[发明专利]容积式实时流引擎

说明书

容积式实时流引擎，使用模拟水位检测技术确定进入废水泵站的实时流量的方法和系统。精确水位生成装置机制为用于计算水位之间的体积的每个水位从多个读数提供精确的平均值。利用两个连续水位，使用精确流量计算装置计算它们之间的体积以及从一个水位移动到另一个水位所花费的时间。实时流入量计算装置添加有关泵运行和溢流事件的结果，它们是水离开泵站的方式。当水位接近泵启动或停止时，或者发生异常事件时，预测异常事件调节装置用一个更稳定和可能的值(即，最后计算出的值加上它随时间的变化)取代非常可能异常的实时流入结果。

技术领域

本发明涉及用于例如废水泵站的实时流量计以及泵管理系统。

背景技术

废水泵站有一口井，污水从管道进入井中，并通过一个或多个泵泵出。在配备恒速泵的泵站中，使用模拟和数字水位检测技术在预定水位启动和停止泵，从而形成填充循环和泵送循环。理想地，为了使由泵启动应力引起的泵的磨损最小化，这些水位之间的距离应该最大化。容积式流量计使用这些预定水位和它们之间的水的体积来生成从一个水位移动到下一个水位所花费的时间内的平均流量。这意味着只有达到已知水位时才能计算流量，这可能需要几秒到几小时。因此，由容积式流量计生成的值始终是旧数据的平均值。

泵站流量计之类的产品在被授予专利权的现有技术中是众所周知的，如以下序号的美国专利：发明人Martin的4,127,030，Jorristma的4,455,870、4,669,308和4,821,580，Olson的4,467,657，Free等人的4,897,797，Hon的4,856,343，Adney的4,962,666，Marsh等人的5,313,842和5,385,056，Beaudo的5,597,960、5,831,174、6,990,431和2004/0260514，Saukko的8,740,574和2011/0076163，以及Duncan等人的8,956,125、9,464,925和2009/0202359。所有这些专利文献都为了容积式流量计或为了工作负载效率而以某种方式使用水位测量来计算体积。它们都假设其公式、方法、过程或装置中使用的水位代表精确的水位，没有可能存在的误差系数。这些专利中的一些专利通过将其与其他流量结果进行比较来分析所得到的流量，但是它们都没有在工艺开始时通过分析用于计算流量结果的原始水位值进行这种操作。它们都没有提到用于计算它们的流量的水位测量的精度或由这些水位测量的波动引起的误差，因此先前的发明都没有描述能够显著增加水位测量的精度以足以增加由前面提到的发明所计算出的流量的装置。

因为安装和使用简单且便宜，容积式流量技术很受欢迎，但其精度波动很大，因为它与水位之间的距离成正比。泵的运行基于从水位检测设备接收的信号。在认为达到预定水位时，水位检测设备产生信号。实际上，井中水面上的波浪的大小极大地影响了该信号。在水的平均表面达到预定的启动水位之前，波的顶部将触发泵的启动；在水的平均表面达到预定的停止水位之前，波的底部将触发泵的停止。因此，容积式流量计的精度由以下公式确定：

流量精度误差＝瞬时水位精度/用于计算流量的水位之间的距离

如果波浪为1/2英寸，泵启动或停止处的水位之间的距离为20英寸，则流量精度误差为2.5％(0.5/20)。如果波是1/2英寸，水位之间的距离是2英寸，则流量精度误差是25％(0.5/2)。减小用于计算站中流量的水位之间的距离大大增加了计算的流量误差，增加到它变得毫无意义。在上面的例子中，如果流量计算中使用的水位精度为0.05英寸，那么计算水位之间为2英寸的流量计的精度将为2.5％(0.05/2)。因此，在该领域需要一种能够减少与容积式流量计算所使用的水位值相关的误差的方法。

有多种流量技术可以在泵站生成实时流量，但只有以下技术足够成熟而能够在废水中长时间正常工作：磁通道、超声波通道和开放通道。这些技术及其多种变种的问题是它们的购买和安装成本，当物理限制允许安装它们时，这些成本非常高。这就是为什么大多数废水泵站没有采用任何实时流量技术的原因。