[发明专利]流体中的物理-化学参数传感器的经改进的放置

说明书

本发明旨在通过以下操作将传感器放置在流体分布网络中：通过模拟网络操作场景；通过确定传感器位置的候选集合；通过确定每种场景下每个传感器的测量结果以及对相关联的异常的检测；通过将分数归于传感器位置的每个候选集合，表示放置在该集合位置中的传感器完成任务的能力。最后，使用所谓的遗传算法来修改候选集合，直到验证了停止标准为止。所述遗传算法能够例如包括交叉或突变候选集合。

技术领域

本发明涉及流体分布网络的领域，诸如水或气体分布网络。更具体地，本发明涉及确定允许测量物理化学流体数据的传感器的最佳位置。

背景技术

水分布网络可能受到影响水质的众多异常的影响。例如，可能由回流或连接错误、由规则地沉积在管道中并突然恢复悬浮的物质颗粒、由与网络的构成材料的反应、或者由细菌再生长现象的细菌而故意引入(恶意行为)或意外引入的各种污染物而使水污染。为了防止可能由污染而导致的破坏效果，或者更普遍地说，由于水质下降而可能导致用户不适(颜色、味道、气味等的变化)，重要的是要尽快并且准确地检测和表征影响水质的任何事件。影响水质的问题也可能发生在天然水系中，诸如湖泊、池塘或河流的水域或水道或者天然水域或水道的集合。这些系统可能受到例如意外污染或藻类的异常生长的影响，这会严重破坏其状况并且妨碍其使用(饮用水、沐浴水等)。

水分布网络还能够看到发生其他异常，诸如泄漏、压力过高或压力过低、阀门位置不正确等。其他流体分布网络(诸如气体分布网络或油管道网络)可能会受到异常(例如过压或泄漏)的影响，需要纠正措施。

在使用所连接的传感器的情况下，能够显著增加在流体分布网络中检测异常的有效性。这样的传感器允许在网络的一点处测量流体的一个或多个物理化学参数(压力、速度、浊度、pH等)，并且这些参数值被本地分析或者传输到服务器以用于分析。因此，能够自动地检测流体分布网络的异常或污染，并且能够立即采取纠正或预防动作。由本申请的申请人提交的法国专利申请号1763286描述了一种基于连续水体中的物理化学参数的测量来检测连续水体中的异常的设备。

流体分布网络中的异常可能出现在网络的各个点处。例如，水分布网络中的污染可能出现在蓄水池(reservoir)中到网络的入口点处，但是也可能出现在网络的另一点处，例如可能触发回流的工厂。以这种方式产生的污染就其性质而言，仅有在至少一个传感器已经能够检测到参数的异常变化时，亦即当污染已经到达该传感器时，才能被检测到。无法检测到污染是非常成问题的，特别是对于饮用水分布网络而言，这可能会影响网络用户的健康。其还可能导致不影响用户健康的问题，并且通常需要采取有疗效和有害动作以确保服务的连续性。

能够通过增加水分布网络中的传感器的数量来改善对异常的检测。然而，这些传感器的购买和使用是昂贵的，特别是对于其维护而言。因此，重要的是要在尽可能少的传感器数量的情况下，尽可能快速地对水分布网络的最大可能部分进行异常检测。因此，传感器的合适布置是必不可少的，以利用有限数量的传感器来实现对异常的令人满意的检测。

在水分布网络中对给定数量的传感器的最佳放置的问题是极其复杂的组合问题。实际上，不能够在标准尺寸的水分布网络上(例如，在城镇或区域的规模上)测试所有解决方案，因为对传感器位置的所有可能组合进行详尽的测试需要太大而无法在实践中实现的计算能力。