一种用于潮湿房间和流体配网中设备的管理、控制和预测性维护的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种在潮湿房间中的设备中用于管理、控制和预测性维护的系统，以及一种在流体输送网络中通过使用能够测量传感器周围产生的阻抗的最小变化的传感器来进行控制、事件管理和预测性维护的方法。该传感器基于受控电磁场(CEMF)技术。

背景技术

潮湿的房间或场所被理解为当没有水滴或天花板和墙壁都没有被水浸透时，这些房间或设施的环境条件以冷凝、盐渍或霉菌的形式暂时或永久地出现在天花板和墙壁上。通常，潮湿的房间是潮湿的房间或厨房，包括一系列设备，也通常是电动设备，例如干手器或纸张分配器，并且由于其特殊条件，也需要特定的技术决定因素。

另一方面，流体分配网络包括任何规模和类型的市政水分配网络，如饮用水分配网络，例如，在公共和/或私人使用的潮湿房间中发现的网络，或用于分配其他流体的设备，如炼油厂的管道设备或气体分配设备。

现有技术中描述了与公共浴室(例如小便器或卫生间)中的存在检测相关的各种系统。例如，文献DE19950874A1描述了一种接近传感器形式的探头，例如用于检测使用小便器的人。电子电路的输出信号取决于探头的电容。电磁阀的执行器由输出信号控制。控制设备以脉冲模式工作，探头集成在微处理器控制的控制电路中。脉冲宽度(t)优选为200微秒。脉冲之间的间隔为0.5至1.0秒。电力由电池、可充电电池或太阳能电池提供。另一方面，文献EP1936045A1描述了一种卫生设备，该卫生设备包括具有用于冲洗安装的传感器的盆，该传感器由控制设备控制。

最后，文献US3434164A描述了一种自动冲洗控制系统，包括用于感测用户在小便器处的存在的电压驱动的接近感应设备，响应于所述接近感应设备的第一水控制设备，用于在用户接近时以第一速率从通过小便器的供水开始水流，以及第二水控制设备，其响应于：所述接近感应设备，用于在用户离开小便器之后在预定时间内以第二速率从供水设备开始水流通过小便器。

所描述的文件仅构成描述检测系统的文件中的一部分。然而，所有这些文件都有同样的缺陷。首先，所有发现的文档都基于使用不同技术的存在检测器。今天在公共卫生间使用的大多数探测器是光学探测器。这种类型的探测器的问题在于，它们无法将人类的存在与通常在公共卫生间发现的另一种物体的存在区分开来，例如纸张、塑料、污垢的残留物，甚至是生物，例如昆虫或小型啮齿动物。

这些问题导致当前的系统相当不卫生，提供大量误报，并导致水浪费，最重要的是，如果在浴室中检测到事故，它们无法建立预测性和纠正性维护。

要考虑的另一个重要点是，当前的设备通常要求用户非常接近传感器，实际上与传感器接触，这种类型的设备中的金属表面是病原体传播的来源。因此，传感器最好能够从足够远的距离探测到使用者，以防止由于接触而传播的任何可能性。

另一方面，在另一种类型的典型流体分配设备中，例如石油化工行业中存在的管网或公共饮用水分配网络中，没有描述用于管理、控制和预测性维护的系统，该系统允许实时准确地知道管道的状况，检测任何类型的泄漏，通过流体的差异或由于诸如上述潮湿房间的事件引起的管网的任何变化。

发明内容

本发明的目的是通过使用受控电磁场(CEMF)技术，在潮湿的房间和流体配电网中的设备中进行管理、控制和预测性维护的系统，允许区分人的存在与任何其他存在，以及通知可能发生在潮湿房间和/或流体分布网络中的任何事件，以及为此目的建立纠正措施，所有这些都符合权利要求1的设备。根据权利要求1，本发明设备的具体实施例在权利要求中描述。本发明的其他方面在独立实施例中描述。

因此，本发明的特殊性在于，在潮湿房间中的设备(例如，小便器、水槽、干手器或碗中)的每个待控制元件中提供至少一个CEMF传感器，尽管它可以在潮湿房间内的任何元件中实现，例如，纸分配器、肥皂分配器、电气设备或任何其他元件。在这方面，必须指出，一个传感器可以用于每个潮湿的房间或区域，或者一个传感器可用于每个元件，这两种解决方案在这方面是无关的。

本文以非限制性实例的形式介绍了在诸如公共和/或私人使用的潮湿房间中使用的流体分配设备。但是，也介绍了其他用途，例如通过测量管道内的压力和/或CEMF传感器产生的流体类型来控制管道网络中流体的通过，这在石化工业或公共供水网络中是有用的。

该设备工作原理简单。该设备基本上包括产生正弦波(交流电)的振荡器电路，其输出连接到布置在潮湿房间的元件中的至少一个天线，优选地集成在其中。该电路具有闭环的特殊性，因为天线的信号依次被配置为振荡器电路的输入信号。这种配置允许跟随天线的信号，即，当存在干扰并且场幅度改变时，这种改变将立即影响振荡器电路输入，由此显著增加了设备的灵敏度，并且现有技术中描述的传统发射器-接收器配置也变得不必要。另一个重要的优点是所述配置不受外部噪声的影响，因为闭环配置在逻辑上消除了信号中可能存在的噪声。在属于同一申请人的文献EP2980609或文献EP3553477中已经描述的这种闭环配置应用于对电子系统特别不利的环境中，例如潮湿的房间，特别是公共和/或私人使用的浴室，这些房间逻辑上是潮湿和肮脏的环境，具有根据本发明解决的许多特殊性。

本发明所应用的CEMF技术的基础源于这样一个事实，即人体像任何其他现有物体一样，具有自己的介电特性，这取决于材料、密度、体积、温度和导电性。当一个物体与另一个物体接触或靠近时，不同物体之间电势的差异会引起它们之间的多个静电相互作用。这种效应在天线周围的电磁场中产生波动，这些波动由设备连续测量。准确地说，天线信号的测量，即由于干扰而测量天线阻抗的变化，反过来塑造天线周围的受控电场和磁场，并允许确定哪个物体引起了所述干扰，即一个人，一个动物，或一个无生命的物体，取决于产生的阻抗的变化。

因此，作为本发明的结果，CEMF传感器可以安装在潮湿房间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、烘干机或碗，这样不仅可以检测到人的存在，而且还能够检测到排水管堵塞，例如，通过检测水位的增加，并切断供水。它还将能够检测潮湿房间中不常见的元素的存在，例如，检测塑料、粉末或异物，通过集成在潮湿房间的元素中的不可见系统来执行所有这一切，这允许防止存在检测中的假阳性，从而节省水资源，因此允许对整个系统进行预防性维护。

本发明的范围由权利要求限定。在整个描述和权利要求中，“包括”一词及其变体并不打算排除其他技术特征、组件或步骤。对于本领域的技术人员，本发明的其他对象、优点和特征将部分从本发明的描述中推断出来，部分从本发明的实践中推断出来。以下使用示例和相关图形以说明性和非限制性的方式提供。此外，本发明涵盖本文所指出的特殊和优选实施例的所有可能组合。

附图说明

下面非常简要地描述了一系列有助于更好地理解本发明并且明确地与所述发明的实施例相关的附图和图表，这些附图和图表作为其非限制性示例提供。

图1显示了在本发明的对象潮湿房间(例如浴室)中安装的用于管理、控制和预测性维护的系统中实施的CEMF传感器的示意图。

图2显示了本发明的对象，用于潮湿房间中设备的管理、控制和预测性维护的系统示意图。

图3显示了实施本发明系统的小便器的示意图。

图4显示了实施本发明系统的马桶的示意图。

图5显示了实施本发明系统的水槽的示意图。

图6显示了实施本发明系统的干手器的示意图。

图7显示了实施本发明系统的管道安装的示意图。

具体实施方式

本发明基于文献EP2980609和/或EP3553477中描述的CEMF技术的实现，其指示在此作为参考。因此，如图1所示，CEMF传感器100基于与振荡器电路102连接的一个天线101、101a、101b、101c、101d、101e。CEMF传感器的特殊性在于振荡器102的输出和输入都与同一天线101连接，使得天线101的信号被反馈到振荡器102本身。换言之，鉴于上述干扰被配置为振荡器电路102的输入，振荡器102的信号发射与天线101中检测到的干扰成正比。

另一方面，振荡器102的相同输入信号由处理器104通过模数转换器103获取。处理器104还包括一个或多个存储器，该存储器存储由指令组成的程序，当由处理器104运行时，使得CEMF传感器100：(a)连续采集天线101周围产生的信号；(b)建立与所采集的信号相对应的行为模式，以及(c)将与所采集的信号相对应的行为模式连同检测到干扰的天线101a…101e的标识代码一起发送至外部服务器105。行为模式可以以连续的方式发送到服务器105，其中发送所有识别的模式，或者以离散方式，仅发送被识别为错误模式的模式。在另一个实际实施例中，行为模式也可以在本地处理器中自主处理，并且只发送错误代码。

外部服务器105将负责融合来自位于不同物理位置的不同传感器100的数据。因此，通过数据融合，可以根据检测到的干扰制定预防和/或纠正措施。

本发明的优点之一是它可以通过低阻抗电路通过主动防护106以受控的方式发射电磁场，这样，通过形成发射-接收天线的唯一导电元件，电磁场可以定向到可以为每个特定应用确定和配置的影响区域，如下所述。

由于这种结构，设备能够根据变化的大小，即，根据产生的干扰，区分是否存在人、动物或任何其他物体，鉴于本发明是基于该仪器测量存在于该仪器所连接的每个天线周围的电磁场变化的能力，由于该设备可以与多个天线连接，具有每个天线相对于其他天线独立工作的特殊性，即，每个天线在检测干扰方面具有相同的能力和功能，发射受控电磁场，并反过来检测该场的干扰。

如所指示的，服务器105可以对检测到的干扰建立预防和/或纠正措施。传感器100的多功能性使其能够探测任何外来物体，而不仅仅是检测人的存在，如在现有技术的文献中那样。在这个意义上，位于潮湿公共场所中的传感器100可以检测诸如昆虫或啮齿动物的存在。通过连续测量每个天线101a…101e周围的电磁场和电场，还可以检测到小便器或水槽中的堵塞问题，例如，由于探测到异物，如塑料、纸张，或导致水位不断上升的扰动变化。要考虑的另一点是，传感器100可以连续地检测滴水或损失水，这可以显著节省水资源，并大大降低安装成本。由于这种结构，可以从服务器105建立纠正措施，例如，关闭特定区域的水通道或通知清洁人员。

图2显示了本发明的对象，用于公共和/或私人使用的潮湿房间的控制和预测性维护系统的分布图。从这个意义上说，可以观察到多个传感器100a…100e，其中每个传感器都连接到布置在潮湿房间的不同元件中的特定天线101a…101e，例如图3所示的小便器，图4所示的马桶，图5所示的水槽或者图6所示的干手器。天线101a…101e的分布是非常重要的，下面将参考图3到图6进行解释。另一方面，重要的是指出传感器100的结构可以变化，包括多个天线101a…101e，每个天线与振荡器电路102连接。振荡器电路102的输入信号将与不同的模数转换器电路103连接，并从这些电路连接到单个处理器105，该处理器105将接收每个天线101a…101e的信号。

如上所述，天线101a…101e在潮湿房间的每个元件中的分布是非常重要的。在图3中可以看到天线101a是如何集成在小便器3的主体中的。天线101a实体化在金属条中，该金属条被安置在小便器3的本体的下部区域内。因此，它是完全不可见的，因此是防篡改的，并允许干扰检测范围高达1.5米。当有人靠近时，它会在天线101a周围产生的电磁场中产生干扰，并在人离开时启动水机制。然而，这只是它的常规用途。考虑到传感器100的灵敏度，当水以异常的速度下降时，当有纸、塑料等异物时，或者当水位上升而没有排空时，干扰也会有所不同。换言之，在传感器100中，由于建立了干扰类型，因此不仅寻求逐个比较信号，而且还描述典型的数据序列或情况。例如，一个典型的情况包括从“没有发现”到“发现一个人”，从那里到“发现有水落下”，最后是“人离开了”和“没有水落下”。在该序列的典型检测中出现故障显然表明小便器3中有错误，因此服务器105可以识别适合于每个已识别错误的预防和/或纠正措施。例如，当检测到人并且水没有下落时，采取的措施是不一样的，也就是说，由于水被关闭而产生的错误，例如，当由于截止阀的破损或任何其他类型的检测而检测到不存在的连续水滴时。

在如图4所示的马桶应用中，本发明本质上以类似于小便器3的方式应用。从这个意义上说，101b天线围绕着马桶的上部，在周围产生一个电磁场，用于探测坐在马桶上的人。在正常操作下，当人起身离开马桶时，传感器100就会激活水箱中的水流。同样，就像前面的案例一样，本发明的优点不在于存在检测，而是在于识别人和马桶4的行为模式，其可以根据识别出的故障采取不同的预防或纠正措施。例如，可以检测出人是坐在盖子42上还是坐在马桶自身，所以没有必要让水通过。也可以检测马桶4上边缘的污垢或者由纸张或类似物引起的堵塞，这可能涉及自动通知清洁服务，以及在适当的情况下，如果以这种方式实施，只要没有检测到人的存在，通过关闭进出马桶的门来关闭所述马桶，直到清洁人员启用它。

在图5所示的水槽5应用中，天线101c完全包围水槽5的外上边缘以在水槽5周围产生电磁场。因此，当使用者到达并与水龙头51接触时，能够使水通过水龙头51，当使用者把手移开时，上面提到的水龙头51就会关闭，从而形成一个卫生系统。正如图3或图4所描述的，

该系统的有用性和优势不在于仅仅检测，而在于识别马桶使用者的典型行为模式，从而建立元件的正确使用或不正确或错误使用。例如，典型的顺序是“将手移近”-“打开水龙头”-“将手移开”-“关闭水龙头”。天线101c将检测与这些动作相对应的磁场中产生的任何干扰。然而，如果这些步骤中的任何一个失败或出现不可预见的事件，例如在水槽中检测到纸张或塑料等异物，则可以产生不同的纠正或预防措施。即使执行了上述顺序，如果传感器100检测到可以被归类为额外干扰的干扰，例如水槽5中存在大量纸张，它会导致水龙头不能打开或水流流出被调节，以防止进一步堵塞。在某些应用中，甚至可能存在一种请求移除纸张和/或证明水龙头51中没有水的用户通知显示。

在图6所示的干手器6的应用中，在热空气出口处基本上有围绕其下部的天线101d。图3到图5所描述的优点对于干手器来说是一样的，因为它涉及到一个隐形和防篡改系统，它允许行为模式检测，而不仅仅是存在检测，这是行为模式的一小部分，因为不同的行为会在天线101d周围的电磁场产生变化，从而导致不同的纠正或预防反应来自服务器105。

最后，图7显示了在石化工业或公共饮用水管理网络中使用的类型的管道网络中的应用。在这个应用中，实际上有一个天线101e围绕着管道7。在本实施例中再现了为上述示例所描述的优点，因为它涉及一种不可见的、防篡改的且易于实现的系统，该系统允许检测流体通道的压力以及所述压力的任何最小变化，这样，由于在天线101e周围的电磁场中产生的不同作用的变化而引起的压力的任何意外变化都可以建立和表征，而这些变化反过来又引起来自服务器105的不同纠正或预防响应。