CN113358192B - 检测流量计中的异常计量漂移 - Google Patents

Abstract

一种监控被布置成产生设施的总消耗的测量的流量计的方法，所述方法包括以下步骤：·分析该总消耗测量，以标识该设施中以工作循环(1)操作的机构，每个工作循环呈现基本恒定的循环历时(t1‑t0)，并且在每个工作循环期间，该机构的个体消耗(V1‑V0)基本恒定；·检测该机构的工作循环，并针对每个检测到的工作循环测量该机构的个体消耗；·根据个体消耗随时间的变化来检测测量设备的异常计量漂移。

Description

检测流量计中的异常计量漂移

技术领域

本发明涉及智能流量计的领域。

背景技术

被称为“智能水表”的现代水表正在逐步取代传统的水表。

智能水表自然地能够测量由客户的设施所消耗的水量，以便针对该消耗向客户计费。智能水表还能够产生、发送、接收和分析各种数据(例如，与设施的消耗、配水管网的状态或实际上与水表的操作相关)，以便能够执行新功能。这些新功能使配水机构、管网运营商和客户受益。

举例来说，智能水表因此使客户能够改进对客户自身消耗的监控，并且从而更好地控制它，优化计费，并且作为远程读取的结果，避免被仪表读取器的访问所干扰。

在智能水表中，并且实际上在传统水表中，确保测量设备(例如，超声设备)在被设计时规定的精度随时间而保持不变是恰适的。尽管如此，在水表的测量设备中检测异常计量漂移的发生是非常复杂的。然而，这种异常计量漂移可能会对客户具有显著的经济后果，或者如果这种现象在大量的仪表中出现，则会反过来对配水机构具有严重的经济后果。

发明目的

本发明的目的是为了检测流量计的测量设备的异常计量漂移。

发明内容

为了实现这一目标，提供了一种用于监控被布置成产生设施的总消耗的测量的流量计的测量设备的监控方法，该方法包括以下步骤：

·分析总消耗测量，以标识设施中以工作循环操作的机构，每个工作循环呈现基本恒定的循环历时，并且在每个工作循环期间，机构的个体消耗基本恒定；

·检测机构的工作循环，并针对每个检测到的工作循环来测量机构的个体消耗；

·作为机构的个体消耗随时间变化的函数来检测流量计的测量设备的异常计量漂移。

因此，本发明的监控方法包括使用总消耗测量来标识设施内的特定机构(例如马桶冲水装置)，该机构在每次被激活时呈现基本恒定的个体消耗。然后，监控方法包括跟随个体消耗测量随时间的变化，在测量设备中没有任何漂移的情况下，该测量通常应基本恒定，并在测量异常地漂移时检测到流量计的测量设备中的异常漂移。因此，该监控方法是特别有利的：无需直接监控测量设备，而是通过使用在流量计测量消耗的设施中已经标识的“标准”机构来检测仪表的漂移。

还提供了如上所述的监控方法，其中标识该机构包括以下步骤：

·在总消耗测量中，检测具有循环历时和个体消耗的参考工作循环，该循环历时和个体消耗基本上等于对应于已知机构的先前输入的循环历时和先前输入的个体消耗；

·将该机构与等于所述参考工作循环的循环历时的参考循环历时和等于所述参考工作循环的个体消耗的参考个体消耗相关联。

还提供了如上所述的监控方法，其中检测工作循环包括在设施的总消耗中检测第一稳定阶段、增加阶段和第二稳定阶段的序列的步骤。

还提供了如上所述的监控方法，进一步包括从机构的循环历时的变化和/或从机构的个体消耗的变化中检测机构的变化的步骤。

还提供了如上所述的监控方法，其中，当从第一变化时间开始，循环历时不再位于以参考循环历时为中心的第一区间中，并且个体消耗不再位于以参考个体消耗为中心的第二区间中时，检测到该机构的等同替换。

还提供了如上所述的监控方法，其中，当从第二变化时间开始，循环历时不再位于以参考循环历时为中心的第三区间中，并且个体消耗不再位于以参考个体消耗为中心的第四区间中时，检测到由非等同机构对该机构的替换，第三区间和第四区间比第一区间和第二区间宽。

还提供了如上所述的监控方法，其中检测异常计量漂移包括以下步骤：

·评估代表机构的个体消耗的漂移的漂移函数；

·当函数保持小于或等于预定阈值达预定历时，并且然后，从漂移时间开始并且在异常计量漂移的影响下，个体消耗不再位于以参考个体消耗为中心的第五区间中时，检测到异常计量漂移。

还提供了如上所述的监控方法，其中漂移函数是分段的斜率的平均值和个体消耗测量的函数，每个分段将两个连贯的测量点连接在一起，每个测量点的坐标是进行所述个体消耗测量的时间。

还提供了如上所述的监控方法，其中所述机构是冲水装置。

还提供了一种包括测量设备和处理器模块的流量计，该处理器模块被布置成执行如上所述的监控方法。

还提供了一种包括用于使上述流量计执行上述监测方法的各步骤的指令的计算机程序。

还提供了一种计算机可读存储介质，其存储上述计算机程序。

本发明可以鉴于以下对本发明的特定非限定性实施例的描述而被更好地理解。

附图说明

参考附图，在附图中：

[图1]图1示出了描绘设施中的总消耗的测量曲线的图；

[图2]图2示出了当水表中发生异常计量漂移时，描绘个体冲水***的消耗曲线的图。

具体实施方式

在该示例中，执行本发明的监控方法以检测水表的测量设备中的异常计量漂移。

水表测量例如位于住宅中的设施的总耗水量。

除了测量设备之外，水表还包括处理器模块。处理器模块包括至少一个处理器组件，该处理器组件被适配成执行用于执行如下所述的监控方法的步骤的程序的指令。作为示例，处理器组件可以是处理器、微控制器、或事实上是可编程逻辑电路(诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))。

本发明首先包括通过分析由水表的测量设备产生的设施的总消耗测量来标识该设施中的特定用水机构。该机构以工作循环来操作，每个工作循环呈现基本恒定的循环历时，并且在每个工作循环期间，该机构的个体消耗基本恒定。其后，本发明包括检测该机构的工作循环，以及针对其检测到的工作循环中的每一者来测量该机构的个体消耗。然后，本发明包括当个体消耗的测量随时间异常漂移时检测到异常计量漂移的发生，即使它们应该基本上是恒定的，因为机构在每个工作循环中的个体消耗基本上是恒定的。

因此可以理解，在通过水表测量的整个设施的总消耗和按以下面描述的方式测量的机构的个体消耗之间进行了区分。

在该示例中，所讨论的机构是冲水装置。具体地，众所周知，常规的冲水装置通常消耗基本恒定的水量，在9升(L)到12L之间，并且重新加注常规冲水装置的水箱所花的时间基本恒定，并且一旦冲水装置已经开始重新加注则大约为几十秒的量级。

因此，监控方法首先是从由水表作出的总消耗测量中标识该冲水装置。

为此，处理器组件获取总消耗测量，并且然后检测具有循环历时和个体消耗的参考工作循环，该循环历时和个体消耗分别基本上等于对应于已知机构(特别是已知类型的传统冲水装置)的先前输入的循环历时和先前输入的个体消耗。

先前输入的循环历时和先前输入的个体消耗分别对应于上述充满冲水装置的水箱所花的时间和基本恒定的水量。术语“先前输入”被用于表示先前获得并且然后存储在水表中或某个其他***(数据集中器、信息***(IS)等)中的数据，在这种情况下，所存储的数据随后由水表采集。

然后，水表的处理器组件将冲水装置与等于参考工作循环的历时的参考循环历时和等于参考工作循环的个体消耗的参考个体消耗相关联。这些参考测量形成参考对。

在总消耗测量中检测工作循环并且因此特别是检测参考工作循环，包括在设施的总消耗中检测第一稳定阶段、增加阶段和第二稳定阶段的序列。

在图1的总消耗量测量中，可以看到参考工作循环1。

检测第一稳定阶段2和增加阶段3包括检测在至少预定历时期间设施中没有任何总耗水量，随后是总耗水量的相对快速的增加。

因此，寻求标识满足以下两者的时间t₀：

V₀-V′₀≤ΔV₀，

并且还有：

V″₀-V₀＞ΔV′₀，

其中V₀是到时间t₀为止的设施的总消耗，V'₀是到时间t₀-Δt₀为止的总消耗，而V”₀是到时间t₀+Δt'₀为止的总消耗。

在该示例中：

Δt₀＝10秒；

Δt'₀＝1秒；

ΔV₀＝0.1L；

ΔV'₀＝0.1L。

在该示例中，第一稳定阶段2因此从t_0-10秒延伸到t₀。增加阶段3从t₀开始，即在观察到总消耗至少10秒的稳定之后，并且它包括从t₀到t₀+1秒的时间区间。

然后，检测第二稳定阶段4再次包括检测在增加阶段3之后的总耗水量的稳定性。

因此，寻求确定满足以下两者的时间t₁：

V′₁-V₁≤ΔV₁，

并且还有：

V₁-V″₁＞ΔV′₁，

其中V₁是到时间t₁为止的设施的总消耗，V'₁是到时间t₁+Δt₁为止的总消耗，而V”₁是到时间t₁-Δt'₁为止的总消耗。

在该示例中：

Δt₁＝10秒；

Δt'₁＝1秒；

ΔV₁＝0.1L；

ΔV'₁＝0.1L。

处理器组件然后计算总消耗V₁(对应于到第二稳定阶段4为止的消耗)和总消耗V₀(对应于到第一稳定阶段2为止的消耗)之间的差值，以便获得工作循环1中的个体消耗的测量。从t₀到t₁的历时对应于工作循环的历时。

然后，处理器组件将个体消耗V₁-V₀和循环历时t₁-t₀与先前输入的个体消耗和先前输入的循环历时进行比较。

在该示例中，这给出：

V₁-V₀＝9.8L且t₁-t₀＝38秒。

该数据基本上等于先前输入的数据并且确实对应于冲水装置：工作循环1确实是由参考循环历时(t₁-t₀)和参考个体消耗(V₁-V₀)定义的参考工作循环。处理器组件将冲水装置与参考循环历时和参考个体消耗相关联。

有利地，为了验证和巩固参考测量，规定在类似条件下重复它们几次，例如5次。如果参考循环时间和参考个体消耗的变化很小，则参考测量得到验证。

符号表示5次测量的参考循环历时的均值，符号/>表示5次测量的参考个体消耗的均值。

如果所有5个测量都位于以为中心并由/>定义的第一参考区间中，则认为参考循环历时的测量被确认。

如果所有5个测量都位于以为中心并由/>定义的第二参考区间中，则认为参考个体消耗的测量被确认。

一旦测量被确认，则处理器组件就将参考循环历时的均值定义为“经确认的”参考循环历时，并将参考个体消耗的均值/>定义为“经确认的”参考个体消耗。处理器组件将参考对/>与冲水装置相关联。

应该观察到，在存在一个或多个其他机构的情况下，例如在存在第二冲水装置的情况下，或者确实存在具有小冲水机构和大冲水机构的冲水装置的情况下，处理器组件以类似的方式标识这些其它机构，并以类似的方式将它们与它们自身的相应参考循环历时和它们自身的相应参考个体消耗/>相关联。

随着时间流逝，处理器组件随后检测冲水装置的“当前”工作循环，并且对于每个检测到的工作循环，它测量冲水装置的循环历时和个体消耗。以与检测参考工作循环(检测第一稳定阶段、增加阶段和第二稳定阶段)相同的方式来检测这些工作循环。循环历时和个体消耗也按照与参考循环历时和参考个体消耗相同的测量方式来测量。

检测工作循环首先用于基于冲水装置的循环历时的任何变化和/或冲水装置的个体消耗的任何变化来检测冲水装置的任何变化。

检测到的冲水装置的变化可能对应于冲水装置被等同的冲水装置替换(或对应于冲水装置被翻新)，或者冲水装置对应于被不等同的冲水装置替换。处理器组件检测这两种类型的变化并区分它们。

当从第一变化时间开始，循环历时不再位于以参考循环历时为中心的第一区间中，并且个体消耗不再位于以参考个体消耗为中心的第二区间中(即使先前，它们过去位于这些区间中)时，检测到冲水装置的等同替换。

当从第二变化时间开始，循环历时不再位于以参考循环历时为中心的第三区间中，并且个体消耗不再位于以参考个体消耗量为中心的第四区间中(即使先前，它们过去位于这些区间中)时，检测到非等同机构对该冲水装置的替换。第三区间和第四区间比第一区间和第二区间更宽。

举例而言，第一区间可被定义为第二区间定义为/>第三区间定义为第四区间定义为/>

因此，在某个历时内，循环历时和个体消耗分别被包括在第一区间和第二区间/>中的某个裕量内，并且然后突然，循环历时和个体消耗位于第一区间和第二区间之外，但是仍然在第三区间/>和第四区间/>内的情况下，处理器组件检测到冲水装置已被等同地替换。

然后，处理器组件确定新参考循环历时和新参考个体消耗/>并用新参考对来替换参考对/>

相反，在某个历时内，循环历时和个体消耗被包括在第一区间和第二区间中的某个裕量内，并且突然，循环历时和个体消耗在第三区间/>和第四区间之外的情况下，处理器组件检测到冲水装置已被不等同的冲水装置所替换。

然后，处理器组件确定新参考历时和新参考个体消耗/>并且因此在保存现有的参考对/>的同时创建新参考对/>

因此，处理器组件可以借助于对来存储针对单个设施的一个或多个参考测量，并且它可以实时更新它们。

检测工作循环还用于检测水表的测量设备的异常计量漂移。当处理器组件已经确定至少一个参考对并且它已经存储该参考对时，水表进入待机模式(这并未阻止其并行操作以找出尚未检测到的其他机构和/或找出已经标识的机构的变化)。

当水表处于待机模式中时，它尝试检测来自从总消耗的测量中获得的冲水装置的个体流体消耗的变化的异常计量漂移。

对于每个已经标识的机构而言，待机模式包括再次测量与该机构的使用相对应的5个连续周期。这获得具有参考对且从未被处理器组件检测到的改变(等同替换或由非等同机构的替换)的机构的连贯对，写为/>

检测异常计量漂移首先包括评估代表冲水装置的个体消耗的漂移的漂移函数。

在该示例中，漂移函数可如下：

其中T_n-i是在测量和/>之间的流逝的时间。

因此，漂移函数是分段的斜率的平均值和个体消耗测量的函数，每个分段将两个连贯的测量点连接在一起，每个测量点的坐标是进行所述个体消耗测量的时间。

漂移函数P_n可在图2中看到。

当打印函数在相对长的预定漂移历时内保持小于或等于预定阈值时(因此首先检测到慢漂移)，处理器组件检测到异常计量漂移，并且随后，从漂移时间t_d开始，并且在该漂移的影响下，个体消耗不再位于以参考个体消耗为中心的第五区间5中。

因此，当漂移函数P_n为如下时，异常计量漂移被检测到：

P_n≤S_d，

假设k足够大以使得：

并且在当前漂移的影响下，个体消耗不再位于第五区间5中。

S_d是预定漂移阈值，这例如等于0.1L/月。

D_d是预定漂移历时，例如等于3个月。

在该示例中，第五区间5被定义为

有利地，确保在检测到异常计量漂移之前，个体消耗的至少三个连贯值不再位于第五区间5中。

应该观察到，可能通过以下公式从P_n中导出P_n+1：

这避免了针对P_n使用上述公式，由此简化了计算并且因此简化了用于执行该监控方法的处理器组件的资源。

当水表已经检测到异常计量漂移时，它会向信息***返回异常消息。

自然地，本发明不限于所描述的实施例，而是涵盖了落入如由权利要求书限定的本发明范围内的任何变型。

本发明不一定在流量计中执行，并且它可以全部或部分地在一件或多件其他装备中执行：数据集中器、区域仪表、信息***的服务器等。

用作参考的机构不一定是冲水装置。使用以工作循环操作的任何机构是可能的，每个工作循环呈现基本恒定的循环历时，并且在每个工作循环期间，机构的个体消耗基本恒定。举例而言，该机构可以是自动喷水***。

流量计可以测量不一定是水，但可以是某种其他流体、气体、油等流体的消耗。

Claims (11)

1.一种用于监控被布置成产生设施的总消耗的测量的流量计的测量设备的监控方法，所述方法包括以下步骤：

·分析所述总消耗测量，以标识所述设施中以工作循环(1)操作的机构，每个工作循环呈现基本恒定的循环历时(t₁-t₀)，并且在每个工作循环期间，所述机构的个体消耗(V₁-V₀)基本恒定；

·检测所述机构的工作循环，并针对每个检测到的工作循环来测量所述机构的循环历时和个体消耗；

·作为所述机构的个体消耗随时间的变化的函数来检测所述流量计的所述测量设备的异常计量漂移。

2.如权利要求1所述的监控方法，其特征在于，标识所述机构包括以下步骤：

·在所述总消耗量测量中，检测具有基本上等于对应于已知机构的先前输入的循环历时和先前输入的个体消耗的循环历时和个体消耗的参考工作循环(1)；

·将所述机构与等于所述参考工作循环的循环历时的参考循环历时和等于所述参考工作循环的个体消耗的参考个体消耗/>相关联。

3.如权利要求1或权利要求2所述的监控方法，其特征在于，检测工作循环(1)包括在所述设施的总消耗中检测第一稳定阶段(2)、增加阶段(3)和第二稳定阶段(4)的序列的步骤。

4.如权利要求2所述的监控方法，其特征在于，进一步包括从所述机构的循环历时的变化和/或从所述机构的个体消耗的变化中检测所述机构的变化的步骤。

5.如权利要求4所述的监控方法，其特征在于，当从第一变化时间开始，所述循环历时不再位于以所述参考循环历时为中心的第一区间中，并且所述个体消耗不再位于以所述参考个体消耗为中心的第二区间中时，检测到由等同机构对所述机构的替换。

6.如权利要求5所述的监控方法，其特征在于，当从第二变化时间开始，所述循环历时不再位于以所述参考循环历时为中心的第三区间中，并且所述个体消耗不再位于以所述参考个体消耗为中心的第四区间中时，检测到由非等同机构对所述机构的替换，其中所述第三区间和所述第四区间比所述第一区间和所述第二区间更宽。

7.如权利要求2所述的监控方法，其特征在于，检测异常计量漂移包括以下步骤：

·评估代表所述机构的个体消耗的漂移的漂移函数(P_n)；

·当所述漂移函数保持小于或等于预定阈值达预定历时，并且然后，从漂移时间(t_d)开始并且在异常计量漂移的影响下，所述个体消耗不再位于以所述参考个体消耗为中心的第五区间(5)中时，检测到异常计量漂移。

8.如权利要求7所述的监控方法，其特征在于，所述漂移函数是分段的斜率的平均值和个体消耗测量的函数，每个分段将两个连贯的测量点连接在一起，每个测量点的坐标是进行所述个体消耗测量的时间。

9.如权利要求2、4、5、6中任一项所述的监控方法，其特征在于，所述机构是冲水装置。

10.一种包括测量设备和处理器模块的流量计，所述处理器模块被布置成执行如任一前述权利要求所述的监控方法。

11.一种其上存储有包括指令的计算机程序的计算机可读存储介质，所述指令用于使得如权利要求10所述的流量计执行如权利要求1到9中任一项所述的监控方法的步骤。