngrößenwertes selektiv eine Kopplung oder Entkopplung von Zähleranordnung und Rechenwerk bewirken und/oder die Kopplung und/oder Entkopplung anhand wenigstens eines vorbestimmbaren Kenngrößen- Schwellenwertes bewirken. In vorteilhafter Ausgestaltung erfolgt die Kopplung und/oder Entkopplung von Rechenwerk und Zähleranordnung elektronisch gesteuert, wobei weiterhin vorsehbar ist, dass die Kopplung und/oder Entkopplung zwischen Rechenwerk und Zähleranordnung elektrisch, elektromagnetisch, induktiv, kapazitiv, optisch oder mechanisch oder einer Kombination daraus bewirkt istFurthermore, means are advantageously provided which selectively effect a coupling or decoupling of the counter arrangement and the arithmetic unit as a function of the characteristic value value determined by the sensor arrangement and / or effect the coupling and / or decoupling on the basis of at least one predeterminable characteristic threshold value. In an advantageous embodiment, the coupling and / or decoupling of the arithmetic unit and counter arrangement is electronically controlled, wherein it is further foreseeable that the coupling and / or decoupling between the arithmetic unit and counter arrangement is effected electrically, electromagnetically, inductively, capacitively, optically or mechanically or a combination thereof
Insbesondere handelt es sich bei dem Volumenzähler oder -messer dabei um einen Mehrstrahl-Volumenzähler, vorzugsweise einen elektronischen Mehrstrahl- Volumenzähler.In particular, the volume meter or meter is a multibeam volume meter, preferably an electronic multibeam volume meter.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Volumenzähler eine eigene Energieversorgung, welche auch die Sensoranordnung sowie die Übertragungseinheit mit elektrischer Energie versorgt und welche als Akkumulatoranordnung und/oder Solarzellenanordnung und/oder Windrotor mit Generator oder einer Kombination daraus ausgebildet ist.In a further embodiment, the volume meter comprises its own energy supply, which also supplies the sensor arrangement and the transmission unit with electrical energy and which is designed as an accumulator arrangement and / or solar cell arrangement and / or wind rotor with generator or a combination thereof.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Volumenzähler Mittel welche eine drahtgebundene und/oder drahtlose (wireless) Energieversorgung durch eine externe Energiequelle ermöglichen, insbesondere eine Energieempfangseinrichtung mit Ferrit- Antenne.In a further embodiment, the volume counter comprises means which enable a wired and / or wireless (wireless) energy supply by means of an external energy source, in particular an energy receiving device with ferrite antenna.
In weiterführender Ausgestaltung umfasst die Zähleranordnung einen im Messraum drehbeweglich gelagerten Messkörper, der von dem durch den Messraum strömenden Medium in Drehbewegung versetzt ist, wobei der Volumenmesser insbesondere als Flügelradzähler ausgebildet ist und einen Messkörper mit Flügelrad mit Flügelradwelle umfasst, oder als Ringkolbenzähler ausgebildet ist und einen Messkörper mit exzentrisch gelagertem Kolben mit Dreh welle umfasst.In a further embodiment, the counter arrangement comprises a rotatably mounted in the measuring chamber measuring body which is offset from the medium flowing through the measuring chamber in rotation, the volumeter is designed in particular as an impeller and a measuring body with impeller with impeller shaft comprises, or is designed as a rotary piston meter and a Includes measuring body with eccentrically mounted piston with rotary shaft.
In vorteilhafter Ausgestaltung weist die Zähleranordnung wenigstens einen Impulsgeber und wenigstens einen Impulssensor auf, wobei der wenigstens eine Impulsgeber mit dem Messkörper der Zähleranordnung in Wirkverbindung steht und mit dem wenigstens einen Impulssensor derart zusammenwirkt, dass Drehbewegungen des Messkörpers in Form volumenproportionaler Impulse vom Impulssensor erfassbar sind und der Impulssensor der Zähleranordnung mit dem Rechenwerk derart koppelbar ist, dass Drehbewegungen des Messkörpers vom Rechenwerk erfassbar und/oder in ein Volumen umrechenbar sind, wobei die Umrechnung vorzugsweise elektronisch erfolgt.In an advantageous embodiment, the counter arrangement has at least one pulse generator and at least one pulse sensor, wherein the at least one pulse generator is in operative connection with the measuring body of the counter arrangement and with the at least a pulse sensor cooperates such that rotational movements of the measuring body in the form of volume proportional pulses from the pulse sensor can be detected and the pulse sensor of the counter assembly can be coupled to the calculator such that rotational movements of the measuring body from the arithmetic unit can be detected and / or converted into a volume, the conversion preferably electronically he follows.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Sensoranordnung des jeweiligen Volumenmessers wenigstens zwei elektrisch leitfähige Kontakte auf, welche in den vom Medium durchströmten Bereichen des Volumenzählers, insbesondere im Messraum, voneinander beabstandet angeordnet sind und/oder zwischen jeweils zwei Kontakten eine Spannungsdifferenz beaufschlagbar ist.In a further embodiment, the sensor arrangement of the respective volumeter has at least two electrically conductive contacts, which are arranged spaced apart from one another in the areas of the volumetric meter, in particular in the measuring space, and / or between two contacts a voltage difference can be acted upon.
Weiterhin sind Mittel vorsehbar, um die elektrische Leitfähigkeit und/oder den elektrischen Widerstand des zwischen den wenigstens zwei Kontakten strömenden Mediums zu überwachen und/oder zu bestimmen.Furthermore, means can be provided for monitoring and / or determining the electrical conductivity and / or the electrical resistance of the medium flowing between the at least two contacts.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Datenverarbeitungseinrichtung wenigstens eine Verarbeitungseinheit welche die Messwerte der verschiedenen Volumenmesser auswertet und anhand der gelieferten beziehungsweise übertragenen Sensorinformationen eine Aussage darüber ermittelt wo sich welcher Volumenstrom gerade befindet beziehungsweise welcher Volumenmesser von welchem Volumenstrom und/oder Medium durchströmt wird.In a further refinement, the data processing device comprises at least one processing unit which evaluates the measured values of the various volume meters and determines from the supplied or transmitted sensor information a statement as to which volume flow is currently flowing or which volume meter flows through which volume flow and / or medium.
Vorteilhaft ist vorsehbar, dass durch kontinuierliche oder zyklische Auswertung der vorgenannten Art, insbesondere kenngrößenabhänig, auch eine Nachverfolgung eines spezifischen Volumenstromes ermöglicht und bewirkbar ist.Advantageously, it can be provided that by means of continuous or cyclical evaluation of the aforementioned type, in particular characteristic variables, a tracking of a specific volume flow is made possible and achievable.
Weiterhin wird die gestellte Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Bestimmung und Überwachung von Volumenströmen in Versorgungsbetrieben und/oder Versorgungsnetzen, insbesondere in Wasserversorgungsnetzen und/oder derartigen Betrieben, insbesondere mittels eines gemäß vorstehenden Ausführungen ausgebildeten Systems, gelöst, wobei Messwerte mehrerer, im jeweiligen Versorgungsbetrieb und/oder im jeweiligen Versorgungsnetz räumlich verteilt angeordneter Volumenmesser erfasst, drahtlos ausgelesen und ortsaufgelöst ausgewertet werden und wobei jeweils anhand von in den Messwerten enthaltener Sensorinformationen bezüglich zumindest einer vorbestimmbaren spezifischen Kenngröße des jeweilig durch den Volumenmesser strömbaren Mediums ortsaufgelöst eine Überwachung und/oder Bestimmung der im jeweiligen Netzwerk und/oder dem Versorgungsbetrieb auftretenden Volumenströme durchgeführt wird.Furthermore, the stated object is also achieved by a method for determining and monitoring volume flows in utilities and / or supply networks, in particular in water supply networks and / or such operations, in particular by means of a system designed according to the preceding embodiments, in which measured values of a plurality of volumetric sensors spatially distributed in the respective supply operation and / or in the respective supply network are read out wirelessly and analyzed in a spatially resolved manner, and in each case based on sensor information contained in the measured values with respect to at least one predeterminable specific parameter of the medium which can be flowed through the volume meter location-resolved monitoring and / or determination of the volume flows occurring in the respective network and / or the supply operation is performed.
Verfahrensgemäß wird insbesondere eine ortsgenaue Bestimmung und Überwachung des jeweiligen Volumenstromes ermöglicht, wobei durch Analyse und Auswertung der jeweilig erfassten Kenngröße zusätzlich noch Aussagen darüber ermöglicht werden aus welchem Medium, beispielsweise Gas, Wasser, Öl aber auch andere Chemikalien, der jeweilige Volumenstrom gebildet ist.According to the method, in particular a location-accurate determination and monitoring of the respective volume flow is made possible, which are additionally made possible by analysis and evaluation of the respective measured characteristic statements about which medium, such as gas, water, oil but other chemicals, the respective volume flow is formed.
Auf diese Weise lässt sich in einem Versorgungsnetz eine effiziente Überwachung der beispielsweise Wasserverteilung mit vergleichsweise geringem Aufwand realisieren, insbesondere ohne weiteren Installationsaufwand durch Sensoren sowie deren Energieversorgung.In this way, an efficient monitoring of, for example, water distribution can be realized with comparatively little effort in a supply network, in particular without additional installation effort by sensors and their energy supply.
Insbesondere wird das Auslesen der Messwerte drahtlos und/oder drahtgebunden mittels LAN (Local Area Network) -, WAN (Wide Area Network) -, WLAN (Wireless Local Area Network) -, Bluetooth, SCSI, USB oder Funkverbindung durchgeführt. Auch mittels Busverbindung, insbesondere einer Feldbusverbindung, wie beispielsweise ControlNet, Ethernet, Profibus oder Profinet, Modbus, MBus, XBus oder CAN beziehungsweise CANopen und dergleichen ist das Auslesen der Messwerte grundsätzlich durchführbar.In particular, the readout of the measured values is carried out wirelessly and / or by means of wired (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), WLAN (Wireless Local Area Network), Bluetooth, SCSI, USB or radio connection. Also by means of bus connection, in particular a fieldbus connection, such as ControlNet, Ethernet, Profibus or Profinet, Modbus, MBus, XBus or CAN or CANopen and the like, the reading of the measured values is basically feasible.
In einer vorteilhaften Verfahrensausführung wird die Erfassung und/oder das Auslesen der Messwerte, insbesondere von Echtzeit-Messwerten, der Volumenmesser zyklisch und/oder in Echtzeit, durchgeführt, wobei der jeweilige Auslesezyklus frei bestimmbar und/oder über einen Remote-Zugriff online änderbar ist.In an advantageous method embodiment, the detection and / or reading of the measured values, in particular of real-time measured values, of the volume meter becomes cyclical and / or in real time, carried out, wherein the respective readout cycle freely determinable and / or online via a remote access is changeable.
In einer weiteren Ausführungsform ist anhand der verfahrensgemäß bestimmten Volumenströme im Zusammenwirken mit wenigstens einer unterlagerten Steuer- /Regeleinrichtung des jeweiligen Versorgungsbetriebes und/oder des jeweiligen Versorgungsnetzes, insbesondere eines Wasserversorgungsbetriebes oder Wasserversorgungsnetzes, beispielsweise durch Ansteuern/Betätigen von Aktuatoren, insbesondere Schiebern und/oder Pumpen, und/oder durch Ansteuerung von Armaturen, insbesondere Ventilen, insbesondere zum Aktivieren/Schalten von Beipässen, eine zielgerichtete Steuerung/Regelung des jeweiligen Volumenstromes und/oder dessen Verteilung durchführbar.In a further embodiment, based on the method according to certain volume flows in cooperation with at least one subordinate control / regulating device of the respective utility and / or the respective supply network, in particular a water supply or water supply network, for example by driving / actuation of actuators, especially sliders and / or pumps , and / or by controlling valves, in particular valves, in particular for activating / switching by-passes, a purposeful control / regulation of the respective volume flow and / or its distribution feasible.
In einer weiteren Ausgestaltung ist kenngrößenabhängig eine selektive Kopplung oder Entkopplung zwischen Zähleranordnung und Rechenwerk des jeweiligen Volumenzählers bewirkbar, wobei in vorteilhafter Ausgestaltung die Kopplung zwischen Zähleranordnung und Rechenwerk dann bewirkt wird, wenn die mittels Sensoranordnung erfasste Kenngröße einem vorbestimmten Medium, insbesondere einer Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser, entspricht und/oder dieser zuzuordnen ist.In a further refinement, a selective coupling or decoupling between the counter arrangement and the arithmetic unit of the respective volume counter can be effected as a function of the size, the coupling between the counter arrangement and the arithmetic unit being effected in an advantageous embodiment if the parameter detected by the sensor arrangement corresponds to a predetermined medium, in particular a liquid such as water , corresponds and / or is assigned to this.
Dementsprechend ist eine Entkopplung zwischen Zähleranordnung und Rechenwerk dann bewirkbar, wenn die mittels Sensoranordnung erfasste Kenngröße einem gasförmigen Medium, insbesondere Luft, entspricht oder diesem zuzuordnen ist.Accordingly, a decoupling between the counter arrangement and the arithmetic unit can be effected if the parameter detected by means of a sensor arrangement corresponds to a gaseous medium, in particular air, or is to be assigned thereto.
In einer weiteren Ausführung wird mittels des jeweiligen Volumenmessers die elektrische Leitfähigkeit, der elektrischen Widerstand, die Kapazität, die Induktivität, die magnetische Suszeptibilität, die optische Dichte oder der Brechungsindex oder eine andere physikalische Größe des den Messraum durchströmenden Mediums oder eine Kombination daraus als Sensorinformation erfasst und/oder bestimmt. In vorteilhafter Ausgestaltung wird die Kopplung und/oder Entkopplung von Rechenwerk und Zähleranordnung elektronisch gesteuert durchgeführt, wobei weiterhin vorsehbar ist, dass die Kopplung und/oder Entkopplung zwischen Rechenwerk und Zähleranordnung elektrisch, elektromagnetisch, induktiv, kapazitiv, optisch oder mechanisch oder einer Kombination daraus bewirkt wird.In a further embodiment, the electrical conductivity, the electrical resistance, the capacitance, the inductance, the magnetic susceptibility, the optical density or the refractive index or another physical quantity of the medium flowing through the measuring space or a combination thereof are detected as sensor information by means of the respective volume meter and / or determined. In an advantageous embodiment, the coupling and / or decoupling of the arithmetic unit and counter arrangement is carried out electronically controlled, wherein it is further foreseeable that the coupling and / or decoupling between the arithmetic unit and counter arrangement electrically, electromagnetically, inductively, capacitively, optically or mechanically or a combination thereof becomes.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der jeweilige Volumenzähler autonom, mittels eigener Energieversorgung betrieben und beispielsweise mittels Akkumulatoranordnung und/oder Solarzellenanordnung und/oder Windrotor mit Generator oder einer Kombination daraus mit elektrischer Energie versorgt.In a further refinement, the respective volume meter is operated autonomously, by means of its own energy supply, and supplied with electrical energy, for example, by means of an accumulator arrangement and / or solar cell arrangement and / or wind rotor with generator or a combination thereof.
In einer weiteren Ausführungsform wird der jeweilige Volumenzähler drahtgebunden und/oder drahtlos (wireless) mit elektrischer Energie durch eine externe Energiequelle, insbesondere durch Verwendung einer Ferrit-Antenne oder einer Energieempfangseinrichtung mit Ferrit-Antenne, versorgt.In a further embodiment, the respective volume meter is supplied by wire and / or wireless (wireless) with electrical energy by an external energy source, in particular by using a ferrite antenna or a power receiving device with ferrite antenna.
In einer weiteren Verfahrensausführung werden die Messwerte der verschiedenen Volumenmesser ausgewertet und anhand der gelieferten beziehungsweise übertragenen Sensorinformationen eine Aussage darüber ermittelt wo sich welcher Volumenstrom gerade befindet beziehungsweise welcher Volumenmesser von welchem Volumenstrom und/oder Medium durchströmt wird.In a further method embodiment, the measured values of the various volume meters are evaluated and, based on the supplied or transmitted sensor information, a statement is made as to which volume flow is currently flowing or which volume meter flows through which volume flow and / or medium.
Vorteilhaft ist weiterhin vorsehbar, dass durch kontinuierliche oder zyklische Auswertung der vorgenannten Art auch eine Nachverfolgung eines spezifischen Volumenstroms durchführbar ist.Advantageously, it is furthermore possible to provide for a tracking of a specific volume flow to be carried out by continuous or cyclical evaluation of the aforementioned type.
Ein Computerprogramm zur Ausführung auf einer entsprechend eingerichteten Datenverarbeitungseinrichtung, das die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist, führt zu einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems. Ein Computerprogramm, insbesondere ein auf einem Datenträger gespeichertes Computerprogramm, das die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist, wird daher ausdrücklich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen.A computer program for execution on a correspondingly equipped data processing device having the features of the method according to the invention leads to a preferred embodiment of the system according to the invention. A computer program, in particular a computer program stored on a data carrier, which has the features of the invention Is therefore expressly included in the disclosure of the present application.
Die weitere Darlegung der Erfindung sowie vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen erfolgt anhand zweier Figuren sowie der zugehörigen Ausführungsbeispiele.The further explanation of the invention as well as advantageous refinements and developments is based on two figures and the associated embodiments.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein beispielhaftes System zur Bestimmung und Überwachung vonFig. 1 shows an exemplary system for determining and monitoring of
Volumenströmen,Flow rates,
Fig. 2 im System gemäß Fig. 1 eingesetzter beispielhaft ausgebildeterFig. 2 used in the system of FIG. 1 exemplified trained
Volumenmesser.Volume meter.
In Fig. 1 ist ein beispielhaftes System zur Bestimmung und Überwachung von Volumenströmen in einem Wasserversorgungsbetrieb und/oder Wasserversorgungsnetz angegeben. Vorgenanntes System umfasst eine Datenverarbeitungseinrichtung 12 mit Verarbeitungseinheit 12a, Datenausgabe- 12b und Dateneingabevorrichtung 12c, eine Empfangseinrichtung mit Antenne 14 sowie mehrere einen Zählerverbund bildende Volumenmesser 10, die im jeweiligen Versorgungsbetrieb und/oder im jeweiligen Versorgungsnetz räumlich verteilt angeordnet sind. Die Volumenmesser 10 des Zählerverbundes umfassen jeweils eine Sensoranordnung 16 sowie eine Übertragungseinheit 18, wobei mittels der Sensoranordnung 16 wenigstens eine vorbestimmbare spezifische Kenngröße des durch den jeweiligen Volumenmesser 10 strömbaren Mediums überwachbar und/oder erfassbar ist und wobei im Zusammenwirken von Übertragungseinheit 18, Empfangseinrichtung 14 und Datenverarbeitungseinrichtung 12 ortsaufgelöst eine Erfassung und Übertragung der Messwerte des jeweiligen Volumenmessers 10 an die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung 12 zur weiteren Verarbeitung durchführbar und/oder bewirkbar ist.FIG. 1 shows an exemplary system for determining and monitoring volume flows in a water supply operation and / or water supply network. The aforementioned system comprises a data processing device 12 with processing unit 12a, data output 12b and data input device 12c, a receiving device with antenna 14 and a plurality of counter network forming volume meter 10, which are spatially distributed in the respective supply operation and / or in the respective supply network. The volume meter 10 of the meter network each comprise a sensor arrangement 16 and a transmission unit 18, wherein by means of the sensor arrangement 16 at least a predeterminable specific characteristic of the flowable through the respective volume meter 10 medium can be monitored and / or detected and wherein in cooperation of transmission unit 18, receiving means 14 and Data processing device 12 spatially resolved detection and transmission of the measured values of the respective volume meter 10 to the at least one Data processing device 12 for further processing feasible and / or effected.
Vorteilhaft ist dabei vorsehbar, dass die weitere Verarbeitung in Zusammenschau der Messwerte mehrerer Volumenmesser durchgeführt wird.It is advantageously conceivable that the further processing is carried out in conjunction with the measured values of a plurality of volume meters.
Systemgemäß ist dadurch eine ortsgenaue Bestimmung des jeweiligen Volumenstromes ohne zusätzliche Einbringung weiterer Sensoren in das Versorgungsnetz und/oder den jeweiligen Versorgungsbetrieb und auch ohne weiteren Verkabelungsaufwand ermöglicht, wobei durch Analyse und Auswertung der jeweilig durch den Volumenmesser 10, neben der eigentlichen Volumenmessung, erfassten beziehungsweise zu erfassenden Kenngröße, insbesondere in Zusammenschau mehrerer Volumenmesser 10 beziehungsweise diesbezüglicher Kenngrößen, Aussagen darüber ermöglicht sind wo welcher Volumenstrom anzutreffen ist beziehungsweise im jeweiligen Netz oder Betrieb vorkommt.According to the system, a location-accurate determination of the respective volume flow is thus made possible without additional introduction of additional sensors in the supply network and / or the respective supply operation and without further cabling, wherein by analysis and evaluation of the respectively by the volume meter 10, in addition to the actual volume measurement, detected or capturing parameter, in particular in conjunction of several volume meter 10 or related parameters, statements about which are possible where which flow is to be found or occurs in the respective network or operation.
Auch sind in Kenntnis des jeweiligen Netzaufbaus beziehungsweise dessen Struktur, insbesondere Querschnitt der Leitungen, Leitungslänge, Ventilstellungen, Beipässe, Abzweige und Durchflussrate, das heißt Durchflussmenge pro Zeit, auch vorausschauende Aussagen beziehungsweise Vorhersagen darüber ermöglicht wo welcher Volumenstrom beziehungsweise welche Volumenmenge zu einem bestimmten Zeitpunkt und/oder innerhalb eines bestimmten Zeitfensters anzutreffen sein wird.Also, knowing the respective network structure or its structure, in particular cross section of the lines, line length, valve positions, bypasses, branches and flow rate, that is flow rate per time, also forward-looking statements or predictions about what volume flow or what volume at a given time and / or will be found within a certain time window.
Informationen über Ventilstellungen, Beipässe und dergleichen sind beispielsweise im Zusammenwirken mit insbesondere unterlagerten Steuer-/Regeleinrichtungen, insbesondere auch eine oder mehrere SPS mit zentralem beziehungsweise übergeordnetem Leitsystem, des jeweiligen Versorgungsbetriebes und/oder des jeweiligen Versorgungsnetzes, auch online und/oder in Echtzeit, ermittelbar.Information about valve positions, bypasses and the like, for example, in cooperation with particular subordinate control / regulating devices, in particular one or more PLC with central or higher-level control system, the respective utility and / or the respective supply network, also online and / or in real time, determined ,
Zusätzlich erlaubt eine entsprechende Auswertung der Sensorinformationen beziehungsweise der Messwerte, insbesondere in Zusammenschau mehrerer Volumenmesser 10, der wenigstens einen Kenngröße der im Verbund organisierten Volumenmesser noch eine Bestimmung dahingehend, welches Medium, beispielsweise Gas, Wasser, Öl aber auch andere Chemikalien, gerade durch den jeweiligen Volumenmesser strömt beziehungsweise sich an welcher Stelle des jeweiligen Versorgungsnetzes befindet.In addition, a corresponding evaluation of the sensor information or of the measured values, in particular in combination with several, allows Volume meter 10, the at least one characteristic of the organized in the composite volume meter nor a determination as to which medium, such as gas, water, oil but also other chemicals, just through the respective volume meter flows or is located at which point of the respective supply network.
Zwischen der Übertragungseinheit 18 des jeweiligen Volumenzählers 10 und der Empfangseinrichtung 14 ist eine drahtlose Kommunikationsverbindung etabliert, so dass in Zusammenschau aller Verbundvolumenmesser 10 ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk beziehungsweise Funknetzwerk gebildet ist. Die Empfangseinrichtung 14 wiederum wirkt insbesondere drahtgebunden mit der Datenverarbeitungseinrichtung 12 zusammen.Between the transmission unit 18 of the respective volume counter 10 and the receiving device 14, a wireless communication connection is established, so that a wireless communication network or radio network is formed in conjunction of all the composite volume meter 10. The receiving device 14, in turn, in particular interacts with the data processing device 12 in a wired manner.
Insbesondere kann es sich dabei um eine WLAN (Wireless Local Area Network) -, Bluetooth oder auch andersartige Funkverbindung handeln. Auch eine auf drahtloser Kommunikation beruhende Busverbindung, insbesondere eine Feldbusverbindung, wie beispielsweise ControlNet, Ethernet, Profibus oder Profinet, Modbus, MBus, XBus oder CAN beziehungsweise CANopen und dergleichen sind grundsätzlich möglich.In particular, this may be a WLAN (Wireless Local Area Network), Bluetooth or other types of radio connection. Also based on wireless communication bus connection, in particular a fieldbus connection, such as ControlNet, Ethernet, Profibus or Profinet, Modbus, MBus, XBus or CAN or CANopen and the like are basically possible.
Die Empfangseinrichtung 14 ist zumindest anteilig in die Datenverarbeitungseinrichtung 12 integrabel, wobei die Antenne 20 im hier gezeigten Beispiel, insbesondere zur Erhöhung der Empfangs- und Sendeleistung, separat beziehungsweise separiert ausgebildet ist.The receiving device 14 is at least partially integrabel in the data processing device 12, wherein the antenna 20 is formed separately or separated in the example shown here, in particular to increase the reception and transmission power.
Die Übertragungseinheit 18 des jeweiligen Volumenmessers 10 ist dafür eingerichtet eine on-line Erfassung und/oder Übertragung von Echtzeit-Messwerten des Volumenmessers 10 sowie insbesondere der Sensoranordnung 16 zyklisch und/oder in Echtzeit, durchzuführen, wobei der jeweilige Abtastzyklus der Übertragungseinheit 14 frei bestimmbar und/oder über einen Remote-Zugriff per Funk online änderbar ist. Der Abruf/Aufruf der jeweiligen Informationen/Messwerte kann dabei auf Anfrage, sowie ggf. zyklisch initiiert durch die Datenverarbeitungseinrichtung 12 erfolgen und/oder durch die jeweilige Übertragungseinheit 18 initiiert sein.The transmission unit 18 of the respective volumeter 10 is adapted to carry out an on-line acquisition and / or transmission of real-time measured values of the volumeter 10 and in particular of the sensor arrangement 16 cyclically and / or in real time, the respective sampling cycle of the transmission unit 14 being freely determinable and / or can be changed online via remote access via radio. The retrieval / retrieval of the respective information / measured values can be carried out on request, as well as cyclically initiated by the data processing device 12 and / or initiated by the respective transmission unit 18.
Auch ein ereignisgesteuerter Informationsaufruf beziehungsweise -abruf, beispielsweise bei einer Störung, ist vorteilhaft vorsehbar.An event-controlled information call or retrieval, for example in the case of a fault, can also be advantageously provided.
Zudem kann die Datenverarbeitungseinrichtung 12 einen Datenspeicher 12d zur Speicherung der übermittelten Informationen umfassen.In addition, the data processing device 12 may comprise a data memory 12d for storing the transmitted information.
Mittels des Volumenmessers 10 und/oder der Übertragungseinheit ist vorteilhaft auch eine Bestimmung mittlerer Durchflussmengen, Mittelwertsbildungen sowie von Durchflussraten und/oder weiterer statistischer Auswertungen und Analysen durchführbar.By means of the volume meter 10 and / or the transfer unit is advantageously also a determination of mean flow rates, averaging and flow rates and / or further statistical evaluations and analyzes feasible.
Demgemäß ist in der Übertragungseinheit 18 ein nichtflüchtiger Datenspeicher 18b vorsehbar, welcher beispielsweise eine Zwischenspeicherung zyklisch zu übertragender Messwerte und/oder Mittelwerte durchführt beziehungsweise bewirkt.Accordingly, a non-volatile data memory 18b can be provided in the transmission unit 18, which, for example, carries out or effects intermediate storage of measured values and / or mean values to be transmitted cyclically.
Auf diese Weise lässt sich in einem Versorgungsnetz eine effiziente Überwachung der beispielsweise Wasserverteilung mit vergleichsweise geringem Aufwand realisieren, insbesondere ohne weiteren Installationsaufwand durch Sensoren sowie deren Energieversorgung.In this way, an efficient monitoring of, for example, water distribution can be realized with comparatively little effort in a supply network, in particular without additional installation effort by sensors and their energy supply.
Ein beispielhaft ausgebildeter systemgemäß einsetzbarer Volumenmesser 10 ist in Schnittdarstellung in Fig. 2 angegeben und als Mehrstrahl-Flügelradwasserzähler ausgebildet.An exemplary trained volume meter 10 which can be used according to the system is shown in a sectional view in FIG. 2 and designed as a multi-jet impeller water meter.
Dieser Volumenzähler 10 besitzt ein elektronisches Rechenwerk 24, welches in einem becherartig ausgebildeten Rechenwerkeinsatzgehäuse 26 angeordnet ist und in welches die Übertragungseinheit 18 integriert ist. Die Übertragungseinheit 18 ist dabei vorzugsweise modular ausgebildet, beispielsweise in Form eine Steckmoduls, welche in eine entsprechende Aufnahme des Rechenwerks 24 beziehungsweise des Volumenmessers 10 einsetzbar oder einführbar ist. Weiterhin ist eine Volumenmesseinrichtung mit einer Zähleranordnung mit einem als Becher ausgebildeten Messeinsatzgehäuse 28 mit Zuflüssen 22a und einem Ablauf 22b, in dem ein als Flügelrad 30 ausgebildeter Messkörper 27 drehbar angeordnet ist. Das becherartig ausgestaltete Messeinsatzgehäuse 28 weist einen Becherboden auf, in dem in einem ersten Lager 26a ein erstes Ende 29a einer das Flügelrad 24 tragenden Flügelradwelle 29 drehbar gelagert ist. Des weiteren ist eine erste Lagerplatte 32 mit einem zweiten Lager 26b vorgesehen, in dem ein zweites Ende 29b der Flügelradwelle 28 drehbar gelagert ist und welche Lagerplatte 32 das Messeinsatzgehäuse 28 nach oben begrenzt und gemeinsam mit dem Messeinsatzgehäuse 28 den eigentlichen Messraum 31 einschließt. Auf das Messeinsatzgehäuse 28 stützen sich die erste Lagerplatte 32 sowie das Rechenwerkeinsatzgehäuse 26 ab.This volume meter 10 has an electronic arithmetic unit 24, which is arranged in a cup-shaped computing unit insert housing 26 and in which the transmission unit 18 is integrated. The transmission unit 18 is included preferably modular, for example in the form of a plug-in module, which can be inserted or inserted into a corresponding receptacle of the calculating unit 24 or the volume meter 10. Furthermore, a volume measuring device with a counter arrangement with a trained as a cup measuring insert housing 28 with inflows 22a and a drain 22b, in which a trained as impeller 30 measuring body 27 is rotatably arranged. The cup-shaped measuring insert housing 28 has a cup bottom, in which in a first bearing 26a, a first end 29a of the impeller 24 carrying impeller shaft 29 is rotatably mounted. Furthermore, a first bearing plate 32 is provided with a second bearing 26b in which a second end 29b of the impeller shaft 28 is rotatably supported and which bearing plate 32 limits the measuring insert housing 28 upwardly and encloses the actual measuring space 31 together with the measuring insert housing 28. On the measuring insert housing 28, the first bearing plate 32 and the calculator insert housing 26 are based.
Die Volumenmesseinrichtung weist weiterhin eine Zähleranordnung 34, insbesondere eine Impulszähleranordnung, mit wenigstens einem Impulsgeber 34a mit wenigstens einem Geberelement 35 und wenigstens einem Impulssensor 34b auf, wobei der wenigstens eine Impulsgeber 34a mit der Flügelradwelle 29 in Wirkverbindung steht, insbesondere fest beziehungsweise starr mit dieser und/oder dem Flügelrad 30 verbunden ist, und mit dem wenigstens einen Impulssensor 34b zusammenwirkt. Im hier gezeigten Beispiel ist der Impulsgeber 34a im Nahbereich der ersten Lagerplatte 32 fest mit dem Flügelrad 30 verbunden. Die Oberflächennormale des Impulsgebers 34a ist dabei parallel zur Flügelradwelle 29 ausgerichtet. Des Weiteren weist die erste Lagerplatte 32 einen Abdichtring 33 zur Abdichtung gegen das Rechenwerkeinsatzgehäuse 36 auf. Weiterhin ist ein Volumenzählergehäuse 38 vorgesehen, welches die Volumenmesseinrichtung und zumindest anteilig auch das Rechenwerkeinsatzgehäuse 36 aufnimmt und auf welchem sich das Messeinsatzgehäuse 28 abstützt. Das Volumenzählergehäuse 38 weist jeweils eine Zulauf- und ablaufseitige Anschlussmöglichkeit 40a, 40b an beziehungsweise in ein entsprechendes Leitungssystem auf, wobei auf der Zuleitungsseite ein Partikelfilter 42 integriert ist. Weiterhin ist eine Kopfverschraubung mit Deckel vorgesehen, durch welche Rechenwerkeinsatzgehäuse 36 mit Einbauten, erste Lagerplatte 32, Messeinsatzgehäuse 28 mit Einbauten und Volumenzählergehäuse 37 gegeneinander fixiert und/oder gehaltert werden.The volume measuring device furthermore has a counter arrangement 34, in particular a pulse counter arrangement, with at least one pulse generator 34a with at least one transmitter element 35 and at least one pulse sensor 34b, wherein the at least one pulse generator 34a is in operative connection with the impeller shaft 29, in particular fixedly or rigidly with this and or the impeller 30 is connected, and cooperates with the at least one pulse sensor 34 b. In the example shown here, the pulse generator 34a in the vicinity of the first bearing plate 32 is fixedly connected to the impeller 30. The surface normal of the pulse generator 34a is aligned parallel to the impeller shaft 29. Furthermore, the first bearing plate 32 has a sealing ring 33 for sealing against the calculator insert housing 36. Furthermore, a volumeter housing 38 is provided, which accommodates the volume measuring device and at least partially the arithmetic unit housing 36 and on which the measuring insert housing 28 is supported. The volume meter housing 38 has in each case an inlet and outlet connection option 40a, 40b on or in a corresponding conduit system, wherein on the supply side, a particulate filter 42nd is integrated. Furthermore, a head screw with lid is provided by which arithmetic insert housing 36 with internals, first bearing plate 32, measuring insert housing 28 with internals and volume meter housing 37 are fixed against each other and / or supported.
Impulsgeber 34a und Impulssensor 34b der Impulszähleranordnung 34 sind aufeinander abgestimmt und wirken derart zusammen, dass der Impulsgeber 24a im Impulssensor 24b ein Impulssignal hervorruft, dessen Impulsdauer derjenigen Zeitspanne entspricht, die ein Geberelement 35 im Sensorbereich verbringt. Ist das Geberelement 35 aus elektrisch leitendem und/oder reflektierendem beziehungsweise hochreflektierendem Material gebildet, so kann der zugehörige Impulssensor 24b entsprechend induktiver oder optischer Art beispielsweise als elektromagnetische Spule oder Spulenanordnung oder Lichtquelle/Photosensor-Kombination ausgebildet sein.Pulse generator 34a and pulse sensor 34b of the pulse counter arrangement 34 are matched to one another and act in such a way that the pulse generator 24a in the pulse sensor 24b produces a pulse signal whose pulse duration corresponds to the time span which a transmitter element 35 spends in the sensor area. If the transmitter element 35 is formed from electrically conductive and / or reflective or highly reflective material, then the associated pulse sensor 24b can be designed correspondingly of an inductive or optical type, for example as an electromagnetic coil or coil arrangement or light source / photosensor combination.
Im vorliegenden Beispiel rufen die Umdrehungen des Messelementes beziehungsweise Messkörpers 27 und damit des Impulsgebers 24a, welcher ein metallisches Geberelement 35 aufweist, bei Durchlaufen des Sensorbereichs eine messbare Veränderung einer induktiven Schwelle des als elektromagnetische Spule ausgebildeten Impulssensors 24b und damit einen volumenproportionalen Impuls hervor.In the present example, the revolutions of the measuring element or measuring body 27 and thus of the pulse generator 24a, which has a metallic transmitter element 35, when passing through the sensor area cause a measurable change in an inductive threshold of the pulse sensor 24b designed as an electromagnetic coil and thus a volume-proportional pulse.
Weiterhin ist eine Sensoranordnung 16 vorgesehen, die wenigstens eine vorbestimmbare spezifische Kenngröße des jeweils durchströmenden Mediums überwacht und/oder erfasst und kenngrößenabhängig das jeweilige Medium identifiziert.Furthermore, a sensor arrangement 16 is provided which monitors and / or detects at least one predeterminable specific parameter of the respective medium flowing through and identifies the respective medium as a function of the characteristic.
Das in Fig. 1 gezeigte beispielhafte System umfasst eine Schnittstelle 43, insbesondere eine frei konfigurierbare Schnittstelle, die im Zusammenwirken mit der Datenverarbeitungseinrichtung 12 eine Anbindung des Systems an unterlagerte Steuer- /Regeleinrichtungen 13 des jeweiligen Versorgungsbetriebes und/oder des jeweiligen Versorgungsnetzes, insbesondere eines Wasserversorgungsbetriebes oder Wasserversorgungsnetzes, bewirkt, beispielsweise zum Ansteuern/Betätigen von Aktuatoren, insbesondere Schiebern und/oder Pumpen, und/oder zur Ansteuerung von Armaturen, insbesondere Ventilen 44, beispielsweise zum Aktivieren/Schalten von Beipässen und/oder zum zielgerichteten Steuern/Regeln des jeweiligen Volumenstromes und/oder dessen Verteilung.The exemplary system shown in FIG. 1 comprises an interface 43, in particular a freely configurable interface, which, in cooperation with the data processing device 12, connects the system to lower-level control / regulating devices 13 of the respective supply operation and / or of the respective supply network, in particular of a water supply operation or water supply network causes, for example, to control / actuate Actuators, in particular sliders and / or pumps, and / or for controlling valves, in particular valves 44, for example for activating / switching by-passes and / or for purposeful control / regulation of the respective volume flow and / or its distribution.
Die jeweilige Sensoranordnung 16 umfasst Mittel, insbesondere zwei oder mehr Elektroden, um die elektrische Leitfähigkeit, den elektrischen Widerstand, die Kapazität, oder die Induktivität oder eine andere physikalische Größe des den Messraum 31 durchströmenden Mediums oder eine Kombination daraus zu erfassen und/oder zu bestimmen.The respective sensor arrangement 16 comprises means, in particular two or more electrodes, for detecting and / or determining the electrical conductivity, the electrical resistance, the capacitance or the inductance or another physical variable of the medium flowing through the measuring space 31 or a combination thereof ,
In Abhängigkeit des von der Sensoranordnung 16 ermittelten Kenngrößen wertes ist weiterhin vorsehbar, dass selektiv eine Kopplung oder Entkopplung von Zähleranordnung 34 und Rechenwerk 24 bewirkt wird und/oder die Kopplung und/oder Entkopplung anhand wenigstens eines vorbestimmbaren Kenngrößen-Schwellenwertes bewirkt wird, wobei die Kopplung und/oder Entkopplung von Rechenwerk 24 und Zähleranordnung 34 insbesondere elektronisch gesteuert wird.Depending on the determined by the sensor array 16 characteristic values is further providable that selectively coupling or decoupling of counter assembly 34 and calculator 24 is effected and / or the coupling and / or decoupling is effected based on at least one predeterminable characteristic threshold value, wherein the coupling and / or decoupling of the arithmetic unit 24 and counter assembly 34 is controlled in particular electronically.
Der Volumenzähler 10 besitzt eine eigene Energieversorgung welche auch die Sensoranordnung 16 sowie die Übertragungseinheit 18 mit elektrischer Energie versorgt und als Akkumulatoranordnung und/oder Solarzellenanordnung und/oder Windrotor mit Generator oder einer Kombination daraus ausgebildet ist. Diese ist in der Figur jedoch nicht explizit gezeigt.The volume meter 10 has its own power supply which also supplies the sensor arrangement 16 and the transmission unit 18 with electrical energy and is designed as an accumulator arrangement and / or solar cell arrangement and / or wind rotor with a generator or a combination thereof. However, this is not explicitly shown in the figure.
Alternativ kann der Volumenzähler 10 derart ausgebildet sein, dass eine drahtlose (wireless) Energieversorgung durch eine externe Energiequelle ermöglicht ist.Alternatively, the volume meter 10 may be configured to allow wireless (wireless) power from an external power source.
Mittels der Verarbeitungseinheit 12a werden die Messwerte der verschiedenen Volumenmesser ausgewertet und anhand der gelieferten beziehungsweise übertragenen Sensorinformationen, insbesondere in Zusammenschau, eine Aussage darüber ermittelt wo sich welcher Volumenstrom gerade befindet beziehungsweise welcher Volumenmesser von welchem Volumenstrom und/oder Medium durchströmt wird. Diese Aussage ist daraufhin mit vorbestimmten Vorgaben vergleich- beziehungsweise abgleichbar. Differieren Vorgaben und Istzustand signifikant, so sind mittels Der Datenverarbeitungseinrichtung zur Beseitigung derartiger Differenzen und Errechnung der Vorgaben automatisiert vorbestimmte Maßnahmen und oder Handlungen, insbesondere regelbasiert, vorgebbar und/oder angebbar.By means of the processing unit 12a, the measured values of the various volume meters are evaluated and, based on the supplied or transmitted sensor information, in particular in synopsis, a statement is made as to which volume flow is currently or respectively which volume meter flows through which volume flow and / or medium. This statement can then be compared or adjusted with predetermined specifications. If the specifications and the actual state differ significantly, predetermined measures and / or actions, in particular rule-based, can be predetermined and / or specified by means of the data processing device for eliminating such differences and calculating the specifications.
Auf diese Wiese ist mit vergleichsweise geringem Aufwand in einem Versorgungsnetz eine effiziente Überwachung der beispielsweise Wasserverteilung mit vergleichsweise geringem Aufwand realisierbar, insbesondere ohne weiteren Installationsaufwand durch Sensoren sowie deren Energieversorgung. Darüber hinaus ist durch Analyse und Auswertung der jeweilig erfassten Kennzahlen auch eine ortsgenaue Bestimmung und/oder Nachverfolgung des jeweiligen Volumenstromes ermöglicht.In this way, with relatively little effort in a supply network efficient monitoring of, for example, water distribution can be realized with relatively little effort, in particular without further installation effort by sensors and their energy supply. In addition, a location-accurate determination and / or tracking of the respective volume flow is made possible by analysis and evaluation of the respective measured characteristics.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch beliebige Kombinationen bevorzugter Ausführungsformen oder Weiterbildungen, sofern diese sich nicht gegenseitig ausschließen. The present invention also includes any combination of preferred embodiments or refinements, unless they are mutually exclusive.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Volumenmesservolume meter
Datenverarbeitungseinrichtung a Verarbeitungseinheit b Dateneingabevorrichtung c DateneingabevorrichtungData processing device a Processing unit b Data input device c Data input device
Empfangseinrichtungreceiver
Sensoranordnungsensor arrangement
Übertragungseinheit b nichtflüchtiger DatenspeicherTransmission unit b non-volatile data memory
Antenne der Empfangseinrichtung a Zufluss b AblaufAntenna of the receiving device a inflow b expiry
Rechenwerk a erstes Lager b zweites LagerCalculator a first bearing b second bearing
Messkörpermeasuring body
MesseinsatzgehäuseMeasuring insert housing
Flügelradwelle a erstes Ende der Flügelradwelle b zweites Ende der FlügelradwelleImpeller shaft a first end of impeller shaft b second end of impeller shaft
Flügelradimpeller
Messraum erste LagerplatteMeasuring room first bearing plate
Abdichtringsealing ring
Zähleranordnung a Impulsgeber b ImpulssensorCounter arrangement a Pulse generator b Pulse sensor
Geberelementtransmitter element
RechenwerkeinsatzgehäuseCalculator use housing
VolumenzählergehäuseVolume meter housing
SPS a zulaufseitige Anschlussmöglichkeitb ablaufseitige AnschlussmöglichkeitSPS a connection on the inlet sideb connection on the outlet side
Partikelfilterparticulate Filter
Schnittstelleinterface
Ventil Valve

Claims

Patentansprüche claims
1. System zur Bestimmung und Überwachung von Volumenströmen in Versorgungsbetrieben und/oder Versorgungsnetzen, insbesondere in Wasserversorgungsnetzen und/oder derartigen Betrieben, mit wenigstens einer Datenverarbeitungseinrichtung (12), wenigstens einer Empfangseinrichtung (14) sowie mehreren Volumenmessern (10), die im jeweiligen Versorgungsbetrieb und/oder im jeweiligen Versorgungsnetz räumlich verteilt angeordnet sind und jeweils zumindest eine Sensoranordnung (16) sowie Übertragungseinheit (18) umfassen, wobei mittels der Sensoranordnung (16) wenigstens eine vorbestimmbare spezifische Kenngröße des durch den jeweiligen Volumenmesser (10) strömbaren Mediums überwachbar und/oder erfassbar ist und wobei im Zusammenwirken von Übertragungseinheit (18), Empfangseinrichtung (14) und Datenverarbeitungseinrichtung (12) ortsaufgelöst eine Erfassung und Übertragung der Messwerte des jeweiligen Volumenmessers (10) an die wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung (12) zur weiteren Verarbeitung durchführbar und/oder bewirkbar ist.1. System for determining and monitoring volume flows in utilities and / or supply networks, in particular in water supply networks and / or such operations, with at least one data processing device (12), at least one receiving device (14) and a plurality of volumetric knives (10) in the respective supply operation and / or spatially distributed in the respective supply network and in each case comprise at least one sensor arrangement (16) and transmission unit (18), wherein at least one predeterminable specific characteristic of the medium flowable by the respective volume meter (10) can be monitored by means of the sensor arrangement (16) and / or or in which spatially resolved detection and transmission of the measured values of the respective volumeter blade (10) to the at least one data processing device (12) is spatially resolved in cooperation with the transmission unit (18), receiving device (14) and data processing device (12) processing is feasible and / or effectable.
2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine ortsgenaue Bestimmung des jeweiligen Volumenstromes durchführbar ist, wobei durch Analyse und Auswertung der jeweilig erfassten Kennzahl zusätzlich noch Aussagen darüber treffbar und/oder ermittelbar sind aus welchem Medium, beispielsweise Gas, Wasser, Öl aber auch andere Chemikalien, der jeweilige Volumenstrom gebildet ist.2. System according to claim 1, characterized in that a location-accurate determination of the respective volume flow is feasible, by analysis and evaluation of the respective detected characteristic additionally statements about it can be made and / or determined from which medium, such as gas, water, oil but also other chemicals, the respective volume flow is formed.
3. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kommunikationsverbindung zwischen der jeweiligen Übertragungseinheit (18) und der Empfangseinrichtung (14) und/oder zwischen der Empfangseinrichtung (14) und der Datenverarbeitungseinrichtung (12) vorgesehen ist, welche jeweils drahtlos oder drahtgebunden ausbildbar ist. 3. System according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one communication connection between the respective transmission unit (18) and the receiving device (14) and / or between the receiving device (14) and the data processing device (12) is provided, each wirelessly or can be formed by wire.
4. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (18) eine on-line Erfassung und/oder Übertragung von Echtzeit-Messwerten der Volumenmesser (10) und/oder der Sensoranordnung (16) zyklisch und/oder in Echtzeit bewirkt, wobei der jeweilige Abtast- und/oder Übertragungszyklus der Übertragungseinheit frei bestimmbar und/oder über einen Remote-Zugriff online änderbar ist.4. System according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission unit (18) an on-line detection and / or transmission of real-time measured values of the volumetric meter (10) and / or the sensor arrangement (16) cyclically and / or in real time causes, wherein the respective scanning and / or transmission cycle of the transmission unit freely determinable and / or online via a remote access is changeable.
5. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schnittstelle (43), insbesondere eine frei konfigurierbare Schnittstelle, vorgesehen ist, durch welche im Zusammenwirken mit der Datenverarbeitungseinrichtung (12) eine Anbindung des Systems an wenigstens eine unterlagerte Steuer-/Regeleinrichtung und/oder das Steuer-/Leitsystem des jeweiligen Versorgungsbetriebes und/oder des jeweiligen Versorgungsnetzes, insbesondere eines Wasserversorgungsbetriebes oder Wasserversorgungsnetzes, bewirkt ist und/oder durch welche, insbesondere im Zusammenwirken mit der Datenverarbeitungseinrichtung (12), Aktuatoren, insbesondere Schieber und/oder Pumpen, und/oder Armaturen, insbesondere Ventile (44), ansteuerbar und/oder betätigbar sind und/oder Beipässe aktivierbar sind und/oder ein zielgerichtetes Steuern/Regeln des jeweiligen Volumenstromes und/oder dessen Verteilung bewirkbar ist.5. System according to one of the preceding claims, characterized in that at least one interface (43), in particular a freely configurable interface, is provided, through which in cooperation with the data processing device (12) a connection of the system to at least one subordinate control / Control device and / or the control / control system of the respective utility and / or the respective supply network, in particular a water supply or water supply network is effected and / or by which, in particular in cooperation with the data processing device (12), actuators, in particular slide and / or Pumps, and / or fittings, in particular valves (44), are controlled and / or actuated and / or bypasses are activated and / or targeted control / regulation of the respective volume flow and / or its distribution is effected.
6. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (16) Mittel aufweist, mit welchen die elektrische Leitfähigkeit, der elektrische Widerstand, die Kapazität, die Induktivität, die magnetische Suszeptibilität, die optische Dichte oder der Brechungsindex oder eine andere physikalische Größe des den Messraum (31) durchströmenden Mediums oder eine Kombination daraus erfassbar und/oder bestimmbar ist. 6. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the sensor arrangement (16) comprises means with which the electrical conductivity, the electrical resistance, the capacitance, the inductance, the magnetic susceptibility, the optical density or the refractive index or another physical size of the measuring space (31) flowing through medium or a combination thereof can be detected and / or determined.
7. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (16) des jeweiligen Volumenzählers (10) wenigstens zwei elektrisch leitfähige Kontakte aufweist, welche in den vom Medium durchströmten Bereichen des Volumenzählers, insbesondere im Messraum, voneinander beabstandet angeordnet sind und/oder zwischen jeweils zwei Kontakten eine Spannungsdifferenz beaufschlagbar ist und/oder Mittel vorgesehen sind, welche die elektrische Leitfähigkeit und/oder den elektrischen Widerstand des zwischen den wenigstens zwei Kontakten strömenden Mediums überwachen und/oder bestimmen.7. System according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor arrangement (16) of the respective volumeter counter (10) has at least two electrically conductive contacts, which are arranged spaced apart from each other in the areas of the volumeter flowed through by the medium, in particular in the measuring space and / or between each two contacts a voltage difference can be acted upon and / or means are provided which monitor the electrical conductivity and / or the electrical resistance of the medium flowing between the at least two contacts and / or determine.
8. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (12) wenigstens eine Verarbeitungseinheit (12a) aufweist, welche die Messwerte der verschiedenen Volumenmesser (10), insbesondere in Zusammenschau, auswertet und anhand der gelieferten beziehungsweise übertragenen Sensorinformationen eine Aussage darüber ermittelt wo sich welcher Volumenstrom gerade befindet beziehungsweise welcher Volumenmesser (10) von welchem Volumenstrom und/oder Medium durchströmt wird.8. System according to one of the preceding claims, characterized in that the data processing device (12) comprises at least one processing unit (12a), which evaluates the measured values of the various volume meters (10), in particular in sync, and based on the supplied or transmitted sensor information a statement determines where which volume flow is currently located or which volume meter (10) flows through which volume flow and / or medium.
9. Verfahren zur Bestimmung und Überwachung von Volumenströmen in Versorgungsbetrieben und/oder Versorgungsnetzen, insbesondere in Wasserversorgungsnetzen und/oder derartigen Betrieben, wobei Messwerte mehrerer, in einem jeweiligen Versorgungsbetrieb und/oder im jeweiligen Versorgungsnetz räumlich verteilt angeordneter Volumenmesser (10) erfasst, drahtlos ausgelesen und ortsaufgelöst ausgewertet werden und wobei jeweils anhand von in den Messwerten enthaltenen Sensorinformationen bezüglich zumindest einer vorbestimmbaren spezifischen Kenngröße des jeweilig durch den Volumenmesser (10) strömbaren Mediums ortsaufgelöst eine Überwachung und/oder Bestimmung der im jeweiligen Netzwerk und/oder dem Versorgungsbetrieb auftretenden Volumenströme durchgeführt wird. 9. Method for determining and monitoring volumetric flows in utilities and / or supply networks, in particular in water supply networks and / or such operations, whereby measured values of a plurality of volumetric meters (10) spatially distributed in a respective supply operation and / or in the respective supply network are read out wirelessly and evaluated spatially resolved and in each case on the basis of contained in the measured values sensor information with respect to at least one predeterminable specific characteristic of each current through the volumetric flow meter (10) spatially resolved monitoring and / or determination of occurring in the respective network and / or the supply flow rates is performed ,
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Analyse und Auswertung der jeweilig erfassten Kenngröße zusätzlich noch Aussagen darüber erarbeitet werden aus welchem Medium, insbesondere Gas, Wasser, Öl aber auch andere Chemikalien, der jeweilige Volumenstrom gebildet ist.10. The method according to claim 9, characterized in that by means of analysis and evaluation of the respective detected characteristic additionally statements are worked out from which medium, in particular gas, water, oil but also other chemicals, the respective volume flow is formed.
11.Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslesen der Messwerte drahtlos und/oder drahtgebunden mittels LAN (Local Area Network) -, WAN (Wide Area Network) -, WLAN (Wireless Local Area Network) -, Bluetooth, SCSI, USB oder andersartiger Funkverbindung oder Busverbindung, wie insbesondere ControlNet, Ethernet, Profibus oder Profinet, Modbus, MBus, XBus, CAN oder CANopen durchgeführt wird.11.A method according to one of the preceding claims 9 or 10, characterized in that the reading of the measured values wirelessly and / or wired by means of LAN (Local Area Network) -, WAN (Wide Area Network) -, WLAN (Wireless Local Area Network) - , Bluetooth, SCSI, USB or other wireless connection or bus connection, in particular ControlNet, Ethernet, Profibus or Profinet, Modbus, MBus, XBus, CAN or CANopen.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung und/oder das Auslesen der Messwerte, insbesondere von Echtzeit-Messwerten, der Volumenmesser (10) zyklisch und/oder in Echtzeit, durchgeführt wird, wobei der jeweilige Auslesezyklus frei bestimmbar und/oder über einen Remote-Zugriff online änderbar ist.12. The method according to any one of the preceding claims 9 to 11, characterized in that the detection and / or the reading of the measured values, in particular of real-time measured values, the volume meter (10) cyclically and / or in real time, is carried out, wherein the respective Readout cycle freely determinable and / or online via a remote access is changeable.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Zusammenwirken mit wenigstens einer unterlagerten Steuer-/Regeleinrichtung des jeweiligen Versorgungsbetriebes und/oder des jeweiligen Versorgungsnetzes, insbesondere eines Wasserversorgungsbetriebes oder Wasserversorgungsnetzes, durch Ansteuern/Betätigen von Aktuatoren, wie insbesondere Schiebern und/oder Pumpen, und/oder durch Ansteuerung von Armaturen, wie insbesondere Ventile (44), und/oder durch Aktivieren/Schalten von Beipässen eine zielgerichtete Steuerung/Regelung des jeweiligen Volumenstromes und/oder dessen Verteilung durchgeführt wird.13. The method according to any one of the preceding claims 9 to 12, characterized in that in cooperation with at least one subordinate control / regulating device of the respective supply operation and / or the respective supply network, in particular a water supply operation or water supply network, by driving / actuation of actuators, such as in particular sliders and / or pumps, and / or by controlling valves, in particular valves (44), and / or by activating / switching by-passes a purposeful control / regulation of the respective volume flow and / or its distribution is performed.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des jeweiligen Volumenmessers (10) die elektrische Leitfähigkeit, der elektrischen Widerstand, die Kapazität, die Induktivität, die magnetische Suszeptibilität, die optische Dichte oder der Brechungsindex oder eine andere physikalische Größe des den Messraum durchströmenden Mediums oder eine Kombination daraus als Sensorinformation erfasst und/oder bestimmt wird.14. The method according to any one of the preceding claims 9 to 13, characterized in that by means of the respective volume meter (10) electrical conductivity, the electrical resistance, the capacitance, the inductance, the magnetic susceptibility, the optical density or the refractive index or another physical quantity of the medium flowing through the measuring space or a combination thereof is detected and / or determined as sensor information.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte der verschiedenen Volumenmesser (10), insbesondere in Zusammenschau, ausgewertet und anhand der gelieferten und/oder übertragenen Sensorinformationen eine Aussage darüber ermittelt wird, wo sich welcher Volumenstrom gerade befindet und/oder welcher Volumenmesser (10) von welchem Volumenstrom und/oder Medium durchströmt wird. 15. The method according to any one of the preceding claims 9 to 14, characterized in that the measured values of the various volume meters (10), in particular in synopsis, evaluated and based on the supplied and / or transmitted sensor information, a statement is determined as to which volume flow just located and / or which volume meter (10) flows through which volume flow and / or medium.
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