實(shí)時(shí)估計(jì)分配給用戶的流體的總消耗的方法及實(shí)施該方法的分配網(wǎng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及實(shí)時(shí)估計(jì)從單位經(jīng)由供給管線網(wǎng)分配給用戶的流體尤其是水或天然 氣的總消耗的方法，供給管線網(wǎng)針對(duì)每個(gè)用戶具有支路，用戶配有由該用戶消耗的流體的 流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002] "實(shí)時(shí)估計(jì)總消耗"的表述是指在精確時(shí)間步長(zhǎng)上的消耗的估計(jì)，例如在幾小時(shí)上 的消耗，或在一天，或在一周，也就是說(shuō)在相對(duì)于抄錄結(jié)算時(shí)段而言相對(duì)較小的時(shí)段上。
[0003] 對(duì)于保證流體供應(yīng)和分配的企業(yè)來(lái)說(shuō)，為了較好管理分配網(wǎng)絡(luò)，重要的是知道實(shí) 時(shí)消耗及在各用戶之間的分布。更確切地說(shuō)，在水分布的情況下，實(shí)時(shí)知道消耗允許檢測(cè)網(wǎng) 絡(luò)上的異常，尤其是當(dāng)由分配方提供的水量和根據(jù)用戶流量計(jì)的消耗水量之間出現(xiàn)可感知 的差異時(shí)，該尤其允許在線確定不當(dāng)?shù)奶崛』蚩赡艿膿p失。
[0004] 流量計(jì)尤其是水表的遠(yuǎn)程讀取，允許確切知道在給定時(shí)刻用戶的飲用水消耗。然 而，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有用戶實(shí)施該樣的讀取導(dǎo)致太大的投資成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的尤其是允許實(shí)時(shí)精確估計(jì)網(wǎng)絡(luò)的總消耗量，而不會(huì)引起用于獲得所 追求消耗值的材料和/或人員的太大開(kāi)支。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明，該方法的特征在于：
[0007] -確定包括多個(gè)用戶的用戶層級(jí)，所述多個(gè)用戶具有針對(duì)流體的消耗量的均勻行 為，
[000引一針對(duì)該些層級(jí)中的至少一個(gè)層級(jí)，確定該層級(jí)的用戶樣本，所述用戶樣本的數(shù) 量小于該層次總用戶數(shù)，但統(tǒng)計(jì)上足W表示該層級(jí)，
[0009] -僅為每個(gè)樣本的用戶的支路配備消耗量的遠(yuǎn)程讀取設(shè)備，
[0010] -還為未被采樣的其它層級(jí)的用戶的支路配備遠(yuǎn)程讀取設(shè)備，
[0011] 及處理由遠(yuǎn)程讀取設(shè)備提供的信息W便實(shí)時(shí)獲得表示網(wǎng)絡(luò)的總消耗量的值。
[0012] 優(yōu)選地，用戶層級(jí)是基于多個(gè)月或一年的消耗時(shí)段而確定的，并且每個(gè)層級(jí)組合 了在所考慮時(shí)段上的消耗量介于兩個(gè)預(yù)定消耗界限之間的用戶。
[0013] 有利地，與最大消耗量相對(duì)應(yīng)的最高層級(jí)的用戶的所有支路都配有遠(yuǎn)程讀取設(shè) 備，而與大于零值的消耗量相對(duì)應(yīng)的其它層級(jí)被采樣，并且僅每個(gè)層級(jí)的樣本的用戶的支 路才配備有遠(yuǎn)程讀取設(shè)備。
[0014] 在樣本中的用戶的數(shù)量和層級(jí)的數(shù)量是根據(jù)期望的精度通過(guò)統(tǒng)計(jì)規(guī)則確定的。
[0015] 有利地，層級(jí)的數(shù)量等于6。最高層級(jí)對(duì)應(yīng)于最大消耗量。
[0016] 由遠(yuǎn)程讀取設(shè)備提供的消耗量指標(biāo)優(yōu)選地被通過(guò)插值調(diào)整為固定的小時(shí)。
[0017] 層級(jí)的組成可被通過(guò)用戶消耗量的定期更新的信息矯正。
[0018] 執(zhí)行對(duì)所讀取的數(shù)據(jù)的處理W便；消除崎變的數(shù)據(jù)，通過(guò)插值或外推重構(gòu)缺少的 數(shù)據(jù)，并且確定總的消耗量。
[0019] 在用n'表示要采樣的所有層級(jí)的用戶的總數(shù)量的情況下，在一個(gè)層級(jí)h內(nèi)的樣本 的尺寸rih被有利地根據(jù)奈曼分配來(lái)進(jìn)行，根據(jù)奈曼分配，尺寸nh取決于該層級(jí)中的總數(shù)量 NhW及在該層級(jí)內(nèi)的離散差的平方根Sh;
[0020]
[0021] 其中L-1等于被采樣的層級(jí)的數(shù)量。
[0022] 本發(fā)明還設(shè)及一種流體分配網(wǎng)絡(luò)，流體尤其是水，該網(wǎng)絡(luò)實(shí)施根據(jù)前面所述的方 法，該網(wǎng)絡(luò)包括：由單位供給的一組管道，W及配有流量計(jì)的用于把要消耗的流體發(fā)送給用 戶的支路，該些支路中的一些配有遠(yuǎn)程讀取設(shè)備，該網(wǎng)絡(luò)的特征在于，通過(guò)考慮每個(gè)用戶的 消耗量來(lái)分布數(shù)量小于流量計(jì)的數(shù)量的遠(yuǎn)程讀取設(shè)備，一個(gè)支路配備遠(yuǎn)程讀取設(shè)備的概率 與連接到該支路的用戶的消耗量成正比。
[0023] 有利地，配有遠(yuǎn)程讀取設(shè)備的支路的數(shù)量對(duì)估計(jì)量的精度有較大影響。所選的研 究區(qū)域?qū)Ｓ玫牟蓸勇蕦?duì)應(yīng)于所需精度，尤其是對(duì)于泄漏的檢測(cè)。
[0024] 有利地，配有遠(yuǎn)程讀取設(shè)備的支路的數(shù)量可W小于或等于支路的總數(shù)量的20%， 尤其是大約10%，并且遠(yuǎn)程讀取設(shè)備的分布可W是根據(jù)所采樣的每個(gè)用戶的消耗量來(lái)執(zhí)行 的，W使得用遠(yuǎn)程讀取設(shè)備的該個(gè)受限數(shù)量估計(jì)的總消耗量的可靠度達(dá)±10%W內(nèi)。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 除了上述特征之外，本發(fā)明還包括一定數(shù)量的其它特征，該些特征是參照附圖結(jié) 合非限定方式的實(shí)施例具體描述的。在附圖中：
[0026] 圖1示出流體分配網(wǎng)的示意圖。
[0027] 圖2是根據(jù)用百分比表示的探測(cè)率和層數(shù)的估計(jì)量的精度（相對(duì)誤差）；估計(jì) 的理論精度在縱軸上W百分?jǐn)?shù)表示，而層數(shù)在橫軸上；不同曲線從上到下對(duì)應(yīng)于用戶的 10%、15%、20%和25%的探測(cè)率。
[002引圖3是根據(jù)各年度的消耗的在水分配網(wǎng)上分叉的用戶的按層劃分。
[0029] 圖4是根據(jù)同一分配網(wǎng)的用戶的年度消耗的分布函數(shù)的圖，橫軸上是付費(fèi)的年度 消耗，W大尺寸示出，縱軸是W百分比表示的累積頻率。
[0030] 圖5是圖4的分布函數(shù)的類(lèi)似的圖，其中橫軸上的尺度較小。
[0031] 圖6是示出根據(jù)橫軸上的采樣尺寸的每日消耗的估計(jì)誤差的圖，而縱軸上是每日 消耗的誤差的百分比，W及
[0032] 圖7是示出一年上的總?cè)站牡姆謱犹綔y(cè)估計(jì)的圖，消耗在縱軸上并且被針對(duì) 測(cè)量值用實(shí)曲線示出、針對(duì)估計(jì)值用點(diǎn)線示出、W及針對(duì)95% (IC95%)的置信度界限用破 折線示出。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面的描述針對(duì)水分配網(wǎng)給出，但是可W應(yīng)用于水W外的流體的任何分配網(wǎng)，尤 其是氣體分配網(wǎng)。
[0034] 圖1簡(jiǎn)潔示意地示出從生產(chǎn)或存儲(chǔ)單位A經(jīng)由管道網(wǎng)E分配給用戶bl、b2的水 分配網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)管網(wǎng)E在用于每個(gè)用戶的支路dl、d2處配有用戶消耗的水的流量計(jì)cl、c2…。 從單位A-出來(lái)處，在主管道上提供總流量計(jì)cO,允許知道由向網(wǎng)絡(luò)提供的水量。
[0035] 不同用戶的總消耗的實(shí)時(shí)知識(shí)對(duì)于例如通過(guò)比較根據(jù)流量計(jì)所消耗的量和根據(jù) 總流量計(jì)cO的供給量來(lái)確定異常（如網(wǎng)絡(luò)上的不當(dāng)提取）是重要的。
[0036] 在同一網(wǎng)絡(luò)上分支的用戶的數(shù)量可換超過(guò)幾千。本發(fā)明的方法旨在允許準(zhǔn)確知道 用戶總體在一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)（特別在一天）上的水消耗，而無(wú)需與總體地針對(duì)所有用戶布置 遠(yuǎn)程讀取設(shè)備相對(duì)應(yīng)的太大投資。
[0037] 安裝在如cl之類(lèi)的流量計(jì)上的遠(yuǎn)程讀取設(shè)備tl允許與提取時(shí)刻的指示一起W指 標(biāo)的形式遠(yuǎn)程傳送在給定時(shí)刻讀取的水消耗量。尤其通過(guò)無(wú)線電傳送的該信息被中屯、G收 集，中屯、G包括用于處理數(shù)據(jù)的計(jì)算裝置和存儲(chǔ)裝置。
[003引根據(jù)本發(fā)明的實(shí)時(shí)估計(jì)尤其是日均水消耗量的方法包括首先是指出要被選作樣 本和要配備有遠(yuǎn)程讀取設(shè)備（遠(yuǎn)程讀取發(fā)射器tl、t2…）。
[0039] 要配備的用戶的樣本構(gòu)成
[0040] 確定W下用戶層級(jí)；包括具有針對(duì)水消耗量而言的均勻行為的一定數(shù)量的用戶。 因此把總體分解為消耗層級(jí)，也就是說(shuō)，對(duì)于所考慮的參數(shù)（水消耗）而言的均勻行為的個(gè) 體組。然后從每個(gè)該些層提取采樣。
[0041] 給定水分配網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)上可用的信息，最相關(guān)的信息是一年中應(yīng)付款的水的個(gè)體 量，該是與日均消耗相關(guān)的變量。
[0042] 基于應(yīng)付款的個(gè)體年消耗而構(gòu)成的層級(jí)可在下文被稱為"消耗層級(jí)"。
[0043] 針對(duì)所考慮的分配網(wǎng)，目的是使用有限投入通過(guò)考慮已知的年消耗、基于全局樣 本（其尺寸是預(yù)定的）來(lái)獲得所有網(wǎng)絡(luò)用戶的日均消耗的盡可能精確的估計(jì)。
[0044] 圖2是針對(duì)介于10%和25%之間的總探測(cè)率P來(lái)示出針對(duì)層數(shù)L為6時(shí)精確最 佳并因此估計(jì)誤差最小的圖。
[0045] 用戶總體的總探測(cè)率P對(duì)應(yīng)于比率P=n/N，n是被采樣的用戶數(shù)"n"，也就是配 有遠(yuǎn)程讀取設(shè)備的用戶數(shù)，N是用戶總數(shù)。
[0046] 用戶總體的探測(cè)率P取決于如圖6所示的精度，其根據(jù)在橫軸上用單位表示的采 樣尺寸來(lái)給出在縱軸上的用日均消耗誤差百分比表示的精度。對(duì)于約180單位的總樣本， 精確為7%的量級(jí)，并且對(duì)于約315單位的總樣本，精度為5%的量級(jí)。
[0047] 在該些層級(jí)中，兩個(gè)從一開(kāi)始是固定的；層級(jí)0,對(duì)應(yīng)于零或負(fù)應(yīng)付款的消耗，例 如因?yàn)闆](méi)有消耗和/或會(huì)計(jì)調(diào)整；W及"大消費(fèi)者"的最上層級(jí)（所考慮示例中是層級(jí)5)， 其個(gè)人年消耗量等于或大于固定邊界，例如1000m3,其主要設(shè)及工業(yè)企業(yè)，中小型公司，醫(yī) 院或其它集團(tuán)?？紤]到其大的消耗，該些用戶的支路窮盡地配有遠(yuǎn)程讀取設(shè)備。
[0048] 其余層級(jí)1 - 4是根據(jù)統(tǒng)計(jì)方法定義的，特別是Se計(jì)ling方法，根據(jù)該方法層級(jí) 的劃分是根據(jù)分層變量的分布函數(shù)來(lái)進(jìn)行的。隨機(jī)變量X的分布函數(shù)是W下函數(shù)；其把隨 機(jī)變量X小于或等于X的概率關(guān)聯(lián)到任何值X。
[0049] 在目前情況下，隨機(jī)變量是用戶的應(yīng)付款的一年水消耗量。根據(jù)圖4,可見(jiàn)用戶的 年均消耗量小于1000m3的概率或累積頻率約為99%。根據(jù)圖5,圖5中橫軸上的年均消耗 量更展開(kāi)，可見(jiàn)針對(duì)用戶的年均消耗量小于20m3的概率約為18%，而針對(duì)用戶的年均消耗 量小于80m3的概率約為42 %。
[0化0] 層級(jí)1，如圖5所示并且在圖3的表中所指示那樣，對(duì)應(yīng)于大于每年Om3并且至多 等于75m3的年消耗量。層級(jí)2,對(duì)應(yīng)于大于75m3并且最多等于140m3的年均消耗量。層級(jí) 3,對(duì)應(yīng)于大于140m3并且小于或等于235m3的年均消耗量。層級(jí)4,對(duì)應(yīng)于大于235m3并且 小于或等于999m3的年均消耗量。層級(jí)5對(duì)應(yīng)于大于999m3的年均消耗量。
[0化1] 在已經(jīng)通過(guò)消耗量邊界定義了層級(jí)的情況下，仍要確定在一個(gè)層級(jí)內(nèi)部要配備遠(yuǎn) 程讀取設(shè)備的用戶數(shù)量，也就是說(shuō)確定針對(duì)每個(gè)層級(jí)的用戶樣本。
[0052] 在一個(gè)層級(jí)內(nèi)要采樣的用戶數(shù)量與所獲得的估計(jì)量的精度相關(guān)聯(lián)。要采樣的用戶 數(shù)量是n=PXN，P是用戶總體的探測(cè)率，其取決于所需的精度（圖3)。
[0化3] 用于構(gòu)成一個(gè)層級(jí)中的樣本的用戶數(shù)量對(duì)應(yīng)于某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，而在該層級(jí)中的配有遠(yuǎn) 程讀取設(shè)備的用戶的選擇是隨機(jī)的，直到獲得采樣用戶的數(shù)量。
[0化4] 對(duì)于層級(jí)5,對(duì)應(yīng)于例如年消耗量大于或等于1000m3的"大消費(fèi)者"，該層級(jí)5的所 有用戶被窮盡地探測(cè)，也