实时远程泄漏检测系统及方法

实时远程泄漏检测系统及方法
【专利摘要】一种实时远程泄漏检测系统包括泄漏检测传感器节点，其被配置为根据多个传感器管理模式进行操作。多个所述泄漏检测传感器节点被安装在地下管道上，并且当NTP(网络时间协议)节点的时间通过如全球定位系统的定时源被设置并且泄漏检测传感器节点进入特定传感器管理模式时，至少一个网络节点被配置为使NTP节点与泄漏检测传感器节点时间同步。所述系统可以传送在无线安装到管道上的传感器节点中实时收集的泄漏声音数据到控制中心以检查管道是否发生泄漏并同时确定泄漏位置。
【专利说明】实时远程泄漏检测系统及方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年6月27日提交的韩国专利申请10-2013-0074907的优先权， 其全部内容通过引用的方式并入本文。

【技术领域】
[0003] 本发明涉及实时远程泄漏检测，更具体地说，涉及一种实时远程泄漏检测系统和 方法，其传送在无线安装在管道上的传感器节点中实时收集的泄漏声音数据用于检查管道 是否发生泄漏并确定泄漏位置。

【背景技术】
[0004] 水管被铺设在地下用于将水供应到建筑物，并根据老化状态需要适当的维护。因 为水管铺设在地下，其老化状态的检查不容易操作并且老化管道的泄漏导致水的浪费。为 解决这一问题，各种漏水检测器已被开发。
[0005] 韩国专利注册号10-1107085公开了一种具有可以提供同步信号的GPS接收器模 块的用于检测漏水的漏水检测单元。所述漏水检测单元可以无线地收集泄漏数据，通过使 用相对少量的泄漏传感器覆盖大面积，并且每当用于确定是否已发生漏水的漏水检测被执 行时可以更新阈值。因此，漏水检测单元可以根据安装最小化影响并且可以防止发生故障。
[0006] 韩国专利注册号10-1110069公开了一种用于输油管道的泄漏监测系统，其使用 传感器网络通过远程实时传输缺陷信息以有助于输油管道的有效管理。该系统可检查缺陷 是否存在于输油管道外表并确定输油管道的缺陷位置来有效地管理输油管道外表。


【发明内容】

[0007] 本发明的实施方式包括实时远程泄漏检测系统，其能够传送在无线安装在管道上 的传感器节点中实时收集的泄漏声音数据以检查管道是否发生泄漏并确定泄漏位置。
[0008] 本发明的实施方式还提供了实时远程泄漏检测系统，其能够在特定传感器管理模 式中通过NTP (网络时间协议）服务器执行泄漏检测传感器的时间同步。
[0009] 本发明的实施方式还包括实时远程泄漏检测系统，其能够通过网络节点执行连接 至IJ泄漏检测传感器的通信协议和连接到控制中心的通信协议之间的转换。
[0010] 在一些实施方式中，实时远程泄漏检测系统包括多个泄漏检测传感器节点，其被 配置为根据多个传感器管理节点进行操作，多个泄漏检测传感器节点被安装在地下管道上 并且当NTP(网络时间协议）节点的时间通过GPS(全球定位系统）被设置并且多个泄漏检 测传感器节点进入特定传感器管理模式并且至少一个网络节点根据多个传感器管理模式 进行操作时，至少一个网络节点使NTP节点与多个泄漏检测传感器节点时间同步。
[0011] 在一个实施方式中，实时远程泄漏检测系统还可以包括泄漏检测控制节点，其不 论至少一个网络节点之间的连接是否存在而形成AD-H0C网络，并且与作为网络源或目的 地的特定网络节点进行通信。
[0012] 在一个实施方式中，所述至少一个网络节点可以具有第一 NTP层，并且可以在特 定传感器管理模式下从多个泄漏检测传感器节点接收时间同步请求。
[0013] 多个泄漏检测传感器节点可以具有在第一 ΝΤΡ层上的第二ΝΤΡ层，并且其中第一 和第二ΝΤΡ层彼此不必是端对端关系。
[0014] 在一个实施方式中，当通过特定网络节点完成时间同步时，多个泄漏检测传感器 节点可以将地下管道声压转换为数字信号以传送到泄漏检测控制节点。
[0015] 所述至少一个网络节点可以通过第一通信协议连接多个泄漏检测传感器节点，通 过第二个通信协议连接泄漏检测控制节点，并且可以执行第一和第二通信协议之间的转 换。
[0016] 所述至少一个网络节点可以执行特定泄漏检测传感器节点和泄漏检测控制节点 之间的MULTI-HOP通信，以基于当前时刻的路径可靠性或即时流量确定下一个节点。
[0017] 在一个实施方式中，至少一个网络节点可以直接地或间接地通过多路径方案、根 据故障是否存在或根据即时流量进行无线通信。
[0018] 即时流量可以通过下面的数学公式计算：
[0019] T = (f(V)*g(D)) /(M_hop_num/A_hop_num)
[0020] 其中f(V)对应于至少一个网络节点的传送速度，g(D)对应于至少一个网络节点 之间的距离，M_hop_num对应于通过MULTI-HOP的至少一个网络节点之间的跳频数量，并且 A_hop_num对应于通过MULTI-HOP连接的至少一个网络节点的数量。
[0021] 泄漏检测控制节点可以通过特定网络节点控制多个泄漏检测传感器节点以检测 地下管道的泄漏。
[0022] 在一个实施方式中，当地下管道发生泄漏时，所述泄漏检测控制节点可以计算当 地下管道声压到达多个泄漏检测传感器节点中的一个时的第一时间和当地下管道声压到 达多个泄漏检测传感器节点中的另一个时的第二时间之间的时间差，其中所述一个和另一 个泄漏检测传感器节点被安装在地下管道的两侧。
[0023] 泄漏检测控制节点可以基于计算出的地下管道的时间差估算地下管道的泄漏位 置。
[0024] 在一些实施方式中，用于实时远程泄漏检测的方法是通过实时远程检测系统实现 的，所述系统包括多个泄漏检测传感器节点、至少一个网络节点和泄漏检测控制节点，实时 远程泄漏检测方法包括（a)在至少一个网络节点中通过GPS (全球定位系统）设置NTP (网 络时间协议）的时间，（b)检查多个泄漏检测传感器节点是否进入一个特定传感器管理模 式以及（c)当多个泄漏检测传感器节点进入特定传感器管理模式时，在至少一个网络节点 中使NTP节点与多个泄漏检测传感器节点时间同步。
[0025] 在一个实施方式中，用于实时远程泄漏检测的方法还可以包括（d)通过特定网络 节点由泄漏检测控制节点控制多个泄漏检测传感器节点，用于在多个泄漏检测传感器节点 中检测地下管道的泄漏。
[0026] 用于实时远程泄漏检测的方法还可以包括（e)使泄漏检测控制节点接收来自于 特定网络节点的地下管道声压的数字信号，用于通过泄漏概率算法计算泄漏概率值。
[0027] 用于实时远程泄漏检测的方法还可以包括（f)在泄漏检测控制节点中检查泄漏 概率值是否超过特定标准来确定泄漏是否发生。
[0028] 在一个实施方式中，用于实时远程泄漏检测的方法还可以包括（g)当所述地下管 道发生泄漏时，计算时间差来估算地下管道的泄漏位置，其中该时间差是当地下管道声压 到达多个安装在地下管道两侧的泄漏检测传感器节点时在泄漏检测控制节点中产生的。
[0029] 本发明的实施方式可以传送在无线安装在管道上的传感器节点中实时收集的泄 漏声音数据，以检查管道中是否发生漏水并确定泄漏位置。
[0030] 本发明的实施方式可以通过NTP服务器在特定传感器管理模式中执行泄漏检测 传感器的时间同步。
[0031] 本发明的实施方式可以通过网络节点执行连接到泄漏检测传感器的通信协议和 连接到控制中心的通信协议之间的转换。

【专利附图】

【附图说明】
[0032] 图1是一个示意图，示出了一个实时远程泄漏检测系统。
[0033] 图2是一个框图，示出了图1中的实时远程泄漏检测系统的构成。
[0034] 图3是一个流程图，示出了使用图1中的实时远程泄漏检测系统操作的实时远程 泄漏检测程序。
[0035] 图4(a)和4(b)是示意图，示出了图1中的实时远程泄漏检测系统的网络节点。
[0036] 图5是一个示意图，示出了图1中的实时远程泄漏检测系统的泄漏检测控制节点 的AD-H0C网络。

【具体实施方式】
[0037] 本发明的说明仅仅是用于解释结构或功能的实施方式，因此本发明的范围不应被 理解为限于在所述实施方式中说明的实施方式。也就是说，由于所述实施方式可以不偏离 其特征地以几种形式实施，还应当理解的是，除非另有说明，所描述的实施方式不受任何前 述说明的细节所限制，而应当在如所附权利要求中限定的范围内广泛地被理解。因此，在所 述权利要求范围或其等同范围内的各种变化和修改旨在由所附权利要求书所涵盖。
[0038] 在本发明公开中描述的术语可以被理解如下。
[0039] 诸如"第一"和"第二"等可以用于描述各种元件，这些元件不能被理解为限于上 述术语。上述术语用于区分不同的元件。例如，第一元件可以被称为第二元件而不偏离本 发明的权利的范围，同样地，第二元件可被称为第一元件。
[0040] 术语"和/或"应被理解为包括可以由一个或多个相关的项目构成的所有的组合。 例如，术语"第一项、第二项和/或第三项"指的不仅是第一、第二、或第三项，而是可以由所 述第一、第二或第三项的两个或多个项目构成的所有的项目的组合。
[0041] 可以理解的是，当元件被指"连接到"另一元件时，其可以直接连接到另一元件或 通过中间元件连接到另一元件。相比之下，当元件被指被"直接连接到"另一元件时，不存 在中间元件。另外，除非明确描述为不同含义，词"包括"及其变化如"包括"或"包含"将被 理解为暗示包括所陈述的元件但不排除任何其它元件。同时，其他描述元件之间关系的表 达，如"之间"、"立刻之间"或"相邻"与"直接相邻"可以理解为同样的意思。
[0042] 单数形式"一"、"一个"和"所述"在本发明公开中旨在也包括复数形式，除非上下 文另有明确说明。这将会进一步理解为，术语如"包括"或"具有"等旨在表明在本说明书 中公开的特征、数量、操作、动作、元件、部件、或它们的组合，并且并非是意在排除一个或多 个其它特征、数量、操作、动作、元件、部件或它们的组合可能存在或可能被添加的可能性。
[0043] 识别字母（例如a、b、c等）在各个步骤中用于方便说明，并且不描述各个步骤的 顺序。除非在上下文中特别提到，所述各个步骤可以基于上述顺序被改变。即，各个步骤可 以以所描述的相同的顺序来执行，可以基本上同时执行，或者可以按相反的顺序执行。
[0044] 本发明可以作为机器可读媒介中的机器可读代码被实现。所述机器可读媒介包括 任何类型用于存储机器可读数据的记录设备。所述机器可读记录媒介的实例包括只读存储 器（ROM)、随机存取存储器（RAM)、光盘只读存储器（CD-ROM)、磁带、软盘和光学数据存储。 所述媒介也可以是载波（例如，网络传输）。所述计算机可读记录媒介可以分配在以分散方 式存储和执行机器可读代码的网络化机器系统中。
[0045] 在本申请中所使用的术语仅仅用于描述【具体实施方式】，并不旨在限制本发明。除 非另有定义，本申请中使用的所有术语，包括技术和科学术语，具有与本领域技术人员通常 理解术语相同的含义。这些术语如那些在通常使用的字典中定义的要被解释为具有等同于 在现有技术相关领域的上下文的含义，并且不应被理解为具有理想或过于正式的含义，除 非在本申请中明确定义。
[0046] 图1是一个示意图，示出了一个实时远程泄漏检测系统，并且图2是一个框图，示 出了图1中的实时远程泄漏检测系统的构成。参照这些附图，实时远程泄漏检测系统100 包括多个泄漏检测传感器节点110、网络节点120、网关130和泄漏检测控制节点140。
[0047] 多个泄漏检测传感器节点110根据多个传感器管理模式进行操作，并且其安装在 地下管道10上。注意，本文中所呈现的各种实施方式都是基于安装在地下的管道而在上下 文中进行讨论。然而，该教导同样适用于其它管道安装配置（例如地上、隐蔽、暴露、它们的 组合等）。
[0048] 在一个实施方式中，多个泄漏检测传感器节点110被安装在地下管道10上并在睡 眠模式、待机模式和操作模式中进行操作。此外，多个泄漏检测传感器节点110可以根据来 自泄漏检测控制节点140的输入或指令手动或自动地测量管道10声压。多个泄漏检测传 感器节点110可以被安装在圆筒状的泄漏检测传感器箱内，例如，以所需间隔（例如，50米 到300米的间隔）安装的66毫米直径和125毫米到130毫米高的泄漏检测传感器箱，而不 论管道的类型或直径如何。
[0049] 根据目前实施的特定模式（例如，睡眠模式、待机模式和操作模式），多个泄漏检 测传感器节点110提供给多个元件电源的形式可能会有所不同以减少不必要的电池电源 消耗。
[0050] 在一个实施方式中，在睡眠模式下，泄漏检测传感器节点110可以给RTC(实时时 钟）供电，以在特定或所需的时间将传感器管理模式转换为待机模式。泄漏检测传感器节 点110可以在待机模式中给二进制CDMA和使用网络节点120收发的CPU供电，以启动或引 导二进制CDMA和CPU。泄漏检测传感器节点110可以在操作模式中给加速度传感器、放大 器和A/D板供电，以测量管道10声压。
[0051] 当睡眠模式被切换为待机模式后，泄漏检测传感器节点110可以通过网络节点 120的NTP (网络时间协议）节点执行时间同步。
[0052] 在一个实施方式中，泄漏检测传感器节点110可以形成一个专用于特定网络节点 120的NTP层。泄漏检测传感器节点110可以具有第一 NTP层上的第二NTP层并且所述第 一和第二ΝΤΡ层彼此可以没有端对端关系。
[0053] 当通过特定网络节点120完成时间同步后，泄漏检测传感器节点110可将管道10 声压转换为数字信号以传送到泄漏检测控制节点140。泄漏检测传感器节点110可以通过 第一通信协议连接特定网络节点120,以传送管道10声压到特定网络节点120。第一通信 协议对应于二进制CDMA并且声压对应于转换为数字信号的数据。
[0054] 当NTP (网络时间协议）节点的时间通过GPS (全球定位系统）设置并且多个泄漏 检测传感器节点110进入特定传感器管理模式时，网络节点120可以使NTP节点与泄漏检 测传感器节点110时间同步。
[0055] 在一个实施方式中，当泄漏检测传感器节点110从睡眠模式切换为待机模式以请 求时间同步时，网络节点120可以使泄漏检测传感器节点110执行时间同步。网络节点120 可以形成第一 NTP层并且接收来自具有在第一 NTP层上形成的第二NTP层的泄漏检测传感 器节点110的时间同步请求。网络节点120和泄漏检测控制节点110的关系可以对应于 1 : N。
[0056] 网络节点120可以通过第一通信协议连接泄漏检测传感器节点110,通过第二通 信协议连接泄漏检测控制节点140,并且执行第一和第二通信协议之间的转换。
[0057] 在一个实施方式中，网络节点120可以在最远距离（例如，500米）通过第一通信 协议连接到泄漏检测传感器节点110,以接收通过泄漏检测传感器节点110测得的管道10 声压或将接收自泄漏检测控制节点140的指令传送到传感器节点110。第一通信协议可以 是RF (射频）通信。
[0058] 在另一个实施方式中，网络节点120可以通过第二通信协议连接到泄漏检测传感 器节点110以接收测量管道10声压的指令，或将由泄漏检测传感器节点110测量的管道10 声压传送到泄漏检测控制节点140。第二通信协议可以是一个移动的无线通信，例如蜂窝或 Wi-Fi 〇
[0059] 特定网络节点120可以是与泄漏检测控制节点140进行通信的网关130中的一 个。网络节点120和网关130之间的关系可以对应于1 : N。
[0060] 在一个实施方式中，如图4(a)所示，网络节点120可以包括AC/DC501、RF调制解 调器502、GPS天线503和RF天线504。AC/DC501可以将直流电转换为交流电，或者可以将 交流电转换为直流电。RF调制解调器502可包括多个从RF调制解调器和一个主RF调制解 调器，使得主RF调制解调器收集由多个从RF调制解调器无线传送的数据。另外，GPS天线 503可以接收GPS卫星信号并且RF天线504可收发RF调制解调器502的频率。
[0061] 在另一个实施方式中，如图4(b)所示，网关130可包括AC/DC501、RF调制解调器 502、GPS 天线 503、RF 天线 504、CDMA 调制解调器 505 和 CDMA 天线 506。所述 AC/DC501、RF 调制解调器502、GPS天线503和RF天线504可以以类似于在网络节点120中实现这些组 件的方式来实现。CDMA调制解调器505可以进行10Mbps双向传送。CDMA调制解调器可以 收集一定量信息并且一次传送所收集的信息，或者可以共享CDMA调制解调器502的一个频 率以收发数字信号。
[0062] 网络节点120可以进行特定泄漏检测传感器节点110和泄漏检测控制节点140之 间的MULTI-HOP通信，以基于路径可靠性或当前时刻的即时流量确定下一个节点。路径可 靠性可以表示能够恒定地收发数据而没有数据收发速度的起伏（即，以恒定的速度收发数 据）的路径能力，而即时流量可以基于当前时刻到一个特定过去时刻的流量确定。
[0063] 在一个实施方式中，当路径可靠性不稳定时，网络节点120可以自动地改变网络 路径。例如，第一网络节点120可以从特定泄漏检测传感器节点110接收地下管道10声压 数据，并且可以分析第二和第三网络节点120中的每一个的数据收发速度从而以最佳的数 据收发速度传送声压数据到网络节点120。
[0064] 在另一个实施方式中，网络节点120可以检查当前时刻的即时流量以自动地改变 网络路径。例如，第一网络节点120可以从特定泄漏检测传感器节点110接收地下管道10 声压，并且可以检查第二和第三网络节点120中的每一个的过去三天的数据流量以发送地 下管道10声压数据到具有较大数据流量的网络节点120。
[0065] 根据故障是否存或根据即时流量，网络节点120可以通过多路径方案直接或间接 地进行无线通信。例如，基准数据收发路径可以对应于第一、第二、第三、第四和第六网络节 点和第一网关130,并且当第四网络节点120发生通信故障时，第二网络节点120可以发送 数据到第三和第五网络节点120进行改变，用于传送数据到第六网络节点120。
[0066] 网关130可以是网络节点120中的一个。网关130可以从多个网络节点120中接 收地下管10声压数据以传送数据到泄漏检测控制节点140,并且可以从泄漏检测控制节点 140接收测量地下管道10声压的指令以传送指令到多个网络节点120。
[0067] 在一个实施方式中，网关130和网络节点120之间的关系可以对应于1 : N并且 网关130和泄漏检测控制节点140之间的关系可以对应于N : 1。作为一个实例，网关130 可以在100米的最远距离范围内通过网络节点120收发数据。
[0068] 无论至少一个网络节点120之间的连接是否存在，泄漏检测控制节点140可以形 成AD-H0C网络，并且可以利用作为通信源或目的地的特定网络节点120进行通信。
[0069] 在一个实施方式中，泄漏检测控制节点140可以形成多个AD-H0C网络（例如， 多个AD-H0C网络可以对应于第一、第二和第三AD-H0C网络）以进行与网关130和网络 节点120的通信。例如，在图5中，泄漏检测控制节点140可以形成具有多个网关130-1、 130-2、...、130-N的第一 AD-H0C网络以进行通信，并且可以形成连接到多个网关130-1、 130-2、...、130-N的多个网络节点120-1、120-2、...、120-N的第二AD-H0C网络以进行通 信。当第一网关130-1从第二网关130-2接收数据时，第一网关130-1可以将相应数据传 送到泄漏检测控制节点140。即，多个网关130-1、130-2、. . .、130-N不仅可以传送从多个 网络节点120-1、120-2、...、120-N中直接接收到的数据，也可以传送从另一个网关130中 接收到的数据。
[0070] 泄漏检测控制节点140可以通过特定网络节点120控制多个泄漏检测传感器节点 110以检测管道10的泄漏。泄漏检测控制节点140可以传送测量管道10声压的指令到网 关130以接收指令结果。
[0071] 泄漏检测控制节点140可以接收来自网关130的地下管道10声压的数字信号，以 通过多个泄漏概率算法来计算地下管道10的泄漏概率值。
[0072] 在一个实施方式中，泄漏检测控制节点140可以使用RMS(均方根）算法来计算从 网关130中接收的管道10声压数据以作为一个时域的RMS值，并使用FFT(快速傅立叶变 换）将地下管10声压数据转换为一个频域的频谱数据，并且使用LSI (泄漏信号强度）算 法来基于管道10声压数据计算地下管道10的泄漏信号强度。泄漏检测控制节点140可以 分析RMS (均方根）计算结果和LSI (泄漏信号强度）计算结果之间的相关性以计算管道10 的泄漏概率值。
[0073] 在一个实施方式中，泄漏检测控制节点140可以检查泄漏概率值是否超过一定标 准来确定地下管道10是否发生泄漏。例如，当泄漏概率值超过一定标准时，泄漏检测控制 节点140可以确定管道10发生泄漏，并且当泄漏概率值不超过该标准时，泄漏检测控制节 点140可确定管道10没有发生泄漏。
[0074] 在一个实施方式中，当泄漏检测控制节点140确定管道10发生泄漏时，泄漏检测 控制节点140可以计算当地下管道10声压到达所述多个泄漏检测传感器节点110中的一 个时的第一时间和当在地下管道10声压到达所述多个泄漏检测传感器节点110中的另一 个时的第二时间之间的时间差。所述一个和另一个泄漏检测传感器节点通常安装在管道10 的两侧。例如，泄漏检测控制节点140可以使用CCP(互相关）算法来计算安装在管道10 两侧的多个泄漏检测传感器节点110之间的互相关函数，并计算两个泄漏检测传感器节点 110之间的时间差。泄漏检测控制节点140可以基于计算出的时间差估算地下管道10的泄 漏位置。
[0075] 泄漏检测控制节点140可以通过GIS (地理信息系统）监控多个泄漏检测传感器 节点110、至少一个网络节点120和网关130的安装位置。
[0076] 泄漏检测控制节点140连接如智能手机和平板电脑的外部设备以实时传送多个 泄漏检测传感器节点110、至少一个网络节点120和网关130的状态信息到如智能手机和平 板电脑的外部设备。
[0077] 在一个实施方式中，泄漏检测控制节点140可以监控泄漏检测传感器节点110、至 少一个网络节点120和网关130以检查泄漏检测传感器节点110、至少一个网络节点120和 网关130的事件生成信息和处理状态。事件生成信息可以对应于传送给多个泄漏检测传感 器节点110、至少一个网络节点120和网关130中的每一个的数据内容，并且数据内容可以 包括发送或接收的节点信息或接收的数据识别代码以及发送或接收的时间。此外，处理状 态可以是下述中的至少一个：事件生成信息是否被处理或在泄漏检测传感器节点110、至 少一个网络节点120和网关130的每一个中的事件产生信息的处理时间。
[0078] 泄漏检测控制节点140可以执行多个泄漏检测传感器节点110和至少一个网络节 点120的远程控制。例如，在一个实施方式中，泄漏检测控制节点140可以远程执行泄漏检 测传感器节点110和至少一个网络节点120的固件升级。此升级可以被完成或在其他任何 时间操作。
[0079] 在另一个实施方式中，泄漏检测控制节点140可以远程请求在特定时间段内（例 如，7天）重新传送通过泄漏检测传感器节点110测得的数据。在其它实施方式中，泄漏检 测控制节点140可以远程控制泄漏检测传感器节点110和至少一个网络节点120电源的开 和关。例如，泄漏检测控制节点140可以关闭需要修理或更换的特定泄漏检测传感器节点 110或特定网络节点120的电源，以增加能量效率并提高工人的安全性。
[0080] 现在参照图3,该图是一个流程图，示出了使用图1中的实时远程泄漏检测系统操 作的实时远程泄漏检测程序。在图3中，当泄漏检测传感器节点110进入特定传感器管理 模式后，实时远程泄漏检测系统1〇〇可以检查是否从泄漏检测控制节点140接收到测量地 下管道10声压的指令（块S301和S302)。
[0081] 泄漏检测传感器节点110被安装到管道10上并被设置为处于睡眠模式、待机模式 和操作模式中，以根据泄漏检测控制节点的指令手动或自动地测量管道10声压（块S303)。 泄漏检测传感器节点110可以通过网络节点120的NTP(网络时间协议）节点进行时间同 止 /J/ 〇
[0082] 在一个实施方式中，多个泄漏检测传感器节点110可以在由泄漏检测控制节点 140设置的特定周期时间从睡眠模式切换为待机模式，并且当准备完成后可以从待机模式 切换为操作模式。泄漏检测传感器节点110可以测量地下管道10声压并且传送测得声压 到网络节点120。
[0083] 在另一个实施方式中，泄漏检测传感器节点110在由泄漏检测控制节点140确定 的特定周期时间从睡眠模式切换为待机模式，并且然后可以检查是否有来自泄漏检测控制 节点140的测量地下管道10声压的指令。当接收到测量声压的指令后，泄漏检测传感器节 点110可以从待机模式切换为操作模式以测量管道10声压，并且反之可以将待机模式恢复 为睡眠模式。
[0084] 泄漏检测传感器节点110可以将地下管10声压转换为数字信号以将管道10声压 数据传送到通过第一通信协议连接到特定网络节点120的特定网络节点120 (块304)。作 为一个实例，第一通信协议可以使用二进制CDMA来实现。
[0085] 更具体地说，泄漏检测传感器节点110可以在操作模式中通过加速度传感器检测 管道10声压并可以输出对应声压水平的电荷，并且转换电荷为电压并通过放大器放大电 压。然后，泄漏检测传感器节点110可以通过A/D板将由AMP放大的模拟信号转换为数字 信号，并通过天线将数字信号发送到网络节点120。
[0086] 网络节点120可以进行特定泄漏检测传感器节点110和泄漏检测控制节点140之 间的MULTI-HOP通信，以确定基于当前时刻的路径可靠性或即时流量确定下一个节点。 [0087] 在一个实施方式中，当前时刻的即时流量可以通过下面的公式来计算。
[0088] 公式 1 :
[0089] T = (f(V)*g(D))/(M_hop_num/A_hop_num)
[0090] 其中f(V)对应于至少一个网络节点120的传送速度，g(D)对应于至少一个网络 节点120之间的距离，M_hop_num对应于通过MULTI-HOP的至少一个网络节点120之间的 跳频数量，并且A_hop_num对应于多个通过MULTI-HOP连接的至少一个网络节点120的数 量。
[0091] 例如，可以假定每个至少一个网络节点120的传送速度约为10。当至少一个网络 节点120之间的距离约为100时，通过MULTI-HOP的至少一个网络节点120之间的跳频数 量约为5并且通过MULTI-HOP连接的至少一个网络节点120的数量约为10,然后当前时刻 的即时流量可以对应于2000，其可以通过下面的公式表示。
[0092] 公式 2 :
[0093]

【权利要求】
1. 一种泄漏检测系统，包括： 被配置为以可操作方式耦合到管道上的多个泄漏检测传感器节点，其中多个泄漏检测 传感器节点的每个节点被配置为根据多个传感器管理模式中的任一个进行操作；以及 网络节点，其被配置为当网络时间协议（NTP)节点的时间通过从定时源接收到的数据 被设置并且所述多个泄漏检测传感器节点已经进入多个传感器管理模式的特定模式时，使 网络时间协议节点与多个泄漏检测传感器节点时间同步。
2. 如权利要求1所述的系统，其中所述网络节点包括第一 NTP层并且在特定传感器管 理模式下接收来自所述多个泄漏检测传感器节点的时间同步请求。
3. 如权利要求2所述的系统，其中所述多个泄漏检测传感器节点具有在第一 NTP层上 的第二NTP层，并且其中所述第一 NTP层和所述第二NTP层彼此不必是端对端关系。
4. 如权利要求3所述的系统，其中所述多个泄漏检测传感器节点形成一个NTP层，其专 用于多个网络节点中的特定网络节点。
5. 如权利要求1所述的系统，还包括： 多个网络节点，每个网络节点被配置为当网络时间协议（NTP)节点的时间通过从定时 源接收到的数据被设置并且所述多个泄漏检测传感器节点已经进入多个传感器管理模式 的特定模式时，使网络时间协议节点与多个泄漏检测传感器节点时间同步；以及 泄漏检测控制节点，其被配置为不论多个网络节点中的每一个之间的连接是否存在而 形成AD-HOC网络，并且通过多个网络节点中的特定网络节点进行通信。
6. 如权利要求5所述的系统，其中当已经通过多个网络节点的特定网络节点完成所述 时间同步时，所述多个泄漏检测传感器节点将管道声压转换为数字信号以传送到所述泄漏 检测控制节点。
7. 如权利要求5所述的系统，其中所述多个网络节点通过第一通信协议连接多个泄漏 检测传感器节点，通过第二通信协议连接所述泄漏检测控制节点，并且执行第一通信协议 和第二通信协议之间的转换。
8. 如权利要求5所述的系统，其中所述多个网络节点进行多个泄漏检测传感器节点中 特定泄漏检测传感器节点与所述泄漏检测控制节点之间的MULTI-HOP通信，以基于路径可 靠性和当前时刻的即时流量确定下一个节点。
9. 如权利要求8所述的系统，其中所述多个网络节点通过多路径方案根据故障是否存 在或根据所述即时流量进行无线通信。
10. 如权利要求9所述的系统，其中即时流量通过下面的数学公式计算： T = (f(V)*g(D))/(M_hop_num/A_hop_num) 其中f(V)是所述网络节点的传送速度，g(D)是所述多个网络节点中的每一个之间的 距离，M_hop_num是通过MULTI-HOP的多个网络节点之间的跳频数量，并且A_hop_num对应 于通过MULTI-HOP连接的多个网络节点的数量。
11. 如权利要求10所述的系统，其中所述泄漏检测控制节点通过多个网络节点的特定 网络节点控制所述多个泄漏检测传感器节点以检测管道的泄漏。
12. 如权利要求11所述的系统，其中所述泄漏检测控制节点计算当管道声压到达多个 泄漏检测传感器节点中的第一个节点时的第一时间和当管道声压到达多个泄漏检测传感 器节点中的第二个节点时的第二时间之间的时间差。
13. 如权利要求12所述的系统，其中所述泄漏检测控制节点基于计算出的管道的时间 差估算管道的泄漏位置。
14. 如权利要求1所述的系统，其中所述定时源为GPS (全球定位系统）。
15. 如权利要求1所述的系统，其中所述管道位于地下。
16. -种检测泄漏的方法，所述方法包括： 使用从定时源接收到的数据设置网络节点的网络时间协议（NTP)节点的时间； 确定多个泄漏检测传感器节点是否已经进入多个传感器管理模式的特定模式；以及 当所述多个泄漏检测传感器节点已经进入特定传感器管理模式时，使所述网络时间协 议节点与多个泄漏检测传感器节点时间同步。
17. 如权利要求16所述的方法，还包括： 由泄漏检测控制节点通过多个网络节点的特定网络节点控制所述多个泄漏检测传感 器节点以检测管道的泄漏。
18. 如权利要求17所述的方法，还包括： 通过所述泄漏检测控制节点接收来自所述特定网络节点的管道声压的数字信号；以及 基于接收到的数字信号计算泄漏概率值。
19. 如权利要求18所述的方法，还包括： 当所述泄漏概率值超过特定标准时，确定管道中是否已经发生泄漏。
20. 如权利要求19所述的方法，还包括： 计算当管道声压到达多个泄漏检测传感器节点中的第一个节点时的第一时间和当管 道声压到达多个泄漏检测传感器节点的第二个节点时的第二时间之间的时间差；以及 基于计算出的时间差估算管道的泄漏位置。
【文档编号】F17D5/06GK104254123SQ201410301212
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】赵相雄, 朴喆淳, 徐淑莲, 安锺必 申请人:乐金信世股份有限公司