在流体的输送点处的智能测量系统的制作方法

本发明涉及测量在流体供给系统的管道中，尤其是在配送网络中流动的流体(尤其是水或气体)的至少一个物理、化学或生物参数的在线测量设备的领域。

本发明更具体但不排他地涉及安装在流体的输送点处的这种设备，所述输送点表示流体被输送给用户的网络的地点。

背景技术：

根据现有技术已知意在测量在配送网络中、尤其在饮用水配送的领域中流动的流体的一个或多个参数的不同装置项。

第一种类型的已知装置是设有一组传感器的探测器，所述一组传感器能够检测流体的诸如氯、电导率、压力或者甚至温度之类的参数。

专利US 8,479,598 B2描述了一种探测器，所述探测器包含设有测量头、尤其是圆柱形测量头的主体，和安装在该测量头的端部之一的数个传感器。所述测量头包含布置成以便能够把传感器轴向或径向插入其中的塞孔(housing)。

这种多传感器探测器通常是通过相对于管道沿径向方向插入测量头而安装在管道中的。

把多传感器探测器插入管道中需要在管道的外周上产生开口，例如带螺纹的圆柱孔，所述带螺纹的圆柱孔使得能够接纳在探测器的主体上形成的螺纹。

多传感器探测器通常包含用于从由传感器进行的测量收集数据的装置和用于传送这些数据的装置。

例如，来自“Intellitect Water”公司的Intellisonde^TM产品使得能够定期(例如每小时或每分钟)测量并记录由一个或多个传感器测量的值。测量的值例如通过无线网络型的计算机标准(例如，GPRS)或者通过以太网协议传送。就自主性而言，该产品配备有确保通常达6个月时间的工作的嵌入式电池。

多传感器探测器具有数个缺陷。其总拥有成本较高，因为除了购买成本之外，值得注意的是，其正确工作需要重新校准或者部件替换操作。此外，考虑到期望的测量数据记录和通信频率，其能量自主性受限，并且其尺寸使得它不可能安装在输送点处的大多数管道上。

这些缺陷使多传感器探测器不适合于这种类型的装置在流体输送点处的部署。

第二种类型的已知装置涉及如在专利FR 2929752B1中描述的用于远程读取流量计、尤其是水表的系统。该文档描述了一种用于读取并传送由至少一个测量传感器测量的值的系统。该系统包含用于测量值的传输的发射器，和通常安装在远处能够收集由所述发射器发送的值的接收器。

这种远程读取系统通常由电池供电。

远程读取系统的供电装置(电池)允许较低的测量数据记录和通信频率，通常每天传输一次的次序，以实现令人满意的能量自主性，例如数年的次序的能量自主性。然而，这种供电装置不足以例如利用多参数探测器进行一批另外的测量。

此外，刚刚已经描述的装置项通常配备有非常简单的信号处理程序，使测量的参数化和测量数据处理操作亚最佳，从而增大总的运行成本。

本发明的一个目的是提出一种用于测量流体的至少一个参数的能量自主的设备，以便能够把它安装在现有配送网络的任意地点，包括当无外部能源可用之时。

本发明的另一个目的是提出一种用于测量流体的至少一个参数的设备，所述设备可被安装在流体的输送点处。

本发明的另一个目的是提出一种用于测量流体的至少一个参数的设备，所述设备能够测量流体的不同物理、生物或化学参数。

本发明的另一个目的是提出一种用于测量流体的至少一个参数的设备，所述设备能够向远程计算机终端传送信息，尤其以便用信号通知配送异常或者甚至流体性质的变更。

本发明的另一个目的是提出一种用于测量流体的至少一个参数的设备，所述设备设有嵌入式智能，尤其以便检测配送中的异常或者流体的性质的其他变更，并且一旦发生任意异常，就传送与所述异常关联的报警。

本发明的另一个目的是提出一种用于测量流体的至少一个参数的设备，所述设备可以被远程参数化。

本发明的另一个目的是提出一种用于测量流体的至少一个参数的设备，所述设备具有优化的能量自主性，尤其使得能够高频率地进行测量并传送测量数据。

本发明的另一个目的是提出一种用于测量流体的至少一个参数的设备，所述设备能够实时地传送测量数据。

更一般地，本发明的一个目的是提出一种用于测量流体的至少一个参数的设备，所述设备简化安装和维护操作，并减少运行约束。

技术实现要素：

本发明的目的由一种用于测量在属于流体配送网络的管道中流动的流体(尤其是水或气体)的至少一个物理、化学或生物参数的设备实现，该设备意在作为截断(cutoff)在流体的输送点处安装在所述管道上，所述管道从而包括第一部分和第二部分，该设备包含设有测量端的至少一个传感器，

其特征在于所述设备还包括：

-主体，所述主体包含构成流动管道的开口，和能够接纳所述至少一个传感器的所述测量端的至少一个插入塞孔，所述插入塞孔通到流动管道中，

-固定装置，所述固定装置被布置成：

○把流动管道的第一端连接到所述管道的第一部分的一端，

○把流动管道的第二端连接到所述管道的第二部分的一端，

以便允许流体流过所述流动管道。

有利的是，流动管道的平均内部截面实质上与管道的平均内部截面相同。

这种设备的一个优点在于它可按照其中平均内部截面对应于例如直径20mm的现有流体配送网络的管道的典型平均内部截面的许多有限系列而制造。

该“直列”构造，即，通过流动管道在管道的延伸部分中的连接大大简化其安装(后面参见与该设备相关联的安装方法)。

按照本发明的非常有利的独特特征，所述设备还包括智能模块，所述智能模块能够：

-按确定的时间间隔触发通过所述至少一个传感器的至少一个测量，

-诊断作为至少一个测量的值的函数的流体的至少一个物理、化学或生物参数的异常。

按照本发明的另一个有利的独特特征，智能模块还包括能够在智能模块和远程计算机终端之间执行计算机化通信的通信装置，所述智能模块被布置成向计算机终端传送与诊断的异常相关的信息。

按照本发明的另一个有利的独特特征，与诊断的异常相关的信息的传输时刻由诊断出所述异常的时刻决定。换句话说，一旦诊断出异常就传送该信息，或者在很短的时间段之后传送该信息。

或者，智能模块被布置成如果诊断出异常，那么按规律的时间间隔向计算机终端传送与诊断的异常相关的信息，即，当且仅当诊断出异常时才传送所述信息。

能够本地地处理测量数据的嵌入式智能模块的存在使得能够避免在远程计算机终端中执行这样的处理。

从而，值得注意的是，通过例如在智能模块诊断出异常的时候使得能够选择性地传输测量数据或者报警信息，按照本发明的设备使得能够优化能源的使用。

此外，这种设备使得一旦由所述设备诊断出异常，就能够在可以很短的时延内甚至准瞬时地传送异常信息，而不是按规律的时间间隔传送异常信息。

有利的是，通信装置包含与在配送网络的地理边缘内可用的接收系统相容的至少一个发射器，从而允许智能模块和远程计算机终端之间的双向通信。

特别地，本发明提供能够从远程计算机终端被参数化的智能模块。

通过避免需要例如想重新参数化或更新在智能模块中实现的软件的操作者去往设备的安装地点，远程参数化使得能够降低运行成本。

按照本发明的另一个有利的独特特征，所述设备还包括模块化支持元件，所述模块化支持元件被布置成使得能够按照至少一个传感器的测量端被接纳在至少一个插入塞孔中的方式放置所述至少一个传感器，该模块化支持元件包含用于所述至少一个传感器的固定装置，所述固定装置能够把所述至少一个传感器保持在所述至少一个传感器能够测量流过所述流动管道的流体的至少一个物理、化学或生物参数的测量位置中。

支持元件的模块化使得能够容易地改变传感器并且使传感器固定装置标准化。

按照其它有利的独特特征，所述至少一个传感器是流率型传感器，并且该流率传感器可能用作远程读取仪表。

在这种设备中包含远程读取功能使得能够节省常规的远程读取仪表安装。那还使得能够利用可能更灵敏的流体的物理参数的测量，替换通过常规仪表进行的计量功能。

按照另一个有利的独特特征，所述至少一个传感器的测量频率是可参数化的，并且当所述设备包含数个传感器时，可对于各个传感器分别参数化该测量频率。

以这种方式，可以优化进行测量所需的能量消耗与相关测量频率之间的比率。

按照另一个有利的独特特征，所述设备还包括能够收集存在于其中安装所述设备的环境中的能量的附加能量供给系统、用于把该收集的能量转换成电能的系统和能够利用该电能向所述设备供电的供电系统。

该独特特征使得能够增大所述设备的自主期。

本发明还涉及一种用于安装这种设备的方法，其特征在于所述方法包括：

-切割管道，以便在其中产生开口，并形成第一部分和第二部分的步骤，

-通过使流动管道的第一端对准第一部分的一端，并且使流动管道的第二端对准第二部分的一端，放置所述设备的步骤，

-利用固定装置把所述设备固定在前一步骤中描述的对准位置中的步骤。

附图说明

当阅读非限制性实施方式和实施例的详细说明以及附加的图1时，本发明的其它优点和独特特征将变得明显，图1表示按照本发明的设备的典型实施例。

由于下文中说明的实施例是非限制性的，因此将值得注意的是可考虑本发明的只包含描述的特征的与其它描述的特征分离的选择的变型(即使该选择在包含其它特征的句子中被分离出来)，如果特征的该选择足以带来技术优点或者足以把本发明和现有技术区别开来的话。该选择包含至少一个特征，优选无结构细节或者只具有一些结构细节的功能性特征，如果该部分单独足以带来技术优点或者足以把本发明和现有技术区别开来的话。

图1表示按照本发明的当前优选的实施例的设备。

具体实施方式

在该例子中，值得注意的是，所述设备包含封闭传感器11、12、供电系统61、62、通信装置5和智能模块4的主体21。

流动管道

主体21由流体9(在图1中，从左向右)流过的流动管道22构成。流动管道22是利用局部剖面图表示的，所述局部剖面图展现传感器11、12所位于的区域中的流动管道22的内部(参见下文)。

这里，流动管道22由例如用聚氯乙烯制成的内径为S的管状元件构成。

所述设备与管道的装配

流动管道22包含延伸出主体21的两个相对端部223、224。在流动管道22的端部223、224处，在流动管道22的外表面上形成螺纹221、222。这些螺杆形成的螺纹221、222构成使得例如经由包含螺母形成的内螺纹部件的耦接元件，能够把所述设备和相应的管道部分装配在一起的固定装置。

这些固定装置221、222用于把流动管道22装配在管道中的直列位置中。例如，在实质上对应于流动管道22的长度内，切掉管道的一部分，使流动管道22与管道对准，以使流动管道22位于切掉部分的地方，随后经由固定装置221、222和适当的耦接器固定所述设备。

当这样安装所述设备时，流动管道22构成管道的一部分，以使得当流体9在管道中从位于所述设备上游的点A流动到位于所述设备下游的点B时，该流体9流过流动管道22。

传感器

流动管道22被表示成固定到模块化支持元件3(图1)。模块化支持元件3包括与在流动管道22中产生的实质上尺寸相同的孔口对准的孔口。这些孔口是布置成接纳传感器11、12的插入塞孔31、32、33。图1中无传感器地表示了插入塞孔33。

通过取决于例如传感器11、12的制造的任何合适的固定装置，传感器11、12被固定到模块化支持元件3。例如，传感器11、12具有局部带螺纹的主体，使得能够放置传感器11、12并将其拧紧到在插入塞孔31、32中形成的螺母上，并且使用锁紧螺母来保持传感器11、12。

参见图1，传感器11、12被固定在其测量端(即，包含对流体9的参数敏感的装置的端部)位于流动管道22内的位置中。

值得注意的是，优选例如通过使用O形环密封把传感器11、12紧紧地安装在插入塞孔31、32中，以避免任何流体9渗入智能模块4所位于的主体1的空间中。

模块化支持元件3被布置成使得能够以模块化的方式安装一个或多个传感器。可以提供塞子以阻塞未容纳任何传感器的插入塞孔。

传感器11、12例如是用于测量水的一个或多个物理性质(例如，体积、流速、流率、压力、噪声级等)的传感器，或者甚至是用于通过量化化学或生物参数(例如，温度、氯、电导率、溶解氧、pH、氧化还原电位、有机物质、微污染物、金属、消毒副产品等)测量水质的传感器。

通过与输入/输出管理器41的连接，传感器11、12被连接到智能模块4。

供电

供电系统61、62向传感器11、12、向通信装置5、向智能模块4以及向电子模块(例如调节、计算和存储电子模块(未示出))供给电能。

供电系统61、62确保由这些模块、装置和传感器中的每一个所需的稳流电压的供给。

供电系统优选包含链接到能够把电能传递给智能模块4的能量管理模块61的电池62。

在备选实施例中，能量管理模块61链接到蓄电池62，并且链接到附加能量供给系统。以非限制性的方式，该系统是例如利用涡轮机收集由流动管道22中的流体9的流动产生的动能，或者利用借助管道与路面井盖之间的温差收集的能量的能量收集器。

通信

通信装置5被布置成在智能模块和远程计算机终端或接入点(专用无线电接收器或公共网络)之间交换数据。

远程计算机终端例如位于流体9的供应商的房屋中。

通信装置5是一种能够格式化待从智能模块传送给计算机终端或接入点的数据，并且能够解码按照用于与接入点交换帧的协议接收的数据的通信装置。

通信装置5可包含用于通过加密或认证型技术保护交换的模块。

智能模块

形成处理单元的智能模块4优选包含能够处理由传感器11、12产生的测量数据，并且能够调度待由链接到智能模块4的各个组件进行的任务的处理器和存储器。

优选地，智能模块4包含能够进行复杂的处理操作的实时操作系统和软件代码，例如：

-调节由传感器11、12测量的信号，

-存储每个测量的参数的标记时间戳的样本(可配置深度)，

-检测传感器测量的各个时间序列上的事件，

-特定处理，比如：

○当检测到事件或异常时，触发时间序列的发送，

○对信号应用例如统计函数或谱方法，用于整合由设备的操作者使用的模型。

智能模块还包括能够参数化或配置设备的组件。

例如，参数化可由经由物理连接本地地连接到所述设备的计算机终端进行，并且参数化可由利用如上所述的通信装置5与智能模块通信的远程计算机终端进行。

远程动作的例子是：

-加载特定处理代码，

-传感器11、12的采样频率，

-向远程计算机终端传送测量数据的频率，

-当检测到事件或异常时的处理或动作的类型，

-嵌入式软件的更新，

-等等。

显然，本发明不限于刚刚已经说明的例子，并且可在不脱离本发明的范围下对这些例子作出许多改进。此外，本发明的不同特征、形式、变型和实施例可按照各种组合相互关联，只要它们不会彼此不相容或者相互排斥。