用于監控雨水溝中的環境條件的系統、方法和用途
【專利摘要】本發明涉及用于監控雨水溝(102、104)中的環境條件的系統(100)，系統包括：雨水溝(102、104)，包含過濾裝置(134)，其包括過濾單元(130)和用于運載過濾單元(130)的浮動載體(132)。至少一個傳感器(106、108、110、112、114)布置在雨水溝(102、104)中，用于確定雨水溝(102、104)中的環境條件。其中至少一個傳感器(106、108、110、112、114)被布置為與子節點(116、118)通信，用于將關于雨水溝(102、104)中確定的環境條件的數據傳送給子節點(116、118)。其中子節點(116、118)被布置為與主節點(120)通信，用于將關于雨水溝(102、104)中確定的環境條件的數據傳送給主節點(120)。其中主節點(120)被布置為處理接收的數據以便監控雨水溝(102、104)中的環境條件。本發明也涉及用于監控雨水溝(102、104)中的環境條件的方法(200)和系統(100)的使用。
【專利說明】用于監控雨水溝中的環境條件的系統、方法和用途

【技術領域】
[0001]本發明通常涉及使用位于雨水溝內部的傳感器來監控雨水溝中的環境條件的系統和方法。本發明也涉及系統的用途。

【背景技術】
[0002]雨水也被稱為城市徑流，是來自不同類型表面的雨水、融化的雪或冰、洗滌水或相似物的地表徑流。這樣的表面可以是停車場、人行道、屋頂和類似的表面，有時被稱為不透水表面。從這樣的表面流出的水往往被諸如汽油、油、重金屬、垃圾、化肥、農藥和其它污染物污染。在下雨和雪融化期間的過程中，這些表面將污染的雨水運送到雨水溝。雨水溝通常連接到用于排入接收地表水的排水系統，諸如運河、河流、湖泊、水庫、大海、海洋或其它地表水，無論排放前是否對雨水進行處理。
[0003]雨水溝通常包括具有諸如水平柵式入口或側向入口的入口的垂直管道，其被連接到排水系統。這樣的雨水溝可以包括集水池，也被稱為集水坑或雨水井，用于捕捉小物體，諸如沉淀物、沙子、礫石、卵石、樹枝、垃圾和相似物。集水池充當滿水陷阱，用于捕捉物體和避免這樣的物體進入隨后的排水系統。這樣的集水池也避免來自排水系統的氣體漏出。通常，從集水池的頂部出來的雨水排入隨后的排水系統。
[0004]減少到達各種水道或地表水的污染物、外來雜質和相似物的數量的要求在全球不斷增長。在減少到達有關的水道的污染物的量的努力中，不同的策略可被采用。例如，當雨水進入雨水溝或當雨水駐留在雨水溝內時，雨水可以被過濾，以便減少雨水中污染物的數量。另一個策略將雨水引導到凈化裝置，在此凈化裝置處雨水通常使用不同的機械和化學凈化步驟被凈化。再一種策略將在雨水溝內過濾雨水，并隨后將雨水引導至凈化裝置為了第二次隨后的清洗。
[0005]不管用于減少有關雨水中的污染物數量的策略，存在能夠監控用于接收雨水的雨水溝中發生什么的需要。
[0006]例如，污染物突然排放到雨水溝中可以損害駐留在雨水溝內的過濾設備。如果受到突然和/或大量的污染物的排放，連接到相關雨水溝的凈化裝置也可以被損害。
[0007]相似地，任何污染物突然排放到雨水溝可以導致駐留在雨水溝中的過濾器的容量不足，因此允許污染的雨水在未被過濾或至少不符合要求地過濾時離開雨水溝。
[0008]另一個問題是，隨著駐留在雨水溝中的過濾器開始與污染物、出現在雨水中的其它物體或物質一起變得飽和，過濾器的效率變得下降。隨著過濾器變得飽和，過濾器的滲流能力也變得下降。隨著過濾器的滲流能力下降，雨水溝的功能可以被影響，因為由于過濾器下降的滲流能力，雨水溝在每個單位時間不再能夠接收雨水的要求量。不充分的滲流能力的這個情況可以導致污染物的泛濫或不希望的排放，因為雨水溝不再能夠接收雨水的要求量。
[0009]在各種環境下，雨水溝可以變得阻塞或堵塞，導致沒有或者幾乎沒有雨水可以進入雨水溝。在這種條件下，雨水溝原則上是失效的，因為它的接收雨水的能力被顯著地降低或幾乎不存在。同樣阻塞或堵塞的雨水溝可以導致污染物的泛濫或不希望的排放。
[0010]為了避免上面問題，雨水溝和駐留在雨水溝中的過濾器通常定期被檢查以及清空外來物體和物質。例如，雨水溝可以被檢查并且它的集水池通過真空油槽車一年清空一次。這個程序也不過只是一年一次確保了雨水溝或過濾器工作正常，如:不被堵塞、阻塞或損壞。這意味著在實踐中，在最極端的情況下，它可能需要一年來檢測到雨水溝或過濾器出現故障。
[0011]由于自然原因，以更短的間隔去監控雨水溝或駐留在其中的過濾器的功能是耗時的和昂貴的過程。
[0012]因此，需要有一種用于監控雨水溝中的環境條件的改進的系統和方法。


【發明內容】

[0013]根據本發明的第一方面，以上所述通過用于監控雨水溝中的環境條件的系統至少部分地被緩解，系統包括:含有過濾設備的雨水溝，過濾設備包括過濾單元和用于承載過濾單元的浮動載體；用于確定雨水溝中環境條件并布置在雨水溝中的至少一個傳感器，該至少一個傳感器被布置為與子節點通信，用于將關于雨水溝中的確定的環境條件的數據傳送到子節點；布置為與主節點通信的子節點，用于將關于雨水溝中的確定的環境條件的數據傳送到主節點；被布置為處理接收的數據的主節點，以便監控水溝中的環境條件。
[0014]通過本發明能夠監控雨水溝中的環境條件，即監控雨水溝中的物理量、物質或相似物的存在。為了這樣做，一個或多個傳感器被布置在雨水溝內。
[0015]“傳感器”是指能夠感測雨水溝中任何種類的環境的任何類型設備或實體。傳感器可以例如被配置為確定或感測諸如在雨水溝中的溫度或濕度的物理量，但也可以被配置為確定諸如雨水溝中物質的存在。相似地，傳感器可以被配置為確定諸如壓力或流量。因此，取決于什么將被確定，不同類型的傳感器可以被采用。
[0016]雨水溝中的傳感器或多個傳感器被布置為與子節點通信或與子節點連接。通過將傳感器布置為與子節點通信，由傳感器確定的關于條件的信息可以被傳送到子節點。
[0017]應當注意的是，本申請的上下文中的詞語“被布置為與……通信”將被解釋為在實體之間能夠傳輸數據的任何類型連接的意思。連接可以是物理電連接，例如通過導電線的方式實現。連接可以選擇性地作為基于射頻通信或任何其它合適的無線技術的任何類型的無線連接，諸如光學連接、聲學連接、感應連接等等。
[0018]用詞“子節點”將被解釋為能夠從傳感器接收數據以及傳輸數據到諸如主節點的第二實體的任何設備或實體。而且，子節點可以采用處理從傳感器接收的數據的能力。例如，子節點可以將數據從模擬格式轉換為數字格式或反之亦然。子節點還可以壓縮、調制、加密或者以任何其他方式改變從傳感器接收的數據。
[0019]“數據”意味著任何信息的表示，模擬的或數字的。而且，數據可以基于所討論的實際應用的需要以任何其它方式被壓縮、調制、加密或修改。
[0020]用詞“主節點”被解釋為能夠從諸如傳感器或子節點的第二實體接收數據的任何設備，主節點已經被布置為與第二實體通信。而且，主節點可以采用處理接收的數據的能力，例如為了監控雨水溝中的環境條件。因為那個原因，主節點可以與中央處理單元CPU或類似物一起被使用。主節點的CPU可以運行多個程序中的一個，用于例如監控雨水溝中的環境條件。主節點可以將數據從模擬格式轉換為數字格式或反之亦然。主節點也可以壓縮、調制、加密或以任何其它方式改變接收的數據。主節點還可以包括存儲功能，諸如硬盤驅動器、存儲卡或任何其它類型的能夠存儲數據的易失性或非易失性存儲器。
[0021]至少一個傳感器可以被布置為通過射頻連接與子節點通信。通過將傳感器布置為借助于射頻連接與子節點通信，子節點和傳感器可以彼此遠離定位，不需要在傳感器和子節點之間安裝任何物理連接。而且，射頻連接的使用不需要在傳感器和子節點之間的視線。因此射頻連接的使用的優點在于安裝變得容易，并且同時對傳感器和子節點的相對定位不敏感。
[0022]至少一個傳感器可以被布置在過濾設備的過濾單元上、過濾設備的浮動載體上、或雨水溝中與過濾設備分離的位置上。這個優點在于傳感器的位置可以根據需要被改變。通過將傳感器布置在過濾設備的過濾單元上，關于過濾單元的物理量可以被測量，因為傳感器與過濾單元相接觸。除了以上所述，當更換過濾單元時，傳感器可以容易地被更換或檢查。相似地，通過將傳感器布置在浮動載體上，關于浮動載體或其漂浮在其中的雨水的物理量可以被測量。而且，當更換或檢查浮動載體時，傳感器可以被更換或檢查。除了以上所述，傳感器可以被布置在雨水溝中任何其它位置上，諸如存在于集水池中的雨水中，或過濾設備之上的充氣垂直管中。由于自然原因，所討論的傳感器的布置將取決于將被測量的條件，意味著傳感器可以為特殊的應用被布置在雨水溝中有利的位置上。
[0023]至少一個傳感器可以從如下構成組中選擇:壓力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、光傳感器、氣體傳感器、二氧化碳傳感器、加速度傳感器、烴類傳感器、電場分布的傳感器和電場穿透傳感器。這個優點在于適合于目前需要的傳感器可以被選擇。
[0024]子節點可以被布置為借助于射頻連接與主節點通信。如上討論，射頻連接展示了多個優點。
[0025]主節點可以被布置為與布置在雨水溝外面的至少一個外部傳感器通信，用于確定雨水溝外面的環境條件，通信是直接從雨水溝外面的外部傳感器到主節點或者借助于子節點間接地到主節點。通過布置雨水溝外面的外部傳感器，雨水溝外面的環境條件可以被確定。通過確定雨水溝外面的環境條件，關于雨水溝外部條件的結論可以被得出，諸如天氣、溫度、光條件或降水。得出的結論然后可以被用作監控雨水溝中環境條件的基礎。而且，通過將雨水溝外面的外部傳感器布置為或者直接地或者借助于子節點間接地與主節點通信，來自雨水溝外面的外部傳感器的數據可以被傳送到主節點，在主節點處它可以例如被存儲、處理或進一步傳送。
[0026]布置在雨水溝外面的至少一個外部傳感器可以從如下構成組中選擇:溫度傳感器、氧傳感器、二氧化碳傳感器、濕度傳感器、光傳感器、加速度傳感器和燃燒氣體傳感器。這個優點在于適合于目前的需要的傳感器可以被選擇。
[0027]主節點可以布置為與至少一個遠程資源通信，其優點在于主節點可以與遠程資源通信，以及傳輸數據給遠程資源和/或從遠程資源接收數據。
[0028]用詞“遠程資源”被解釋為主節點可以與之通信的任何遠程定位的資源。遠程資源可以例如是遠離主節點定位的服務器或多個服務器。而且，遠程資源可以是由從主節點傳輸的數據更新或補充的數據庫。類似的，遠程資源可以是主節點可以從中檢索數據的數據庫。同樣地，遠程資源可以是由從主節點傳輸的數據更新或補充的數據庫并且主節點還可以從數據庫中檢索數據。而且，遠程資源可以是用來監控和管理一個或多個上述類型的系統的資產管理系統。此外，遠程資源可以是用來監控和管理一個或多個上述類型的系統的地理信息系統GIS或數字地圖。遠程資源也可以是移動設備，諸如移動電話、尋呼機或相似物。遠程資源可以包括多個相同類型的資源或不同類型的資源的混合。
[0029]很明顯，由于自然的原因，遠程資源可以具有根據特定應用的需要的各種功能。
[0030]主節點可以布置為借助于射頻連接與至少一個遠程資源通信。如上討論，射頻連接展示了多個優點。
[0031]根據本發明的第二個方面，提供了用于監控雨水溝中環境條件的方法，方法包括:提供包含過濾設備的雨水溝，過濾設備包括過濾單元和用于承載過濾單元的浮動載體；將至少一個傳感器布置在雨水溝中，使用至少一個傳感器確定雨水溝中的環境條件；將至少一個傳感器布置為與子節點通信；將關于雨水溝中確定的環境條件的數據從至少一個傳感器發送到子節點；將子節點布置為與主節點通信；將關于雨水溝中確定的環境條件的數據從子節點發送到主節點；將主節點布置為處理接收的數據以便監控雨水溝中的環境條件。通常，本發明的這個第二方面的特征如上討論提供了相對于本發明的第一方面的相似優點。
[0032]本方法還可以包括:將至少一個外部傳感器布置在雨水溝外面；確定雨水溝外面的環境條件；以及將布置在雨水溝外面的至少一個外部傳感器布置為與主節點通信，通信是直接從雨水溝外面的外部傳感器到主節點或者借助于子節點間接地到主節點。
[0033]本方法還可以包括將主節點布置為與至少一個遠程資源通信。
[0034]本方法還可以包括:提供至少一個包含過濾設備的附加雨水溝，過濾設備包括過濾單元和用于承載過濾單元的浮動載體；將至少一個附加傳感器布置在至少一個附加雨水溝中；使用至少一個附加傳感器確定至少一個附加雨水溝中的環境條件；將至少一個附加傳感器布置為與附加子節點通信；將關于至少一個附加雨水溝中確定的環境條件的數據從至少一個附加傳感器發送到附加子節點；將附加子節點布置為與主節點通信；將關于至少一個附加雨水溝中確定的環境條件的數據從子節點發送到主節點；將關于雨水溝外部的確定的環境條件的數據從布置在雨水溝外部的至少一個外部傳感器發送到主節點；基于雨水外部的確定的環境條件，借助于主節點確定用于雨水溝中的確定的環境條件的預期范圍和用于至少一個附加雨水溝中的確定的環境條件的預期范圍；借助于主節點分別比較雨水溝中的確定的環境條件和至少一個附加雨水溝中的確定的環境條件與預期范圍；如果雨水溝中確定的環境條件或至少一個附加雨水溝中確定的環境條件被確定為分別不包括在預期范圍內，則借助于主節點產生信號，其中信號至少指示出哪個雨水溝具有不包括在其預期范圍中的確定的環境條件。
[0035]通過提供至少一個附加雨水溝，并與最初的雨水溝一樣監控附加雨水溝中的環境條件，多個雨水溝可以被同時地監控。
[0036]此外，通過確定雨水溝外部的環境條件，可以得出關于雨水溝外部的環境的結論。
[0037]例如，檢測當前的天氣和任何降水是可能的，例如，下雨。因此，如果雨水的流動在下雨的區域的雨水溝中被確定和監控到，可以預期的是雨水的流動在下雨過程中在雨水溝中是可檢測的。鑒于此，如果例如雨水溝是堵塞的或阻塞的或者僅具有下降的滲流能力，則通過比較雨水溝的確定流動與由主節點確定的期望流動范圍，因此檢測是可能的。
[0038]相似地，如果當沒有下雨的時候在雨水溝中檢測到流動，那么也可能檢測到水或任何其它液體的局部滲漏。
[0039]因此能夠借助于主節點產生信號以表明雨水溝的潛在故障或污染物的更壞排放。信號可以包括表明已成問題的雨水溝的數據。信號也可以包括附加信息，諸如與之相關的環境信息已經被用來檢測潛在故障的信息、對于已成問題的環境條件的確定數值或者任何其它合適的信息。
[0040]方法還可以包括:在主節點中存儲信號或將信號從主節點發送到至少一個遠程資源。這個優點在于信號根據請求可以被讀出或者被發送到遠程資源。通過將信號發送到遠程資源，潛在故障的更快檢測可以被獲得。
[0041]根據本發明的另一個方面，提供用于監控雨水溝中的環境條件的上述系統的用途。
[0042]當學習了所附權利要求和下面的說明書，本發明的進一步特征和優點將變得明顯。本領域技術人員將意識到在不偏離本發明的范圍的情況下本發明的不同特征可以被合并以創建出不同于那些下面描述的實施方式。
[0043]附圖簡述
[0044]通過下面詳細描述和附圖將會容易地理解本發明的方面，包括一些它的特定特征和優點，其中:
[0045]圖1是根據本發明的實施方式的系統的示意圖。
[0046]圖2是根據本發明的實施方式的方法的示意流程圖。

【具體實施方式】
[0047]參照以下附圖本發明現在將被更充分地描述，其中本發明的當前優選的實施方式被示出。然而，本發明可以體現為很多不同形式并且不應該被解釋為限制成本文闡述的實施方式。更確切些，這些實施方式被充分和完整地提供，并且向技術人員充分地傳達了本發明的范圍。相似的參考符號始終指代相同的元素。
[0048]現在參照附圖和圖1，概念性地繪出了用于監控一個或多個雨水溝102、104中的一個或多個環境條件的系統100。每個雨水溝102、104可以與傳感器106、108、110、112、114一起被采用，在每個雨水溝102、104中一個或多個環境條件將被監控。更進一步地，每個雨水溝102、104可以與子節點116、118—起被采用。在圖1中，兩個雨水溝102、104被示出，然而應該被理解的是，更多未示出的雨水溝和因此更多未示出的傳感器以及更多未示出的子節點可以使用在系統100中。此外，圖1中所示的傳感器和子節點配置只是舉例配置。因此，應該理解的是兩個或更多雨水溝102、104可以具有相同的傳感器配置和相同的子節點配置。此外，當多個雨水溝102、104被使用在系統100中時，雨水溝102、104中的一些可以具有相同的傳感器和/或子節點配置，但是在同時，其它雨水溝102、104可以具有不同的傳感器和/或子節點配置。
[0049]主節點120可以安裝在將被監控的雨水溝102、104外面的高位上。此外，外部傳感器122、124被連接到主節點。
[0050]主節點120轉而可以通過移動通信系統128或相似物的數據通道被連接到遠程資源126、127。從主節點120到遠程資源126、127的連接可以直接借助于例如射頻連接和/或可以使用其它合適的通信，諸如局域網、LAN、廣域網、WAN、互聯網或相似物。應該被理解的是包括一個的許多遠程資源126、127可以被使用在系統100中。同樣，應該被理解的是任何合適的數據通道可以被用來將主節點120連接到遠程資源126、127。
[0051]公開的雨水溝102、104兩者都與過濾設備134 —起使用。過濾設備134分別包括過濾單元130和浮動載體132。
[0052]現在參照雨水溝102的傳感器和子節點配置。如圖1中所示，示例雨水溝102與三個不同的傳感器106、108、110 —起使用。不同的傳感器106、108、110安裝在雨水溝102內的不同位置。傳感器106安裝在過濾設備134的過濾單元130上。相應地，傳感器108安裝在過濾設備134的浮動載體132上，然而傳感器110與存在于雨水溝102中的過濾設備134相分離安裝。換句話說，傳感器110安裝在與過濾設備134相分離的位置上。在這個特定情況下，傳感器110安裝在雨水溝102的內壁上。所有這些傳感器106、108、110被布置為與存在于雨水溝102中的子節點116通信。子節點116示例化為安裝在過濾單元130上。然而，子節點116的不同位置如上所述是可能的。公開的傳感器106、108、110被布置為與子節點116以不同的方式通信或連接。傳感器106使用有線連接被連接到子節點116，意味著傳感器106借助于傳統導線被連接到子節點116。換句話說，傳感器106電連接到子節點116或布置為與子節點116通信。另一方面，傳感器108、110借助于無線連接被連接到子節點116。在這個特定實施方式中，傳感器108、110使用射頻通信被連接到子節點116。連接中使用的射頻通信將在下文中更詳細地討論。
[0053]因此，子節點116采用了用于與傳感器106、108、110通過無線和有線通信通道通信的能力。事實上，子節點本身可以與存在于相同的外殼內但未示出的傳感器一起被采用。在這個情況下，傳感器通常借助于有線連接被連接到子節點116。
[0054]為了驅動子節點116，子節點116可以與電池(未示出)或任何其它合適的能源一起被使用。電池可以是可充電電池，該可充電電池可以定期地充電或者被例如太陽能電池板或連接到子節點116的相似物充電。電池也可以是一次性電池，其必須定時地更換，例如當更換過濾設備134的過濾單元130時。
[0055]相似地，示例雨水溝104與兩個不同的傳感器112、114 一起被使用，傳感器112、114布置在雨水溝104內的不同位置。在這個情況下，傳感器112、114兩者都布置為與子節點118通信，子節點118布置在雨水溝104的內壁上。傳感器112、114兩者都無線地連接到子節點118。在示例雨水溝104中，子節點相對于示例雨水溝102被不同地安置。然而，子節點118的不同位置如上所述是可能的。
[0056]根據目前的需要，不同的傳感器或包括不同的傳感器位置的傳感器配置可以被使用，其將會在下文中被更詳細地討論。
[0057]此外，子節點116、118采用了用于被連接到主節點120或布置為與主節點120通信的能力。子節點116、118借助于射頻連接被連接到主節點120。關于連接的細節將在下文中更詳細地被討論。
[0058]示例主節點120如上討論被布置為與兩個外部傳感器122、124通信。外部傳感器122借助于有線連接被連接到主節點120，然而外部傳感器124借助于無線連接被連接到主節點120。外部傳感器124和主節點120之間的無線連接也可以在這個情況下使用射頻連接被實現。如子節點116、118—樣，主節點120可以包括在與主節點120本身相同的外殼內的傳感器(未不出)。
[0059]此外，外部傳感器122、124可以被直接地連接到主節點120或間接地借助于附加子節點(未示出)。事實上，只要射頻連接可以被建立，任何子節點116、118可以被用來將外部傳感器122、124連接到主節點120。
[0060]此外，主節點120通過被連接到輸電干線而被供電，然而同時可以包括在電源故障情況下用于為主節點120供電的可充電備用電池。很明顯，主節點120可以僅通過連接到輸電干線被供電，或者可以僅由電池供電。
[0061]此外，示例主節點被布置為與兩個遠程資源126、127通信。借助于移動通信系統128的數據通道形式的射頻連接，主節點120可以被連接到遠程資源126、127。通常，傳統移動電話系統128(諸如，GSM/GPRS或UMTS系統)的數據信道可以被使用。技術人員認識到其它合適的射頻連接可以被用來將主節點120連接到遠程資源126、128。
[0062]圖1中的遠程資源126可以包括地理信息系統GIS。GIS通常是被設計為捕獲、存儲、操縱、分析、管理和呈現任何類型的地理數據的系統。在示出的實施方式中，GIS包括在其上各自的雨水溝102、104被示出的數字地圖。只是舉個簡單的例子，通過選擇任何雨水溝102、104，關于選擇的雨水溝的進一步信息可以通過GIS進行訪問。例如雨水溝102可以被選擇，雨水溝102的位置和駐留在其中的過濾設備134的身份可以被檢索。此外，關于選擇的雨水溝102中的測量的環境條件的信息可以被檢索。例如，由傳感器106、108、110所感測到的當前情況可以從GIS中檢索。同樣與先前情況有關的歷史數據可以通過GIS被訪問。GIS的存儲的歷史數據舉例來說可以經受數據挖掘，其目的是在記錄的數據中發現隱藏的模式。技術人員意識到GIS可以用于不同于上面示例的多個附加目的，以及GIS可以包括附加功能。
[0063]圖1的遠程資源127可以是用來管理和監控雨水溝102、104和駐留其中的過濾設備134的資產管理系統。資產管理系統127包括被監控的雨水溝102、104和駐留其中的過濾設備134的信息。每個過濾設備134的身份可以存儲在資產管理系統中。事實上，每個過濾單元130和每個浮動載體132可以與唯一標識碼ΠΝ —起使用。UIN可以方便地存儲在無源RFID設備或標簽中。
[0064]多個其它遠程資源126、127在不偏離本發明的范圍的情況下是可能的。例如，遠程資源126、127可以是基于云的存儲設備或基于服務器的存儲設備。遠程資源126、127也可以是用來存儲分別來自包含在系統100中的傳感器106、108、110、112、114、120、122的數據的數據庫。此外，遠程資源126、127可以包括關于將被監控的污染的數據，或者可以包括關于被監控的雨水溝102、104中的過濾設備134的數據。
[0065]現在參照圖1的主節點120。示例主節點120包括處理從與其連接的子節點116、118或外部傳感器122、124接收的數據的能力。因為那個原因，主節點120可以與中央處理單元CPU—起使用。主節點120可以運行操作系統。優選地，主節點可以運行WindowsMobile嵌入式XP操作系統、蘋果1S、安卓或其它蘋果兼容操作系統。主節點120然而可以運行其它合適的操作系統。
[0066]由于圖1的主節點120包括處理數據的能力，因此主節點120可以被設置以監控由傳感器106、108、110、112、114、120、122確定的環境條件。
[0067]此外，如果多個確定的環境條件中的一個被確定為不滿足預定的標準，圖1的主節點120可以被設置以產生信號。例如，如果傳感器106、108、110、112、114中的任意一個確定了相應于監控的污染的存在的環境條件，信號可以由主節點120產生。
[0068]產生的信號可以被發送到遠程資源和/或操作者。隨著主節點可以被連接到移動電話系統128，信號可以作為短信服務SMS直接地發送到操作者的移動或蜂窩電話。信號可以被發送到特定的移動電話或一組移動電話。此外，主節點120可以附加地安排呼叫、發送電子郵件或相似物去通知操作者。
[0069]相反地,操作者可以通過例如發送SMS或相似物給主節點120來請求當前狀態。
[0070]此外，圖1的主節點可以采用用于存儲數據的存儲能力。例如，如果主節點120可以位于沒有移動電話接收的遠程區域，那么由主節點接收和分析的數據可以必須本地存儲，因為它不能被發送到任何遠程資源126、127。因為這個原因，主節點可以與內部存儲和/或用于可移動存儲介質的槽/連接一起被使用。
[0071]圖1的示例主節點120可以與GPS接收器一起被使用，GPS接收器可以被用來確定主節點120的位置。此外，主節點120可以與加速度傳感器一起被使用。通過使用加速度傳感器，能夠檢測主節點120是否被移動。主節點120的突然移動可以表示例如盜竊未遂或主節點已經從它的計劃的位置移動。
[0072]現在參照傳感器106、108、110、112、114。為了確定雨水溝102、104中的環境條件，能夠感測不同環境的各種傳感器106、108、110、112、114可以被使用。
[0073]使用不同類型的合適的溫度傳感器可以確定雨水溝102、104中的空氣或水的溫度。借助于濕度傳感器，同樣可以測量雨水溝102、104的空氣的濕度。另外，使用光傳感器可以測量雨水溝中的光級。同樣，能夠感測各種氣體存在的氣體傳感器可以使用在雨水溝102,104 中。
[0074]為了感測雨水溝的水中的污染，烴類傳感器可以被使用。可從GE購得的"Leakwise檢測系統”是能夠檢測例如油泄露的市售的烴類傳感器系統的例子。
[0075]隨著過濾設備134的過濾單元130吸收污染物或相似物，過濾單元130的重量隨之增加,這意味著雨水溝102、104的水中的過濾設備134的深度增加。因此,通過使用在雨水溝102、104中的水面下方的過濾設備134上布置的壓力傳感器，壓力可以被測量并且深度可以被計算。因此，通過測量雨水溝102、104的水中的過濾設備134的目前深度，能夠確定剩余的過濾器容量。
[0076]可以用來確定過濾設備134的過濾單元130中吸收的污染物或相似物的存在的另一種方法是使用電場分布傳感器。通過測量例如過濾單元130中存在的導電網中的電場分布，電場的交替可以被檢測。由于電網被污染，它的特性被改變。換句話說，沒有污染的潔凈電網在經受電場時展示了某些特性，然而相同的電網一旦被污染將展示不同的特性。
[0077]用來確定過濾設備134的過濾單元130中吸收的污染物或相似物的存在的另一種方法可以是使用場穿透傳感器。場穿透傳感器是用來確定電場如何穿透對象的設備。相比于較高頻率，較低頻率通常具有更好的穿透能力。因此，通過將過濾單元130展示到電場，測量過濾設備134的過濾單元130中吸收的污染物或相似物的存在是可能的，測量電場如何穿透過濾單元130也是可能的。實踐中，隨著過濾單元吸收污染物或相似物，電場的能量將必須被增加，否則電場的波長將不得不被降低，以便讓電場穿透過濾單元130。
[0078]實踐中，如上討論，傳感器106、108、110、112、114可以被選擇以滿足特定雨水溝102、104的具體需要。僅給一例，如果雨水溝位于在其中存在浮油或漏油的提高的風險的工廠院子中，能夠感測油的傳感器或多個傳感器106、108、110、112、114可有利地被提供在將被監控的雨水溝102、104中。
[0079]相似地，如果雨水溝102、104位于在其中肥料或殺蟲劑的排放是可預期的區域中，能夠確定成為問題的肥料或殺蟲劑的存在的傳感器106、108、110、112、114可以被使用以便監控預期的排放。
[0080]因此，技術人員意識到根據當前的需要不同的傳感器106、108、110、112、114可以被使用，并且各種類型傳感器可以被用來感測相同的環境條件。
[0081]此外，根據一些實施方式，主節點120可以與外部傳感器一起使用，外部傳感器用于確定系統100的雨水溝102、104的外部條件。例如，主節點120可以包括外部溫度傳感器，其能夠確定精度為±0.3°C的_40°C與120°C之間的周圍溫度。根據一些實施方式，系統100的雨水溝102、104的外部的周圍空氣的氧含量O2和二氧化碳含量CO2可以使用連接到主節點120的合適的外部傳感器來測量。周圍空氣的相對濕度也可以使用連接到主節點120的濕度傳感器來測量。
[0082]技術人員意識到多個不同類型的外部傳感器可以被使用以便測量系統100的雨水溝102、104外部的以上示例參數或其它相關參數。
[0083]例如，使用不同傳感技術的多個不同的溫度傳感器可以被使用，以便測量靠近或接近于主節點120的溫度。相似地，多個不同類型的氣體傳感器和濕度傳感器可以被使用。通過測量上面的參數，得出關于接近于主節點120的當前環境條件的結論是可能的。例如，當下雨時相對濕度將增加到大約100%。相似地，隨著開始下雨，溫度將逐漸地降低。鑒于此，因此借助于主節點120和連接到其上的外部傳感器122、124檢測例如降雨是可能的。
[0084]根據一些實施方式，主節點120可以被連接到燃燒氣體傳感器，其能夠檢測周圍空氣中的燃燒氣體。通常，燃燒氣體傳感器被配置為檢測各種普通燃燒氣體，諸如烯烴、烷烴、乙炔、二氧化碳和氫。通過使用燃燒氣體傳感器，確定接近于主節點120的燃燒氣體的點燃或排放是可能的。
[0085]技術人員意識到其它類型傳感器可以被使用以檢測接近于主節點120的其它環境條件。
[0086]現在涉及前面提到的射頻連接。如上所討論，射頻連接可以被使用在傳感器108、110、112、114和它們的各自子節點116、118之間，子節點116、118和主節點120之間，以及圖1的外部傳感器124和主節點之間。圖1的射頻連接可以基于使用低發射功率的短距離無線鏈接。由于法律規定，僅有某些頻率可以被使用。在不同的管轄范圍中，不同的頻率可以被允許以及因此被使用。根據當前的優選實施方式，2.4GHZ或433MHz被使用。
[0087]射頻連接優選地可以作為雙向連接被建立，意味著數據既可以被發送到傳感器108、110、112、114，子節點116,118和主節點120，也可以從傳感器108、110、112、114，子節點116、118和主節點120被發送。能夠單向發送數據的單向連接同樣可以被使用。優選地，433MHz可以被用來實現從主節點120到子節點116、118以及從子節點116、118到傳感器108、110、112、114的下行鏈路。相應地，優選使用2.4GHz來實現從傳感器108、110、112、114到子節點116、118以及從子節點116、118到主節點120的上行鏈路。典型地，2.4GHz上行鏈路的范圍超過100m。
[0088]通過利用雙向連接，不僅能夠監控雨水溝102、104中的環境條件，也能夠例如重新配置或重置子節點116、118和使用的傳感器106、108、110、112、114、122、124。只是舉幾個例子，傳感器106、108、110、112、114的采樣間隔可以使用如上描述的雙向連接重新配置。相似地，一些傳感器106、108、110、112、114、122、124可以被停用。技術人員意識到對傳感器106、108、110、112、114和子節點116、118的多個其它操作可以使用上述的雙向連接被執行。
[0089]使用上述的射頻連接，高達200個子節點116、118可以被連接到相同的主節點120。因此，高達200個雨水溝102、104可以借助于相同的主節點120被監控。
[0090]技術人員意識到任何合適的射頻連接可以被使用。例如，基于RFID、藍牙、物聯網或相似物的通信可以被使用。
[0091]相似地，多個主節點120可以被連接到相同遠程資源126、127，意味著任何數目的雨水溝102、104可以使用相同的資產管理系統、GIS或相似物被監控。
[0092]在下文中，根據本發明的用于監控雨水溝中的環境條件的方法200的實施方式參照圖2將被按照圖示描述，其示出了方法的示例步驟。出于簡化的原因，本發明方法的實施方式的如下非限制性實例將在根據如上所述與系統100相結合使用時被描述。
[0093]在示例方法的第一步驟202中，提供了含有過濾設備134的雨水溝102、104，過濾設備134包括過濾單元130和用于承載過濾單元130的浮動載體132。
[0094]在示例方法的第二步驟204中，至少一個傳感器106、108、110、112、114被安置在雨水溝102、104中。如上所討論，與系統100相結合，傳感器106、108、110、112、114可以是各種類型并且目標在于確定雨水溝102、104中的各種環境條件。
[0095]在示例方法的第三步驟206中，雨水溝102、104中的環境條件使用至少一個傳感器 106、108、110、112、114 被確定。
[0096]在示例方法的第四步驟208中，至少一個傳感器被布置為與子節點116、118通信。如上討論，用于將傳感器106、108、110、112、114布置為與子節點116、118通信的多個選項可以被使用。
[0097]在示例方法的第五步驟210中，關于雨水溝102、104中的確定的環境條件的數據可以從傳感器106、108、110、112、114發送到子節點116、118。
[0098]在示例方法的第六步驟212中，子節點116、118被布置為與主節點120通信。相似地，如上討論，用于將子節點116、118布置為與主節點120通信的多個選項可以被使用。
[0099]在示例方法的第七步驟214中，關于雨水溝102、104中的確定的環境條件的數據可以從子節點116、118發送到主節點120。
[0100]在示例方法的第八步驟116中，主節點120被布置為處理接收的數據以便監控雨水溝中的環境條件。如上討論，主節點120可以監控確定的條件，并基于確定的條件例如產生用于警示操作者或遠程資源126、127的信號。
[0101]根據本發明方法的實施方式，至少一個外部傳感器120、122可以被布置在雨水溝102、104的外部以確定雨水溝102、104外部的環境條件。外部傳感器120、122可以如上討論被布置為與主節點120直接通信或者借助子節點間接通信。
[0102]根據本發明方法的實施方式，主節點120可以布置為與至少一個遠程資源126、127通信。如上所述，多個不同的連接可以用于將主節點120布置為與遠程資源126、127通信。此外，同樣如上所述，遠程資源126、127可以為各種類型。
[0103]根據本發明方法的實施方式，至少一個附加雨水溝104可以被提供。至少一個附加雨水溝可以如最初的雨水溝102 —樣被提供帶有至少一個與子節點118通信的傳感器112、114。附加雨水溝104的子節點118可以被提供為與主節點120通信。因此，關于附加雨水溝104中的環境條件的數據可以從傳感器112、114向子節點118發送并從子節點118向主節點120發送。
[0104]在下文中，如通過雨水溝102、104外部的外部傳感器122、124確定的，關于雨水溝102,104外部的確定的環境條件的數據可以被發送到主節點120。
[0105]在下文中，基于雨水溝102、104外部的確定的環境條件，借助于主節點120可以確定用于雨水溝102中的確定的環境條件的預期范圍(也就是允許的公差)，以及用于至少一個附加雨水溝104中的確定的環境條件的預期范圍。例如，如果雨水溝102、104外部的環境條件指示降雨，預計從降雨產生的雨水將進入雨水溝102和附加雨水溝104。這意味著在實踐中，流入到雨水溝102和附加雨水溝104的雨水應該是可檢測的，假定能夠確定雨水流入到雨水溝102和附加雨水溝104的傳感器106、108、110、112、114已經在各自的雨水溝102、104中被提供。
[0106]因此，借助于主節點120比較雨水溝102和附加雨水溝104中確定的環境條件與預期范圍是可能的，例如水流對于雨水溝102和附加雨水溝104都大于每分鐘I升。
[0107]然后，如果在雨水溝102中的確定的環境條件(例如，水流)，或者在至少一個附加雨水溝104中的確定的環境條件(例如，水流)可以被分別確定為不包括在預期范圍內，那么借助于主節點120可以產生信號。產生的信號可以指示哪個雨水溝102、104具有不包括在它的預期范圍內的確定的環境條件。
[0108]在上面例子中，因此能夠檢測雨水的流動與被監控的雨水溝102、104的一個或兩個中預期的不是一樣大。因此，很有可能的是不具有預期的雨水流動的雨水溝102、104被阻塞、堵塞或遇到類似問題。
[0109]相反，如果雨水的流動在一個時刻被檢測到進入雨水溝102、104，在該時刻中基于雨水溝外部的確定的環境條件沒有預期流動，例如在該時間段期間沒有雨水，按照預期沒有或者僅有限制量的水進入雨水溝102、104中，則可以產生信號。假如多個雨水溝102、104被監控，信號可以指示哪個雨水溝102、104具有不在預期范圍內的確定條件。換言之，信號可以指示哪個雨水溝102、104遇到了潛在故障。
[0110]相似地，可以預期的是在白天期間光進入雨水溝102、104，也就是，當光可以在雨水溝102、104的外部被檢測時。因此通過確定監控的雨水溝102、104內的預期光級能夠檢測雨水溝被阻塞或堵塞了。不在它的預期范圍內的光級因此可以指示例如上面相關的雨水溝102、104的阻塞。例如，某人也許已經將垃圾箱或相似物放置在雨水溝102、104的上方。
[0111]指示哪個雨水溝102、104具有不包括在其預期范圍內的確定的環境條件的上述信號可以存儲在主節點120中，或者被發送到遠程資源126、127或操作員，如上所述。
[0112]盡管附圖可以示出方法步驟的具體順序，但是步驟的順序可以與所描述的不同。同樣，兩個或更多步驟可以同時地或部分同時被執行。這樣的變化將取決于選擇的軟件和硬件系統以及設計者選擇。所有這樣的變化都在本公開的范圍內。此外，盡管在其中參照幾個具體示例實施方式描述了本發明，但是很多不同的變化、修改等等對技術人員將變得明顯。根據附圖、公開內容和所附權利要求的學習，公開的實施方式的變化可以在實踐所要求保護的本發明時被技術人員所理解和實現。此外，在權利要求中，詞語“包括”不排除其它元素或步驟，并且不定冠詞“一 (a) ”或“一 (an) ”不排除復數。
【權利要求】
1.一種用于監控雨水溝(102、104)中的環境條件的系統(100)，所述系統包括: 雨水溝(102、104)，所述雨水溝(102、104)包含過濾設備(134)，所述過濾設備(134)包括過濾單元(130)和用于承載所述過濾單元(130)的浮動載體(132)，至少一個傳感器(106、108、110、112、114)，所述至少一個傳感器(106、108、110、112、114)被布置在所述雨水溝(102、104)中，用于確定所述雨水溝(102、104)中的環境條件，所述至少一個傳感器(106、108、110、112、114)被布置為與子節點(116,118)通信，用于將關于所述雨水溝(102、104)中的確定的環境條件的數據發送到所述子節點(116、118)， 所述子節點(I 16、118)，所述子節點(116、118)被布置為與主節點(120)通信，用于將關于所述雨水溝(102、104)中的所述確定的環境條件的數據發送到所述主節點(120)，所述主節點(120)，所述主節點(120)被布置為處理接收的所述數據以便監控所述雨水溝(102、104)中的所述環境條件。
2.根據權利要求1所述的系統(100)，其中，所述至少一個傳感器(106、108、110、112、114)被布置為借助于射頻連接與所述子節點(116、118)通信。
3.根據權利要求1或2所述的系統(100)，其中，所述至少一個傳感器(106、108、110、112、114)被布置在所述過濾設備(134)的所述過濾單元(130)上、所述過濾設備(134)的所述浮動載體(132)上或所述雨水溝(102、104)中與所述過濾設備(134)分離的位置上。
4.根據前面權利要求中任一項所述的系統(100)，其中，所述至少一個傳感器(106、108、110、112、114)從包括了壓力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、光傳感器、氣體傳感器、二氧化碳傳感器、加速度傳感器、烴類傳感器、電場分布傳感器和電場穿透傳感器的組中選擇。
5.根據前面權利要求中任一項所述的系統(100)，其中，所述子節點(116、118)被布置為借助于射頻連接與所述主節點(120)通信。
6.根據前面權利要求中任一項所述的系統(100)，其中，所述主節點(120)被布置為與布置在所述雨水溝(102、104)外部的至少一個外部傳感器(122、124)通信，用于確定所述雨水溝(102、104)外部的環境條件，所述通信直接從所述雨水溝(102、104)外部的所述外部傳感器(122、124)到所述主節點(120)或者借助于子節點間接地到所述主節點(120)。
7.根據權利要求6所述的系統(100)，其中，布置在所述雨水溝外部的所述至少一個外部傳感器(122、124)從包括了溫度傳感器、氧傳感器、二氧化碳傳感器、濕度傳感器、光傳感器、加速度傳感器和燃燒氣體傳感器的組中選擇。
8.根據前面的權利要求中任一項所述的系統(100)，其中，所述主節點(120)被布置為與至少一個遠程資源(126、127)通信。
9.根據權利要求8所述的系統(100)，其中，所述主節點(120)被布置為借助于射頻連接與所述至少一個遠程資源(126、127)通信。
10.一種用于監控雨水溝(102、104)中的環境條件的方法(200)，所述方法包括: 提供(202)包含過濾設備(134)的雨水溝(102、104)，所述過濾設備(134)包括過濾單元(130)和用于承載所述過濾單元(130)的浮動載體(132)， 將至少一個傳感器(106、108、110、112、114)布置(204)在所述雨水溝(102、104)中， 使用所述至少一個傳感器(106、108、110、112、114)確定(206)所述雨水溝(102、104)中的環境條件， 將所述至少一個傳感器(106、108、110、112、114)布置(208)為與子節點(116、118)通?目， 將關于所述雨水溝(102、104)中的確定的環境條件的數據從所述至少一個傳感器(106、108、110、112、114)發送(210)到所述子節點(116,118), 將所述子節點(116、118)布置(212)為與主節點(120)通信， 將關于所述雨水溝(102、104)中的所述確定的環境條件的數據從所述子節點(116、118)發送(214)到所述主節點(120)， 將所述主節點(120)布置(216)為處理接收的所述數據以便監控所述雨水溝(102、104)中的所述環境條件。
11.根據權利要求10所述的方法(200)，所述方法還包括， 將至少一個外部傳感器(122、124)布置在所述雨水溝(102、104)的外部， 確定所述雨水溝(102、104)外部的環境條件，以及 將布置在所述雨水溝(102、104)外部的所述至少一個外部傳感器(122、124)布置為與所述主節點(120)通信，所述通信直接從所述雨水溝(102、104)外部的所述外部傳感器(122,124)到所述主節點(120)或借助于子節點(116、118)間接地到所述主節點(120)。
12.根據權利要求10或11所述的方法(200)，所述方法還包括， 將所述主節點(120)布置為與至少一個遠程資源(126、127)通信。
13.根據權利要求11或12所述的方法(200)，所述方法還包括， 提供包含了過濾設備(134)的至少一個附加雨水溝(104)，所述過濾設備(134)包括過濾單元(130)和用于承載所述過濾單元(130)的浮動載體(132)， 將至少一個附加傳感器(112、114)布置在所述至少一個附加雨水溝(104)中， 使用所述至少一個附加傳感器(112、114)確定所述至少一個附加雨水溝(104)中的環境條件， 將所述至少一個附加傳感器(112、114)布置為與附加子節點(118)通信， 將關于所述至少一個附加雨水溝(104)中的確定的環境條件的數據從所述至少一個附加傳感器(112、114)發送到所述附加子節點(118)， 將所述附加子節點(118)布置為與所述主節點(120)通信， 將關于所述至少一個附加雨水溝(102、104)中的所述確定的環境條件的數據從所述附加子節點(116、118)發送到所述主節點(120)， 將關于所述雨水溝外部的所述確定的環境條件的數據從布置在所述雨水溝(102、104)外部的所述至少一個外部傳感器(122、124)發送到所述主節點(120)， 基于所述雨水溝(102、104)外部的所述確定的環境條件，借助于所述主節點(120)確定用于所述雨水溝(102)中的所述確定的環境條件的預期范圍以及用于所述至少一個附加雨水溝(104)中的所述確定的環境條件的預期范圍， 借助于所述主節點(120)將所述雨水溝(102)中的所述確定的環境條件和所述至少一個附加雨水溝(104)中的所述確定的環境條件與所述預期范圍分別進行比較， 如果所述雨水溝(102)中的所述確定的環境條件或所述至少一個附加雨水溝(104)中的所述確定的環境條件被確定為分別不包括在所述預期范圍內，則借助于所述主節點(120)產生信號，其中所述信號至少指示哪個雨水溝(102、104)具有不包括在其預期范圍內的確定的環境條件。
14.根據權利要求13所述的方法，所述方法還包括， 將所述信號存儲在所述主節點(120)中或者將所述信號從所述主節點發送到所述至少一個遠程資源(126、127)。
15.一種根據權利要求1-10中任一項所述的系統(100)的用于監控雨水溝(102、104)中的環境條件的用途。
【文檔編號】E03F5/04GK104204371SQ201380014772
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年1月28日 優先權日:2012年1月30日
【發明者】尼爾斯·丹恩魯普, 盧卡斯·阿爾斯特羅姆 申請人:尼爾斯·丹恩魯普