ES2951816T3 - Sistemas de gestión de corriente de fluido mejorados y métodos de los mismos - Google Patents

Sistemas de gestión de corriente de fluido mejorados y métodos de los mismos Download PDF

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Abstract

Se describen los sistemas de gestión de corrientes de fluidos y los métodos relacionados con los mismos. El sistema de gestión de fluidos incluye una red neuronal, que comprende: (i) una capa de entrada que está acoplada comunicativamente a uno o más sensores de instalación de fluidos y/o uno o más sensores de flujo de preprocesamiento de modo que uno o más de los atributos de condición de flujo los valores son recibidos por la red neuronal; (ii) una o más capas intermedias, que están configuradas para restringir uno o más de los valores de atributos de condición de flujo para llegar a valores de atributos de condición de flujo modificados; (iii) una capa de salida, que transmite uno o más valores de atributos de condición de flujo modificados a un dispositivo de control aguas abajo. Este dispositivo de control y otros dispositivos de cálculo realizan ciertos cálculos que en última instancia informan a un controlador de flujo, que a su vez, instruye a un dispositivo de dirección de flujo con respecto a la gestión de corrientes de fluido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas de gestión de corriente de fluido mejorados y métodos de los mismos
Campo
Las presentes enseñanzas en general se refieren a sistemas y métodos de gestión de sistemas de recogida y transferencia de fluidos. De forma más particular, las presentes enseñanzas se refieren a sistemas de gestión de corriente de fluido y métodos del mismo muy adecuados para sistemas de alcantarillado, sistemas de tratamiento de aguas residuales y similares.
Antecedentes
Un sistema de alcantarillado recoge, transporta, trata y/o distribuye fluidos. Con tal fin, el sistema de alcantarillado puede incluir una red de líneas una red de líneas o tuberías troncales interconectadas para dirigir un flujo de fluido dentro del sistema de alcantarillado. Adicionalmente, los sistemas de alcantarillado pueden incluir varios componentes para tratar y/o almacenar el fluido. La gestión de disposiciones complicadas de estos componentes plantea desafíos únicos que siguen sin resolver por la técnica anterior.
El documento US2016378123 divulga un método y un sistema para el control de sistemas de alcantarillado. El método puede implementar ABRTC (RTC) para controlar de forma dinámica los sistemas de alcantarillado para lograr un rendimiento deseado, tal como una reducción de CSO o SSO o reducir la contaminación del agua o reducir inundaciones superficiales. En un modo de realización, un sistema de RTC basado en agente asigna un agente a cada recurso de alcantarillado. Cada agente mide el estado actual de su recurso correspondiente y asigna un coste virtual a cualquier flujo entrante al recurso basado en el estado hidráulico o de calidad de agua del recurso. El coste virtual es comunicado a otros recursos aguas arriba o aguas abajo que puede cambiar el estado hidráulico o de calidad de agua del recurso que comunica el coste virtual. La red de agentes puede por tanto controlar el alcantarillado para lograr el objetivo deseado, tal como un estado hidráulico o de calidad de agua del recurso.
Lo que, por lo tanto, se necesita son sistemas y métodos novedosos que se empleen para una gestión de alcantarillado efectiva.
Resumen
Para lograr lo anterior, las presentes enseñanzas proporcionan sistemas y métodos novedosos para una gestión efectiva de los sistemas de recogida y transferencia de agua. Los presentes sistemas y métodos se basan en disposiciones novedosas de componentes utilizadas en los sistemas de recogida y transferencia de agua para controlar el transporte, almacenamiento y tratamiento de corrientes de fluido.
En un aspecto, las presentes disposiciones proporcionan un sistema de gestión de corriente de fluido como se reivindica en la reivindicación 1; en otros aspectos, características opcionales o preferible son como las reivindicadas en sus reivindicaciones dependientes. En otro aspecto, se proporciona un método para controlar el transporte de una corriente de fluido tal y como se reivindica en la reivindicación 11; en otros aspectos, características opcionales o preferibles son como las reivindicadas en sus reivindicaciones dependientes.
El sistema y método de funcionamiento de las presentes enseñanzas y disposiciones, sin embargo, junto con objetos y ventajas adicionales de los mismos, se entenderá a partir de las siguientes descripciones de modos de realización específicos cuando se lee en conexión con las figuras adjuntas.
Breve descripción de las figuras
La figura 1 muestra un esquema de un sistema de alcantarillado, de acuerdo con un modo de realización de las presentes disposiciones y que tiene una o más líneas troncales, dispositivos de dirección de flujo de fluido (“dispositivo de dirección de flujo)” e instalaciones de fluido para transportar, almacenar y/o tratar un fluido hacia o en el interior del sistema de alcantarillado.
La figura 2 muestra un esquema de una porción del sistema de alcantarillado de la figura 1 que incluye un dispositivo de dirección de flujo, que es capaz de dirigir un flujo de fluido o bien a una instalación de fluido próxima o a una instalación de fluido distante, donde la instalación de fluido distante está más alejada del dispositivo de dirección de flujo que la instalación de fluido próxima.
La figura 3 muestra un diagrama de bloques de un sistema de gestión de corriente de fluido, de acuerdo con un modo de realización de las presentes disposiciones y que controla el flujo de fluido a través de la porción del sistema de alcantarillado mostrada en la figura 2.
La figura 4 muestra otro diagrama de bloques del sistema de gestión de corriente de fluido de la figura 3, de acuerdo con otro modo de realización de las presentes disposiciones y que determina un valor de carga total de la instalación de fluido próxima y en donde el valor de carga total transmite una medida de la capacidad de utilización de la instalación de fluido próxima, por ejemplo, a cualquiera del transporte, del almacenamiento o del tratamiento de una corriente de fluido.
La figura 5 muestra otro diagrama de bloques más del sistema de gestión de corriente de fluido de la figura 3, de acuerdo con otro modo de realización más de las presentes disposiciones y que se utiliza para determinar un valor total de carga modificado de la instalación de fluido distante y en donde el valor de carga total modificado transmite una medida de la capacidad de utilización de la instalación de fluido distante tras la llegada de la corriente de fluido para el tratamiento en un momento futuro en el tiempo en la instalación de fluido distante.
La figura 6 muestra un diagrama de bloques de una red neuronal, de acuerdo con un modo de realización de las presentes disposiciones y que incluye una capa de entrada, una o más capas intermedias y una capa de salida para obtener un valor de carga, que transmite la capacidad de utilización de una instalación de fluido por unidad de volumen de la corriente de fluido en un momento futuro en el tiempo.
La figura 7 muestra un sistema de gestión de corriente de fluido, de acuerdo con un modo de realización de las presentes disposiciones en el cual cada componente del presente sistema de gestión de corriente de fluido se conecta de forma comunicativa con otro a través de una red inalámbrica.
Las figuras 8A y 8B muestran un método, de acuerdo con un modo de realización de las presentes enseñanzas, de control del transporte de una corriente de fluido dentro de un sistema de alcantarillado.
Descripción detallada de los dibujos
En la siguiente descripción, se establecen numerosos detalles específicos para proporcionar una comprensión completa de las presentes enseñanzas y disposiciones. Será evidente, sin embargo, para un experto en la técnica que las presentes enseñanzas y disposiciones se llevarán a la práctica sin limitación a alguno o todos estos detalles específicos. En otros casos, no se han descrito etapas de proceso bien conocidas en detalle para no enturbiar de forma innecesaria las presentes enseñanzas y disposiciones.
La figura 1 muestra un sistema 100 de alcantarillado de ejemplo para el transporte, el almacenamiento y/o el tratamiento de un fluido (por ejemplo, aguas residuales y precipitaciones). El sistema 100 de alcantarillado incluye una o más líneas o tuberías troncales (por ejemplo, líneas o tuberías 102, 204, 106, 108, 110 y 112 troncales) que transfieren fluido entre varios componentes, que están conectados a uno o ambos extremos de cada línea troncal. Otros componentes en el interior del sistema 100 de alcantarillado pueden incluir una o más instalaciones 114, 116, 118, 120 y 122 de tratamiento de fluido. Una o más de estas instalaciones de tratamiento de fluido pueden ser de un primer tipo 114, 116, 118 (por ejemplo, un depósito) y pueden ser de un segundo tipo 120 y 122 (por ejemplo, una planta de tratamiento de aguas residuales) el sistema 100 de alcantarillado también puede incluir uno o más dispositivos 124, 125, 126, 127 y 128 de dirección de flujo de fluido (de aquí en adelante (“dispositivos de dirección de flujo”). La combinación de una o más líneas 102, 104, 106, 108, 110 y 112 troncales y uno o más dispositivos 124, 125, 126, 127, 128 de dirección de flujo y una o más instalaciones 114, 116, 118, 120 y 122 de fluido permiten al sistema 100 de alcantarillado transportar fluido a través de todo el sistema 100 de alcantarillado para el transporte, almacenamiento y/o tratamiento. A modo de ejemplo, una corriente de fluido efluente de una línea 102 troncal es recibida en un dispositivo 124 de dirección de flujo. Además, en el dispositivo 124 de dirección de flujo, la corriente de fluido es dirigida a cualquiera o a más líneas 104 y 106 troncales aguas abajo para transmitir en última instancia una o más corrientes de fluido a una o ambas instalaciones 122 y 120 de fluido, respectivamente. Estas instalaciones de fluido están diseñadas para procesar, por ejemplo, transportar, almacenar y tratar, las corrientes de fluido que reciben y su capacidad de procesamiento varía con el tiempo. Además, cada una de estas instalaciones de fluido tiene capacidades de procesamiento variables unas con respecto a otras. Por ejemplo, la instalación 122 de fluido puede ser capaz de tratar un volumen mayor de fluido que la instalación 120 de fluido en un periodo de tiempo dado. En conexión con una instalación de fluido, el término “valor de carga”, tal y como se utiliza en el presente documento, transmite una medida de una capacidad de utilización disponible por unidad de volumen de fluido que se va a procesar en la instalación de fluido.
La figura 2 muestra una porción del sistema de alcantarillado mostrado en la figura 1 y que incluye un dispositivo 124 de dirección de flujo. De acuerdo con la figura 2, el dispositivo 124 de dirección de flujo es capaz de dirigir fluido a cualquiera o ambas instalaciones 120 y 122 de fluido basándose en el valor de carga de la instalación de fluido. La instalación 120 de fluido está en una estrecha cercanía, con respecto a la instalación 122 de fluido, al dispositivo 124 de dirección de flujo y por lo tanto se refiere como una “ instalación de fluido próxima”. Tomará un tiempo, t, para que el fluido fluya desde el dispositivo 124 de dirección de flujo a la instalación 120 de fluido próxima el cual es un valor despreciable, por ejemplo, unos pocos minutos. A la inversa, la instalación 122 de fluido está alejada con respecto a la instalación 120 de fluido y por lo tanto se refiere como una “ instalación de fluido distante” y toma un tiempo de valor X para que el fluido liberado desde el dispositivo 124 de dirección de flujo llegue a la instalación 122 de fluido distante. En otras palabras, con respecto a la instalación 120 de fluido próxima, hay una duración de tiempo de valor “x” entre cuando el dispositivo 124 de dirección de flujo dirige fluido a una instalación 122 de fluido distante y cuando la instalación 122 de fluido distante recibe el fluido. Un valor de duración de tiempo, x, puede estar en el orden de decenas o centenas de minutos.
Como se explicó anteriormente, el valor de carga de la instalación 122 de fluido distante cambia en función del tiempo. Dichos cambios en el valor de carga pueden suceder dependiendo de la tasa de procesamiento de una corriente de fluido en el interior de la instalación 122 de fluido distante y/o si otra corriente de fluido llega, en un momento futuro en el tiempo, a la instalación 122 de fluido distante para el procesamiento. Con tal fin, la figura 2 muestra que la instalación 122 de fluido distante es también capaz de procesar una corriente de fluido que llega a través de la línea 108 troncal y la corriente de fluido puede sufrir un procesamiento en la actualidad y/o en algún momento futuro en el tiempo. Las presentes disposiciones reconocen que, a la hora de decidir el volumen para dirigir una corriente de fluido a una instalación 122 de fluido distante, el dispositivo 124 de dirección de flujo debería ser capaz de tener en cuenta las cargas, en función del tiempo, colocadas en las corrientes de fluido desde la línea 108 troncal en la instalación 122 de flujo distante.
Los sistemas de gestión de alcantarillado convencionales son simplemente incapaces de predecir de forma efectiva los valores de carga para la instalación 122 de fluido distante. En claro contraste, las presentes enseñanzas y disposiciones reconocen que la monitorización de forma específica de los atributos de la condición de flujo de la corriente de fluido en función del tiempo permite una predicción efectiva de los valores de carga de cualquier instalación, independientemente de si está próxima o distante. Ejemplos de atributos de condición de flujo de una corriente de fluido incluyen, un caudal de fluido, un nivel de fluido, un volumen de fluido, una duración de retención de fluido y una calidad de fluido.
La figura 3 muestra un diagrama de bloques de un sistema 300 de gestión de corriente de fluido, de acuerdo con un modo de realización de las presentes disposiciones, que incluye una porción de un sistema 330 de alcantarillado. Ciertos componentes del sistema 300 de gestión de corriente de fluido, descritos más abajo dirigen el flujo de fluido a una instalación 320 de fluido próxima y/o una instalación 322 de fluido distante. Una porción del sistema 330 de alcantarillado, es sustancialmente similar a la porción del sistema 130 de alcantarillado de la figura 1 (es decir, el dispositivo 324 de dirección de flujo, la instalación 320 de flujo próxima y la instalación 322 de flujo distante de la figura 2 son sustancialmente similares a sus homólogos, el dispositivo 124 de dirección de flujo, la instalación 120 de fluido próxima y la instalación 122 de fluido distante en la figura 1).
El sistema 300 de gestión de corriente de fluido de la figura 3 incluye un subsistema 336 de procesamiento aguas arriba que se conecta de forma comunicativa con subsistemas 348 y 349 de procesamiento aguas abajo. En este modo de realización de las presentes disposiciones, el subsistema 336 de procesamiento aguas arriba puede incluir un procesador 340 aguas arriba y un dispositivo 324 de dirección de flujo. En otros modos de realización de la presente disposición, el dispositivo 324 de dirección de flujo pertenece a una porción del sistema 330 de alcantarillado y no es parte del subsistema 336 de procesamiento aguas arriba. Independientemente de adónde pertenezca el dispositivo 324 de dirección de flujo, un controlador 342 de flujo de fluido se conecta de forma comunicativa tanto al procesador 340 aguas arriba como al dispositivo 324 de dirección de flujo. El controlador 342 de flujo de fluido es un componente de control en un sistema 300 de gestión de corriente de fluido, que controla el funcionamiento del dispositivo 324 de dirección de flujo.
Cada subsistema 348 y 349 de procesamiento aguas abajo incluye un dispositivo 332 y 334 de control aguas abajo, respectivamente. Cada dispositivo 332 y 334 de control aguas abajo, a su vez, está conectado de forma comunicativa a través de una red 338 a un procesador 340 aguas arriba. Como se muestra en el modo de realización de la figura 3, el subsistema 336 de procesamiento aguas arriba, a través del procesador 340 aguas arriba, está conectado de forma comunicativa al dispositivo 332 de control aguas abajo, que de aquí en adelante se refiere como un “dispositivo 332 de control próximo” ya que está asociado con la instalación 320 de fluido próxima de la figura 3. Además, el subsistema 336 de procesamiento aguas arriba, a través del procesador 340 aguas arriba, está conectado de forma comunicativa al dispositivo 334 de control aguas abajo, que de aquí en adelante se refiere como un “dispositivo 334 de control distante” ya que está asociado con la instalación 332 de fluido distante de la figura 3.
Cada uno del dispositivo 332 de control próximo y el dispositivo 334 de control distante está asociado con sensores que miden y proporcionan valores de atributos de condición de flujo para la instalación 320 de fluido próxima y la instalación 322 de fluido distante, respectivamente, y/o valores de atributos de condición de flujo de una corriente de alimentación de entrada que entra en una o más de estas instalaciones de fluido. Tal y como se describirá en conexión con las figuras 4 y 5, estos sensores son parte de los subsistemas 348 y 349 de procesamiento aguas abajo de la figura 3. Independientemente de a que parte pertenezcan estos sensores, los valores de tributos de condición de flujo medidos por los mismos se transmiten al dispositivo 332 de control próximo y/o al dispositivo 334 de control distante. Basándose en los valores de atributo de condición de flujo recibidos, el dispositivo 332 de control próximo y/o el dispositivo 334 de control distante calcula los valores de carga para cada una de la instalación 320 de fluido próxima y la instalación 322 de fluido distante. Utilizando la conexión 338 de red, los valores de carga para cada instalación 320 de fluido próxima y la instalación 322 de fluido distante se transmiten desde el dispositivo 332 de control y/o el dispositivo 334 de control distante al procesador 340 aguas arriba.
En un modo de realización preferido de las presentes disposiciones, cada subsistema de procesamiento aguas abajo (por ejemplo, los subsistemas 348 y 349 de procesamiento aguas abajo) funcionan independientes entre sí y no hay un subsistema de procesamiento aguas abajo que controle el funcionamiento de otro subsistema de procesamiento aguas abajo.
En un modo de realización preferido más de las presentes disposiciones, cada subsistema de procesamiento aguas abajo no sólo funciona independiente del otro subsistema de procesamiento aguas abajo, sino que también funciona independiente de un procesador aguas arriba (por ejemplo, el procesador 340 aguas arriba) e independiente de un sistema de control centralizado, que está configurado para controlar una pluralidad de subsistemas de procesamiento aguas abajo. Como resultado, cada subsistema de procesamiento aguas abajo controla de forma independiente sus funciones en ausencia de una relación maestro-esclavo con otro sistema de control. En la disposición mostrada en la figura 3, una combinación de un dispositivo 332 de control próximo y un dispositivo 334 de control distante representa un “esquema o red de control distribuido” dentro de la gestión del sistema de alcantarillado debido a que las funciones de control en el interior de la porción del sistema 330 de alcantarillado están distribuidas entre el dispositivo 332 de control próximo y el dispositivo 334 de control distante.
Un “esquema o red de control distribuida” crea un sistema descentralizado que permite al sistema 300 de gestión de corriente de fluido continuar funcionando incluso si uno de los subsistemas 348 o 349 de procesamiento aguas abajo y/o sus instalaciones de fluido asociadas funcionan mal o uno de los subsistemas 348 o 349 de procesamiento aguas abajo se desconecta del procesador 340 aguas arriba de manera que no es capaz de trasmitir los valores de atributo de condición de flujo. A modo de ejemplo, si un dispositivo de control aguas abajo (por ejemplo, el dispositivo 332 de control próximo y el dispositivo 334 de control distante) no se comunica con un procesador aguas arriba (por ejemplo, el procesador 340 aguas arriba), el sistema 300 de gestión de corriente de fluido está configurado para redireccionar una corriente de fluido de entrada a otras líneas troncales otros uno o más dispositivos de dirección de flujo y/o instalaciones de fluido, en lugar de dirigir la corriente de fluido de entrada a la instalación de fluido (por ejemplo, la instalación 320 de fluido próxima a la instalación 322 de fluido distante) cuyos dispositivos de control aguas abajo asociados no se está comunicando con el procesador aguas arriba. La redirección de una o más corrientes de fluido de entrada a otras líneas troncales, otros uno o más dispositivos de dirección de flujo y/o instalaciones de flujo se lleva a cabo utilizando las presentes enseñanzas. Además, en esta configuración, un dispositivo de dirección de flujo que está asociado con el subsistema de procesamiento aguas abajo y/o las instalaciones de fluido asociadas que funcionan mal, se considera que es una instalación de fluido a efectos de cálculo del valor de carga total modificado, que se detallará más abajo en conexión con las figuras 4, 5, 8A y 8B. Dichas presentes enseñanzas, de considerar el dispositivo de dirección del flujo como una instalación de fluido, también se pueden aplicar en situaciones en las que la instalación de flujo está funcionando a su capacidad de utilización completa y no está en posición de aceptar ninguna corriente de fluido de entrada más para el procesamiento.
La figura 4 muestra un diagrama de bloques de un sistema 400 de gestión de corriente de fluido, de acuerdo con un modo de realización de las presentes disposiciones. El diagrama de bloques de la figura 4 ilustra un esquema de flujo de fluido de ejemplo para el cual se describen las interacciones entre un procesador 440 aguas arriba y un dispositivo 432 de control aguas abajo. Estas interacciones entre el procesador 440 aguas arriba y el dispositivo 432 de control aguas abajo incluyen atributos de condición de flujo medidos por sensores asociados con las instalaciones 420 y 422 de fluido próxima y distante que son parte del esquema de flujo en la figura 4. Ciertos componentes del sistema 400 de gestión de corriente de fluido, es decir, la instalación 420 de fluido próxima, el dispositivo 432 de control próximo, el procesador 440 aguas arriba y el controlador 442 de flujo de fluido son sustancialmente similares a sus homólogos mostrados en la figura 3, es decir, la instalación 320 de fluido próxima, el dispositivo 332 de control próximo, el procesador 340 aguas arriba y el controlador 342 de flujo de fluido.
Uno o más sensores 444 de instalación de fluido (de aquí en adelante referidos como “sensores de instalación de fluido próxima”) se dispone en el interior de la instalación 420 de fluido próxima para medir valores de atributo de condición de flujo de la instalación 420 de fluido próxima.
La figura 4 muestra únicamente solo un sensor 444 de instalación de fluido próxima, sin embargo, las presentes disposiciones no están limitadas al mismo. La instalación 420 de fluido próxima puede tener cualquier número de sensores 444 de instalación de fluido próxima que son necesarios para obtener los datos de instalación de fluidos requeridos para que los controladores realicen una decisión informada sobre cómo controlar los dispositivos de dirección de flujo. Durante un estado de funcionamiento del sistema 400 de gestión de corriente de fluido, uno o más sensores 444 de instalación de fluido próxima son utilizados para determinar uno o más valores de atributo de condición de flujo. Cada valor de atributo de condición de flujo proporciona una información relacionada con el procesamiento, por ejemplo, el transporte, el almacenamiento y/o el tratamiento de una o más corrientes de fluido que sufren el procesamiento en el interior de la instalación 420 de fluido próxima. Uno o más sensores 444 de instalación de fluido próxima miden uno o más valores de atributo de condición de flujo de corriente de fluido. A modo de otro ejemplo, la instalación 420 de fluido próxima puede incluir una porción de tratamiento y una porción de almacenamiento. En este ejemplo, cada porción puede estar equipada con uno o más sensores de instalación de fluido próxima para determinar el caudal o volumen disponibles de capacidad de almacenamiento, respectivamente.
Durante un estado de funcionamiento, de acuerdo con un modo de realización de las presentes disposiciones, el dispositivo 432 de control próximo recibe uno o más valores de atributo de condición de flujo desde el sensor 444 de instalación de fluido próxima y utiliza dicho(s) valor(es) para calcular un valor de carga para la instalación 420 de fluido próxima. En un modo de realización de las presentes disposiciones, el valor de carga es linealmente proporcional al uno o más valores de atributo de condición de flujo. En otro modo de realización de las presentes disposiciones, el valor de carga es exponencialmente proporcional al uno o más valores de atributo de condición de flujo A modo de ejemplo, cuando uno o más valores de atribut ón de flujo máximo predefinido para una instalación de fluido, el valor de carga puede aumentar. Independientemente del tipo de correlación entre los valores de atributo de condición de flujo y los valores de carga, la correlación puede establecerse en una tabla de consulta que es almacenada dentro del dispositivo de control próximo. Las presentes enseñanzas reconocen que cualquier dispositivo de control aguas abajo, sea próximo o distante, convierte un valor de atributo de condición de flujo en un valor de carga.
El procesador 440 aguas arriba, durante un estado de funcionamiento del presente sistema 400 de gestión de corriente de fluido recibe los valores de carga, a través de una conexión (inalámbrica, por ejemplo, una red 338 mostrada en la figura 3 o cableada) desde el dispositivo 432 de control próximo y un valor de carga desde el dispositivo 434 de control distante. El valor de carga obtenido del dispositivo 432 de control próximo es para la instalación 420 de fluido próxima y el valor de carga obtenido del dispositivo 434 de control distante es para la instalación 422 de fluido distante.
El procesador 440 aguas arriba, basado en los valores de carga obtenidos para cada instalación de fluido próxima e instalación de fluido distante, calcula un valor de carga total para cada instalación 420 de fluido próxima e instalación 422 de fluido distante, respectivamente. En un modo de realización de las presentes enseñanzas, el valor de carga total de una instalación de fluido es un producto del valor de carga obtenido para esa instalación (por ejemplo, desde el dispositivo 432 de control próximo o el dispositivo 434 de control distante) y una suma de uno o más valores de atributo de condición de flujo asociados con la instalación de fluido. Por tanto, el procesador 440 aguas arriba calcula y puede haber almacenado en el mismo o en otra memoria asociada los valores de carga totales para las instalaciones de fluido, que son parte del sistema de alcantarillado. De forma preferible, sin embargo, el procesador 440 aguas arriba calcula y almacena los valores de carga totales para esas instalaciones de fluido, que están diseñadas para recibir corrientes de fluido de entrada desde el dispositivo de control de flujo.
A modo de ejemplo, en la figura 4, los cálculos realizados en el procesador 440 aguas abajo tienen un punto de apoyo en el funcionamiento del dispositivo 424 de dirección de flujo y, por lo tanto, el procesador 440 aguas arriba está “asociado” con el dispositivo 424 de dirección de flujo. En otras palabras, el procesador 440 aguas arriba calcula los valores de carga para la instalación 420 de fluido próxima y la instalación 422 de fluido distante y su dispositivo 424 de dirección de flujo asociado de la figura 4 dirige las corrientes de flujo de entrada entre esas instalaciones de fluido, es decir, la instalación 420 de fluido próxima y/o la instalación 422 de fluido distante.
Las presentes enseñanzas reconocen que el procesador 440 aguas arriba puede que no calcule todos los valores de carga totales que requiere su dispositivo 424 de dirección de flujo asociado, pero puede obtener dichos valores de carga totales de otro procesador aguas arriba integrado en el presente sistema de gestión de alcantarillado.
De acuerdo con la figura 4, independientemente de dónde se calculen los valores de carga totales, un controlador 442 de flujo utiliza dichos valores obtenidos del procesador 440 aguas arriba para controlar el funcionamiento del dispositivo 424 de dirección de flujo. De forma específica, el controlador 442 de flujo de fluido de la figura 4 recibe, desde el procesador 440 aguas arriba, dos o más valores de carga totales, es decir, al menos uno para la instalación 420 de fluido próxima y otro para la instalación 422 de fluido distante y después da instrucciones al dispositivo 424 de dirección de flujo sobre cómo deberían dirigirse las corrientes de alimentación de entrada entre las dos instalaciones de fluido.
De acuerdo con un modo de realización de las presentes enseñanzas, el controlador 442 de flujo de fluido controla o da instrucciones al dispositivo 424 de dirección de flujo para minimizar una suma de los valores de carga totales de la instalación 420 de fluido próxima y la instalación 422 de fluido distante. Aunque se muestran como componentes discretos, en un modo de realización de las presentes disposiciones, el controlador 442 de flujo de fluido está integrado dentro del subsistema 435 de procesamiento aguas arriba.
La figura 5 muestra un diagrama de bloques de un sistema 500 de gestión de corriente de fluido, de acuerdo con un modo de realización de las presentes disposiciones y que incluye una red 550 neuronal. Tal y como se explicó anteriormente, el estado de la técnica actual no reconoce la necesidad de tener en cuenta condiciones (por ejemplo, condiciones provocadas por la llegada de diferentes corrientes de fluido entrante) en o cargas situadas en una instalación de fluido en el futuro cuando una corriente de fluido de entrada particular puede llegar a la misma para el procesamiento. Las presentes enseñanzas no sólo reconocen una necesidad para dicha responsabilidad sino que también proponen utilizar una red neuronal que tengan cuenta las condiciones futuras en o las cargas situadas en una instalación de fluido. Las presentes disposiciones, de forma preferible, utilizan una red 550 neuronal que tiene en cuenta condiciones futuras en o cargas situadas en una instalación 522 de fluido distante donde una o más corrientes de fluido de entrada llegan más tarde en el tiempo, con respecto a un tiempo de llegada de una o más corrientes de fluido de entrada en una instalación 520 de fluido próxima. En otras palabras, una red 550 neuronal proporciona una medida de atributos de condición de flujo de fluido (por ejemplo, un caudal de procesamiento en el interior de la instalación de fluido) en una instalación de fluido, tal como una instalación 522 de fluido distante, tras la llegada de una corriente de fluido de entrada particular que va a sufrir un procesamiento.
Ciertos componentes del sistema 500 de gestión de corriente de fluido, es decir, un subsistema 548 de procesamiento aguas abajo, un dispositivo 532 de control próximo, un dispositivo 534 de control distante, un procesador 540 aguas arriba, un controlador 542 de flujo de fluido y un subsistema 548 de procesamiento aguas abajo, que son sustancialmente similares a sus homólogos en ra 3, es decir, el subsistema 348 de procesamiento aguas abajo, la instalación 320 de fluido próxima, el dispositivo 332 de control próximo, el procesador 340 aguas arriba, el controlador 342 de flujo de fluido y el subsistema 348 de procesamiento aguas abajo. El sistema 500 de gestión de corriente de fluido, sin embargo, incluye una red 550 neuronal, que no se muestra en la figura 3.
La red 550 neuronal está conectada de forma comunicativa a uno o más sensores, tal como los sensores 552 de instalación de fluido distante, los sensores 554 y 556 de flujo de procesamiento previo. Los sensores 552 de instalación de fluido distante miden y proporcionan a la red 550 neuronal valores de atributo de condición de flujo para la instalación 522 de fluido distante. Cada uno de los sensores 554 de flujo de procesamiento previo (asociado con la línea 504 troncal) y 556 (asociado con la línea 508 troncal) mide y proporciona a las redes 550 neuronal valores de atributo de condición de flujo de diferentes corrientes de alimentación de entrada que entran en la instalación 522 de fluido distante. Utilizando estos uno o más tipos de valores de atributo de condición de flujo, la red 550 neuronal calcula uno o más valores de atributo de condición de flujo modificados, que se transmiten al dispositivo 534 de control distante. En un modo de realización de las presentes disposiciones, los sensores 554 y 556 de flujo de procesamiento previo están ubicados equidistantes a la instalación 522 de fluido distante. Aunque dicha condición de colocación equidistante de estos sensores de la instalación 522 de fluido distante no es necesaria, la colocación equidistante de los sensores permite a la red 550 neuronal tener en cuenta de forma más fácil diferentes condiciones futuras, cuando llegan las corrientes de fluido de entrada (transmitidas utilizando las líneas 504 y 508 troncales) a la instalación 522 de fluido distante.
En las presentes disposiciones, cada valor de atributo de condición de fluido modificado es un valor de atributo de condición de fluido previsto en un momento futuro en el tiempo, t=x, donde “x” es un valor de tiempo futuro cuando una corriente de fluido de entrada particular llega a la instalación 522 de fluido distante para el procesamiento. En otras palabras, los valores de atributo de condición modificados tienen en cuenta cambios que afectan a la instalación 522 de fluido distante en un periodo de tiempo entre cuando el dispositivo 534 de dirección de flujo dirige una corriente de fluido de entrada hacia la instalación 522 de fluido distante y cuando la corriente de fluido de entrada llega a la instalación 522 de fluido distante para el procesamiento.
En otro modo de realización de las presentes disposiciones, la red 550 neuronal también recibe una información de previsión del tiempo desde un proveedor 558 de información de previsión del tiempo (por ejemplo, la administración nacional oceánica y atmosférica). La información de previsión del tiempo proporcionada a la red 550 neuronal incluye al menos un valor de información relacionado con el tiempo seleccionado de un grupo que comprende, una precipitación, una temperatura, una humedad y una presión atmosférica. De forma preferible, la información relacionada con el tiempo recibida en la red 550 neuronal incluye una información estadística tal como una media, una desviación estándar y una función de distribución de probabilidad para la información relacionada con el tiempo de la precipitación, la temperatura, la humedad y la presión atmosférica. La información relacionada con el tiempo, a modo de ejemplo, permite a la red 650 neuronal anticipar un flujo de fluido aumentado en la instalación de fluido, tal como dicha instalación 552 de fluido distante, debida a una escorrentía por precipitación. De acuerdo con las presentes enseñanzas, esto podría reducir la capacidad de utilidad disponible de la instalación 522 de fluido distante.
El dispositivo 534 de control distante recibe uno o más valores de atributo de condición de flujo modificados que utiliza dicho(s) valor(es) para calcular uno o más valores de carga modificados para la instalación 522 de fluido distante. Un valor de carga modificado, transmite una medida de capacidad de utilización disponible de la instalación 552 de fluido distante a un momento futuro en el tiempo, t=x, donde “x” tiene unidades de minutos u horas.
El procesador 540 aguas arriba recibe uno o más valores de carga modificados del dispositivo 534 de control distante y uno o más valores de carga del dispositivo 532 de control próximo. Basándose en esto(s) valor(es) de carga modificados y el(los) valor(es) de carga, el procesador 540 aguas arriba calcula uno o más valores de carga total modificados para la instalación 522 de fluido distante y uno o más valores de carga total para la instalación 520 de fluido próxima. En un modo de realización de las presentes enseñanzas, un valor de carga total modificado es el producto del valor de carga modificado obtenido de la instalación 522 de fluido distante y una suma de uno o más valores de atributo de condición de flujo modificados asociados con la instalación 522 de fluido distante. El cálculo de los valores de carga total se explicó anteriormente en conexión con la figura 4.
El controlador 542 de flujo de fluido recibe el(los) valor(es) de carga total y el(los) valor(es) de carga total modificado(s) del procesador 540 aguas arriba. Basándose en el(los) valor(es) de carga total y el(los) valor(es) de carga total modificado(s), el controlador 542 de flujo de fluido ajusta el flujo de fluido a través del dispositivo 524 de dirección de flujo a la instalación 520 de fluido próxima y/o la instalación 522 de fluido distante. En un modo de realización de las presentes enseñanzas, el controlador 542 de flujo de fluido ajusta el flujo de fluido a través del dispositivo 524 de dirección de flujo para minimizar el(los) valor(es) de carga total modificado(s) y/o el(los) valor(es) de carga total para una o ambas instalaciones 520 y 522 de fluido. En un modo de realización preferido de las presentes disposiciones, el controlador 542 de flujo de fluido ajusta el flujo de fluido a través del dispositivo 542 de dirección de flujo para minimizar una suma del(de los) valor(es) de carga total (asociado con la instalación 520 de fluido próxima) y el(los) valor(es) de carga total modificado(s) (asociado con la instalación 522 de fluido distante).
El ejemplo 1, expuesto más abajo, explica cómo el controlador 542 de flujo de fluido, utilizando el(los) valor(es) de carga total y el(los) valor(es) de carga total modificado(s) da instrucciones al dispositivo 524 de dirección de flujo para que ajuste el flujo de fluido en la instalación 520 de fluido próxima y/o la instalación 522 de fluido distante.
En otro modo de realización preferido de las presentes disposiciones, el controlador 542 de flujo de fluido ajusta el flujo de fluido a través del dispositivo 542 de dirección de flujo utilizando un algoritmo proporcional integral y derivativo para minimizar el(los) valor(es) de carga total y el(los) valor(es) de carga total modificado(s) de las instalaciones 520 y 522 de fluido, respectivamente. El ejemplo 2, expuesto más abajo, explica cómo el controlador 542 de flujo de fluido, utilizando el algoritmo proporcional integral y derivativo, da instrucciones al dispositivo 524 de dirección de flujo para que ajuste el flujo de fluido en la instalación 520 de fluido próxima y/o la instalación 522 de fluido distante.
La red 550 neuronal, en un modo de realización de las presentes disposiciones, es distinta de y no está integrada con el dispositivo 534 de control distante de un subsistema de procesamiento aguas abajo (por ejemplo, el subsistema 334 de procesamiento aguas abajo de la figura 3). En otro modo de realización de las presentes disposiciones, sin embargo, la red 550 neuronal está coubicada con el dispositivo 534 de control distante. Independientemente de la ubicación o integración de la red 550 neuronal con respecto al dispositivo 534 de control distante, la red 550 neuronal realiza la función descrita anteriormente.
La figura 6 muestra un diagrama de bloques de una red 650 neuronal, de acuerdo con un modo de realización de las presentes enseñanzas y que incluye una capa 662 de entrada, una o más capas 664 intermedias y una capa 666 de salida. La red 650 neuronal está conectada de forma comunicativa, en la capa 662 de entrada, a uno o más sensores (por ejemplo, los sensores 654 y 656 de flujo de procesamiento previo, el sensor 652 de instalación de fluido) y una capa 634 de salida, a un dispositivo 634 de control distante. La red 650 neuronal, los sensores 654 y 656 de flujo de procesamiento previo, el sensor 652 de instalación de fluido y el dispositivo 634 de control distante son sustancialmente similares a sus homólogos, la red 550 neuronal, los sensores 554 y 556 de flujo de procesamiento previo, el sensor 552 de instalación de fluido y el dispositivo 534 de control distante de la figura 5.
Tal y como se muestra en la figura 6, la capa 662 de entrada recibe uno o más valores de atributo de condición de flujo de los sensores 654 y 656 de flujo de procesamiento previo. Tal y como se explicó anteriormente, cada sensor 654 y 656 de flujo de procesamiento previo miden los valores de atributo de condición de flujo de una o más corrientes de fluido de entrada (por ejemplo, las corrientes de fluido de entrada dentro de las líneas 504 y 508 troncales de la figura 5, respectivamente) recibidas en una instalación de fluido (por ejemplo, la instalación 522 de fluido distante de la figura 5). La capa de entrada también recibe uno o más valores de atributo de condición de flujo desde el sensor 652 de instalación de fluido, que proporciona los valores de atributo de condición de flujo para la instalación de fluido distante (por ejemplo, la instalación 522 de fluido distante de la figura 5). Adicionalmente a la información de los sensores 654 y 656 de flujo de procesamiento previo y del sensor 652 de instalación de fluido, la capa 662 de entrada también recibe, en un modo de realización de las presentes disposiciones, la información de un proveedor 658 de entrada de previsión del tiempo, que es sustancialmente similar al proveedor 558 de entrada de previsión del tiempo de la figura 5.
Una o más capas 664 intermedias limitan uno o más valores de atributo de condición de flujo (recibidos en la capa 662 de entrada) e información adicional (por ejemplo, una entrada de previsión del tiempo). En un modo de realización de las presentes enseñanzas, una o más capas 664 intermedias generan valores de atributo de condición de flujo modificados. En una implementación preferida de las presentes enseñanzas, las capas 664 intermedias limitan, utilizando ponderaciones y desviaciones predeterminadas en cada nodo 610 en cada capa 664 intermedia, para obtener valores de atributo de condición de flujo ponderados y/o desviados de forma apropiada. La capa 666 de salida de la red 650 neuronal calcula, basándose en los valores de atributo de condición de flujo ponderados y/o desviados de forma apropiada, uno o más valores de atributo de condición de flujo modificados. Estos valores de atributo de condición de flujo modificados pueden ser entonces transmitidos desde la capa 666 de salida al dispositivo 634 de control distante. Para facilidad de ilustración, la figura 6 ilustra un valor de atributo de condición de flujo modificado único, sin embargo, las presentes disposiciones no están limitadas al mismo. Cualquier número de valores de atributo de condición de flujo modificados se puede generar por la red 650 neuronal para el transporte desde la capa 666 exterior al dispositivo 634 de control distante.
En otro modo de realización de las presentes disposiciones, la capa 666 de salida está conectada de forma comunicativa, a través de una conexión, a la capa 662 de entrada. En esta configuración, la capa 662 de entrada recibe valores de atributo de condición de flujo modificados de la capa 666 de salida. Por tanto, la red 660 neuronal puede usar valores de atributo de condición de flujo modificados previamente calculados o históricos para calcular uno o más nuevos valores de atributo de condición de flujo modificados. Los valores de atributo de condición de flujo modificados previamente calculados permiten a la red 660 neuronal tener en cuenta los cambios en valores de los atributos de condición de flujo, que, están asociados con la instalación de fluido distante en función del tiempo. A modo de ejemplo, cuando los factores medioambientales, tal como la saturación del suelo y almacenamiento de agua en el terreno, se tienen en cuenta para los valores de atributo de condición de flujo modificados calculados previamente, la red 660 neuronal utiliza estos valores calculados previamente en conjunción con los valores de atributo de condición de flujo obtenidos nuevamente para generar valores de atributo de condición de flujo modificados.
En un modo de realización preferido de los presentes sistemas de gestión de corriente de fluido, una memoria 608 de gestión de fluido se conecta de forma comunicativa a la capa 662 de entrada y a la capa 666 de salida. Uno o más valores de atributo de condición de flujo modificados, obtenidos de la capa 666 de salida se almacenan en la memoria 608 de gestión de fluido. Durante los estados operativos posteriores del sistema de gestión de corriente de fluido, de acuerdo con un modo de realización de las presentes disposiciones, uno o más valores de atributo de condición de flujo modificados, guardados en la memoria 608 de gestión de fluido, son recuperados y se proporcionan a la capa 662 de entrada. La capa 662 de entrada es libre de utilizar dicha información histórica de muchas formas diferentes. Por ejemplo, dicha información histórica puede usar ponderaciones y desviaciones predeterminadas y pueden combinarse con valores de atributo de condición de flujo actuales para obtener valores de atributo de condición de flujo modificados.
En ciertos modos de realización de las presentes disposiciones, la memoria 608 de gestión de fluido está conectada de forma comunicativa a la capa 662 de entrada y uno o más sensores de flujo de procesamiento previo (por ejemplo, los sensores 654 y 656 de flujo de procesamiento previo) y/o uno o más sensores de instalación de fluido (por ejemplo, el sensor 652 de instalación de fluido). Uno o más valores de atributo de condición de flujo obtenidos de uno o más sensores de flujo de procesamiento previo y/o uno o más sensores de instalación de fluidos se almacenan en la memoria 608 de gestión de fluido. Durante un estado de funcionamiento del sistema de gestión de corriente de fluido de acuerdo con un modo de realización de las presentes disposiciones, la memoria 608 de gestión de fluido proporciona los valores de atributo de condición de flujo históricos a la capa 662 de entrada. Los valores de atributo de condición de flujo históricos también permiten a la red 660 neuronal tener en cuenta factores previos que provocaron los valores de atributo de condición de flujo, asociados con la instalación de fluido distante, para cambiar en función del tiempo.
La figura 7 muestra un sistema 700 de gestión de corriente de fluido, de acuerdo con un modo de realización de las presentes disposiciones y que incluye una red 738 inalámbrica, que facilita la comunicación entre varios componentes del sistema 700 de gestión de corriente de fluido. Tal y como se muestra en la figura 7, cada uno de la instalación 720 de fluido próxima, la instalación 722 de fluido distante, el dispositivo 732 de control próximo, el dispositivo 734 de control distante, el procesador 740 aguas arriba, el controlador 742 de flujo de fluido, la red 750 neuronal, y los sensores 744, 752, 754 y 756 (por ejemplo, los sensores de procesamiento previo y los sensores de instalación de fluido) puede cada uno comunicarse, a través de las redes 738 inalámbrica, con otros. A modo de ejemplo, la red 738 inalámbrica se conecta de forma comunicativa al dispositivo 732 de control próximo y al dispositivo 734 de control distante y/o a uno o más procesadores 740 aguas arriba. La instalación 720 de fluido próxima, la instalación 722 de fluido distante, el dispositivo 732 de control próximo, el dispositivo 734 de control distante, el procesador aguas arriba, el controlador 742 de flujo de fluido, la red 750 neuronal y los sensores 744, 752, 754 y 756 (por ejemplo, los sensores de procesamiento previo y los sensores de instalación de fluido) de la figura 7 son sustancialmente similares a sus homólogos en las figuras 1-5 (por ejemplo, la instalación 120, 320, 420 y 520 de fluido próxima mostrada en las figuras 1-5, la instalación 122, 322, 422 y 522 de fluido distante mostrada en las figuras 1-5, el dispositivo 332, 432 y 532 de control próximo mostrado en las figuras 3-5, el dispositivo 334, 434, 534 de control distante mostrado en las figuras 3­ 5, el procesador 340, 440 y 540 aguas arriba mostrado en las figuras 3-5, el controlador 342, 442, 542 de flujo de fluido mostrado en las figuras 3-5, la red 550 y 650 neuronal mostrada en las figuras 5 y 6, y los sensores (por ejemplo los sensores 554, 556, 654, 656 de procesamiento previo y los sensores 444 y 552 de instalación de fluido) mostrados en las figuras 4 y 5).
En la configuración mostrada en la figura 7, la red 738 inalámbrica facilita la transferencia de uno o más valores de carga y/o uno o más valores de carga modificados al procesador 740 aguas arriba. La combinación de uno o más de estos componentes, entre otros, permite que un sistema de alcantarillado (por ejemplo, el sistema 100 de alcantarillado) procese de forma efectiva diferentes corrientes de fluido de entrada que llegan en diferentes momentos en diferentes instalaciones de fluido con diferentes capacidades de procesamiento.
Al menos un dispositivo 734 de dirección de flujo (por ejemplo, el dispositivo 124 de dirección de flujo de la figura 1) puede seleccionarse de un grupo que comprende, una estación de bomba de fluido, una compuerta, una presa inflable, un aliviadero, una válvula y una instalación de fluido. Una instalación de fluido puede ser cualquier componente del sistema de alcantarillado que actúa en el fluido en el sistema de alcantarillado. Al menos una de las instalaciones de fluido (por ejemplo, la instalación 720 de fluido próxima y la instalación 722 de fluido distante) se puede seleccionar de un grupo que comprende, un depósito de almacenamiento, una línea troncal, una planta de tratamiento de fluidos, un estanque de contención, un tanque, un océano y un río. En un modo de realización de las presentes enseñanzas, uno o más de los sensores 744, 752, 754 y 756 de instalación de fluido incluye al menos un sensor seleccionado de un grupo que comprende, un sensor de nivel, un caudalímetro, un termómetro, un sensor de oxígeno disuelto, un sensor de nivel de pH, un sensor de conductividad, un sensor de potencial de reducción de oxidación, un sensor de recuento de E.coli, un sensor de nivel de carbono orgánico total, un sensor de nivel de nitrato, un sensor de nivel de fósforo y un sensor de recuento de bacterias.
Un dispositivo de control (por ejemplo, el dispositivo 732 de control próximo y el dispositivo 734 de control distante) en un modo de realización de las presentes disposiciones, es un ordenador o dispositivo de procesamiento capaz de realizar una instrucción especializada y, entre otras cosas, calcular un valor de carga para una instalación de fluido asociada con ese dispositivo de control.
Un procesador 740 aguas arriba puede ser un ordenador o un procesador capaz de realizar instrucciones especializadas, que incluyen, entre otras instrucciones, determinar valores de carga total para dos o más instalaciones de fluido.
Las presentes enseñanzas reconocen que no todos estos componentes son necesarios para el funcionamiento efectivo de los presentes sistemas de gestión de corriente de fluido. De forma específica, en ciertos modos de realización de la presente disposición, un procesador aguas arriba (por ejemplo, el procesador 340, 440, 540 y 740 aguas arriba de las figuras 3, 4, 5 y 7, respectivamente) no se requiere y por lo tanto no forma parte de estos sistemas de gestión de corriente de fluido.
Con tal fin, algunos sistemas de gestión de corriente de fluido actuales incluyen: (i) uno o más subsistemas de procesamiento aguas abajo, cada uno de los cuales está asociado con una o más instalaciones de fluido; (ii) una o más redes neuronales; (iii) uno o más controladores de flujo de fluido. También, ausente de estos modos de realización de las presentes disposiciones, hay un dispositivo de dirección de flujo, que es parte de o está integrado en un sistema de recogida y transferencia de fluidos que es gestionado por uno o más de estos sistemas de gestión de corriente de fluido actuales.
Cada uno del uno o más subsistemas de procesamiento aguas abajo puede incluir: (i) uno o más sensores de instalación de fluido; (ii) uno o más sensores de flujo de procesamiento previo; y (iii) uno o más dispositivos de control aguas abajo.
Los sensores de instalación de fluido están configurados para facilitar la determinación de uno o más valores de atributo de condición de flujo de una o más instalaciones de fluido asociadas. Uno de los valores de atributo de condición de flujo puede proporcionar información referente al procesamiento de una o más de las corrientes de fluido de entrada en el interior de una o más instalaciones de fluido asociadas.
Los sensores de flujo de procesamiento previo están configurados para facilitar la determinación de uno o más de los valores de atributo de condición de flujo de una o más corrientes de fluido de entrada antes de su entrada en una o más instalaciones de fluido asociadas.
Uno o más de los procesadores aguas abajo, en estos modos de realización, están configurados para calcular, basándose en uno o más valores de atributo de condición de flujo obtenidos utilizando uno o más sensores de instalación de fluido y/o uno o más sensores de flujo de procesamiento previo, un valor de carga para cada una de la una o más instalaciones de fluido asociadas.
En estos modos de realización, una red neuronal incluye una capa de entrada, una o más capas intermedias y una capa de salida. La capa de entrada está conectada de forma comunicativa a uno o más de los sensores de instalación de fluido y/o uno o más de los sensores de flujo de procesamiento previo, de manera que uno o más valores de atributo de condición de flujo de una o más de las instalaciones de fluido asociadas y/u uno o más valores de atributo de condición de flujo de una o más de las corrientes de fluido de entrada se reciben en la red neuronal.
La capa intermedia, basada en uno o más de los valores de atributo de condición de flujo obtenidos utilizando uno o más sensores de instalación de fluido y/o uno o más sensores de flujo de procesamiento previo, está configurada para calcular uno o más valores de atributo de condición de flujo modificados de la una o más instalaciones de fluido distantes. Dicho cálculo tiene en cuenta cambios en los valores del uno o más atributos de condición de fluido, en función del tiempo, de una o más instalaciones de fluido distantes y de una o más corrientes de fluido de entrada que entran en las instalaciones de fluido distantes.
La capa de salida está conectada de forma comunicativa a uno de los dispositivos de control aguas abajo, de manera que el uno o más valores de atributo de condición de flujo modificados de una o más instalaciones de fluido distante son transmitidos al dispositivo de control aguas abajo. Este dispositivo de control aguas abajo calcula, basándose en uno o más valores de atributo de condición de fluido modificados, un valor de carga modificado para cada una de la una o más instalaciones de fluido distantes.
El controlador de fluido está conectado a uno o más subsistemas de procesamiento aguas abajo y está diseñado para conectarse a al menos uno o más dispositivos de dirección de flujo (que no son parte del sistema de gestión y que pueden estar integrados en un sistema de recogida y transferencia de fluidos). Durante un estado de funcionamiento de uno o más controladores de flujo de fluido, al menos uno de ellos ajusta el flujo de fluido a través de uno o más dispositivos de dirección de flujo para minimizar una suma de al menos uno de los valores de carga de la instalación de fluido próxima y al menos uno de los valores de carga modificados de la instalación de fluido distante.
Las presentes enseñanzas ofrecen, entre otras cosas, métodos de gestión de una corriente de fluido. La figura 8 muestra un método de gestión de una corriente 800 de fluido, de acuerdo con un modo de realización de las presentes enseñanzas. El método 800 puede comenzar con una etapa 802, que incluye recibir, utilizando uno o más sensores de instalación de fluido próxima (por ejemplo, un sensor 444 de instalación de fluido próxima de la figura 4) uno o más valores de atributo de condición de flujo próximos para una instalación de fluido próxima (por ejemplo, la instalación 420 de fluido próxima de la figura 4). Tal y como se expuso anteriormente la instalación de fluido próxima está próxima a un dispositivo de dirección de flujo (por ejem to a una distancia entre una instalación de fluido distante (por ejemplo, la instalación 422 de fluido distante de la figura 4) y el dispositivo de dirección de flujo.
Después, o de forma contemporánea con la etapa 802, se lleva a cabo una etapa 804. Esta etapa incluye recibir, en uno o más sensores de instalación de fluido distante (por ejemplo, el sensor 552 de instalación de fluido distante de la figura 5) uno o más valores de atributo de condición de flujo distante para la instalación de fluido distante.
El método 800 puede a continuación, o de forma contemporánea a las etapas 802 o 804, implementar una etapa 806, que incluye recibir, utilizando uno o más sensores de procesamiento previo, uno o más valores de atributo de condición de flujo de procesamiento previo para una o más corrientes de fluido de entrada que entran en la instalación de fluido distante.
A continuación, una etapa 808 incluye calcular, utilizando un dispositivo de control aguas abajo (por ejemplo, el dispositivo 432 de control próximo de la figura 4) un valor de carga de la instalación de fluido próxima. El valor de carga se calcula utilizando uno o más valores de atributo de condición de flujo de la instalación de fluido próxima. A modo de ejemplo, la etapa 808 incluye utilizar una tabla de consulta (por ejemplo, un gráfico asociado con el dispositivo 432 de control próximo) que correlaciona un valor de atributo de condición de flujo con un valor de carga y entonces para un valor de atributo de condición de flujo particular medido por uno o más sensores de flujo, se obtiene un valor de carga para la instalación de fluido a partir de la tabla de consulta. La correlación, que proporciona los valores en la tabla de consulta está predeterminada y se obtiene estudiando datos históricos de una instalación de fluido en funcionamiento.
A modo de ejemplo, una tabla de consulta puede asignar un valor de carga mínimo (por ejemplo, cero) a valores de atributo de condición de flujo obtenidos en condiciones de tiempo secas. Por el contrario, la tabla de consulta puede asignar un valor de carga máximo (por ejemplo, uno) a valores de atributo de condición de flujo obtenidos en condiciones de tiempo de humedad máxima, cuando una instalación de fluido está funcionando a una capacidad de utilización de instalación de fluido máxima (por ejemplo, una capacidad de tratamiento máxima, una capacidad de transferencia o transporte máxima, o una capacidad de almacenamiento máxima). La tasa a la cual aumenta el valor de carga, con respecto a los valores de atributo de condición de flujo, desde la carga mínima a la carga máxima puede presentarse como una relación lineal en la tabla de consulta. Como tal, un aumento en el valor de atributo de condición de flujo tiene un aumento proporcional en un valor de carga.
En un modo de realización de las presentes enseñanzas, sin embargo, la tasa de aumento de un valor de carga mínimo a un valor de carga máximo, con respecto a los valores de atributo de condición de flujo, puede cambiar por varias razones diferentes. A modo de ejemplo, en una primera relación lineal entre los valores de carga y los valores de atributo de condición de flujo, un valor de carga se corresponde con un primer valor de atributo de condición de flujo (por ejemplo, valor de carga = 2x, donde x es un valor del caudal de fluido en unidades de MGD). Donde un valor de carga aumenta desde 0, por ejemplo, bajo condiciones de funcionamiento de tiempo seco a un segundo valor de carga que corresponde a aproximadamente un 90% de la capacidad de utilización, la pendiente es igual a 2. Esto significa que bajo la primera relación lineal, la tasa de aumento del valor de carga, con respecto a los valores de atributo de condición de flujo, es de aproximadamente 2/MGD2, que es la pendiente de la primera relación lineal.
Como otro ejemplo, bajo una segunda relación lineal, que es diferente de la primera relación lineal descrita anteriormente, el valor de carga aumenta desde el segundo valor de carga (que se corresponde con aproximadamente un 90% de la capacidad de utilización) a un valor de carga final que se corresponde a aproximadamente un 100% de la capacidad de utilización (por ejemplo, valor de carga = 15x - b, donde “x” es un valor de un caudal de fluido en unidades de MGD y “b” representa un valor de intercepción en y, que es -1170), con respecto al valor de atributo de condición de flujo, es aproximadamente 15/MGD2. Esto significa que bajo la segunda relación lineal, la tasa de aumento del valor de carga, con respecto a los valores de atributo de condición de flujo, es 15/MGD2, que es la pendiente de la segunda relación lineal.
Por tanto, cuando una capacidad de utilización de la instalación de fluido aumenta por encima de un valor umbral de capacidad de utilización, por ejemplo, aproximadamente un 90% del valor de capacidad de utilización máximo, entonces la tasa de aumento de los valores de carga aumenta drásticamente, por ejemplo, desde aproximadamente 2/MGD2 hasta aproximadamente 15/MGD2. En otras palabras, un dispositivo de dirección de flujo de las presentes disposiciones asignaría valores de carga mayores en un sistema que está funcionando en escalones de capacidad de utilización más altos, por ejemplo, entre aproximadamente un 90% y aproximadamente un 100% de la capacidad de utilización máxima de la instalación de fluido. Además, el dispositivo de dirección de flujo podría redireccionar corrientes de fluido de entrada en contra de las instalaciones de fluido que funcionan en dichos escalones de capacidad de utilización altos. A la inversa, el dispositivo de dirección de fluido de la presente disposición puede dirigir corrientes de fluido de entrada hacia instalaciones que funcionan por debajo de un valor umbral de capacidad de utilización.
El método 800 puede entonces proceder a la etapa 810, que incluye obtener uno o más valores de atributo de condición de flujo modificados para la instalación de fluido distante. En un modo de realización preferido de las presentes enseñanzas, se utiliza una red neuronal para obtener uno o más valores de atributo de condición de flujo modificados. Además, los valores de atributo de condición de flujo modificados se basan en uno o más valores de atributo de condición de flujo distantes y/o uno o más valo os de las etapas 804 y 806 anteriores. En otro modo de realización preferido de las presentes enseñanzas, la red neuronal también utiliza información de previsión del tiempo para obtener uno o más valores de atributo de condición de flujo modificados. En otro modo de realización preferido más de las presentes enseñanzas, la red neuronal utiliza valores de atributo de condición de flujo históricos obtenidos de uno o más sensores de instalación de fluido y/o uno o más sensores de flujo de procesamiento previo.
En ciertos modos de realización de las presentes enseñanzas, los valores de atributo de condición de flujo modificados históricos son guardados en una memoria. Durante cálculos posteriores de valores de atributo de condición de flujo modificados, estos valores históricos son recuperados de la memoria y utilizados, en conjunción con medidas de sensores de instalación de fluido y/o uno o más sensores de flujo de procesamiento previo, para obtener nuevos valores de atributo de condición de flujo modificados.
Una etapa 812 incluye calcular, utilizando un dispositivo de control aguas abajo (por ejemplo, el dispositivo 434 de control distante de la figura 4) un valor de carga modificado de la instalación de fluido distante. Tal y como se expuso anteriormente en conexión con la etapa 808, se utiliza una tabla de consulta y en conexión con la etapa 812, la tabla de consulta correlaciona un valor de atributo de condición de flujo modificado con un valor de carga modificado.
Una etapa 814 puede llevarse a cabo en cualquier etapa después de que se determine el valor de carga. La etapa 814 incluye determinar, utilizando un procesador aguas arriba (por ejemplo, el procesador 340 aguas arriba de la figura 3) un valor de carga total para la instalación de fluido próxima. El valor de carga totales un producto del valor de carga de la instalación de fluido próxima y la suma de uno o más valores de atributo de condición de fluido de una o más corrientes de fluido que fluyen en la instalación de fluido próxima. A modo de ejemplo, si la instalación de fluido próxima tiene un valor de carga de 10.5 por millón de galones por día (“MGD”) y la instalación de fluido próxima tiene, definida en la misma, dos valores de caudal de fluido de 5 m Gd ) y 7 MGD para una primera corriente de fluido que sufre un procesamiento y una segunda corriente de fluido que sufren un procesamiento, respectivamente, entonces el valor de carga total, un valor adimensional, es 126 (es decir, 10.5/MGD X (5 MGD 7 MGD ) igual a 126)).
A continuación, se lleva a cabo una etapa 816. La etapa 816 incluye determinar, utilizando un procesador aguas arriba (por ejemplo, el procesador 440 aguas arriba de la figura 4) un valor de carga total modificado para la instalación de fluido distante. El valor de carga total modificado es un producto del valor de carga modificado de la instalación de fluido distante y la suma de uno o más valores de atributo de condición de fluido modificados de una o más corrientes de fluido que fluyen en la instalación de fluido distante. A modo de ejemplo, si la instalación de fluido distante tiene un valor de carga modificado de 20/MGD y la instalación de fluido distante está procesando dos corrientes de fluido diferentes que tienen un caudal de fluido modificado de 2 MGD y 3 MGD, entonces el valor de carga total es 100 (es decir, (20/MGD X (2MGD 3MGD) = 100)).
A continuación, una etapa 818 incluye ajustar, utilizando un controlador de flujo de fluido (por ejemplo, el controlador 342 de flujo de fluido de la figura 3) conectado a un dispositivo de dirección de flujo (por ejemplo, el dispositivo 324 de dirección de flujo, un flujo de fluido a través del dispositivo de dirección de flujo para minimizar una suma del valor de carga total y el valor de carga total modificado. Ejemplos presentados más abajo describen cómo un controlador de flujo de fluido (por ejemplo, el controlador 342 de flujo de fluido de la figura 3) puede dar instrucciones o ajustar el dispositivo de dirección de flujo (por ejemplo, el dispositivo 324 de dirección de flujo) para dirigir una cierta corriente de fluido de entrada hacia o en contra de una instalación de fluido particular.
Tal y como se explicó más abajo en conexión con el ejemplo 2, las presentes enseñanzas reconocen que en esos casos donde existe una relación lineal entre los valores de atributo de condición de flujo dentro de una instalación y los valores de carga de la instalación, no hay necesidad de calcular valores de carga total y valores de carga total modificados tal y como se requiere por las etapas 814 y 816 de las figuras 8A y 8B. Además, con respecto a los sistemas de gestión de corriente de fluido descritos en el presente documento, un procesador aguas arriba (por ejemplo, los procesadores 340, 440 o 540 aguas arriba de las figuras 3, 4 y 5, respectivamente) no es requerido y por lo tanto no forma parte de los sistemas de gestión de corriente de fluido.
Ejemplo 1
El ejemplo 1 es un método simulado utilizado por un sistema 530 de gestión de corriente de fluido mostrado y descrito en la figura 5. En este ejemplo, una corriente de fluido de entrada recibida en un dispositivo 524 de dirección de flujo tenía un caudal de fluido de 90 MGD. Además, una corriente de fluido que sufren el procesamiento en el interior de la instalación 520 de fluido próxima tenía un caudal de fluido de 50 MGD y una corriente de fluido que sufre un procesamiento en el interior de la instalación 522 de fluido distante tenía un caudal de fluido de 30 MGD.
Continuando con este ejemplo, una corriente de fluido de entrada liberada por el dispositivo 524 de dirección de flujo y recibida por la instalación 522 de fluido distante tenía un caudal de 40 MGD y otra corriente de fluido de entrada dentro de la línea 508 troncal tenía un caudal de fluido de 20 MGD.
Como resultado, la red 550 neuronal recibe valores de caudal de fluido de 30 MGD para la instalación de fluido distante, 40 MGD para la línea 504 troncal y 20 MGD para la línea 508 troncal. Utilizando estos caudales, la red 550 neuronal calculó un caudal de fluido modificado de 78 MGD para la instalación 552 de fluido distante El caudal de flujo de fluido modificado de 78 MGD fue un valor predicho la corriente de fluido de entrada dirigida hacia la instalación 522 de fluido distante tendría lugar 2 horas después de que se liberó el dispositivo 524 de dirección de flujo.
El dispositivo de control próximo obtuvo un valor de carga de 0.5/MGD para la instalación 520 de fluido próxima. El valor de carga se obtuvo utilizando una tabla de consulta que se basa en una relación lineal entre los valores del caudal de fluido dentro de la instalación 520 de fluido próxima y los valores de carga para esa instalación. En este ejemplo, valor de carga = valor de caudal de fluido / 100 . El valor de denominador de 100 es arbitrario y, en este caso, se basó en la suposición de que la instalación 520 de fluido próxima tenía una capacidad de utilidad máxima de 100 MGD2 Por tanto aproximadamente 50 MGD/100 MGD2 = valor de carga de 0.5/m Gd .
Con respecto a la instalación 522 de fluido distante, el dispositivo 534 de control distante recibió el caudal modificado de la red 550 neuronal y calculó un valor de carga modificado de aproximadamente 0.39/MGD para la instalación 522 de fluido distante para una corriente de fluido de entrada que pudo llegar a la misma 2 horas después de que se liberó desde el dispositivo 524 de dirección de flujo. En este ejemplo, un valor de carga modificado fue calculado como sigue: valor de carga modificado = caudal de fluido/200 Mg D2. Por tanto, 78 MGD/200 MGD2 = valor de carga de aproximadamente 0.39/MGD. De nuevo, el valor de denominador de 200 es arbitrario y, en este caso, se basó en la suposición de que la instalación 522 de fluido distante tenía una capacidad de utilidad máxima de 200 MGD2.
En conexión con el cálculo del valor de carga total, el procesador 540 aguas arriba recibió el valor de carga del dispositivo 532 de control próximo y calculó un valor de carga total para la instalación 520 de fluido próxima. El valor de carga total es el producto del valor de carga y el caudal dentro de la instalación 520 de fluido próxima, es decir, aproximadamente 0.5 MGD X 50 MGD = aproximadamente 25. Por lo tanto, el valor de carga total, un número adimensional, para la instalación 520 de fluido próxima es 25.
El procesador 540 aguas arriba también recibió el valor de carga modificado del dispositivo 534 de control distante y calculó un valor de carga total modificado para la instalación 522 de fluido distante. El valor de carga total modificado es el producto del valor de carga modificado y el caudal de flujo dentro de la instalación 522 de fluido distante; es decir, 0.39 MGD X 78 MGD = 30.42. Por tanto, el valor de carga total modificado para la instalación 522 de fluido distante fue 30.42.
El controlador 542 de flujo de fluido recibió el valor de carga total y el valor de carga modificado. Usando estos valores, el controlador 542 de flujo de fluido dio instrucciones al dispositivo 524 de dirección de flujo para ajustar el flujo hacia la instalación 520 de fluido próxima y/u la instalación 522 de fluido distante para minimizar la suma del valor de carga total y el valor de carga total modificado. Como resultado, la suma del valor de carga total y el valor de carga modificado fue 55.42, es decir, el valor de carga total de 25 el valor de carga modificado de 30.42 = 55.42. Suponiendo que no cambia el caudal en la instalación 520 de fluido próxima y la instalación de fluido modificada, el controlador 542 de flujo de fluido dio instrucciones al dispositivo 524 de dirección de flujo para redireccionar 1 MGD de la corriente de fluido que está fluyendo a la instalación 520 de fluido próxima a la corriente de fluido que está fluyendo a la instalación 522 de fluido distante. Las presentes enseñanzas reconocen que es preferible que el controlador 542 de flujo de fluido de instrucciones al dispositivo 524 de dirección de flujo para redireccionar cantidades pequeñas de una corriente de fluido de entrada desde una instalación de fluido, por ejemplo, la instalación 520 de fluido próxima, a otra instalación de fluido, por ejemplo, la instalación 522 de fluido distante, debido a que toma una cantidad de tiempo apreciable que el dispositivo 524 de dirección de flujo implemente la instrucción de redirección y para que el sistema de gestión de corriente de fluido de las presentes disposiciones reconozca la implementación de las instrucciones de redirección. Por tanto, el caudal de fluido dentro de la instalación 520 de fluido próxima se ajustó de 50 MGD a 49 MGD y la tasa de flujo de fluido modificado dentro de la instalación 522 de fluido distante se ajustó de 78 MGD a 79 MGD.
En un modo de realización preferido de las presentes enseñanzas, el caudal de fluido de 49 MGD para la instalación 520 de fluido próxima y el caudal de fluido de 79 MGD para la instalación 522 de fluido distante se trataron como valores de partida, utilizados en un proceso iterativo para calcular nuevos valores de carga, nuevos valores de carga modificados y en última instancia converger a una instrucción de redirección, es decir, la cantidad de caudal de fluido redireccionada por el dispositivo de dirección de flujo entre dos o más instalaciones de fluido, que minimiza la suma del valor de carga total y el valor de carga total modificado.
En el ejemplo anterior, cuando se redireccionó 1 MGD desde la instalación 520 de fluido próxima a la instalación 522 de fluido distante, el controlador 542 de flujo de fluido determinó que la suma actual del valor de carga total y el valor de carga total modificado era 55.22, que es menor que el valor previo de 55.42. Este ajuste de caudal de flujo del controlador 542 de flujo de fluido minimizó la suma del valor de carga total y el valor de carga total modificado. Por tanto, el controlador 542 de flujo de fluido puede continuar dando instrucciones de forma iterativa al dispositivo 524 de dirección de flujo para ajustar los caudales de fluido a la instalación 520 de fluido próxima y/a la instalación 522 de fluido distante para minimizar la suma del valor de carga total y el valor de carga total modificado.
Ejemplo 2
El ejemplo 2 es una extensión del ejemplo 1, pero supone que el controlador 542 de flujo de fluido es un controlador proporcional integral y derivativo (“PID”). El controlador 542 de flujo de fluido PID, como sería el caso para la figura 5 bajo está suposición, recibió el valor de carga total y el valor de carga total modificado tal y como se explicó anteriormente en el ejemplo 1 y dio instrucciones al dispositivo 524 de dirección de flujo para ajustar el flujo de la instalación 520 de fluido próxima y/o de la instalación 522 de fluido distante. Las instrucciones del controlador 542 de flujo de fluido PID se basaron en minimizar la suma del valor de carga total y el valor de carga total modificado. Esta instrucción se puede expresar como sigue:
Min (valor de carga total) = Min ((caudal total dentro de la instalación 520 próxima) X (valor de carga de la instalación 520 próxima)) ((caudal de flujo modificado de la instalación 522 de fluido distante) X (valor de carga modificado de la instalación 522 distante)).
Si la relación entre el valor de carga de la instalación 520 próxima y el valor de carga modificado de la instalación de fluido distante son lineales, es decir si:
valor de carga de instalación 520 de fluido próxima = (Ap X caudal de fluido dentro de la instalación 520 de fluido próxima) Bp, y
valor de carga modificado de la instalación 522 de fluido distante = (Ad X caudal de fluido modificado dentro de la instalación 522 distante) Bd
donde Ap, Bp, Ad y Bd son números reales, si esta condición es de hecho verdadera y existe una relación lineal entre los valores de atributo de condición de flujo dentro de una instalación y los valores de carga de la instalación, entonces Min (valor de carga total) se logra cuando:
valor de carga de instalación 520 de fluido próxima - valor de carga modificado de instalación 522 de fluido distante = 0
Para lograr esto, el controlador 542 del flujo de fluido PID, que tiene la siguiente definición se puede utilizar:
Configuración del dispositivo 524 de dirección de flujo = (Kp X e) + (K X integral [0,t] (e)) (Kd de/dt)
Donde Kp es una constante proporcional, K es una constante integral, Kd es una constante derivativa y e = valor de carga - valor de carga modificado.
Aunque se han mostrado y descrito modos de realización ilustrativos de las presentes enseñanzas y disposiciones en términos de controlar un fluido en un sistema de alcantarillado, se pretenden otras modificaciones, cambios y sustituciones. A modo de ejemplo, ciertos modos de realización exponen el procesamiento de corrientes de fluido encontradas en sistemas de alcantarillado, pero las presentes enseñanzas y disposiciones no están limitados a los mismos y se extienden a cualquier sistema de recogida y transferencia de agua.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (300; 500) de gestión de corriente de fluido que comprende:
uno o más subsistemas (349, 348; 548) de procesamiento aguas abajo, el uno o más subsistemas de procesamiento aguas abajo que está asociado con instalaciones (320, 322; 520, 522) de fluido múltiples en donde dichas instalaciones de fluido múltiples incluyen una o más instalaciones (320; 520) de fluido próximas y una o más instalaciones (322; 522) de fluido distantes y una o más de dichas instalaciones (320, 322; 520, 522) de fluido múltiples comprende:
uno o más sensores (444; 552; 652) de instalación de fluido para facilitar la determinación de uno o más valores de atributo de condición de flujo de una o más de dichas instalaciones de fluido asociadas,
en donde uno de dichos valores de atributo de condición de flujo proporciona información referente a al menos uno de, el transporte, el almacenamiento y/o el tratamiento de una o más corrientes de fluido de entrada en el interior de una o más de dichas instalaciones de fluido asociadas;
uno o más sensores (554, 556; 654, 656) de flujo de procesamiento previo para facilitar la determinación de uno o más de dichos valores de atributo de condición de flujo de una o más de dichas corrientes de fluido de entrada antes de entrar en una o más de dichas instalaciones (320, 322; 520, 522) de fluido asociadas; y
uno o más dispositivos (332, 334; 532, 534) de control aguas abajo configurado para calcular, basándose en uno o más de dichos valores de atributo de condición de flujo obtenidos utilizando uno o más de dichos sensores de instalación de fluido y/o uno o más de dichos sensores de flujo de procesamiento previo, un valor de carga para cada una de una o más de dichas instalaciones de fluido asociadas, en donde dicho valor de carga se refiere a un valor de capacidad de utilización relacionado con el transporte, el almacenamiento y/o el tratamiento de una corriente de fluido en el interior de una de dichas instalaciones de fluido asociadas;
una o más redes (550; 650) neuronales, cada una de las cuales comprende:
una capa (662) de entrada que está conectada de forma comunicativa a uno o más de dicho sensores (444; 552; 652) de instalación de fluido y/o uno o más de dicho sensores (554, 556; 654, 656) de flujo de procesamiento previo de tal manera que uno o más de dichos valores de atributo de condición de flujo de una o más de dichas instalaciones de fluido asociadas y/o uno o más de dichos valores de atributo de condición de flujo de una o más de dichas corrientes de fluido de entrada se reciben en una o más de dichas redes neuronales;
una o más capas (664) intermedias, las cuales basándose en uno o más de dichos valores de atributo de condición de flujo obtenidos utilizando uno o más de dichos sensores de instalación de fluido y/o uno o más de dicho sensores de flujo de procesamiento previo, están configurados para calcular uno o más valores de atributo de condición de flujo modificados de una o más de dichas instalaciones de fluido distantes y tomar en cuenta cambios en los valores de uno o más de dichos atributos de condición de flujo, en función del tiempo, de una o más de dichas instalaciones de fluido distantes y de una o más de dichas corrientes de fluido de entrada que entran en dichas instalaciones de fluido distantes;
y una capa (666) de salida que está conectada de forma comunicativa a uno o más de dichos dispositivos de control aguas abajo de tal manera que uno o más de dichos valores de atributo de condición de flujo modificados de una o más de dichas instalaciones de fluido distantes es transmitido a uno o más de dichos dispositivos de control aguas abajo, que calcula, basándose en uno o más de dichos valores de atributo de condición de flujo modificados, un valor de carga modificado para cada una de una o más instalaciones de fluido distantes, en donde el valor de carga modificado transmite una medida de capacidad de utilización disponible de dicha una o más instalaciones de fluido distantes en un momento futuro en el tiempo; y
uno o más controladores (342, 542) de flujo de fluido, cada uno de los cuales está conectado a uno o más de dichos subsistemas de procesamiento aguas abajo y que está designado para conectarse a al menos uno o más dispositivos (324; 524) de dirección de flujo que están adaptados para dirigir un flujo de fluido a una o ambas de:
una o más de dichas instalaciones de fluido próxima; y una o más de dichas instalaciones de fluido distantes, en donde durante un estado de funcionamiento de uno o más de dichos controladores de flujo de fluido, uno o más de dichos controladores de flujo de fluido ajusta el flujo de fluido a través de uno o más dispositivos de dirección de flujo para minimizar una suma de al menos uno de uno o más de dichos valores de carga de dichas instalaciones de fluido próximas y al menos uno de dichos valores de carga modificados de una o más de dichas instalaciones de fluido distantes.
2. El sistema de gestión de corriente de fluido de la reivindicación 1, en donde uno o más de dichos controladores de flujo de fluido son controladores proporcionales integrales y derivativos que están configurados para calcular:
(Kp X e) + (Ki X integral [0,t] (e)) (Kd de/dt)
en donde dicha Kp es una constante proporcional, dicha Ki es una constante integral, dicha Kd es una constante derivativa, y dicho e es igual a la diferencia ent di h l d d á d di h i t l i (320 520) de fluido próximas y dicho valor de carga modificado de una o más de dichas instalaciones (322; 522) de fluido distantes.
3. El sistema de gestión de corriente de fluido de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde una cualquiera o ambos de:
* uno o más de dichos controladores (342, 542) de flujo de fluido ajusta flujo de fluido a través de uno o más de los dispositivos (324; 524) de dirección de flujo de tal manera que al menos uno de dichos valores de carga de dicha instalación de fluido próxima es aproximadamente igual a al menos uno de dichos valores de carga modificado de dicha instalación de fluido distante; y
* una o más de dichas redes (550; 650) neuronales está coubicada con uno de uno o más de dichos dispositivos (332, 334; 532, 534) de control aguas abajo, en donde uno de dichos dispositivos de control aguas abajo recibe, de dichas redes neuronales coubicadas, dichos valores de atributo de condición de flujo modificados y calcula dicho valor de carga modificado para cada una de dichas instalaciones de fluido distantes.
4. El sistema de gestión de corriente de fluido de cualquier reivindicación anterior que además comprende: uno o más subsistemas de procesamiento aguas arriba que comprenden:
uno o más dispositivos de dirección de flujo, cada uno de los cuales está configurado para dirigir y/o ajustar el flujo de una o más de dichas corrientes de flujo de entrada dentro de dos o más de dichas instalaciones de fluido; y
uno o más procesadores (340; 540) aguas arriba, cada uno de los cuales está configurado para calcular un valor de carga total para cada una de dos o más de dichas instalaciones de fluido, en donde una de dichas instalaciones de fluido es una instalación de fluido próxima, que está próxima a uno o más de dichos dispositivos de dirección de flujo y otra de dichas instalaciones de fluido es una instalación distante, que está alejada de uno o más de dichos dispositivos de dirección de flujo y en donde dicho valor de carga total de dicha instalación de fluido próxima se refiere a un producto de dicho valor de carga de dicha instalación de fluido próxima y una suma de uno o más valores de atributo de condición de flujo de una o más de dichas corrientes de flujo de entrada que fluyen en dicha instalación de fluido próxima;
en donde uno o más de dichos procesadores (340; 540) aguas arriba calcula, basándose en dicho valor de carga modificado, una carga total modificada de cada una de dichas instalaciones de flujo distantes y en donde dicha carga total modificada se refiere a un producto de dicho valor de carga modificado y una suma de uno o más valores de atributos de condición de fluido modificados de una o más de dichas corrientes de fluido de entrada que fluyen dentro de dicha instalación de fluido distante; y
uno o más controladores de flujo de fluido, cada uno de los cuales está conectado ambos de uno o más de dichos subsistemas de procesamiento aguas abajo y uno o más de dichos subsistemas de procesamiento aguas arriba y conectado a al menos uno o más de dichos dispositivos de dirección de flujo, en donde durante un estado de funcionamiento de uno o más de dichos controladores de flujo de fluido, uno o más de dichos controladores de flujo de fluido ajusta el flujo de fluido a través de uno o más de dichos dispositivos de dirección de flujo para minimizar una suma de al menos uno de dichos valores de carga total de dicha instalación de fluido próxima y al menos uno de dichos valores de carga total modificado de dicha instalación de fluido distante.
5. El sistema de gestión de corriente de fluido de la reivindicación 4, en donde uno cualquiera o más de:
* al menos uno de dichos valores de atributo de condición de flujo es un valor para una atributo seleccionado de un grupo que comprende, un caudal de fluido, una altura de fluido, un volumen de fluido, una capacidad hidráulica, un tiempo de retención de fluido, una capacidad de almacenamiento y una calidad de fluido; y
* al menos uno de dichos dispositivos de dirección de flujo es seleccionado de un grupo que comprende, una instalación de fluido, una estación de bomba de fluido, una compuerta, una presa inflable, un aliviadero y una válvula y opcionalmente en donde dos o más dispositivos de dirección de flujo están dispuestos secuencialmente de tal manera que el segundo de dichos dispositivos de dirección de flujo que está ubicado aguas abajo del primero de dichos dispositivos de dirección de flujo y dicho segundo de dichos dispositivos de dirección de flujo es considerado como una instalación de fluido por dicho dispositivo de control aguas abajo cuando calcula uno o más de dichos valores de carga y/o uno o más de dichos valores de carga modificados para cada una de dichas instalaciones de fluido asociadas.
6. El sistema de gestión de corriente de fluido de la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en donde al menos una de una de dichas instalaciones de fluido es seleccionada de un grupo que comprende un depósito de almacenamiento, una línea troncal, una planta de tratamiento de fluidos, un estanque de contención, un tanque, un océano y un río.
7. El sistema de gestión de corriente de fluido de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en donde uno o más de dichos dispositivos (332, 334; 532, 534) de control aguas abajo no está integrado con y es discreto de otros de dichos dispositivos de control aguas abajo y cada uno de dichos procesadores (340; 540) aguas arriba de tal manera que cuando uno o más de dichos dispositivos de ol distribuido, en donde el funcionamiento de cada subsistema de procesamiento aguas abajo y los asociados de dichas instalaciones de fluido se controlan localmente mediante dispositivos asociados de dichos dispositivos de control aguas abajo y no están controlados por ningún mecanismo de control centralizado único distinto de dichos dispositivos de control aguas abajo, uno o más de dichos subsistemas de procesamiento aguas arriba y opcionalmente en donde cada uno o ambos de:
* uno o más de dichos dispositivos de control aguas abajo calcula dicho valor de carga para cada una de una o más de dichas instalaciones de fluido asociadas, sin recibir una entrada directa de dicho mecanismo de control centralizado único, distinto de dichos dispositivos de control aguas arriba y cada uno de dichos procesadores aguas arriba; y
* una o más de dichas redes neuronales está coubicada con uno de uno o más de dichos dispositivos de control aguas abajo, en donde uno de dichos dispositivos de control aguas abajo recibe, de dichas redes neuronales coubicadas, dichos valores de atributo de condición de fluido modificados y calcula dicho valor de carga modificado para cada una de dichas instalaciones de fluido distantes.
8. El sistema de gestión de corriente de fluido de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en donde cualquiera de uno o más de:
* el sistema de gestión de corriente de fluido además comprende una red (738) inalámbrica, que conecta de forma comunicativa uno o más de dichos dispositivos de control aguas abajo y uno o más de dichos procesadores aguas arriba, de tal manera que dicha red inalámbrica facilita la transferencia de uno o más de dichos valores de carga o de dichos valores de carga modificados desde uno o más de dichos dispositivos de control aguas abajo a uno o más de dichos procesadores aguas arriba;
* uno o más de dichos controladores de flujo de fluido están integrados dentro de un subsistema de procesamiento aguas arriba único; y
* dicha capa de entrada de dicha red neuronal está conectada a un proveedor (558; 658) de información de previsión del tiempo de tal manera que una o más de dichas redes neuronales reciben una información de previsión del tiempo.
9. El sistema de gestión de corriente de fluido de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, en donde dicha capa (662) de entrada y dicha capa (666) de salida de dicha red neuronal están conectadas de forma comunicativa a través de una conexión, de tal manera que dicha capa de entrada recibe dichos valores de atributo de condición de fluido modificados transmitidos desde dicha capa de salida, y opcionalmente:
* el sistema de gestión de corriente de fluido que además comprende una memoria (608) de gestión de fluido, que está conectada a dicha capa de salida y dicha capa de entrada, en donde uno o más de dichos valores de atributo de condición de flujo modificados obtenidos de dicha capa de salida se almacenan en dicha memoria de gestión y se proporcionan posteriormente a dicha capa de entrada; o
* el sistema de gestión de corriente de fluido que además comprende una memoria (608) de gestión de fluido, que está conectada a dicha capa de entrada y uno o más de dichos sensores de instalación de fluido y/o uno o más de dichos sensores de flujo de procesamiento previo, en donde durante un estado de funcionamiento de dicho sistema de gestión de corriente de fluido, valores de atributo de condición de fluido históricos, obtenidos de uno o más de dichos sensores de instalación de fluido y/o uno o más de dichos sensores de flujo de procesamiento previo, se reciben posteriormente en dicha capa de entrada.
10. El sistema de gestión de corriente de fluido de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en donde cualquiera de uno o más de:
* dichos sensores (444; 552; 652) de instalación de fluido incluyen al menos un sensor seleccionado de un grupo que comprende, sensores de nivel, caudalímetros, un termómetro, un sensor de oxígeno disuelto, un sensor de nivel de pH, un sensor de conductividad, un sensor de potencial de reducción de oxidación, un sensor de recuento de E.coli, un sensor de nivel de carbono orgánico total, un sensor de nivel de nitrato, un sensor de nivel de fósforo y un sensor de recuento de bacterias.
* dichos sensores (554, 556; 654, 656) de flujo de procesamiento previo incluyen al menos un sensor seleccionado de un grupo que comprende sensores de nivel, caudalímetros, un termómetro, un sensor de oxígeno disuelto, un sensor de nivel de pH, un sensor de conductividad, un sensor de potencial de reducción de oxidación, un sensor de recuento de E.coli, un sensor de nivel de carbono orgánico total, un sensor de nivel de nitrato, un sensor de nivel de fósforo y un sensor de recuento de bacterias; y
*uno de dichos controladores (342, 542) de flujo de fluido es un controlador proporcional integral derivativo que ajusta el flujo a través de una válvula, que funciona como un dispositivo de dirección de flujo, para minimizar una suma de al menos uno de dichos valores de carga total de dicha instalación de fluido próxima y al menos uno de dichos valores de carga total modificados de dicha instalación de fluido distante.
11. Un método (800) para controlar el transpo t d i t d fl id di h ét d d
recibir (802), utilizando un sensor de instalación de fluido distante, un valor de atributo de condición de flujo distante para una instalación de fluido distante;
recibir (804), utilizando un sensor de instalación de fluido próxima, un valor de atributo de condición de flujo próxima para una instalación de fluido próxima, que es próxima a un dispositivo de dirección de flujo con respecto a dicha instalación de fluido distante;
recibir (806), utilizando uno o más sensores de flujo de procesamiento previo, un valor de atributo de condición de flujo de procesamiento previo para una o más corrientes de fluido de entrada que entran en dicha instalación de fluido distante;
calcular (808), utilizando un dispositivo de control aguas abajo y basándose en dicho valor de atributo de condición de flujo próximo, un valor de carga de dicha instalación de fluido próxima, en donde dicho valor de carga se refiere a un valor de capacidad de utilización relacionado con el transporte, el almacenamiento y el tratamiento de una corriente de fluido en el interior de dicha instalación de fluido;
obtener (810), utilizando una red neuronal y basándose en dicho valor de atributo de condición de flujo distante y dicho valor de atributo de condición de flujo de procesamiento previo distante, un valor de atributo de condición de flujo modificado para dicha instalación de flujo distante y que toma en cuenta cambios en valores de atributos de condición de flujo, en función del tiempo, de dicha instalación de flujo distante y una o más de dichas corrientes de flujo de entrada que entran en dicha instalación de fluido distante;
calcular (812), utilizando un dispositivo de control aguas abajo y basándose en dicho valor de atributo de condición de flujo modificado, un valor de carga modificado de dicha instalación de fluido distante, en donde el valor de carga modificado transmite una medida de capacidad de utilización disponible de dicha una o más instalaciones de fluido distante en un momento futuro en el tiempo;
ajustar (818) utilizando un controlador de flujo de fluido que está diseñado para estar conectado de forma comunicativa a un dispositivo de dirección de flujo capaz de dirigir un flujo de fluido a una o ambas de: dicha instalación de fluido próxima, y dicha instalación de fluido distante, un flujo de fluido a través del dispositivo de dirección de flujo para minimizar una suma de dicho valor de carga de dicha instalación de fluido próxima y dicho valor de carga modificado de dicha instalación de fluido distante.
12. El método de la reivindicación 11, en donde dicho cálculo (808) de dicho valor de carga de dicha instalación de fluido próxima, incluye calcular una suma de un valor intermedio de instalación de fluido próxima y Bp, en donde dicho valor intermedio de instalación de fluido próxima es un producto de Ap y dichos valores de atributo de condición de flujo dentro de dicha instalación de fluido próxima y en donde dichos Ap y Bp son números reales y opcionalmente uno o ambos de:
* en donde dicho cálculo de dicho valor de carga modificado de dicha instalación de fluido distante, incluye calcular una suma de un valor intermedio de instalación de fluido distante y Bd, en donde dicho valor intermedio de instalación de fluido distante es un producto de Ad y dichos valores de atributo de condición de flujo dentro de dicha instalación de fluido próxima y en donde dichos Ad y Bd son números reales; y
* en donde dicho ajuste incluye calcular:
(Kp X e) + (K X integral [0,t] (e)) (Kd de/dt),
en donde dicha Kp es una constante proporcional, dicha Ki es una constante integral, dicha Kd es una constante derivativa y en donde dicha e es igual a la diferencia entre dicho valor de carga de dicha instalación de fluido próxima y dicho valor de carga modificado de dicha instalación de fluido distante.
13. El método de la reivindicación 11 o la reivindicación 12, en donde dicho ajuste incluye redireccionar las corrientes de fluido de entrada de tal manera que dicho valor de carga de dicha instalación de fluido próxima sea igual a dicho valor de carga modificado de dicha instalación de fluido distante.
14. El método de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13 que además comprende:
calcular, utilizando un dispositivo de control aguas abajo y basándose en dicho valor de atributo de condición de flujo modificado, un valor de carga modificado de dicha instalación de fluido distante;
determinar (814), utilizando un procesador aguas arriba, un valor de carga total para dicha instalación de fluido próxima, que se refiere a un producto de dicho valor de carga de dicha instalación de fluido próxima y una suma de uno o más de dichos valores de atributo de condición de fluido de una o más de dichas corrientes de fluido de entrada que fluyen dentro de dicha instalación de fluido próxima;
calcular (816) utilizando dicho procesador aguas arriba, un valor de carga total modificado para dicha instalación de fluido distante, que se refiere a un producto de dicho valor de carga de dicha instalación de fluido distante y una suma de uno o más de dichos valores de atributos de condición de fluido modificados de una o más de dichas corrientes de fluido de entrada que fluyen dentro de dicha instalación de fluido distante;
ajustar (818), utilizando un controlador de flujo de fluido que está conectado de forma comunicativa a un dispositivo de dirección de flujo, un flujo de fluido a través de dicho dispositivo de dirección de flujo para minimizar una suma de dicho valor de carga total de dicha instalación de fluido próxima y dicho valor de carga total modificado de dicha instalación de fluido distante.
15. El método para controlar el transporte de una corriente de fluido de la reivindicación 14, que además comprende cualquiera de una o más de:
* recibir, desde un proveedor de información de previsión del tiempo, una información de previsión del tiempo, en donde dicha información de previsión del tiempo es utilizada para obtener dicho valor de atributo de condición de flujo modificado para dicha instalación de fluido distante;
* recibir uno o más valores de atributo de condición de flujo modificados históricos, en donde uno o más de dichos valores de atributo de condición de flujo modificados históricos se utilizan para obtener dicho valor de atributo de condición de flujo modificado para dicha instalación de fluido distante; y
* recibir uno o más valores de atributo de condición de flujo distante históricos y/o valores de atributo de condición de flujo de procesamiento previo distante, en donde uno o más de dichos valores de atributo de condición de flujo histórico se utilizan para obtener dicho valor de atributo de condición de flujo modificado para dicha instalación de fluido distante.
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