[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung eines Wahrscheinlichkeitswertes
für Wasserschäden in einem Infrastrukturobjekt, wie beispielsweise in einem Bauwerk,
insbesondere einem Industrie- oder Wohngebäude. Das Verfahren ist insbesondere dafür
geeignet, Wasserschäden und deren Folgen zu reduzieren oder sogar zu vermeiden.
[0002] Wasserschäden in einem Infrastrukturobjekt können durch den unkontrollierten Wasserfluss
aus zum Beispiel einer Wasserleitung, einer Armatur (wie einem Wasserhahn, einer Toilette
oder einem Duschkopf) und/oder einer Maschine (z.B. einer Geschirrspülmaschine oder
einer Waschmaschine, die an die Wasserleitung angeschlossen ist) verursacht werden.
Wasserschäden können insbesondere von einem Leck verursacht werden, durch welches
Wasser aus den Wasserleitungen eines Wasserverteilsystems austritt. Im Allgemeinen
sind Wasserleitungen eines Wasserverteilsystems in einem Infrastrukturobjekt an eine
Wasserquelle (bspw. einem Hausanschluss) angeschlossen. Über die Wasserquelle kann
Wasser unbegrenzt nachströmen. Im Falle, dass das Wasser aus dem Wasserverteilsystem
unkontrolliert austritt, und der Nachfluss von Wasser über die Wasserquelle gewährleistet
ist, können derartige Wasserschäden ein sehr großes Ausmaß annehmen.
[0003] Wasserschäden können auch die Integrität einer Struktur des Infrastrukturobjektes
verschlechtern. Dies gilt insbesondere, wenn beispielsweise wesentliche Bauteile der
Struktur aus empfindlichen Materialien bestehen, beispielsweise, wenn es sich um eine
Holzstruktur handelt, die bei Wassereinwirkung schimmeln kann. Im Falle eines Wasserschadens
ist es bekannt, dass das Hauptventil, das den Wasserfluss von einer Hauptwasserleitung
in die Struktur steuert, geschlossen wird und der Grund für den unkontrollierten Wasserausfluss
behoben wird, bevor das Hauptventil wieder geöffnet wird.
[0004] Es ist auch bekannt, dass in oder an dem Infrastrukturobjekt eine Wasserdetektionsvorrichtung
vorgesehen ist. Eine Wasserdetektionsvorrichtungen kann in einem Bereich angeordnet
werden, in dem sich voraussichtlich zuerst und/oder mit größter Wahrscheinlichkeit
ein Wasserschaden bemerkbar machen würde. Ein solcher Bereich kann beispielsweise
nahe einer Wasserleitung, nahe einer Armatur und/oder Maschine liegen. Sollte die
Wasserdetektionsvorrichtung in der (üblicherweise trockenen Umgebung) erhöhte Feuchtigkeit
oder Nässe (sensorisch) erkennen, könnte ein Alarm ausgegeben und es könnten Maßnahmen
zur Schadenseindämmung eingeleitet werden.
[0005] Weiter ist auch bekannt, Leckage mittels spezieller Prüfverfahren in einem Gebäude
zu ermitteln. Hierfür können z. B. am Hauptventil des Gebäudes Durchfluss- oder Drucktemperaturen
für das Wasser in der Leitung vorgesehen sein. Sollten die ermittelten Durchfluss-
und/oder Druckwerte bei vorgebbaren Prüfroutinen von den erwarteten bzw. vorgegebenen
abweichen, kann eine automatische Schließung des Hauptventils erfolgen, wodurch größere
Schäden ggf. vermieden werden können. Diese Prüfverfahren können ggf. auch dazu dienen,
den Ort der Leckage zu ermitteln bzw. einzugrenzen.
[0006] Die bekannten Lösungen verhindern jedoch nur dann weitere Wasserschäden, wenn bereits
ein erheblicher Wasserschaden vorliegt. Dementsprechend sind eine Methode und ein
System zur effizienteren Vermeidung von Wasserschäden wünschenswert.
[0007] Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den
Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen und insbesondere
ein Verfahren zum Bestimmen eines Wahrscheinlichkeitswertes für Wasserschäden zu offenbaren,
mittels dem Wasserschäden zumindest teilweise präventiv vermieden werden können.
[0008] Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren zur Überwachung eines Wasserverteilsystems
gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen einschließlich
einer Steuerkomponente sowie eines Computerprogrammprodukts sind in den abhängigen
Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen
aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert
werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung,
insbesondere auch im Zusammenhang mit den Figuren, erläutert die Erfindung und führt
weitere Ausführungsvarianten an.
[0009] Hierzu trägt ein Verfahren zur Überwachung eines Wasserverteilsystems in einem Infrastrukturobjekt
bei, bei dem das Wasserverteilsystem mit Wasserleitungen und mindestens einer Messeinrichtung
zur Überwachung des Wasserverteilsystems ausgeführt ist. Das Verfahren umfasst zumindest
die folgenden Schritte:
- a) Bestimmen (bzw. Erfassen) mindestens eines Strukturparameters, welcher eine Struktur
des Infrastrukturobjekts und/oder des Wasserverteilsystems charakterisiert;
- b) Bestimmen (bzw. Erfassen) mindestens eines Wasserparameters, der das Wasser in
dem Wasserverteilsystem charakterisiert;
- c) Bestimmen mindestens eines Wahrscheinlichkeitswertes für einen Wasserschaden, wobei
hierbei der mindestens eine Strukturparameter und der mindestens eine Wasserparameter
berücksichtigt werden.
[0010] Das Wasserverteilsystem ist ein Leitungssystem, welches prinzipiell beliebig ausgestaltet
sein kann, und welches üblicherweise zur Verteilung von Wasser an Verbraucherkomponenten
dient. Verbraucherkomponenten sind alle Komponenten, mit denen Wasser bereitgestellt
und/oder verbraucht werden kann, beispielsweise Wasserhähne, Duschen, Badewannen,
Spülmaschinen, Kühlschränke mit Wasseranschluss, Heizungssysteme etc. Das Wasserverteilsystem
umfasst üblicherweise Wasserleitungen sowie Verzweigungen und kann beliebige weitere
Komponenten aufweisen, die zur Verteilung und ggf. auch zur Aufbereitung des Wassers
vorgesehen sind, beispielsweise Heizkomponenten, Filter, Desinfektionskomponenten,
Leitungsverzweigungen, Ventile, Messeinrichtungen, etc.
[0011] Das Infrastrukturobjekt ist eine beliebige (üblicherweise sich fest an einer bestimmten
geographischen Position befindliche Einrichtung), die bevorzugt von Menschen genutzt
wird. Typische Infrastrukturobjekte sind Wohngebäude. Hier sind aber auch öffentliche
Gebäude, Fabriken jeglicher Art etc. erfasst. Es kann sich auch um mobile Infrastrukturobjekte
handeln, wie beispielsweise Mobile-Homes oder Wohnwagen. Das Wasserverteilsystem ist
in bzw. an dem Infrastrukturobjekt bevorzugt (wenigstens temporär) fest installiert,
um Wasser innerhalb des Infrastrukturobjektes für darin angeordnete bzw. installierte
Verbraucherkomponenten zu verteilen.
[0012] Strukturparameter gemäß Schritt a) sind alle denkbaren Parameter, die das Infrastrukturobjekt
und/oder die Situation des Infrastrukturobjektes beschreiben. Es kann nicht nur ein
Strukturparameter in Schritt a) bestimmt werden, sondern es ist auch möglich, dass
ein Satz von Strukturparametern bestimmt wird und/oder dass ein mehrwertiger Strukturparameter
mit einer Mehrzahl von Einzelwerten (Skalaren) als Vektor oder als Matrix bestimmt
werden. Der mindestens eine Strukturparameter bzw. Satz von Strukturparametern kann
die Struktur des Infrastrukturobjektes (als Ganzes oder in Teilen) beschreiben. Der
Strukturparameter kann (aus Erfahrungswissen) generiert, gespeichert und/oder ermittelt
werden. Es ist möglich, dass für die Bestimmung des Strukturparameters sensorisch
und/oder automatisch erzeugte Kenndaten, Messwerte, Daten etc. herangezogen werden,
wobei der Strukturparameter ggf. darauf basierend berechnet oder vorgegeben wird.
[0013] Wasserparameter gemäß Schritt b) sind alle denkbaren Parameter, die die Eigenschaften
und/oder das Verhalten des Wassers in dem Wasserverteilsystem beschreiben. Es kann
nicht nur ein Wasserparameter in Schritt b) bestimmt werden, sondern es ist auch möglich,
dass ein Satz von Wasserparametern bestimmt wird und/oder dass ein mehrwertiger Wasserparameter
mit einer Mehrzahl von Einzelwerten (Skalaren) als Vektor oder als Matrix bestimmt
wird. Der mindestens eine Wasserparameter oder ein Satz von Wasserparametern kann
die Eigenschaften und/oder das Verhalten des Wassers in dem Wasserverteilsystem (als
Ganzes oder in Teilen) beschreiben. Es ist möglich, dass für die Bestimmung des Wasserparameters
sensorisch und/oder automatisch erzeugte Kenndaten, Messwerte, Daten etc. herangezogen
werden, wobei der Wasserparameter ggf. darauf basierend berechnet oder vorgegeben
wird.
[0014] Wasserparameter werden insbesondere mit mindestens einer Messeinrichtung (unmittelbar
oder mittelbar) gewonnen. Die weiter oben schon erwähnte Messeinrichtung kann eine
beliebige Einrichtung sein, mit der die zuvor beschriebenen Wasserparameter bereitstellbar
sind. Hierzu zählen beispielsweise Drucksensoren, Temperatursensoren, chemische oder
physikalische Sensoren (insbesondere chemische Sensoren) zur Bestimmung von stofflichen
Eigenschaften des Wassers, etc.
[0015] Mit dem Begriff "Überwachung" ist hier insbesondere eine (passive) Kontrollfunktion
beschrieben, mit der das Infrastrukturobjekt bzw. das Wasserverteilsystem in dem Infrastrukturobjekt
überwacht werden können.
[0016] Der Wahrscheinlichkeitswert gemäß Schritt c) ist bevorzugt ein Wert, der eine Wahrscheinlichkeit
dafür angibt, dass ein Ereignis (in dem vorliegenden Fall ein Wasserschaden) auftritt.
Der Wahrscheinlichkeitswert kann die Wahrscheinlichkeit dabei insbesondere in Bezug
auf ein bestimmtes in der Zukunft liegendes Zeitintervall beziehen, beispielsweise
1 Tag, 5 Tage, eine Woche oder einen Monat. Der Wahrscheinlichkeitswert gibt beispielsweise
die Wahrscheinlichkeit dafür an, dass das Ereignis in diesem Zeitintervall auftritt.
Der Wahrscheinlichkeitswert kann (darüber hinaus auch) eine Schwere oder eine Bedeutung
des Ereignisses mit einbeziehen. Mit Schwere oder Bedeutung ist hier insbesondere
das Ausmaß eines möglichen Wasserschadens gemeint. In diesem Fall kann es beispielsweise
sein, dass der Wahrscheinlichkeitswert höher bestimmt bzw. festgelegt wird, wenn ein
erwartetes Ereignis bzw. der erwartete Wasserschaden schwerwiegender ist.
[0017] In Ausführungsvarianten kann auch ein Satz von Wahrscheinlichkeitswerten bestimmt
werden und/oder es wird ein mehrwertiger Wahrscheinlichkeitswert bestimmt, der eine
Mehrzahl von Einzelwerten (Skalaren) als Vektor oder als Matrix umfasst. Solche Wahrscheinlichkeitswerte
können beispielsweise für verschiedene Kategorien von Wasserschäden (insbesondere
verschiedene Schweregrade von Wasserschäden), verschiedene Eintrittswahrscheinlichkeiten
und/oder für verschiedene (zukünftige) Zeitintervalle verschiedene Eintrittswahrscheinlichkeiten
angeben.
[0018] Die hier angesprochenen Wasserschäden sind insbesondere Leckagen im Wasserverteilsystem,
dadurch verursachte Folgeschäden und/oder Folgeschäden, die durch defekte oder nicht
korrekt eingestellte Verbraucherkomponenten hervorgerufen werden.
[0019] Mit dem hier beschriebenen Verfahren wird es möglich, mit Hilfe des Wahrscheinlichkeitswertes
präventiv auf möglicherweise eintretende Wasserschäden zu reagieren und somit das
Auftreten von Wasserschäden zu antizipieren bzw. sogar gegebenenfalls gänzlich zu
vermeiden und/oder zumindest die Folgen eines auftretenden Wasserschadens zu reduzieren.
Das hier beschriebene Verfahren ermöglicht es insbesondere auch, auf Besonderheiten
des Infrastrukturobjektes einzugehen, in welchem das Wasserverteilsystem angeordnet
sind. Beispielsweise sind die Auswirkungen von einer Leckage und die möglichen Wasserschäden,
die in Folge einer Leckage auftreten können, ganz unterschiedlich je nachdem, welche
Eigenschaften das Infrastrukturobjekt hat. Beispielsweise können in einem Holzhaus
als Infrastrukturobjekt sehr viel größere Folgeschäden auftreten als in einem Gebäude,
welches mit Steinen gemauert ist. Solche Besonderheiten können mit dem beschriebenen
Verfahren berücksichtigt werden.
[0020] Vorteilhaft ist, wenn nach Schritt c) folgender Verfahrensschritt ausgeführt wird:
d) Vergleichen des mindestens einen Wahrscheinlichkeitswertes mit mindestens einem
Schwellwert und Einleiten von mindestens einer Schutzmaßnahme in Abhängigkeit eines
Ergebnisses des Vergleichs, wobei die Schutzmaßnahme dazu dient, einen Wasserschaden,
die Folge eines Wasserschadens und/oder das Risiko eines Wasserschadens zu vermeiden
oder zumindest zu reduzieren.
[0021] Der Schwellwert gemäß Schritt d) ist bevorzugt ebenfalls ein Wahrscheinlichkeitswert,
der eine Grenzwahrscheinlichkeit angibt, ab der eine Schutzmaßnahme eingeleitet werden
soll. Es ist auch möglich, dass ein Satz von Schwellwerten verwendet wird und/oder
dass ein mehrwertiger Schwellwert mit einer Mehrzahl von Einzelwerten (Skalaren) als
Vektor oder als Matrix bestimmt wird. Bevorzugt hat ein Schwellwert die gleiche Dimension
(als Vektor oder als Matrix) bzw. gleichviele Werte wie der verwendete Wahrscheinlichkeitswert.
Der mindestens eine Schwellwert oder ein Satz von Schwellwerten ermöglichen es, je
nachdem, welcher Schwellwert (Einzelwert) von welchem Wahrscheinlichkeitswert unterschritten
wird, unterschiedliche Schutzmaßnahmen einzuleiten, um angemessen auf bestimmte Risiken
reagieren zu können.
[0022] Außerdem ist es vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit des Wahrscheinlichkeitswertes als
Schutzmaßnahme ein Steuerbefehl an mindestens ein Ventil des Wasserverteilsystems
übermittelt wird, wobei das Ventil durch den Steuerbefehl derart betätigt wird, dass
ein Wasserschaden und/oder das Risiko eines Wasserschadens vermieden oder zumindest
reduziert wird.
[0023] Ein Steuerbefehl ist insbesondere ein Befehl an einen Antrieb des Ventils, das Ventil
zu betätigen. In bevorzugten Ausführungsvarianten dient der Steuerbefehl dazu, ein
Ventil zu schließen, damit kein Wasser mehr in das Wasserverteilsystem eintritt, um
den Eintritt eines Wasserschadens gegebenenfalls vollständig zu verhindern. Es ist
auch möglich, dass nur eine teilweise Schließung eines Ventils erfolgt, um zumindest
die Folgen eines Wasserschadens zu reduzieren, weil eine austretende Wassermenge reduziert
wird.
[0024] Besonders vorteilhaft ist, wenn zumindest Verfahrensschritt c), und gegebenenfalls
auch zumindest ein weiterer Verfahrensschritt, auf einem Server durchgeführt wird,
wobei der Server außerhalb des Infrastrukturobjektes angeordnet und über datenleitende
Verbindungen mit einer Steuerkomponente des Wasserverteilsystems verbunden ist. Die
Steuerkomponente ist dazu eingerichtet, mit der Messeinrichtung gewonnene Wasserparameter
über die datenleitende Verbindung an den Server zu übermitteln, und Steuerbefehle
von dem Server an mindestens ein Ventil des Wasserverteilsystems zu übermitteln.
[0025] Zwischen dem Wasserverteilsystem und dem Server besteht bevorzugt eine datenleitende
Verbindung, die mit verschiedenen Arten zur Datenübertragung ausgeführt sein kann.
Hierzu zählen beispielsweise Bluetooth, W-Lan, Lan-Netzwerkverbindungen, Internetverbindungen,
Funkverbindungen, Telefonverbindungen, etc.
[0026] Gegebenenfalls können auch die Verfahrensschritte a) und b) auf einem Server außerhalb
des Infrastrukturobjektes durchgeführt werden. Gegebenenfalls können zu diesem Zweck
vorläufige Strukturparameter und/oder vorläufige Wasserparameter (mit mindestens einer
Messeinrichtung) in dem Infrastrukturobjekt ermittelt und an den Server übermittelt
werden, wobei der Server dann die Ermittlung der eigentlichen Strukturparameter und/oder
Wasserparameter aus diesen vorläufigen Parametern durchführt, um Eingangswerte für
die Durchführung des Schrittes c) zu erzeugen.
[0027] Das Verfahren kann insbesondere in Verbindung mit maschinellen Lernmethoden eingesetzt
werden, um eine sehr hohe Verwertbarkeit der bestimmten Wahrscheinlichkeitswerte zum
Erreichen des gewünschten Ziels (Wasserschäden und deren Folgen zu reduzieren oder
sogar zu vermeiden) zu gewährleisten.
[0028] Die Durchführung von Verfahrensschritten auf einem solchen Server ermöglicht es gegebenenfalls
einen komplexen Algorithmus zur Durchführung der Verfahrensschritte zu verwenden,
der in einer innerhalb des Infrastrukturobjektes angeordneten Steuerkomponente so
nicht durchführbar wäre. Der Algorithmus zur Durchführung der Verfahrensschritte kann
beispielsweise ein umfangreiches neuronales Netz oder ein maschinenlernfähiges Modul
umfassen, in welchen basierend auf Erfahrungswerten, die bei einer Vielzahl von Wasserverteilsystemen
in Infrastrukturobjekten gewonnen wurden, eine Aussage über einen Wahrscheinlichkeitswert
für einen Wasserschaden getroffen werden.
[0029] Besonders vorteilhaft ist, wenn der Wasserparameter zumindest einen der folgenden
Parameter beinhaltet:
- Druck in dem Wasserverteilsystem;
- Durchflussrate in dem Wasserverteilsystem;
- Temperatur in dem Wasserverteilsystem;
- ph-Wert;
- Härte;
- Änderung eines Drucks;
- Änderung einer Durchflussrate; oder
- Änderung einer Temperatur.
[0030] Bei dem Wasserparameter kann es sich also um einen Parameter handeln, der zumindest
eine Eigenschaft des Wassers beschreibt, welche das Wasser aufgrund seines Zustandes
in dem Wasserverteilsystem aufweist. Hierzu zählen beispielsweise die genannten Parameter
Druck, Durchflussrate, Temperatur, sowie die jeweiligen (zeitlichen) Änderungen dieser
Parameter. Der Wasserparameter wird insbesondere mit der schon beschriebenen Messeinrichtung
gewonnen. Die verwendete Messeinrichtung ist bevorzugt für die Bestimmung des jeweiligen
Wasserparameters geeignet.
[0031] Bei dem Wasserparameter kann es sich ebenfalls um inhärente Eigenschaften des Wassers
handeln. Hierzu zählen insbesondere chemische und/oder physikalische Eigenschaften
des Wassers als Stoff, die auch als stoffliche Eigenschaften bezeichnet werden können.
Beispiele für solche stofflichen Eigenschaften sind bspw. der ph-Wert oder die Härte
des Wassers.
[0032] Das Risiko des Auftretens eines Wasserschadens kann von den genannten Parametern
abhängen. Beispielsweise ist es möglich, dass das Risiko hoch ist, wenn der Druck
des Wassers hoch ist, weil dann beispielsweise die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten
einer Leckage und/oder für das Versagen einer Komponente wahrscheinlicher ist.
[0033] Die genannten Parametern Druck, Durchflussrate und Temperatur können sich jeweils
auf eine bestimmte Stelle bzw. das Wasser an einer bestimmten Stelle in dem Wasserverteilsystem
beziehen. Solche Parameter können auch an verschiedenen Stellen des Wasserverteilsystems
jeweils mit dafür vorgesehenen Messeinrichtungen bestimmt werden. Gleiches gilt für
die ebenfalls aufgeführten Änderungen dieser Parameter.
[0034] Für die genannten stofflichen Parameter ph-Wert und Härte ist ebenfalls möglich,
dass sie zentral gemessen werden. Ebenfalls ist möglich, dass diese Parameter nicht
gemessen werden, sondern für eine jeweiliges Wasserverteilsystem in einem Infrastrukturobjekt
(einmalig) fest hinterlegt werden. Beispielsweise ist die Wasserhärte normalerweise
abhängig von dem jeweiligen Wasserwerk, an welches das Wasserverteilsystem in einem
Infrastrukturobjekt angeschlossen ist. Diese Wasserhärte ändert sich normalerweise
nicht, sondern sie hängt mit festen Gegebenheiten zusammen. Insofern kann die Wasserhärte
auch fest eingestellt werden.
[0035] Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn die Bestimmung des mindestens einen
Wasserparameters mit einem Historienmodell erfolgt, wobei in dem Historienmodell vorläufige
Wasserparameter berücksichtigt werden, die in der Vergangenheit in dem Wasserverteilsystem
bestimmt wurden.
[0036] Mit einem Historienmodell können Auswirkungen berücksichtigt werden, die (vorläufige)
Wasserparameter über einen längeren Wirkzeitraum auf das Wasserverteilsystem hatten.
Wenn zum Beispiel über lange Zeiträume ungewöhnlich hohe Druckwerte und ungewöhnlich
hohe Temperaturen auf das Wasserverteilsystem einwirken, kann dies dazu führen, dass
das Wasserverteilsystem weniger resistent für hohe Drücke wird und deswegen Wahrscheinlichkeitswerte
höher bestimmt werden müssen. Gleiches gilt beispielsweise, wenn über einen langen
Zeitraum sehr große Wasserhärten auf ein Wasserverteilsystem eingewirkt haben und
dadurch bspw. Korrosion und/oder Ablagerungen auftreten, die das Eintreten eines Schadensereignisses
wahrscheinlicher machen, so dass ebenfalls Wahrscheinlichkeitswerte erhöht werden
müssen.
[0037] Hier wurde herausgefunden, dass die Erkennung von Druck, Durchflussmenge, Temperatur,
pH-Wert, Wasserhärte, Druckänderung über die Zeit, Änderung der Durchflussmenge und/oder
Temperaturänderung über die Zeit ermöglicht, die Wahrscheinlichkeit des Auftretens
von Wasserschäden in einem Infrastrukturobjekt vorherzusagen.
[0038] Außerdem vorteilhaft ist, wenn der mindestens eine Strukturparameter Eigenschaften
von Bewohnern des Infrastrukturobjektes charakterisiert. Eigenschaften von Bewohnern
eines Infrastrukturobjektes werden hier aus Sicht des Wasserverteilsystems und mit
dem Ziel der Überwachung des Wasserverteilsystems als Strukturparameter des Infrastrukturobjektes
betrachtet. Solche Parameter charakterisieren Auswirkungen des Infrastrukturobjektes
auf das Wasserverteilsystem. Sie können daher zur Verbesserung einer Bestimmung des
Wahrscheinlichkeitswertes beitragen. Eigenschaften der Bewohner des Infrastrukturobjektes
können beispielsweise Anzahl der Einwohner, Alter der Einwohner, Geschlecht der Einwohner
etc. sein. Alle diese Parameter können dazu herangezogen werden, z. B. statistische
Aussagen über die Beanspruchung des Wasserverteilsystems zu treffen.
[0039] Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der mindestens eine Strukturparameter Eigenschaften
des Wasserverteilsystems des Infrastrukturobjekts und/oder an das Wasserverteilsystem
angeschlossener Verbraucherkomponenten charakterisiert. Eigenschaften des Wasserverteilsystems
als Strukturparameter sind beispielsweise Parameter, die den Aufbau bzw. die Einrichtung
des Wasserverteilsystems beschreiben. Hierzu zählen Leitungslängen, Leitungsvolumina,
Anzahlen von Verzweigungsstellen und/oder Ventilen, Strömungswege (insbesondere Zirkulationsleitungen),
etc. Strukturparameter angeschlossener Verbraucherkomponenten können beispielsweise
Angaben zur Anzahl von angeschlossenen Verbraucherkomponenten, Angaben zur Art von
angeschlossenen Verbraucherkomponenten etc. beinhalten.
[0040] Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der mindestens eine Strukturparameter Infrastruktureigenschaften
des Infrastrukturobjektes charakterisiert. Bei dieser Gruppe von Strukturparametern
handelt es sich insbesondere um Parameter, die besondere, ggf. bauliche, Aspekte des
Infrastrukturobjektes jenseits des Wasserverteilsystems betreffen. Solche Parameter
sind insbesondere hilfreich, um mögliche Folgeschäden in Folge eines aufgetretenen
Effektes im Wasserverteilsystem abzuschätzen und im Rahmen der Bestimmung des Wahrscheinlichkeitswertes
zu berücksichtigen. Ein solcher Strukturparameter kann beispielsweise angeben, welche
Strukturmerkmale das Infrastruktur hat (bspw. Holzbauweise und/oder Betonbauweise),
wie viele Etagen und/oder Räume das Infrastrukturobjekt aufweist, und so weiter.
[0041] Auch ist vorteilhaft, wenn der mindestens eine Strukturparameter mit einem Historienmodell
bestimmt wird, wobei in dem Historienmodell Ereignisse berücksichtigt sind, die in
der Vergangenheit auf das Infrastrukturobjekt und/oder das Wasserverteilsystem eingewirkt
haben. Grundsätzlich kann ein Historienmodell zur Berücksichtigung von Strukturparametern
ähnlich strukturiert sein wie ein Historienmodell zur Berücksichtigung von Wasserparametern.
Über ein Historienmodell können insbesondere langfristige Auswirkungen auf das Infrastrukturobjekt
berücksichtigt werden.
[0042] Auch ist vorteilhaft, wenn in dem Historienmodell mindestens eines der folgenden
historischen Ereignisse berücksichtigt wird:
- Zeitpunkt der Erstellung des Infrastrukturobjektes und/oder des Wasserverteilsystems;
- Alter des Infrastrukturobjektes und/oder des Wasserverteilsystems; und
- in der Vergangenheit aufgetretene Schäden des Wasserverteilsystems.
[0043] Der Zeitpunkt der Erstellung des Infrastrukturobjektes kann beispielsweise herangezogen
werden, um grundsätzliche bauartbedingte Einflüsse und/oder Besonderheiten des Infrastrukturobjektes
bzw. des Wasserverteilsystems bei der Bestimmung des Wahrscheinlichkeitswertes zu
berücksichtigen.
[0044] Das Alter des Infrastrukturobjektes und/oder des Wasserverteilsystems kann insbesondere
dazu verwendet werden, (benutzungsbedingte, witterungsbedingte, etc.) Alterungsaspekte
bei der Bestimmung des Wahrscheinlichkeitswertes zu berücksichtigen.
[0045] In der Vergangenheit aufgetretene Schäden des Wasserverteilsystems lassen häufig
einen Rückschluss auf mögliche weitere in Zukunft auftretende Schäden zu. Daher ist
die Berücksichtigung von in der Vergangenheit aufgetretenen Schäden für die Bestimmung
des Wahrscheinlichkeitswertes hilfreich.
[0046] Darüber hinaus ist vorteilhaft, wenn zur Bestimmung des mindestens einen Wahrscheinlichkeitswerts
in Schritt c) ein selbstlernender Algorithmus verwendet wird, der anhand von Eingangsdaten
trainiert wird, wobei die Eingangsdaten aus einer Vielzahl von weiteren Infrastrukturobjekten
mit Wasserverteilsystemen gewonnen werden, welche mit dem beschriebenen Verfahren
überwacht werden.
[0047] Durch die Verwendung des selbstlernenden bzw. maschinell gelernten Algorithmus kann
in vorteilhafter Weise ein hoher Informationsgehalt berücksichtigt werden, der auch
historische Informationen über zuvor bestimmte Parameter bzw. zuvor erlernte Muster
von ggf. komplexen Gruppen von Parametern berücksichtigen kann. Die (vorläufigen)
Parameter bzw. zuvor erlernte Muster können insbesondere während einer (initialen)
Trainingsphase erlernt worden sein. Die insbesondere während der (initialen) Trainingsphase
gelernten Informationen können beispielsweise durch entsprechende Ausgestaltungen
(bzw. Anpassungen) und/oder Verknüpfungen von Elementen des Algorithmus repräsentiert
werden. Bei den Elementen kann es sich beispielsweise um Modell-Parameter des Algorithmus,
wie etwa Gewichte, Funktionen, Schwellenwerte oder dergleichen handeln. Der Algorithmus
kann durch ein (Künstliche Intelligenz bzw. KI-)Modell und/oder in einem (KI-) Modell
realisiert sein. Der Algorithmus kann weiterhin auch mehrere Teile bzw. Teil-Algorithmen
umfassen, die beispielsweise in einer Ebene nebeneinander und/oder in mehreren Ebenen
übereinander und/oder in mehreren Zeitschritten hintereinander miteinander zusammenwirken
können.
[0048] Beispielsweise kann der Algorithmus derart eingerichtet sein, dass er einen Satz
von Eingangsdaten auf mindestens einer Ausgabe oder einem Satz von Ausgangsdaten abbildet.
Der (beispielsweise sensorisch) erfasste mindestens eine Parameter über die Infrastruktur
bzw. das Wasser bildet in der Regel einen Eingang bzw. Eingangsdaten des Algorithmus.
Die Zuordnung zu dem mindestens einen Wahrscheinlichkeitsparameter bildet in der Regel
einen Ausgang bzw. Ausgangsdaten des Algorithmus. Sätze von Daten können beispielhaft
in Form von Vektoren, wie beispielsweise mindestens einem Eingabevektor und mindestens
einem Ausgabevektor bereitgestellt werden.
[0049] Der Algorithmus kann beispielsweise in der Art eines sogenannten Machine Learning
Modells gebildet sein. Beispielsweise kann der Algorithmus mittels mindestens eines
künstlichen neuronalen Netzwerks gebildet sein. Das Netzwerk enthält in der Regel
Elemente bzw. Modell-Parameter, mittels welcher die Eingabedaten auf den Ausgabedaten
abgebildet werden können. Entsprechende Elemente bzw. Modell-Parameter können beispielsweise
Knoten, Gewichte, Verknüpfungen, Schwellenwerte oder dergleichen umfassen. Während
eines Trainings des Algorithmus können zumindest einzelne oder mehrere der Elemente
bzw. Modell-Parameter angepasst werden. Insbesondere zusätzlich zu einem (initialen)
Training des Algorithmus kann auch vorgesehen sein, dass dieser während des laufenden
Betriebs (weiter) verbessert werden kann. In diesem Zusammenhang kann der Algorithmus
beispielweise selbstlernend ausgeführt sein. Insbesondere können während des laufenden
Betriebs (beispielsweise zu bestimmten Zeitpunkten oder kontinuierlich) Trainingsphasen
durchgeführt werden. Zum Beispiel können während des laufenden Betriebs Vergleichsuntersuchungen
zur Ermittlung der ggf. komplexen Flüssigkeitsverbrauchsvorgänge durchgeführt werden,
um die von dem Algorithmus durchgeführte Klassifizierung zu validieren und/oder (weiter)
zu verbessern. Weiterhin kann der Algorithmus (ggf. ständig) verbessert werden, indem
er (stets und/oder zumindest auch nach einem initialen Training) mit neuen Trainingsdaten
trainiert wird. Diese neuen Trainingsdaten können beispielsweise durch neue Aufnahmen
erzeugt und/oder gezielt für solche Wasserereignisse beschafft werden, die (zuvor)
nur mit geringer Genauigkeit klassifiziert werden konnten.
[0050] Ein Server, auf dem das Verfahren ganz oder teilweise durchgeführt wird, wird bevorzugt
für eine Durchführung des Verfahrens zur Überwachung einer Vielzahl von verschiedenen
Wasserverteilsystemen in Infrastrukturobjekten verwendet. Auf diesem Wege fallen auf
dem Server eine Vielzahl von Daten an, die in einem selbstlernenden System zur Durchführung
der Verfahrensschritte (insbesondere Schritt c) und ggf. auch die Schritte a) und
b)) verwendet werden können.
[0051] Hier wird auch eine Steuerkomponente für ein Wasserverteilsystem angegeben, welche
ein Steuergerät beinhaltet, das zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet
ist. Das Steuergerät ist bevorzugt Teil einer Steuerkomponente, die in einem Infrastrukturobjekt
eingesetzt werden kann, um Überwachungs-, Kontroll- und/oder Regelfunktionen an dem
Wasserverteilsystem vorzunehmen. Die Steuerkomponente kann insbesondere Teil eines
Moduls sein, welches auch ein Ventil umfasst, mit welchem ein Durchfluss von Wasser
durch eine Leitung des Wasserverteilsystems kontrolliert werden kann.
[0052] Darüber hinaus soll hier ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des beschriebenen
Verfahrens offenbart werden. Ein solches Computerprogrammprodukt ist insbesondere
auf einem Server zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens installiert und kann
dort betrieben werden.
[0053] Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher
erläutert. Die Figur zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, auf welches die Erfindung
jedoch nicht beschränkt ist.
[0054] Fig. 1 zeigt ein Infrastrukturobjekt mit einem beschriebenen Wasserverteilsystem
und Mittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens.
[0055] Schematisch ist ein Infrastrukturobjekt 2 mit einem darin angeordneten Wasserverteilsystem
1 gezeigt, welches Wasser über eine Wasserquelle 17 erhält und an verschiedene Verbraucherkomponenten
14 weiterleitet. Dafür hat das Wasserverteilsystem 1 Wasserleitungen 3, die gegebenenfalls
auch an Verzweigungen 19 verzweigt sind.
[0056] An dem Wasserverteilsystem 1 ist eine Messeinrichtung 4 angeordnet, mit der Messdaten
ermittelt werden können. Solche Messdaten können zur Bestimmung von Wasserparametern
6 verwendet werden. Bevorzugt weist das Wasserverteilsystem 1 darüber hinaus mindestens
ein steuerbares Ventil 10 auf, mit welchem ein Durchfluss von Wasser durch das Wasserverteilsystem
1 bzw. durch eine Leitung des Wasserverteilsystems 1 gesteuert werden kann. Besonders
bevorzugt existiert eine Steuerkomponente 13 des Wasserverteilsystems 1, welche dazu
eingerichtet ist, Überwachungsaufgaben und Steueraufgaben an dem Wasserverteilsystem
1 durchzuführen und insbesondere das beschriebene mindestens eine Ventil 10 zu steuern,
und gegebenenfalls Ergebnisse der Messeinrichtung 4 zu empfangen. Besonders bevorzugt
sind die Steuerkomponente 13, eine Messeinrichtung 4 und ein Ventil 10 in einer Baueinheit
bzw. einem Modul angeordnet. Die Steuerkomponente 13 hat bevorzugt ein Steuergerät
16, in welchem das beschriebene Verfahren ganz oder teilweise als Computerprogrammprodukt
hinterlegt ist, und mit welchem das beschriebene Verfahren durchgeführt werden kann.
Besonders bevorzugt hat das Steuergerät 16 auch Schnittstellen zum Aufbau datenleitender
Verbindungen 12 zu einem Server 11, welcher bevorzugt außerhalb des Infrastrukturobjektes
2 angeordnet ist. Über eine solche datenleitende Verbindung 12 wird der Wasserparameter
6 an den Server 11 übermittelt.
[0057] Neben dem Wasserparameter 6 existiert auch noch mindestens ein Strukturparameter
5, der gegebenenfalls auch über die datenleitende Verbindung 12 von der Steuerkomponente
13 bzw. von dem Infrastrukturobjekt 2 an den Server 11 übermittelt wird. Es sind allerdings
auch Ausführungsvarianten möglich, bei welchen der Strukturparameter 5 und der Wasserparameter
6 nicht über datenleitende Verbindungen 12 von der Steuerkomponente 13 bzw. dem Infrastrukturobjekt
2 übermittelt werden, sondern unmittelbar auf dem Server 11 hinterlegt werden, beispielsweise
im Rahmen einer Erstinstallation. Auf dem Server 11 wird ein Wahrscheinlichkeitskalkulator
20 verwendet, mit welchem aus den verfügbaren Parametern ein Wahrscheinlichkeitswert
7 ermittelt wird, mit dem die Wahrscheinlichkeit für einen Wasserschaden bestimmt
werden kann. Der Wahrscheinlichkeitskalkulator 20 kann gegebenenfalls auch ein Historienmodell
18 umfassen, mit welchem vorläufige Parameter verarbeitet werden können. Der Wahrscheinlichkeitskalkulator
20 ist bevorzugt ein selbstlernendes System, mit welchem Eingangsdaten 15 von einer
Vielzahl von weiteren Infrastrukturobjekten 2 mit Wasserverteilsystemen 1 berücksichtigt
werden können.
[0058] Der Wahrscheinlichkeitswert 7 wird bevorzugt mit einem Schwellwert 8 verglichen.
In Abhängigkeit dieses Vergleichs wird mindestens ein Steuerbefehl 9 von dem Server
11 über eine datenleitende Verbindung 12 an die Steuerkomponente 13 bzw. an das Ventil
10 übermittelt, um eine Maßnahme zur Reduzierung des Risikos eines Wasserschadens
durchzuführen.
Bezugszeichenliste
[0059]
- 1
- Wasserverteilsystem
- 2
- Infrastrukturobjekt
- 3
- Wasserleitung
- 4
- Messeinrichtung
- 5
- Strukturparameter
- 6
- Wasserparameter
- 7
- Wahrscheinlichkeitswert
- 8
- Schwellwert
- 9
- Steuerbefehl
- 10
- Ventil
- 11
- Server
- 12
- datenleitende Verbindung
- 13
- Steuerkomponente
- 14
- Verbraucherkomponente
- 15
- Eingangsdaten
- 16
- Steuergerät
- 17
- Wasserquelle
- 18
- Historienmodell
- 19
- Verzweigung
- 20
- Wahrscheinlichkeitskalkulator
1. Verfahren zur Überwachung eines Wasserverteilsystems (1) in einem Infrastrukturobjekt
(2) mit Wasserleitungen (3) und mindestens einer Messeinrichtung (4) zur Überwachung
des Wasserverteilsystems (1), umfassend zumindest die folgenden Schritte:
a) Bestimmen mindestens eines Strukturparameters (5), welcher zumindest eine Struktur
des Infrastrukturobjekts (2) oder des Wasserverteilsystems (1) charakterisiert;
b) Bestimmen mindestens eines Wasserparameters (6) mit der mindestens einen Messeinrichtung
(4),
c) Bestimmen mindestens eines Wahrscheinlichkeitswertes (7) für einen Wasserschaden,
wobei hierbei der mindestens eine Strukturparameter (5) und der mindestens eine Wasserparameter
(6) berücksichtigt werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei nach Schritt c) folgender Schritt ausgeführt
wird:
d) Vergleichen des mindestens einen Wahrscheinlichkeitswertes (7) mit mindestens einem
Schwellwert (8) und Einleiten von mindestens einer Schutzmaßnahme in Abhängigkeit
eines Ergebnisses des Vergleichs, wobei die Schutzmaßnahme dazu dient, zumindest einen
Wasserschaden, die Folge eines Wasserschadens oder das Risiko eines Wasserschadens
wenigstens zu reduzieren oder sogar zu vermeiden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in Abhängigkeit des
Wahrscheinlichkeitswertes (7) als Schutzmaßnahme ein Steuerbefehl (9) an mindestens
ein Ventil (10) des Wasserverteilsystems (1) übermittelt wird, wobei das Ventil (10)
durch den Steuerbefehl (9) derart betätigt wird, dass zumindest ein Wasserschaden,
die Folge eines Wasserschadens oder das Risiko eines Wasserschadens wenigstens reduziert
oder sogar vermieden wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei zumindest Verfahrensschritt c) auf einem
Server (11) durchgeführt wird, wobei der Server (11) außerhalb des Infrastrukturobjektes
(2) angeordnet und über datenleitende Verbindungen (12) mit einer Steuerkomponente
(13) des Wasserverteilsystems (1) verbunden ist, wobei die Steuerkomponente (13) dazu
eingerichtet ist, mit der Messeinrichtung (4) gewonnene Wasserparameter (6) über die
datenleitende Verbindung (12) an den Server (11) zu übermitteln und Steuerbefehle
(9) von dem Server (11) an mindestens ein Ventil (10) des Wasserverteilsystems (1)
zu übermitteln.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Wasserparameter
(6) zumindest einer aus der folgenden Gruppe ist: Druck, Durchflussrate, Temperatur,
ph-Wert, Härte, Änderung eines Drucks, Änderung einer Durchflussrate, Änderung einer
Temperatur.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Bestimmen des mindestens
einen Wasserparameters (5) mit einem Historienmodell (18) erfolgt, wobei in dem Historienmodell
(18) vorläufige Wasserparameter (5) berücksichtigt werden, die in der Vergangenheit
in dem Wasserverteilsystem (1) bestimmt wurden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der mindestens eine
Strukturparameter (5) Eigenschaften von Bewohnern des Infrastrukturobjektes (2) charakterisiert.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der mindestens eine
Strukturparameter (5) zumindest Eigenschaften des Wasserverteilsystems (1) des Infrastrukturobjekts
(2) oder an das Wasserverteilsystems (1) angeschlossener Verbraucherkomponenten (14)
charakterisiert.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der mindestens eine
Strukturparameter (5) Infrastruktureigenschaften des Infrastrukturobjektes (2) charakterisiert.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Bestimmen des mindestens
einen Strukturparameters (5) mit einem Historienmodell (18) erfolgt, wobei in dem
Historienmodell (18) Ereignisse berücksichtigt sind, die in der Vergangenheit zumindest
auf das Infrastrukturobjekt (2) oder das Wasserverteilsystem (1) eingewirkt haben.
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Patentanspruch, wobei in dem Historienmodell (18)
mindestens einer der folgenden historischen Ereignisse berücksichtigt wird:
- Zeitpunkt der Erstellung des Infrastrukturobjektes (2);
- Zeitpunkt der Erstellung des Wasserverteilsystems (1);
- Alter des Infrastrukturobjektes (1);
- Alter des Wasserverteilsystems (2);
- In der Vergangenheit aufgetretene Schäden des Wasserverteilsystems (2).
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei beim Bestimmen des
mindestens einen Wahrscheinlichkeitswerts (7) in Schritt c) ein selbstlernender Algorithmus
verwendet wird, der anhand von Eingangsdaten (15) trainiert wird, wobei die Eingangsdaten
(15) aus einer Vielzahl von weiteren Infrastrukturobjekten (2) mit Wasserverteilsystemen
(1) gewonnen werden, welche mit dem beschriebenen Verfahren überwacht werden.
13. Steuerkomponente (13) für ein Wasserverteilsystem (1), welche ein Steuergerät beinhaltet,
welches zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 12 eingerichtet
ist.
14. Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche
1 bis 12.