[發明專利]利用聲音信號對管道系統進行泄漏檢測

在審

• 申請號: 201880090178.6
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN111727360A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: J·蘇里;B·李;S·達斯
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01M3/24
• 分類號: G01M3/24;F17D5/06;E03B7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉書航;申屠偉進

一種用于監控管道系統（10）的系統（100）包括第一傳感器設備（102）。所述第一傳感器設備（102）包括至少一個傳感器、喚醒電路（170）、和處理器（172）。所述至少一個傳感器被配置為感測管道系統（10）的管道區段（12）的操作特性，并且包括換能器，所述換能器被配置為使得管道區段中傳出的音頻信號引起換能器產生指示該音頻信號的電壓信號。喚醒電路（170）可操作地與換能器連接，并且響應于電壓信號高于預定閾值而生成喚醒信號。處理器（172）可操作地連接到喚醒電路（170）和所述至少一個傳感器，并且被配置為響應于接收到喚醒信號參照由所述至少一個傳感器感測到的操作特性來標識管道系統（10）的操作狀況。

相關申請

本公開要求于2017年12月26日提交的題為“AUDIO LEAK DETECTION FOR WATERPIPING SYSTEMS（用于水管系統的音頻泄露檢測）”的美國臨時申請第62/610,418號的優先權，該美國臨時申請的公開內容以其整體并入本文中。

技術領域

本公開一般涉及管道系統中的故障檢測，并且更特別地，涉及音頻泄漏檢測。

背景技術

管道系統通常安裝在地下、墻或天花板內、或者在其處管道不完全可見的其它位置。因此，當發生泄漏時，可能在一定時間內未檢測到泄露，并且泄漏的實際位置可能難以確定。管道系統中的泄漏不僅會將流體釋放到環境中，還可能使污染物進入管道系統。及時檢測和定位泄漏可以有助于最小化這些風險。

已經開發了使用壓力傳感器的泄漏檢測技術。流體通常在壓力下在管道系統中行進。泄漏可以導致系統中的壓力下降，這可以使用壓力傳感器來檢測。在一些情況下，可能無法從系統中的正常壓頭損失辨別出由于泄漏而導致的系統中的壓力下降，結果是在檢測到泄漏之前可能會存在延遲。

還開發了音頻泄漏檢測技術。在一個示例中，由于泄漏而導致的管道中的壓力下降引起壓力波動，該壓力波動在泄漏的上游和下游發送經由振動傳感器可檢測到的聲學信號。將系統中多個位置處的振動檢測相關聯使得能夠確定系統中泄漏的位置。在另一個例子中，超聲信號通過管道的目標部分傳輸，由此管道中的流體對信號的影響被用于檢測泄漏。如下面所討論的，這些常規系統展現出各種缺點。

從各種源產生各種頻率的振動，結果是在這樣的系統中假陽性泄漏檢測很常見。在一個常規系統中，泄漏檢測僅在“安靜時間”進行，在所述安靜時間處，諸如來自交通或建筑的外部噪聲被最小化，其缺點是在安靜時間開始和檢測開始之前，泄露可能存在很長一段時間。

常規系統通常也是永遠開啟（always-on）的類型，或者僅在預設的時間間隔檢查泄漏。永遠開啟系統需要大量的電力，這會耗盡傳感器電池，或者需要昂貴且復雜的有線電力連接。間隔系統可能會使在預定泄漏檢測之間的時間段內發生的泄漏檢測延遲。

附加地，存在其中泄漏可能不會產生可被傳感器檢測到的音頻信號的情況，從而導致假陰性判定。泄漏可能在傳感器的范圍之外，信號可能太弱而無法被檢測到，或者音頻信號可能被來自環境的周圍噪聲所掩蓋。

進一步地，在管道系統上利用多個傳感器的系統通常需要集中式的樞紐或服務器來處理傳感器數據和對泄露進行定位。中心樞紐不僅增加了系統的復雜性和開支，而且中心樞紐還充當系統中的單點故障。此外，所有傳感器與中心樞紐通信的需求增加了通過系統通信的復雜性和成本。

因此，減少錯誤讀數的泄漏檢測系統將是有益的。在各種環境噪聲條件中可用的系統也是有益的。不需要中心樞紐的系統也將是有益的。能夠在各種情況下檢測泄漏的系統也將是有益的。

發明內容

為了在監控時間間隔之間不停機地監控管道系統，監控系統被配置為響應于從管道系統的管道區段傳出的音頻信號而被喚醒。