用于使传感器同步以进行信号检测的系统、方法及设备的制造方法
【专利说明】用于使传感器同步以进行信号检测的系统、方法及设备
[0001]相关串请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2014年5月30日申请的第62/005，617号美国临时专利申请案的权益及优先权，所述美国临时专利申请案的揭示内容特此以全文引用的方式并入。
技术领域
[0003]本发明大体上涉及使传感器同步以供在信号检测期间使用。更明确地说，本发明的实施例可用以使得用以检测管线网络中的渗漏的传感器同步。
【背景技术】
[0004]此部分意在向读者介绍可能涉及本发明的各种方面的技术的各种方面，这些方面在下文中有所描述及/或主张。相信此论述有助于向读者提供背景信息以促进对本发明的各种方面的更好理解。因此，应理解，应鉴于此来阅读这些陈述，而不是作为对现有技术的可。
[0005]城镇、城市及其它城区通常都可能包含某一形式的一或多个管线化地下网络，例如水网络及/或下水道网络，等等。现代地下管道网络通常经调适以输送大量流体(即水)到各种水池、住宅区蓄水池及/或商业机构且从各种水池、住宅区蓄水池及/或商业机构输送大量流体，达到此类社会机构已变得完全取决于此类管线网络的恰当操作的程度。实际上，此类系统的恰当操作不可被过于低估，因为此类网络常常会遭受例如渗漏等偶然故障，这可能引起水到及/或从所需位置的递送的严重中断。此外，不可能快速地定位并修复此类故障可能加剧水的损失，这可能进一步导致不必要的后勤及财务负担。
[0006]美国公开案2008/0008044描述了一种用于检测声学事件的系统，其包括微处理器的可佩戴传感器及用于与所述微处理器通信的麦克风。所述系统进一步包含GPS模块、无线网络系统及显示屏。所述麦克风与微处理器通信，由此允许所述微处理器检测声学事件，且GPS用于确定所述可佩戴传感器的地点。另外，所述无线网络系统允许资料在系统的传感器与其它组件之间的介接及共享以用于检测声学事件。
[0007]美国公开案2010/0008515揭示了一种用于定位及识别声学事件的系统。所述系统包含声学传感器，所述声学传感器具有用于测量声强的在麦克风轴线上相距固定距离的一对同心对置麦克风。第二声学传感器或第一声学传感器的移动用以提供并入声学事件中的第二向量。
[0008]美国公开案2011/0196651揭示了一种由数个不同的传感器荚舱形成的传感器网路。所述传感器荚舱中的每一者包含时钟，所述时钟与主控端时钟同步以使得网路中的所有传感器荚舱具有同步的时钟。所述同步是通过以下方式进行:首先使用消耗较小功率的粗略同步，且随后进行精细同步以形成网路上所有荚舱的精细同步。在同步之后，荚舱发脉冲给(ping)其相邻者以确定哪些荚舱正在倾听并作出响应，且接着仅在对应于作出响应的那些荚舱的时隙期间进行倾听。
[0009]转让给本申请案的受让人的W0 12/101646描述一种用于管道网络中的渗漏检测的方法及系统。因此，揭示一种用于流体分布系统的至少一部分中的渗漏检测及定位的装置。在两个或两个以上地点中的每一者处，位置定位器确定装置的地点，且振动传感器产生指示由振动传感器在所述地点处检测到的振动的信号。处理器计算指示所述地点处的所述信号在预定时间周期内的平均功率的信号参数。对于每一地点，处理器在存储器中存储装置的地点及所计算参数的值，且接着确定流体分布系统中的在其处所计算的参数具有满足预定准则的最大值的地点。
[0010]加拿大国家研究理事会(Nat1nal Research council Canada)的标题为“用于定位城市水管中的渗漏的声学方法(Acoustic methods for locating leaks in municipalwater pipe) ”的文献揭示获得在两个点处测量的渗漏噪声信号的相关函数以用于提供关于来自所述渗漏的两个对置端点的两个信号之间的时间延迟的信息。两个渗漏信号之间的时间延迟是一个测量点比另一测量点更接近于渗漏地点的结果。到达信号之间的时移将等于所述测量点之间的距离除以渗漏噪声在管道中的传播速度。因此，两个渗漏噪声信号的相关量值为随时移而变的其乘积的求和，或换句话说，通过首先使信号中的一者相对于另一信号移位T来计算时移T处的相关值。接着，在每一点处将两个信号相乘以形成求和。相关函数中的峰值对应于两个渗漏噪声信号之间的所测量延迟。
【发明内容】
[0011]下文概述本文通过举例的方式所揭示的实施例的某些方面。应了解，这些方面只是为了给读者提供关于本文中所描述及/或主张的发明所可能采用的某些形式的简单概述而提出，且这些方面并不意图限制本文中所描述及/或主张的任何发明的范围。实际上，本文中所描述及/或主张的任何发明可以涵盖下文可能未阐述的多个方面。
[0012]本发明涉及经调适以利用移动装置检测地下网络中的渗漏的方法及系统。更明确地说，本发明技术可利用例如智能电话、平板计算机及其它个人数字助理PDA等移动装置来定位渗漏在地下管线网络中的存在。因此，应理解，如本文所描述的移动装置包含无线通信能力，包含但不限于全球定位系统(GPS)、蜂窝通信、广域通信(例如，WiMax)、局域通信(例如，WiFi)、蓝牙通信及使得前述移动装置能够以多种方式进行通信且为公用及/或私用网络(例如因特网、乙太网或其它通信网络)的部分的其它短程或长程射频(RF)通信。更明确地说，本发明技术可利用移动装置(例如，智能电话、平板计算机，PDA)来定位渗漏在地下管线网络中的存在。如下文将进一步详细描述的，在本发明技术的示范性实施例中，两个或两个以上例如智能电话装置等移动装置可用以定位渗漏在地下管线网络中的存在。在此配置中，所述智能电话装置中的每一者可耦合到进一步耦合到网络的传感器。此些传感器经调适以检测指示网络内的渗漏的信号的存在，且提供所述管线网络内的可能渗漏的指示。有利地，所述智能电话中的每一者可使用其GPS模块用于从GPS信号获得重复时戳。在如此操作时，所述智能电话中的每一者可进一步使用各种算法来处理所述经取样时戳以获得所述两个或两个以上智能电话之间的极高时间准确度(小于5ms)。一旦实现此准确度，就称两个或两个以上智能电话的使用在从所述智能电话耦合到的传感器获得传感器测量结果时已同步。
[0013]因此，通过从所述传感器中的每一者同步地获得测量值，可以极大准确度查明网络内的渗漏的存在。可通过经由例如因特网、乙太网或其它网络等网络耦合到智能电话的服务器装置实现测量的同步。在其它示范性实施例中，利用上述同步方案的三个或三个以上移动装置(例如，智能电话、平板计算机、PDA)可耦合到相应传感器以用于以甚至更大的准确度确定网络内的渗漏的地点。因此，根据本发明技术的示范性实施例，揭示一种用于检测管道网络中的渗漏的方法，所述方法包括将第一移动装置(例如，智能电话、平板计算机、PDA)耦合到计算机，其中所述第一移动装置进一步耦合到所述管道网络的第一传感器。所述方法进一步包含将第二移动装置(例如，智能电话、平板计算机、PDA)耦合到所述计算机，其中所述第二移动装置进一步耦合到所述管线网络的第二传感器。另外，所述方法包含使所述第一移动装置与所述第二移动装置同步，使得从所述第一传感器及所述第二传感器获得的测量值分别相关以用于检测所述管线网络内的渗漏的地点。
[0014]在本发明技术的另一示范性实施例中，以上移动检测方法及系统可用以增强安装或以其它方式存在于地下网络中的已有检测静止系统。由此，所述静止系统可包含经调适而以某一准确度中继关于所述网络内的可能渗漏的信息的传感器。因此，本文所述的移动检测系统经调适以提供额外检测层，以使得由所述静止网络提供的准确度水平可得以增大。因此，可通过利用移动装置(例如，智能电话、平板计算机、PDA)在可变化的地点或在位于所述静止传感器之间的点处分接到所述传感器的能力来实现检测准确度的增大。在如此操作时，所述移动装置可在存在渗漏的情况下获得所述管线网络的改进测量。因此，根据本发明技术，揭示一种用于检测管道网络内的渗漏的系统，其包括沿着所述管道网络安置的第一多个传感器，其中所述第一多个传感器经调适以提供关于所述网络内的渗漏的地点的第一信息。所述系统进一步包含经调适以耦合到多个移动装置(例如，智能电话、平板计算机、PDA)的第二多个移动传感器，其中所述第二多个传感器经调适以提供关于所述管线网络内的所述渗漏的所述地点的第二信息，使得所述第二信息经调适以改善由所述第一信息提供的所述渗漏的所述地点的准确度。
[0015]提供一种系统。在一些实施例中，所述系统包含传感器，所述传感器经配置以检测来自信号源的传感器输入且产生传感器输出信号。所述系统进一步包含同步调适器，所述同步调适器经配置以接收所述传感器输出信号、在通信信道上发射定时同步信号，且在所述通信信道上发射所述传感器输出信号。
[0016]在一些实施例中，所述同步调适器包含经配置以产生GPS定时信号的全球定位系统模块，其中所述定时同步信号是至少部分基于所述GPS定时信号。在一些实施例中，所述系统进一步包含经配置以经由所述通信信道接收所述传感器输出信号的计算装置。在一些实施例中，所述同步调适器进一步包含:控制信号输入端口，其经配置以从所述计算装置接收同步控制信号；以及交换器，其经配置以基于所述同步控制信号控制所述定时同步信号及所述传感器输出信号在所述通信信道上的发射。
[0017]在一些实施例中，所述系统经提供以使得所述计算装置经配置以使用所述计算装置的音频插孔经由所述通信信道接收所述传感器输出信号及所述定时同步信号，且所述传感器输出信号及所述定时同步信号是经由所述音频插孔的麦克风通道接收。
[0018]在一些实施例中，所述系统经提供以使得所述计算装置经配置以使用所述计算装置的所述音频插孔发射所述同步控制信号，且所述同步控制信号是经由所述音频插孔的右音频通道或左音频通道发射。
[0019]在一些实施例中，所述系统经提供以使得所述计算装置为移动计算装置，且所述传感器为移动传感器。
[0020]在一些实施例中，所述系统经提供以使得所述计算装置为智能电话，且所述音频插孔为所述智能电话的标准音频插孔。
[0021]在一些实施例中，所述系统经提供以使得所述信号源为管道网络的管道，所述传感器为振动传感器，且所述传感器输入为从所述管道发出的振动。
[0022]在一些实施例中，所述系统经提供以使得所述GPS定时信号为每秒1脉冲信号。
[0023]提供一种方法。在一些实施例中，所述方法包含使用服务器调度多个传感器的经调度记录时间，所述多个传感器中的每一传感器耦合到多个计算装置中的一计算装置，且所述多个计算装置中的每一计算装置耦合到多个同步调适器中的一同步调适器。所述方法进一步包含至少部分基于每一计算装置的本地时钟及所述经调度记录时间来在每一计算装置处估计本地记录时间。所述方法进一步包含从每一传感器所耦合到的所述计算装置的所述本地记录时间开始记录每一传感器处的传感器测量值。所述方法进一步包含在每一计算装置处从每一计算装置所耦合到的所述同步调适器在通信信道上接收所述传感器测量值及定时同步信号。
[0024]在一些实施例中，所述方法经提供以使得基于共用定时信息源产生所述定时同步信号。
[0025]在一些实施例中，所述方法经提供以使得所述共用定时信息源为全球定位系统。
[0026]在一些实施例中，所述方法经提供以使得所述定时同步信号是基于由全球定位系统模块产生的每秒1脉冲信号。
[0027]在一些实施例中，所述方法进一步包含:在每一同步调适器处从每一同步调适器所耦合到的所述计算装置接收同步控制信号；以及基于所述所接收同步控制信号控制所述定时同步信号在某一时间周期内在所述通信信道上从每一同步调适器到每一同步调适器耦合到的所述计算装置的所述发射。
[0028]在一些实施例中，所述方法经提供以使得所述多个传感器中的每一传感器为移动传感器，且所述多个计算装置中的每一计算装置为移动计算装置。
[0029]在一些实施例中，所述方法经提供以使得所述多个传感器中的每一传感器为耦合到管道网络的管道的振动传感器。
[0030]提供一种方法。在一些实施例中，所述方法包含接收第一聚合传感器读数，其中所述第一聚合传感器读数包括第一定时同步信号部分及第一传感器读数部分。所述方法进一步包含接收第二聚合传感器读数，其中所述第二聚合传感器读数包括第二定时同步信号部分及第二传感器读数部分。所述方法进一步包含基于所述第一定时同步信号部分与所述第二定时同步信号部分的比较而使所述第一聚合传感器读数与所述第二聚合传感器读数同步。所述方法进一步包含基于所述使所述第一聚合传感器读数与所述第二聚合传感器读数同步的结果从所述第一传感器读数部分及所述第二传感器读数部分确定信号到达延迟值。
[0031]在一些实施例中，所述方法经提供以使得所述第一定时同步信号部分及所述第二定时同步信号部分反映由全球定位系统模块产生的每秒1脉冲信号。
[0032]在一些实施例中，所述方法经提供以使得所述使所述第一聚合传感器读数与所述第二聚合传感器读数同步包含使所述第一定时同步信号部分的脉冲与所述第二定时同步信号部分的脉冲对准。
[0033]在一些实施例中，所述方法经提供以使得所述第二定时同步信号部分的所述脉冲基于所述第一定时同步信号部分的所述脉冲而被选择为所述第二定时同步信号部分中的在时间上最近的脉冲。
【附图说明】
[0034]在参考附图阅读某些示范性实施例的以下详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面及优点将变得更好理解，在所述附图中，相同字符贯穿各图式表示相同部分，其中:
[0035]图1说明根据本发明技术的实施例的用于检测管线网络中的渗漏的地点的系统。
[0036]图2说明根据本发明技术的实施例的用于检测管线网络中的渗漏的另一系统。
[0037]图3说明根据本发明技术的实施例的用于检测管线网络内的渗漏的信号。
[0038]图4是根据本发明技术的实施例的方法的框图。
[0039]图5A说明根据一些实施例的用于检测管线网络中的渗漏的地点的系统。
[0040]图5B说明根据一些实施例的用于检测管线网络中的渗漏的地点的系统。
[0041]图5C说明根据一些实施例的用于检测管线网络中的渗漏的地点的系统。
[0042]图6A说明在根据一些实施例的用于检测管线网络中的渗漏的地点的系统中使用固定传感器。
[0043]图6B说明在根据一些实施例的用于检测管线网络中的渗漏的地点的系统中使用移动传感器。
[0044]图6C说明在根据一些实施例的用于检测管线网络中的渗漏的地点的系统中使用移动传感器。
[0045]图6D说明在根据一些实施例的用于检测管线网络中的渗漏的地点的系统中使用移动传感器。
[0046]图6E说明在根据一些实施例的用于检测管线网络中的渗漏的地点的系统中使用移动传感器。
[0047]图7展示根据一些实施例的检测管线网络中的渗漏的地点的方法的流程图。
[0048]图8展示根据一些实施例的用于准备在移动传感器及移动装置处的测量的方法的流程图。
[0049]图9A展示根据一些实施例的用于准备应用服务器处的测量的方法的流程图。
[0050]图9B展示根据一些实施例的用于对移动装置进行配对以在应用服务器处进行测量的方法的流程图。
[0051]图9C展示根据一些实施例的用于在应用服务器处检索管道信息的方法的流程图。
[0052]图10A展示根据一些实施例的用于使移动装置处的记录时间同步的流程图。
[0053]图10B展示根据一些实施例的用于使用GPS使移动装置处的记录时间同步的流程图。
[0054]图11展示根据一些实施例的用于记录测量值的流程图。
[0055]图12展示根据一些实施例的用于检测渗漏地点的流程图。
[0056]图13展示根据一些实施例的用于输出结果的流程图。
[0057]图14A展示根据一些实施例的用于使用固定传感器及移动传感器两者检测管线网络中的渗漏的地点的方法的流程图。
[0058]图14B是展示根据一些实施例的使用固定传感器及移动传感器两者对管线网络中的渗漏的地点的检测的图。
[0059]图15A展示根据一些实施例的用于使用固定传感器及移动传感器两者检测管线网络中的渗漏的地点的方法的流程图。
[0060]图15B是展示根据一些实施例的使用固定传感器及移动传感器两者对管线网络中的渗漏的地点的检测的图。
[0061]图16是展示根据一些实施例的在使用同步调适器的传感器测量期间所涉及的各种信号的图。
[0062]图17到19是展示根据一些实施例的在使用同步调适器处理传感器测量值期间所涉及的各种信号的图。
【具体实施方式】
[0063]下文将描述本发明的一或多个特定实施例。这些所描述实施例仅为本发明的实例。另外，在试图提供这些示范性实施例的简明说明时，在说明书中可能未描述实际实施方案的所有特征。应了解，在任何此类实际实施方案的发展中，如同在任何工程或设计项目中，必须制定众多的实施方案特定决策以实现研发者的特定目标，例如与系统相关和企业相关约束的一致性，这可能从一个实施方案到另一实施方案有所变化。此外，应了解，这种发展努力可能是复杂且耗时的，但仍为将从本发明中获益的所属领域的技术人员从事的设计、构造和制造的常规任务。
[0064]现转而参看诸图，图1说明根据本发明技术的实施例的用于检测管线网络中的渗漏的地点的系统10。如所说明，管线网络12可形成例如延伸穿过城市、城镇或其它市区的一或多个区域的地下管线。因此，所述管线可为经调适以为各种端点提供水