一種用於潮溼房間和流體配網中設備的管理、控制和預測性維護的系統和方法與流程
2024-04-12 15:36:05 2
1.本發明涉及一種在潮溼房間中的設備中用於管理、控制和預測性維護的系統，以及一種在流體輸送網絡中通過使用能夠測量傳感器周圍產生的阻抗的最小變化的傳感器來進行控制、事件管理和預測性維護的方法。該傳感器基於受控電磁場(cemf)技術。
背景技術：
2.潮溼的房間或場所被理解為當沒有水滴或天花板和牆壁都沒有被水浸透時，這些房間或設施的環境條件以冷凝、鹽漬或黴菌的形式暫時或永久地出現在天花板和牆壁上。通常，潮溼的房間是潮溼的房間或廚房，包括一系列設備，也通常是電動設備，例如幹手器或紙張分配器，並且由於其特殊條件，也需要特定的技術決定因素。
3.另一方面，流體分配網絡包括任何規模和類型的市政水分配網絡，如飲用水分配網絡，例如，在公共和/或私人使用的潮溼房間中發現的網絡，或用於分配其他流體的設備，如煉油廠的管道設備或氣體分配設備。
4.現有技術中描述了與公共浴室(例如小便器或衛生間)中的存在檢測相關的各種系統。例如，文獻de19950874a1描述了一種接近傳感器形式的探頭，例如用於檢測使用小便器的人。電子電路的輸出信號取決於探頭的電容。電磁閥的執行器由輸出信號控制。控制設備以脈衝模式工作，探頭集成在微處理器控制的控制電路中。脈衝寬度(t)優選為200微秒。脈衝之間的間隔為0.5至1.0秒。電力由電池、可充電電池或太陽能電池提供。另一方面，文獻ep1936045a1描述了一種衛生設備，該衛生設備包括具有用於衝洗安裝的傳感器的盆，該傳感器由控制設備控制。
5.最後，文獻us3434164a描述了一種自動衝洗控制系統，包括用於感測用戶在小便器處的存在的電壓驅動的接近感應設備，響應於所述接近感應設備的第一水控制設備，用於在用戶接近時以第一速率從通過小便器的供水開始水流，以及第二水控制設備，其響應於：所述接近感應設備，用於在用戶離開小便器之後在預定時間內以第二速率從供水設備開始水流通過小便器。
6.所描述的文件僅構成描述檢測系統的文件中的一部分。然而，所有這些文件都有同樣的缺陷。首先，所有發現的文檔都基於使用不同技術的存在檢測器。今天在公共衛生間使用的大多數探測器是光學探測器。這種類型的探測器的問題在於，它們無法將人類的存在與通常在公共衛生間發現的另一種物體的存在區分開來，例如紙張、塑料、汙垢的殘留物，甚至是生物，例如昆蟲或小型齧齒動物。
7.這些問題導致當前的系統相當不衛生，提供大量誤報，並導致水浪費，最重要的是，如果在浴室中檢測到事故，它們無法建立預測性和糾正性維護。
8.要考慮的另一個重要點是，當前的設備通常要求用戶非常接近傳感器，實際上與傳感器接觸，這種類型的設備中的金屬表面是病原體傳播的來源。因此，傳感器最好能夠從足夠遠的距離探測到使用者，以防止由於接觸而傳播的任何可能性。
9.另一方面，在另一種類型的典型流體分配設備中，例如石油化工行業中存在的管網或公共飲用水分配網絡中，沒有描述用於管理、控制和預測性維護的系統，該系統允許實時準確地知道管道的狀況，檢測任何類型的洩漏，通過流體的差異或由於諸如上述潮溼房間的事件引起的管網的任何變化。
技術實現要素：
10.本發明的目的是通過使用受控電磁場(cemf)技術，在潮溼的房間和流體配電網中的設備中進行管理、控制和預測性維護的系統，允許區分人的存在與任何其他存在，以及通知可能發生在潮溼房間和/或流體分布網絡中的任何事件，以及為此目的建立糾正措施，所有這些都符合權利要求1的設備。根據權利要求1，本發明設備的具體實施例在權利要求中描述。本發明的其他方面在獨立實施例中描述。
11.因此，本發明的特殊性在於，在潮溼房間中的設備(例如，小便器、水槽、幹手器或碗中)的每個待控制元件中提供至少一個cemf傳感器，儘管它可以在潮溼房間內的任何元件中實現，例如，紙分配器、肥皂分配器、電氣設備或任何其他元件。在這方面，必須指出，一個傳感器可以用於每個潮溼的房間或區域，或者一個傳感器可用於每個元件，這兩種解決方案在這方面是無關的。
12.本文以非限制性實例的形式介紹了在諸如公共和/或私人使用的潮溼房間中使用的流體分配設備。但是，也介紹了其他用途，例如通過測量管道內的壓力和/或cemf傳感器產生的流體類型來控制管道網絡中流體的通過，這在石化工業或公共供水網絡中是有用的。
13.該設備工作原理簡單。該設備基本上包括產生正弦波(交流電)的振蕩器電路，其輸出連接到布置在潮溼房間的元件中的至少一個天線，優選地集成在其中。該電路具有閉環的特殊性，因為天線的信號依次被配置為振蕩器電路的輸入信號。這種配置允許跟隨天線的信號，即，當存在幹擾並且場幅度改變時，這種改變將立即影響振蕩器電路輸入，由此顯著增加了設備的靈敏度，並且現有技術中描述的傳統發射器-接收器配置也變得不必要。另一個重要的優點是所述配置不受外部噪聲的影響，因為閉環配置在邏輯上消除了信號中可能存在的噪聲。在屬於同一申請人的文獻ep2980609或文獻ep3553477中已經描述的這種閉環配置應用於對電子系統特別不利的環境中，例如潮溼的房間，特別是公共和/或私人使用的浴室，這些房間邏輯上是潮溼和骯髒的環境，具有根據本發明解決的許多特殊性。
14.本發明所應用的cemf技術的基礎源於這樣一個事實，即人體像任何其他現有物體一樣，具有自己的介電特性，這取決於材料、密度、體積、溫度和導電性。當一個物體與另一個物體接觸或靠近時，不同物體之間電勢的差異會引起它們之間的多個靜電相互作用。這種效應在天線周圍的電磁場中產生波動，這些波動由設備連續測量。準確地說，天線信號的測量，即由於幹擾而測量天線阻抗的變化，反過來塑造天線周圍的受控電場和磁場，並允許確定哪個物體引起了所述幹擾，即一個人，一個動物，或一個無生命的物體，取決於產生的阻抗的變化。
15.因此，作為本發明的結果，cemf傳感器可以安裝在潮溼房間的典型的不同元件中，例如公共和/或私人使用的浴室，例如小便器、水槽、烘乾機或碗，這樣不僅可以檢測到人的存在，而且還能夠檢測到排水管堵塞，例如，通過檢測水位的增加，並切斷供水。它還將能夠
檢測潮溼房間中不常見的元素的存在，例如，檢測塑料、粉末或異物，通過集成在潮溼房間的元素中的不可見系統來執行所有這一切，這允許防止存在檢測中的假陽性，從而節省水資源，因此允許對整個系統進行預防性維護。
16.本發明的範圍由權利要求限定。在整個描述和權利要求中，「包括」一詞及其變體並不打算排除其他技術特徵、組件或步驟。對於本領域的技術人員，本發明的其他對象、優點和特徵將部分從本發明的描述中推斷出來，部分從本發明的實踐中推斷出來。以下使用示例和相關圖形以說明性和非限制性的方式提供。此外，本發明涵蓋本文所指出的特殊和優選實施例的所有可能組合。
附圖說明
17.下面非常簡要地描述了一系列有助於更好地理解本發明並且明確地與所述發明的實施例相關的附圖和圖表，這些附圖和圖表作為其非限制性示例提供。
18.圖1顯示了在本發明的對象潮溼房間(例如浴室)中安裝的用於管理、控制和預測性維護的系統中實施的cemf傳感器的示意圖。
19.圖2顯示了本發明的對象，用於潮溼房間中設備的管理、控制和預測性維護的系統示意圖。
20.圖3顯示了實施本發明系統的小便器的示意圖。
21.圖4顯示了實施本發明系統的馬桶的示意圖。
22.圖5顯示了實施本發明系統的水槽的示意圖。
23.圖6顯示了實施本發明系統的幹手器的示意圖。
24.圖7顯示了實施本發明系統的管道安裝的示意圖。
具體實施方式
25.本發明基於文獻ep2980609和/或ep3553477中描述的cemf技術的實現，其指示在此作為參考。因此，如圖1所示，cemf傳感器100基於與振蕩器電路102連接的一個天線101、101a、101b、101c、101d、101e。cemf傳感器的特殊性在于振蕩器102的輸出和輸入都與同一天線101連接，使得天線101的信號被反饋到振蕩器102本身。換言之，鑑於上述幹擾被配置為振蕩器電路102的輸入，振蕩器102的信號發射與天線101中檢測到的幹擾成正比。
26.另一方面，振蕩器102的相同輸入信號由處理器104通過模數轉換器103獲取。處理器104還包括一個或多個存儲器，該存儲器存儲由指令組成的程序，當由處理器104運行時，使得cemf傳感器100：(a)連續採集天線101周圍產生的信號；(b)建立與所採集的信號相對應的行為模式，以及(c)將與所採集的信號相對應的行為模式連同檢測到幹擾的天線101a
…
101e的標識代碼一起發送至外部伺服器105。行為模式可以以連續的方式發送到伺服器105，其中發送所有識別的模式，或者以離散方式，僅發送被識別為錯誤模式的模式。在另一個實際實施例中，行為模式也可以在本地處理器中自主處理，並且只發送錯誤代碼。
27.外部伺服器105將負責融合來自位於不同物理位置的不同傳感器100的數據。因此，通過數據融合，可以根據檢測到的幹擾制定預防和/或糾正措施。
28.本發明的優點之一是它可以通過低阻抗電路通過主動防護106以受控的方式發射電磁場，這樣，通過形成發射-接收天線的唯一導電元件，電磁場可以定向到可以為每個特
定應用確定和配置的影響區域，如下所述。
29.由於這種結構，設備能夠根據變化的大小，即，根據產生的幹擾，區分是否存在人、動物或任何其他物體，鑑於本發明是基於該儀器測量存在於該儀器所連接的每個天線周圍的電磁場變化的能力，由於該設備可以與多個天線連接，具有每個天線相對於其他天線獨立工作的特殊性，即，每個天線在檢測幹擾方面具有相同的能力和功能，發射受控電磁場，並反過來檢測該場的幹擾。
30.如所指示的，伺服器105可以對檢測到的幹擾建立預防和/或糾正措施。傳感器100的多功能性使其能夠探測任何外來物體，而不僅僅是檢測人的存在，如在現有技術的文獻中那樣。在這個意義上，位於潮溼公共場所中的傳感器100可以檢測諸如昆蟲或齧齒動物的存在。通過連續測量每個天線101a
…
101e周圍的電磁場和電場，還可以檢測到小便器或水槽中的堵塞問題，例如，由於探測到異物，如塑料、紙張，或導致水位不斷上升的擾動變化。要考慮的另一點是，傳感器100可以連續地檢測滴水或損失水，這可以顯著節省水資源，並大大降低安裝成本。由於這種結構，可以從伺服器105建立糾正措施，例如，關閉特定區域的水通道或通知清潔人員。
31.圖2顯示了本發明的對象，用於公共和/或私人使用的潮溼房間的控制和預測性維護系統的分布圖。從這個意義上說，可以觀察到多個傳感器100a
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100e，其中每個傳感器都連接到布置在潮溼房間的不同元件中的特定天線101a
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101e，例如圖3所示的小便器，圖4所示的馬桶，圖5所示的水槽或者圖6所示的幹手器。天線101a
…
101e的分布是非常重要的，下面將參考圖3到圖6進行解釋。另一方面，重要的是指出傳感器100的結構可以變化，包括多個天線101a
…
101e，每個天線與振蕩器電路102連接。振蕩器電路102的輸入信號將與不同的模數轉換器電路103連接，並從這些電路連接到單個處理器105，該處理器105將接收每個天線101a
…
101e的信號。
32.如上所述，天線101a
…
101e在潮溼房間的每個元件中的分布是非常重要的。在圖3中可以看到天線101a是如何集成在小便器3的主體中的。天線101a實體化在金屬條中，該金屬條被安置在小便器3的本體的下部區域內。因此，它是完全不可見的，因此是防篡改的，並允許幹擾檢測範圍高達1.5米。當有人靠近時，它會在天線101a周圍產生的電磁場中產生幹擾，並在人離開時啟動水機制。然而，這只是它的常規用途。考慮到傳感器100的靈敏度，當水以異常的速度下降時，當有紙、塑料等異物時，或者當水位上升而沒有排空時，幹擾也會有所不同。換言之，在傳感器100中，由於建立了幹擾類型，因此不僅尋求逐個比較信號，而且還描述典型的數據序列或情況。例如，一個典型的情況包括從「沒有發現」到「發現一個人」，從那裡到「發現有水落下」，最後是「人離開了」和「沒有水落下」。在該序列的典型檢測中出現故障顯然表明小便器3中有錯誤，因此伺服器105可以識別適合於每個已識別錯誤的預防和/或糾正措施。例如，當檢測到人並且水沒有下落時，採取的措施是不一樣的，也就是說，由於水被關閉而產生的錯誤，例如，當由於截止閥的破損或任何其他類型的檢測而檢測到不存在的連續水滴時。
33.在如圖4所示的馬桶應用中，本發明本質上以類似於小便器3的方式應用。從這個意義上說，101b天線圍繞著馬桶的上部，在周圍產生一個電磁場，用於探測坐在馬桶上的人。在正常操作下，當人起身離開馬桶時，傳感器100就會激活水箱中的水流。同樣，就像前面的案例一樣，本發明的優點不在於存在檢測，而是在於識別人和馬桶4的行為模式，其可
以根據識別出的故障採取不同的預防或糾正措施。例如，可以檢測出人是坐在蓋子42上還是坐在馬桶自身，所以沒有必要讓水通過。也可以檢測馬桶4上邊緣的汙垢或者由紙張或類似物引起的堵塞，這可能涉及自動通知清潔服務，以及在適當的情況下，如果以這種方式實施，只要沒有檢測到人的存在，通過關閉進出馬桶的門來關閉所述馬桶，直到清潔人員啟用它。
34.在圖5所示的水槽5應用中，天線101c完全包圍水槽5的外上邊緣以在水槽5周圍產生電磁場。因此，當使用者到達並與水龍頭51接觸時，能夠使水通過水龍頭51，當使用者把手移開時，上面提到的水龍頭51就會關閉，從而形成一個衛生系統。正如圖3或圖4所描述的，
35.該系統的有用性和優勢不在於僅僅檢測，而在於識別馬桶使用者的典型行為模式，從而建立元件的正確使用或不正確或錯誤使用。例如，典型的順序是「將手移近
」‑「
打開水龍頭
」‑「
將手移開
」‑「
關閉水龍頭」。天線101c將檢測與這些動作相對應的磁場中產生的任何幹擾。然而，如果這些步驟中的任何一個失敗或出現不可預見的事件，例如在水槽中檢測到紙張或塑料等異物，則可以產生不同的糾正或預防措施。即使執行了上述順序，如果傳感器100檢測到可以被歸類為額外幹擾的幹擾，例如水槽5中存在大量紙張，它會導致水龍頭不能打開或水流流出被調節，以防止進一步堵塞。在某些應用中，甚至可能存在一種請求移除紙張和/或證明水龍頭51中沒有水的用戶通知顯示。
36.在圖6所示的幹手器6的應用中，在熱空氣出口處基本上有圍繞其下部的天線101d。圖3到圖5所描述的優點對於幹手器來說是一樣的，因為它涉及到一個隱形和防篡改系統，它允許行為模式檢測，而不僅僅是存在檢測，這是行為模式的一小部分，因為不同的行為會在天線101d周圍的電磁場產生變化，從而導致不同的糾正或預防反應來自伺服器105。
37.最後，圖7顯示了在石化工業或公共飲用水管理網絡中使用的類型的管道網絡中的應用。在這個應用中，實際上有一個天線101e圍繞著管道7。在本實施例中再現了為上述示例所描述的優點，因為它涉及一種不可見的、防篡改的且易於實現的系統，該系統允許檢測流體通道的壓力以及所述壓力的任何最小變化，這樣，由於在天線101e周圍的電磁場中產生的不同作用的變化而引起的壓力的任何意外變化都可以建立和表徵，而這些變化反過來又引起來自伺服器105的不同糾正或預防響應。