DE102022112188A1 - Arrangement and procedure for determining the status of a system - Google Patents

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Florian Burgert
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Vega Grieshaber KG
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Vega Grieshaber KG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

Abstract

Es ist eine Anordnung (1) zur Zustandsermittlung eines Systems (2), in dem sich mindestens eine physikalische Größe (p) über eine Zeitspanne (T) hinweg ändert, offenbart. Die Anordnung (1) umfasst mindestens einen Sensor (8), einen Speicher (10) und eine Bewertungseinheit (9). Der mindestens einen Sensor (8) ist dazu ausgebildet, die mindestens eine physikalische Größe/eine der mindestens einen physikalischen Größe (p) zu erfassen und basierend auf einer erfassten physikalischen Größe (p) innerhalb der Zeitspanne (T) eine Vielzahl von Messwerten zu erzeugen. In dem Speicher (10) sind Charakteristika abgespeichert, wobei die Charakteristika für mindestens einen Zustand des Systems (2) repräsentativ sind. Die Bewertungseinheit (9) ist kommunizierend mit dem mindestens einen Sensor (8) und mit dem Speicher (10) verbunden und dazu ausgebildet, zumindest einen Teil der Vielzahl von Messwerten und/oder deren zeitlichen Verlauf zu analysieren, unter Verwendung mindestens eines der Charakteristika ein Abweichungsmaß zu ermitteln und basierend auf dem Abweichungsmaß einen Zustand des Systems (2) abzuschätzen.Ferner ist ein entsprechendes Verfahren offenbart.An arrangement (1) for determining the state of a system (2) in which at least one physical quantity (p) changes over a period of time (T) is disclosed. The arrangement (1) comprises at least one sensor (8), a memory (10) and an evaluation unit (9). The at least one sensor (8) is designed to detect the at least one physical quantity/one of the at least one physical quantity (p) and to generate a plurality of measured values within the time period (T) based on a detected physical quantity (p). . Characteristics are stored in the memory (10), the characteristics being representative of at least one state of the system (2). The evaluation unit (9) is communicatively connected to the at least one sensor (8) and to the memory (10) and is designed to analyze at least part of the large number of measured values and/or their time course, using at least one of the characteristics To determine the deviation measure and to estimate a state of the system (2) based on the deviation measure. A corresponding method is also disclosed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Zustandsermittlung eines Systems, in dem sich mindestens eine mit einem Zustand des Systems korrelierende physikalische Größe über eine Zeitspanne hinweg ändert.The invention relates to an arrangement and a method for determining the state of a system in which at least one physical quantity that correlates with a state of the system changes over a period of time.

In der Praxis sind viele Systeme im Einsatz, bei denen sich mindestens eine physikalische Größe über eine Zeitspanne hinweg ändert. Diese Änderung kann von außerhalb des Systems, beispielsweise durch Wind, Beschleunigungen, Luftdruckänderungen, Temperaturänderungen oder dergleichen, ausgelöst werden. Diese Änderungen können jedoch auch innerhalb des Systems hervorgerufen werden, beispielsweise durch eine Pumpe, einen Motor oder andere Aktoren. Auch andere Bestandteile des Systems können Auswirkungen auf die mindestens eine physikalische Größe haben, beispielsweise eine Quelle, eine Senke oder Leitungen.In practice, many systems are in use in which at least one physical quantity changes over a period of time. This change can be triggered from outside the system, for example by wind, accelerations, changes in air pressure, changes in temperature or the like. However, these changes can also be caused within the system, for example by a pump, a motor or other actuators. Other components of the system can also have an impact on at least one physical quantity, for example a source, a sink or pipes.

Hierzu sei beispielhaft ein Pumpensystem betrachtet, bei dem ein Fluid mittels einer Pumpe von einer Quelle zu einer Senke bewegt wird. Dabei beeinflusst die Pumpe die physikalische Größe „Druck“. In Bewegungsrichtung des Fluids vor der Pumpe erzeugt die Pumpe einen Unterdruck, der zu bewegendes Fluid von der Quelle ansaugt. In Bewegungsrichtung nach der Pumpe entsteht ein Überdruck, der das Fluid in Richtung der Senke drückt. Üblicherweise ist der Druck nicht konstant, sondern pulsiert periodisch, beispielsweise abhängig von der Technologie und der Betriebsweise der Pumpe. Dabei kann der Druck beispielsweise einer Sinuskurve oder einer sinusähnlichen Kurve folgen, die um einen Mittelwert pulsiert.As an example, consider a pump system in which a fluid is moved from a source to a sink by means of a pump. The pump influences the physical quantity “pressure”. In the direction of movement of the fluid in front of the pump, the pump generates a negative pressure that sucks in fluid to be moved from the source. In the direction of movement after the pump, an excess pressure is created, which pushes the fluid towards the sink. Usually the pressure is not constant, but pulsates periodically, for example depending on the technology and operation of the pump. The pressure can, for example, follow a sine curve or a sine-like curve that pulsates around a mean value.

Der erzeugte Unter- bzw. Überdruck hängt jedoch nicht lediglich von der Leistungsfähigkeit der Pumpe ab. Vielmehr ist auch von Bedeutung, wie die Quelle das Fluid bereitstellen und der Senke der Fluid „abnehmen“ kann. Wenn die Quelle nicht ausreichend Fluid bereitstellt, kann sich der Unterdruck erhöhen. Bei einer Senke, die viel Fluid abruft, wird der Überdruck geringer sein als bei einer Senke, die wenig Fluid abruft. Auch die Temperatur kann einen Einfluss auf den Druck haben. So kann die Viskosität des Fluids von der Temperatur abhängen und den Druck beeinflussen. Wenn Verunreinigungen in dem Fluid vorhanden sind, kann sich der Druck ebenfalls in Abhängigkeit der Verunreinigungen ändern. However, the negative or positive pressure generated does not only depend on the performance of the pump. What is also important is how the source can provide the fluid and how the sink can “take” the fluid. If the source does not provide sufficient fluid, the negative pressure can increase. For a sink that retrieves a lot of fluid, the overpressure will be lower than for a sink that retrieves little fluid. Temperature can also have an influence on pressure. The viscosity of the fluid can depend on the temperature and influence the pressure. If contaminants are present in the fluid, the pressure may also change depending on the contaminants.

Entsprechendes gilt für Gase, die in dem Fluid gelöst sind, da Gase im Gegensatz zu dem Fluid komprimierbar sind. Weitere Einflüsse auf die physikalische Größe können Störungen innerhalb des Pumpensystems haben, wie beispielsweise eine nicht ideal arbeitende Pumpe, verschlissene Bestandteile der Pumpe, vorhandene oder sich aufbauende Verengungen in Zu- oder Ableitungen der Pumpe, Leckagen und vieles mehr. Diese kurze und nicht abschließende Beschreibung zeigt, dass eine physikalische Größe von vielen Faktoren abhängen kann. Einige dieser Faktoren können für den Betrieb des Pumpensystems unkritisch sein, andere können die Betriebssicherheit beeinträchtigen oder zumindest auf nicht ideale Betriebszustände hinweisen. Insofern ist es sowohl bei derartigen Pumpensystemen als auch bei anderen Systemen erstrebenswert, einen Zustand des Systems zu kennen oder abschätzen zu können.The same applies to gases that are dissolved in the fluid, since gases, in contrast to the fluid, are compressible. Further influences on the physical size can be caused by disturbances within the pump system, such as a pump that is not working ideally, worn components of the pump, existing or developing restrictions in the pump's supply or discharge lines, leaks and much more. This short and non-exhaustive description shows that a physical quantity can depend on many factors. Some of these factors may be non-critical for the operation of the pump system, others may affect operational safety or at least indicate non-ideal operating conditions. In this respect, both with such pump systems and with other systems, it is desirable to know or be able to estimate the state of the system.

Eine mögliche Herangehensweise bei einer Zustandsbestimmung besteht darin, sich ein möglichst detailliertes Bild von dem System und dessen Bestandteile zu verschaffen. Angesichts der vielen möglichen Einflussgrößen bedeutet dies aber gleichzeitig, dass eine Vielzahl von Sensoren eingesetzt werden müsste, die alle denkbaren Einflussgrößen erfasst. Die vielen Sensoren verursachen aber erhebliche Zusatzkosten, unter anderem durch deren Beschaffung, Installation und Versorgung mit Energie. Zudem entsteht dadurch eine komplexe Anordnung, die schwierig zu warten ist. Darüber hinaus sind derartige Anordnungen meist relativ starr und lassen sich nur mit großem Aufwand an geänderte Installationssituationen anpassen.One possible approach to determining the status is to obtain as detailed a picture as possible of the system and its components. Given the many possible influencing factors, this also means that a large number of sensors would have to be used that record all conceivable influencing factors. However, the many sensors cause considerable additional costs, including through their procurement, installation and supply of energy. This also creates a complex arrangement that is difficult to maintain. In addition, such arrangements are usually relatively rigid and can only be adapted to changing installation situations with great effort.

Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren bereitzustellen, mit der mit einfachen Mitteln und zu möglichst geringen Kosten eine Zustandsermittlung eines Systems mit mindestens einer sich über eine Zeitspanne verändernden physikalischen Größe möglich ist. Dabei ist vorteilhaft, wenn die Anordnung bzw. das Verfahren flexibel an verschiedenste Systeme anpassbar ist.The present disclosure is based on the object of providing an arrangement and a method with which it is possible to determine the status of a system with at least one physical quantity that changes over a period of time using simple means and at the lowest possible cost. It is advantageous if the arrangement or the method can be flexibly adapted to a wide variety of systems.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.This task is solved by the combinations of features of the independent claims. Further refinements are disclosed in the respective subclaims.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können (auch über Kategoriegrenzen, beispielsweise zwischen Verfahren und Vorrichtung, hinweg) und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be noted that the features listed individually in the claims can be combined with one another in any technically sensible manner (including across category boundaries, for example between method and device) and show further refinements of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, particularly in connection with the figures.

Es sei ferner angemerkt, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder“ stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.It should also be noted that a conjunction “and/or” used here between two features and linking them together must always be interpreted in such a way that in a first embodiment of the subject matter according to the invention only the first feature can be present, in in a second embodiment only the second feature can be present and in a third embodiment both the first and the second feature can be present.

Es ist erkannt worden, dass für eine Zustandsermittlung eines Systems nicht zwingend eine Vielzahl von physikalischen Größen erfasst werden muss. Vielmehr ist es ausreichend, mindestens eine physikalische Größe mit einer ausreichenden zeitlichen Auflösung zu erfassen. In vielen Einsatzszenarien genügt das Erfassen von einer oder zwei physikalischen Größen. Die mindestens eine physikalische Größe, die sich über eine Zeitspanne hinweg ändert, wird derart erfasst, dass innerhalb dieser Zeitspanne eine Vielzahl von Messwerten für die sich ändernde mindestens eine physikalische Größe erzeugbar ist. Diese Vielzahl von Messwerten wird dann mit mindestens einem Charakteristikum verglichen, das einen Zustand des Systems charakterisiert. Dabei wird ein Abweichungsmaß ermittelt und basierend auf dem Abweichungsmaß ein Zustand des Systems abgeschätzt.It has been recognized that a large number of physical variables do not necessarily have to be recorded in order to determine the status of a system. Rather, it is sufficient to record at least one physical quantity with sufficient temporal resolution. In many application scenarios, recording one or two physical quantities is sufficient. The at least one physical quantity that changes over a period of time is recorded in such a way that a large number of measured values for the changing at least one physical quantity can be generated within this period of time. This large number of measured values is then compared with at least one characteristic that characterizes a state of the system. A measure of deviation is determined and a state of the system is estimated based on the measure of deviation.

Zum Verwirklichen dieser Grundidee ist eine Anordnung vorgeschlagen, die mindestens einen Sensor, einen Speicher und eine Bewertungseinheit umfasst. Der Sensor ist dazu ausgebildet, die mindestens eine physikalische Größe bzw. eine der mindestens einen physikalischen Größe zu erfassen und in Abhängigkeit von der erfassten physikalischen Größe eine Vielzahl von Messwerten zu erzeugen. In dem Speicher sind Charakteristika abgespeichert, die für mindestens einen Zustand des Systems repräsentativ sind. Die Bewertungseinheit ist kommunizierend mit dem mindestens einen Sensor und mit dem Speicher verbunden. Von dem Sensor/den Sensoren bezieht die Bewertungseinheit die Vielzahl von Messwerten, von dem Speicher ein Charakteristikum oder mehrere Charakteristika. Die Bewertungseinheit ist dazu ausgebildet, zumindest einen Teil der Vielzahl von Messwerten und/oder deren zeitlichen Verlauf zu analysieren und unter Verwendung mindestens eines Charakteristikums ein Abweichungsmaß zu ermitteln. Das Abweichungsmaß wird dann zum Abschätzen des Zustands des Systems genutzt.To realize this basic idea, an arrangement is proposed which includes at least one sensor, a memory and an evaluation unit. The sensor is designed to detect the at least one physical quantity or one of the at least one physical quantity and to generate a large number of measured values depending on the detected physical quantity. Characteristics that are representative of at least one state of the system are stored in the memory. The evaluation unit is communicatively connected to the at least one sensor and to the memory. The evaluation unit obtains the large number of measured values from the sensor(s) and one or more characteristics from the memory. The evaluation unit is designed to analyze at least part of the large number of measured values and/or their time course and to determine a deviation measure using at least one characteristic. The deviation measure is then used to estimate the state of the system.

Ein „System“, dessen Zustand durch die Anordnung der vorliegenden Offenbarung ermittelt werden kann, kann prinzipiell durch verschiedenste Systeme gebildet sein. In diesem System sollte sich mindestens eine physikalische Größe über eine Zeitspanne hinweg ändern. Wie konkret diese Änderung verläuft, ist nicht von entscheidender Bedeutung. Die Änderung kann periodisch erfolgen. Es ist aber auch denkbar, dass sich die physikalische Größe mit keinem definierten Muster ändert. In einer Ausgestaltung ist das System ein Pumpensystem, bei dem eine Pumpe ein Fluid von einer Quelle zu einer Senke bewegt. Dabei kann das Fluid auch in einem Kreislauf bewegt werden.A “system”, the state of which can be determined by the arrangement of the present disclosure, can in principle be formed by a wide variety of systems. In this system, at least one physical quantity should change over a period of time. How exactly this change takes place is not of decisive importance. The change can occur periodically. But it is also conceivable that the physical quantity does not change with any defined pattern. In one embodiment, the system is a pump system in which a pump moves a fluid from a source to a sink. The fluid can also be moved in a circuit.

Die „physikalische Größe“ kann prinzipiell durch verschiedenste Größen gebildet sein. Die physikalische Größe sollte durch einen Sensor erfassbar sein und einen zumindest indirekten Zusammenhang mit einem Zustand des Systems aufweisen. In der Praxis sind diese Anforderungen aber regelmäßig problemlos erfüllbar. Da sich viele physikalische Größen - wie in dem einleitend genannten Beispiel ersichtlich - gegenseitig beeinflussen können, ist es bei der vorliegenden Offenbarung auch möglich, mehrere physikalische Größen zu erfassen und - beispielsweise im Sinne einer Sensordatenfusion - gemeinsam auszuwerten. Hierzu können die Bewertungseinheit und die Charakteristika entsprechend angepasst sein. Es ist auch denkbar, dass neben der mindestens einen sich ändernden physikalischen Größe eine oder mehrere stationäre oder quasistationäre physikalische Größe in die Zustandsermittlung einfließen, beispielweise eine sich nicht oder sehr langsam ändernde Temperatur.The “physical quantity” can in principle be formed by a wide variety of sizes. The physical quantity should be detectable by a sensor and have at least an indirect connection with a state of the system. In practice, however, these requirements can usually be met without any problems. Since many physical variables - as can be seen in the example mentioned in the introduction - can influence each other, it is also possible with the present disclosure to record several physical variables and to evaluate them together - for example in the sense of sensor data fusion. For this purpose, the assessment unit and the characteristics can be adjusted accordingly. It is also conceivable that, in addition to the at least one changing physical quantity, one or more stationary or quasi-stationary physical quantities are included in the status determination, for example a temperature that does not change or changes very slowly.

Der „Sensor“ kann ebenso verschiedentlich ausgebildet sein, solange mindestens eine physikalische Größe bzw. eine der mindestens einen physikalischen Größe erfassbar und eine Vielzahl von Messwerten innerhalb der Zeitspanne erzeugbar ist. Ob der Sensor ein kapazitives, induktives, resistives, optisches, thermoelektrisches oder akustisches Messprinzip nutzt, eine differentielle oder absolute Messwerterfassung durchführt oder als Makrosystem, elektronisches System oder MEMS (Mikro-Elektro-Mechanisches-System) ausgebildet ist, um lediglich einige denkbare Beispiele zu nennen, ist für die vorliegende Offenbarung nicht von Bedeutung. Neben dem eigentlichen Sensierelement kann der Sensor noch weitere Bestandteile aufweisen, beispielsweise Verstärker, Filter (beispielsweise Tiefpass, Hochpass, Bandpass), Analog-Digital-Wandler, Linearisierungselemente, Elemente zur galvanischen Trennung und/oder dergleichen. Der Sensor kann eine (gegebenenfalls austauschbare) Anzeige- und Bedieneinheit aufweisen, in der neben Aus- und Eingabeschnittstellen auch weitere Funktionen des Sensors und/oder der Anordnung implementiert sein können.The “sensor” can also be designed in different ways, as long as at least one physical quantity or one of the at least one physical quantity can be detected and a large number of measured values can be generated within the period of time. Whether the sensor uses a capacitive, inductive, resistive, optical, thermoelectric or acoustic measuring principle, carries out differential or absolute measured value acquisition or is designed as a macro system, electronic system or MEMS (micro-electro-mechanical system), to name just a few conceivable examples name is not relevant to the present disclosure. In addition to the actual sensing element, the sensor can also have other components, for example amplifiers, filters (for example low pass, high pass, band pass), analog-digital converters, linearization elements, elements for galvanic isolation and/or the like. The sensor can have a (possibly replaceable) display and operating unit in which, in addition to output and input interfaces, other functions of the sensor and/or the arrangement can also be implemented.

Der Begriff „Zeitspanne“ bezeichnet vorliegend eine Dauer, innerhalb derer sich die mindestens eine physikalische Größe ändert. Die Änderung sollte zumindest in einem durch den Sensor detektierbaren Ausmaß erfolgen. Es bietet sich jedoch an, wenn eine ausreichend starke Änderung der physikalischen Größe erfolgt, um einen Vergleich mit dem Charakteristikum zuverlässig durchführen zu können. In einer Ausgestaltung umfasst die Änderung mindestens 10% des Messbereichs des Sensors, in einer anderen Ausgestaltung mindestens 25% des Messbereichs, in einer weiteren Ausgestaltung mindestens 50% des Messbereichs. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass sich die mindestens eine physikalische Größe außerhalb der Zeitspanne weiter ändert; die mindestens eine physikalische Größe sollte sich aber zumindest innerhalb der Zeitspanne ändern. Es können auch Zeitspannen „aneinandergereiht“ werden, d.h. nach Ablauf einer Zeitspanne würde eine neue Zeitspanne beginnen. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung würde dann wiederholt ausgeführt werden.The term “period of time” refers here to a period within which the at least one physical quantity changes. The change should occur at least to an extent that can be detected by the sensor. However, it is advisable if there is a sufficiently strong change in the physical quantity to be able to reliably carry out a comparison with the characteristic. In one embodiment, the change comprises at least 10% of the measuring range of the sensor, in another embodiment at least 25% of the measuring range, in a further embodiment at least 50% of the measuring range. It cannot be ruled out that the at least one physical quantity will continue to change outside of the time period; However, the at least one physical quantity should change at least within the period of time. Periods of time can also be “strung together,” meaning that after a period of time has elapsed, a new period of time would begin. The method according to the present disclosure would then be carried out repeatedly.

Dabei sollte die Zeitspanne nicht zu lang sein. Zeitspannen von mehreren Minuten oder gar Stunden dürften bei vielen Einsatzszenarien im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung ungeeignet sein. Gleichzeitig sollte die Zeitspanne nicht zu kurz sein, da bei sehr kurzen Zeitspannen das Erzeugen einer Vielzahl von Messwerten problematisch sein könnte. Bei einer sich periodisch ändernden physikalischen Größe kann es sich anbieten, wenn die Zeitspanne der Periodenlänge der Änderung entspricht oder wenn die Zeitspanne kleiner als die Periodenlänge gewählt ist. In einer Ausgestaltung ist die Zeitspanne maximal 30 Sekunden lang, in einer anderen Ausgestaltung maximal 15 Sekunden, in einer weiteren Ausgestaltung maximal 5 Sekunden und in einer noch weiteren Ausgestaltung maximal eine Sekunde. In einer Ausgestaltung ist die Zeitspanne mindestens eine Millisekunde lang, in einer anderen Ausgestaltung mindestens 10 Millisekunden, in einer weiteren Ausgestaltung mindestens 50 Millisekunden und in einer noch weiteren Ausgestaltung mindestens 100 Millisekunden.The period of time should not be too long. Periods of several minutes or even hours are likely to be unsuitable for many application scenarios in connection with the present disclosure. At the same time, the period of time should not be too short, as generating a large number of measured values could be problematic with very short periods of time. In the case of a periodically changing physical quantity, it may be advisable if the time span corresponds to the period length of the change or if the time span is chosen to be smaller than the period length. In one embodiment the time period is a maximum of 30 seconds, in another embodiment a maximum of 15 seconds, in a further embodiment a maximum of 5 seconds and in a still further embodiment a maximum of one second. In one embodiment, the time period is at least one millisecond long, in another embodiment at least 10 milliseconds, in a further embodiment at least 50 milliseconds and in yet another embodiment at least 100 milliseconds.

Was eine „Vielzahl von Messwerten“ konkret bedeutet, wird von der jeweils zu erfassenden physikalischen Größe und von der Dynamik einer erfassten Änderung abhängen. Die Messwerte sollten so zahlreich sein, dass eine Ermittlung des Abweichungsmaßes ausreichend zuverlässig möglich ist. Bei sehr langsam oder linear veränderlichen physikalischen Größen können wenige Messwerte (beispielsweise 5 Messwerte) bereits ausreichen, um diese Anforderung zu erfüllen. Bei recht dynamisch veränderlichen physikalischen Größen können hundert oder mehrere hundert Messwerte erforderlich sein. In einer Ausgestaltung umfasst die Vielzahl von Messwerten mindestens 10 Messwerte, in einer anderen Ausgestaltung mindestens 50 Messwerte, in einer weiteren Ausgestaltung mindestens 100 Messwerte und in einer noch weiteren Ausgestaltung mindestens 200 Messwerte. Nach oben hin ist die Anzahl der Messwerte prinzipiell nicht begrenzt. In der praktischen Umsetzung dürfte es dennoch Grenzwerte geben. So gibt es bei den meisten Sensoren eine minimale Dauer, die für das Erfassen eines Messwerts benötigt wird. Diese Erfassungsdauer begrenzt die Anzahl von Messwerten, die pro Zeitspanne erfassbar ist. Ferner dürfte es bei den meisten Systemen eine maximale Anzahl von Messwerten geben, oberhalb derer jeder weitere Messwert keinen Zusatzgewinn mehr liefert. Daher umfasst in einer Ausgestaltung die Vielzahl von Messwerten maximal 10.000 Messwerte, in einer anderen Ausgestaltung maximal 5.000 Messwerte, in einer weiteren Ausgestaltung maximal 1.000 Messwerte und in einer noch weiteren Ausgestaltung maximal 500 Messwerte.What a “multiplicity of measured values” means in concrete terms will depend on the physical quantity to be recorded and on the dynamics of a recorded change. The measured values should be so numerous that it is possible to determine the degree of deviation with sufficient reliability. For physical quantities that change very slowly or linearly, just a few measured values (e.g. 5 measured values) can be sufficient to meet this requirement. For quite dynamically changing physical quantities, hundreds or several hundred measurement values may be required. In one embodiment, the plurality of measured values comprises at least 10 measured values, in another embodiment at least 50 measured values, in a further embodiment at least 100 measured values and in a yet further embodiment at least 200 measured values. In principle, there is no upper limit to the number of measured values. In practical implementation, there are likely to be limit values. For most sensors, there is a minimum amount of time required to record a measured value. This recording period limits the number of measured values that can be recorded per period of time. Furthermore, in most systems there is likely to be a maximum number of measured values above which each additional measured value no longer provides any additional gain. Therefore, in one embodiment, the plurality of measured values comprises a maximum of 10,000 measured values, in another embodiment, a maximum of 5,000 measured values, in a further embodiment, a maximum of 1,000 measured values, and in a yet further embodiment, a maximum of 500 measured values.

Ein „Zustand“ des Systems kann verschiedene Betriebszustände des Systems bezeichnen. Dabei kann der Zustand einen Normalbetrieb beschreiben, bei dem sich alle wesentlichen Elemente des Systems in einem spezifizierten und/oder üblichen Betriebsbereich befinden. Dies kann beispielsweise auch mit umfassen, dass Messwerte innerhalb eines Sollbereichs liegen, keine Bestandteile des Systems verschlissen sind, keine Defekte vorliegen und/oder keine Undichtigkeiten oder Engstellen bestehen. Der Zustand kann ebenso einen oder mehrere Fehlerbetriebszustände umfassen. Bei einem Fehlerbetriebszustand befindet sich mindestens ein Element des Systems außerhalb eines Sollbereichs. Dies kann beispielsweise umfassen, dass ein Lager einer Pumpe verschlissen ist, eine Zuleitung undicht und/oder verstopft ist, ein transportiertes Fluid übermäßig mit Partikeln und/oder gelöstem Gas belastet ist, ein Elektromotor eine große Unwucht aufweist und/oder eine Temperatur außerhalb eine Sollbereichs liegt. Es sei explizit darauf hingewiesen, dass die vorgenannten Beispiele lediglich der Erläuterung möglicher Zustände dienen, die Zustände jedoch nicht auf diese konkreten Beispiele einschränken sollen.A “state” of the system can refer to different operating states of the system. The state can describe normal operation in which all essential elements of the system are in a specified and/or usual operating range. This can also include, for example, that measured values are within a target range, that no components of the system are worn, that there are no defects and/or that there are no leaks or bottlenecks. The condition may also include one or more error operating conditions. In a fault operating condition, at least one element of the system is outside a target range. This can include, for example, that a bearing of a pump is worn, a supply line is leaking and/or clogged, a transported fluid is excessively contaminated with particles and/or dissolved gas, an electric motor has a large imbalance and/or a temperature outside a target range lies. It should be explicitly pointed out that the aforementioned examples only serve to explain possible states, but are not intended to limit the states to these specific examples.

Bei der Anordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Zustandsermittlung wiederholt, vorzugsweise periodisch, erfolgen. Eine Zustandsermittlung kann jedoch auch anlassbezogen ausgelöst werden, beispielsweise bei einem Start des Systems, bei Überschreiten eines Schwingungsgrenzwertes oder bei einem externen Trigger (beispielsweise von einer übergeordneten Steuereinheit). Entsprechend kann bei der vorliegenden Offenbarung eine Zustandsprüfung (mit einer oder wenigen Zustandsermittlung/en) und/oder eine Zustandsüberwachung (mit häufigen Zustandsermittlungen) erfolgen.In the arrangement according to the present disclosure, a state determination can be carried out repeatedly, preferably periodically. However, a status determination can also be triggered on an event-related basis, for example when the system starts, when a vibration limit value is exceeded or when there is an external trigger (for example from a higher-level control unit). Accordingly, in the present disclosure, a status check (with one or a few status determinations) and/or a status monitoring (with frequent status determinations) can take place.

Ein „Charakteristikum“ kann prinzipiell durch alles gebildet sein, das für das Beschreiben eines Zustands in dem System geeignet ist. Die konkrete Ausgestaltung eines Charakteristikums dürfte dabei von dem jeweiligen System, der sich ändernden mindestens einen physikalischen Größe und/oder typischen Zustandsbildern abhängen. Dabei kann ein Zustand durch ein Charakteristikum oder eine Kombination mehrerer Charakteristika definiert sein. Bei dem zuvor genannten Beispiel eines Pumpensystems wird sich die physikalische Größe „Druck“ auf charakteristische Weise im Verlauf der Zeitspanne ändern. Ein Charakteristikum könnte in diesem Fall eine Approximation oder eine sonstige Beschreibung des Druckverlaufs über die Zeit darstellen. Eine Engstelle in einer Zuleitung oder einer Ableitung kann in einem Offset resultieren, sodass ein Charakteristikum durch einen Mittelwert gebildet werden kann. Druckschläge innerhalb des Systems können sich in ungewöhnlichen Peaks widerspiegeln, sodass ein Charakteristikum die Höhe und/oder die zeitliche Lage eines üblichen Peaks beschreiben kann. Ein defektes Lager der Pumpe kann sich in erhöhten Geräuschen bemerkbar machen, sodass ein Charakteristikum einen Pegel eines Schallsensors umfassen kann. Diese kurze, nicht abschließende und nicht als beschränkend anzusehende Aufzählung zeigt, wie universell ein Charakteristikum sein kann und von welchen Rahmenbedingungen eine Festlegung eines Charakteristikums abhängen kann.A “characteristic” can in principle be formed by anything that is suitable for describing a state in the system. The specific design of a characteristic is likely to depend on the respective system, the changing at least one physical quantity and/or typical state images. A condition can be defined by one characteristic or a combination of several characteristics. In the aforementioned example of a pump system tems, the physical quantity “pressure” will change in a characteristic way over time. In this case, a characteristic could represent an approximation or some other description of the pressure curve over time. A bottleneck in a feed line or a drain line can result in an offset, so that a characteristic can be formed using an average value. Pressure surges within the system can be reflected in unusual peaks, so that a characteristic can describe the height and/or timing of a common peak. A defective pump bearing can manifest itself in increased noise, so one characteristic may include a level of a sound sensor. This short, non-exhaustive and not restrictive list shows how universal a characteristic can be and on what framework conditions the determination of a characteristic can depend.

Entsprechendes gilt für das „Abweichungsmaß“, das beschreibt, wie sehr die Vielzahl von Messwerten und/oder deren zeitlicher Verlauf von einem Charakteristikum abweicht. Je geringer das Abweichungsmaß ist, desto näher dürfte ein aktueller Zustand des Systems an einem Zustand sein, der mit dem jeweiligen Charakteristikum assoziiert ist. Dies bedeutet wiederum, dass ein Ermitteln eines Abweichungsmaßes von einem konkreten Charakteristikum abhängen wird. Wenn ein Charakteristikum beispielsweise einen konkreten Sollmittelwert einer physikalischen Größe beschreibt, dürfte ein Ermitteln eines Abweichungsmaß zunächst das Bestimmen eines Mittelwerts und anschließend ein Vergleichen des ermittelten Mittelwerts von dem Sollmittelwert umfassen. Wenn ein Charakteristikum einen konkreten Sollspektralanteil umfasst, dürfte für das ermitteln eines Abweichungsma-ßes zunächst eine Spektralanalyse (beispielsweise durch eine FFT (Fast Fourier Transform) oder mittels des Goertzel-Algorithmus) umfassen und einen anschließenden Vergleich des ermittelten Spektralanteils/der ermittelten Spektralanteile mit dem Sollspektralanteil umfasst. Diese kurze, nicht abschließende und nicht als beschränkend anzusehende Aufzählung lässt erkennen, was ein Abweichungsmaß sein kann und wie es prinzipiell ermittelt werden kann.The same applies to the “measure of deviation”, which describes how much the large number of measured values and/or their time course deviates from a characteristic. The lower the deviation measure, the closer a current state of the system is likely to be to a state that is associated with the respective characteristic. This in turn means that determining a measure of deviation will depend on a specific characteristic. For example, if a characteristic describes a specific target mean value of a physical quantity, determining a deviation measure should first include determining an average value and then comparing the determined mean value with the target mean value. If a characteristic includes a specific target spectral component, determining a measure of deviation should first involve a spectral analysis (for example using an FFT (Fast Fourier Transform) or using the Goertzel algorithm) and a subsequent comparison of the determined spectral component(s) with the Target spectral component includes. This short, non-exhaustive and non-limiting list shows what a deviation measure can be and how it can in principle be determined.

Die Anordnung kann auf verschiedene Weisen implementiert sein. So ist die Anordnung in einer Ausgestaltung vollständig durch Hardware implementiert. In einer anderen Ausgestaltung ist die Anordnung durch eine Kombination aus Hardware und Software implementiert. Die Hardware kann dabei Sensoren, Analog-Digital-Wandler, Filter (beispielsweise Hochpass-, Tiefpass-, Bandpassfilter), einen Prozessor (beispielsweise einen Mikrocontroller, digitaler Signalprozessor oder ASIC (Application Specific Integrated Circuit)) und/oder eine programmierbare Logikschaltung (beispielsweise einen FPGA (Field Programmable Gate Array) oder CPLD (Complex Programmable Logic Device)) umfassen. Ferner kann ein oder mehrere Speicher vorhanden sein, beispielsweise RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory) oder Flasch-Speicher, auf den andere Hardware-Komponenten zugreifen können. Software kann die jeweiligen Komponenten der Anordnung steuern, beispielsweise den Prozessor oder Parameter eines Analog-Digital-Wandlers. Durch diesen Ansatz kann die Anordnung auch nach dessen Produktion flexibel angepasst werden. Ferner können auch einzelne Elemente ausgelagert sein, beispielsweise in ein Cloud-System.The arrangement can be implemented in various ways. In one embodiment, the arrangement is implemented entirely by hardware. In another embodiment, the arrangement is implemented by a combination of hardware and software. The hardware can include sensors, analog-digital converters, filters (for example high-pass, low-pass, band-pass filters), a processor (for example a microcontroller, digital signal processor or ASIC (Application Specific Integrated Circuit)) and/or a programmable logic circuit (for example an FPGA (Field Programmable Gate Array) or CPLD (Complex Programmable Logic Device)). Furthermore, one or more memories may be present, for example RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory) or flash memory, which other hardware components can access. Software can control the respective components of the arrangement, for example the processor or parameters of an analog-to-digital converter. This approach allows the arrangement to be flexibly adjusted even after production. Furthermore, individual elements can also be outsourced, for example to a cloud system.

Der „Speicher“ für die Charakteristika kann ebenso auf verschiedenste Weise implementiert sein. Ein flüchtiger Speicher ist ebenso einsetzbar wie ein nichtflüchtiger Speicher. Lediglich beispielhaft sei auf RAM (Random Access Memory), MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), EEPROM (Electronically Erasable Read Only Memory) oder Flash-Speicher verwiesen. Bei Verwendung eines flüchtigen Speichers bietet es sich an, dessen Speicherinhalt über ein Pufferelement abzusichern, beispielsweise über einen Gold Cap (oder einen sonstigen Kondensator) oder einen Akkumulator. Der Speicher kann auch über eine Fernzugriffschnittstelle angebunden und beispielsweise in eine Cloud ausgelagert sein. Dabei kann der Speicher ausschließlich für das Speichern von Charakteristika vorgesehen sein. Der Speicher kann jedoch auch als Speicherbereich eines größeren Speichers ausgebildet sein, in dem noch weitere Inhalte gespeichert sind.The “memory” for the characteristics can also be implemented in a variety of ways. Volatile memory can be used in the same way as non-volatile memory. By way of example only, reference is made to RAM (Random Access Memory), MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), EEPROM (Electronically Erasable Read Only Memory) or flash memory. When using a volatile memory, it is advisable to protect its memory contents using a buffer element, for example a gold cap (or another capacitor) or an accumulator. The storage can also be connected via a remote access interface and, for example, outsourced to a cloud. The memory can be intended exclusively for storing characteristics. However, the memory can also be designed as a memory area of a larger memory in which additional content is stored.

In einer Ausgestaltung umfasst die Anordnung zusätzlich eine Erfassungseinheit, wobei die Erfassungseinheit kommunizierend mit dem mindestens einen Sensor und mit dem Speicher verbunden und dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl von Messwerten des mindestens einen Sensors zu empfangen und aus der Vielzahl von Messwerten mindestens ein Charakteristikum zu extrahieren und in dem Speicher abzulegen. Auf diese Weise kann ein System mit einem bekannten Zustand überprüft und der bekannte Zustand erfasst und mit einem Charakteristikum / mehreren Charakteristika beschrieben werden. Dieses Vorgehen kann beispielsweise bei einer Erstinbetriebnahme eines Systems durchgeführt werden. Der bekannte Zustand kann dann ein „Normalzustand“ sein. Es ist aber auch denkbar, dass gezielt Fehlerzustände herbeigeführt werden, indem beispielsweise eine Leckage verursacht, ein Ventil geschlossen oder gezielt eine Knappheit (beispielsweise von durch eine Pumpe angesaugtem Fluid) herbeigeführt wird. Die auf diese Weise extrahierten Charakteristika bieten den Vorteil, dass alle relevanten Komponenten des Systems, bei dem die Anordnung eingesetzt wird, in den Charakteristika berücksichtigt sein dürften.In one embodiment, the arrangement additionally comprises a detection unit, wherein the detection unit is communicatively connected to the at least one sensor and to the memory and is designed to receive a plurality of measured values from the at least one sensor and to extract at least one characteristic from the plurality of measured values and store it in the memory. In this way, a system with a known state can be checked and the known state can be recorded and described with a characteristic / several characteristics. This procedure can be carried out, for example, when a system is commissioned for the first time. The known state can then be a “normal state”. However, it is also conceivable that error states are specifically brought about, for example by causing a leak, closing a valve or deliberately causing a shortage (for example of fluid sucked in by a pump). The characteristics extracted in this way offer the advantage that all relevant components of the system in which the arrangement used, the characteristics should be taken into account.

In einer Ausgestaltung weist die Erfassungseinheit einen Zustandseingang auf, in den ein bekannter Zustand des Systems eingegeben werden kann, wobei ein eingegebener Zustand mit einem extrahierten Charakteristikum verknüpft in dem Speicher speicherbar ist. Auf diese Weise kann der Erfassungseinheit der bekannte Zustand bekannt gegeben werden. Ein eingegebener Zustand kann beispielsweise ein „Normalzustand“ oder ein (eventuell gezielt herbeigeführter) „Fehlerzustand“ sein. Dabei kann ein eingegebener Zustand auf verschiedene Weise repräsentiert sein, beispielsweise durch eine Zeichenkette, einen Zustandscode, eine Zahl oder dergleichen.In one embodiment, the detection unit has a status input into which a known status of the system can be entered, an entered status being linked to an extracted characteristic and being able to be stored in the memory. In this way, the known status can be made known to the detection unit. An entered state can, for example, be a “normal state” or a (possibly deliberately induced) “error state”. An entered state can be represented in various ways, for example by a character string, a status code, a number or the like.

In einer Ausgestaltung umfassen die Charakteristika einen Peak, eine Rundheit eines Peaks, eine Steigung, einen Mittelwert, eine Zeitspanne bis zum Erreichen eines vordefinierten Wertes, eine Zeitspanne zu einem Vorzeichenwechsel einer Steigung, eine Periodenlänge, ein Maximum, ein Minimum, ein Offset, ein Spektrum und/oder eine Oberschwingung. Die Höhe und/oder zeitliche Lage eines Peaks lässt sich einfach ermitteln, wodurch ein Peak ohne großen Aufwand als Charakteristikum genutzt werden kann. Die Rundheit eines Peaks kann Informationen über das Verhalten des Systems liefern, beispielsweise welcher Natur ein Auslöser des Peaks ist. So dürfte beispielsweise ein Druckschlag bei einem Pumpensystem einen spitzen Peak hervorrufen, während eine Leckage einen Peak abflachen lässt. Die Rundheit des Peaks kann mittels Ableitung recht einfach ermittelt werden. Eine Steigung lässt sich einfach mittels Ableitung ermitteln und kann Rückschlüsse auf das Verhalten des Systems zulassen, beispielsweise das Verhalten eines Aktors oder einer Senke. Auch ein Mittelwert, ein Erreichen eines vordefinierten Wertes, einer Periodenlänge einer periodischen Änderung, ein Maximum, ein Minimum und/oder ein Offset lassen sich einfach ermitteln und können - je nach Ausgestaltung des Systems - wichtige Kriterien für den Zustand des Systems liefern. So kann bei dem vorgenannten Beispiel eines Pumpensystems beispielsweise eine größere Periodenlänge auf eine ungewöhnlich hohe Belastung der Pumpe, beispielsweise durch eine zu hohe Viskosität des bewegten Fluids, schließen lassen. Ein Vorzeichenwechsel einer Steigung lässt sich über eine zweite Ableitung bestimmen und kann ein Charakteristikum in einem Bereich der Änderung der physikalischen Größe liefern, in dem kein eindeutig detektierbarer Peak oder sonstige klaren Unterscheidungsmerkmale extrahierbar sind. Ein Spektrum und/oder eine Oberschwingung liefert tiefe Einsichten in ein Schwingungsverhalten des Systems.In one embodiment, the characteristics include a peak, a roundness of a peak, a slope, an average, a time period until a predefined value is reached, a time period for a sign change of a slope, a period length, a maximum, a minimum, an offset Spectrum and/or a harmonic. The height and/or temporal position of a peak can be easily determined, meaning that a peak can be used as a characteristic without much effort. The roundness of a peak can provide information about the behavior of the system, such as the nature of a peak trigger. For example, a pressure hammer in a pump system is likely to produce a sharp peak, while a leak will cause a peak to flatten. The roundness of the peak can be determined quite easily using a derivation. A slope can be easily determined using a derivative and can allow conclusions to be drawn about the behavior of the system, for example the behavior of an actuator or a sink. An average value, reaching a predefined value, a period length of a periodic change, a maximum, a minimum and/or an offset can also be easily determined and - depending on the design of the system - can provide important criteria for the state of the system. In the aforementioned example of a pump system, for example, a longer period length can indicate an unusually high load on the pump, for example due to too high a viscosity of the moving fluid. A change in sign of a slope can be determined via a second derivative and can provide a characteristic in a range of change in the physical quantity in which no clearly detectable peak or other clear distinguishing features can be extracted. A spectrum and/or a harmonic provides deep insights into the oscillation behavior of the system.

In einer Ausgestaltung beschreibt eines der Charakteristika einen Sollverlauf einer physikalischen Größe und/oder von Messwerten und ist die Bewertungseinheit dazu ausgebildet, eine Abweichung der Messwerte und/oder deren zeitlichen Verlaufs von dem Sollverlauf als Abweichungsmaß zu ermittelt. Ein Sollverlauf kann einen zeitlichen Verlauf der physikalischen Größe innerhalb der Zeitspanne oder eines Teilabschnitts der Zeitspanne beschreiben, der für einen bestimmten Zustand anzunehmen, typisch oder günstig wäre. Dabei kann der Sollverlauf auf verschiedenste Weise repräsentiert sein. Die Nutzung einer Wertetabelle ist ebenso denkbar wie die funktionale Beschreibung oder eine Approximation. Das Abweichungsmaß kann einen generellen Unterschied zwischen Sollverlauf und Messwerten beschreiben, beispielweise „Messwerte weichen zu 20% von dem Sollverlauf ab“ oder „Messwerte stimmen zu 93% mit dem Sollverlauf überein“. Das Abweichungsmaß kann aber auch spezifischer auf die Unterschiede zwischen Sollverlauf und Messwerten eingehen, beispielsweise einen zeitlichen Abstand zwischen Peaks im Sollverlauf bzw. den Messwerten, eine Abweichung einer Rundheit eines Peaks, einen zeitlichen Abstand zwischen Vorzeichenwechsel der Steigung oder einen Abstand zwischen Mittelwerten des Sollverlaufs und den Messwerten. Auf diese Weise lassen sich detaillierte Informationen über den Zustand des Systems gewinnen.In one embodiment, one of the characteristics describes a target course of a physical quantity and/or measured values and the evaluation unit is designed to determine a deviation of the measured values and/or their time course from the target course as a measure of deviation. A target course can describe a time course of the physical quantity within the time period or a subsection of the time period that would be assumed, typical or favorable for a particular state. The target course can be represented in a variety of ways. The use of a table of values is just as conceivable as the functional description or an approximation. The deviation measure can describe a general difference between the target curve and measured values, for example “measured values deviate from the target curve by 20%” or “measured values correspond to the target curve by 93%”. However, the deviation measure can also address the differences between the target curve and the measured values more specifically, for example a time interval between peaks in the target curve or the measured values, a deviation in the roundness of a peak, a time interval between changes in the sign of the slope or a distance between mean values of the target curve and the measured values. In this way, detailed information about the status of the system can be obtained.

In einer Ausgestaltung ist der mindestens eine Sensor zum Erfassen eines Drucks, einer Temperatur, einer Schwingung, eines Schalls und/oder sonstiger physikalischer Größen ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich die Anordnung an die Zustandsermittlung verschiedenster Systeme anpassen.In one embodiment, the at least one sensor is designed to detect a pressure, a temperature, a vibration, a sound and/or other physical variables. In this way, the arrangement can be adapted to determine the status of a wide variety of systems.

In einer Ausgestaltung ist der mindestens eine Sensor zum periodischen Durchführen von Messungen und/oder zum Durchführen mindestens einer Messung pro Sekunde, vorzugsweise mindestens 10 Messungen pro Sekunde, besonders bevorzugter Weise mindestens 100 Messungen pro Sekunde, ganz besonders bevorzugter Weise mindestens 200 Messungen pro Sekunde ausgebildet. Bei mindestens 10 Messungen pro Sekunde lässt sich das zeitliche Verhalten vieler Systeme ausreichend detailliert abbilden. Bei mindestens 100 Messungen pro Sekunde kann das zeitliche Verhalten detaillierter abgebildet werden. Bei mindestens 200 Messungen pro Sekunde können auch dynamischere Änderungen einer physikalischen Größe zuverlässig erfasst werden.In one embodiment, the at least one sensor is designed to periodically carry out measurements and/or to carry out at least one measurement per second, preferably at least 10 measurements per second, particularly preferably at least 100 measurements per second, most preferably at least 200 measurements per second . With at least 10 measurements per second, the temporal behavior of many systems can be mapped in sufficient detail. With at least 100 measurements per second, the temporal behavior can be mapped in more detail. With at least 200 measurements per second, even more dynamic changes in a physical quantity can be reliably recorded.

In einer Ausgestaltung umfasst die Bewertungseinheit ein neuronales Netzwerk, einen Least-Square-Schätzer, einen Korrelator und/oder einen auf iterativen und/oder statistischen Modellen basierenden Schätzer. Dabei kann die Bewertungseinheit generell auf einer Künstlichen Intelligenz (KI) basieren. Hierbei sind neuronale Netzwerke (auch als künstliche neuronale Netzwerke bezeichnet) ein besonders leistungsfähiger Vertreter. Das vorliegende eingesetzte neuronale Netzwerk kann verschiedenste Grundstrukturen aufweisen und kann mit Messwerten und Klassifikationen von einer Vielzahl gleichartiger Systeme trainiert worden sein. Dabei kann der jeweilige Zustand des Systems als eine Eingangsgröße in das neuronale Netzwerk eingegeben werden. Es ist aber auch denkbar, dass für jeden potentiell zu detektierenden Zustand ein eigenes neuronales Netzwerk bereitgestellt und trainiert wird. Auch Zwischenlösungen sind denkbar, bei denen beispielsweise ähnliche Systemzustände durch ein neuronales Netzwerk gemeinsam detektiert werden. Ein Least-Square-Schätzer kann beispielsweise bei einem Vergleich der Messwerte mit einem Sollverlauf genutzt werden, um Messfehler bei den Messwerten auszugleichen und die Messwerte einer Modellfunktion anzunähern. Ein Korrelator kann eine quantitative Übereinstimmung zwischen einem Sollverlauf und einem Messwertverlauf mittels einer Korrelation ermitteln. Modellbasierte Schätzer können dazu verwendet werden, um nicht direkt erfassbare Messwerte und/oder systeminterne Zustände abzuschätzen. Bei den iterativen Modellen sei beispielhaft auf den Kalman-Filter verwiesen. Bei den stochastischen Modellen sei beispielhaft auf das Hidden Markov Model verwiesen. Dabei können auch mehrere Ansätze ineinandergreifen. So können beispielsweise die Messwerte zunächst mittels eines Least-Square-Schätzers einer Modellfunktion angenähert, die dadurch gewonnene Modellfunktion einem Korrelator zugeführt und das Ergebnis der Korrelation einem modellbasierten Schätzer zugeführt werden. Dies erlaubt eine flexible Anpassung der Bewertungseinheit an verschiedenste Anforderungen.In one embodiment, the evaluation unit includes a neural network, a least squares estimator, a correlator and/or one based on iterative and/or statistical models end estimator. The evaluation unit can generally be based on artificial intelligence (AI). Neural networks (also known as artificial neural networks) are a particularly powerful example. The neural network used here can have a wide variety of basic structures and can have been trained with measured values and classifications from a large number of similar systems. The respective state of the system can be entered into the neural network as an input variable. However, it is also conceivable that a separate neural network is provided and trained for each condition that can potentially be detected. Intermediate solutions are also conceivable, in which, for example, similar system states are jointly detected by a neural network. A least square estimator can be used, for example, when comparing the measured values with a target curve in order to compensate for measurement errors in the measured values and to approximate the measured values to a model function. A correlator can determine a quantitative agreement between a target curve and a measured value curve using a correlation. Model-based estimators can be used to estimate measured values and/or system-internal states that cannot be measured directly. For the iterative models, reference is made to the Kalman filter as an example. As an example of the stochastic models, reference is made to the Hidden Markov Model. Several approaches can also intertwine. For example, the measured values can first be approximated to a model function using a least-squares estimator, the resulting model function can be fed to a correlator and the result of the correlation can be fed to a model-based estimator. This allows the valuation unit to be flexibly adapted to a wide range of requirements.

In einer Ausgestaltung ist die Bewertungseinheit dazu ausgebildet, zur Minimierung eines Einflusses von Messfehlern die Zustandsermittlung wiederholt durchzuführen. Dabei ist denkbar, dass erst dann für einen Zustand entschieden wird, wenn ein gewisser Anteil von aufeinanderfolgenden Zustandsermittlungen einen bestimmten Zustand liefern. Auf diese Weise kann - insbesondere bei Ermitteln eines Fehlerzustands - die Wahrscheinlichkeit für einen fälschlicherweise erkannten Fehler reduziert werden.In one embodiment, the evaluation unit is designed to carry out the status determination repeatedly in order to minimize the influence of measurement errors. It is conceivable that a decision is only made for a state when a certain proportion of successive state determinations deliver a specific state. In this way - particularly when determining an error condition - the probability of an incorrectly detected error can be reduced.

In einer Ausgestaltung ist die Bewertungseinheit dazu ausgebildet, aus der Vielzahl von Messwerten eines Submenge zu bilden und für die Bildung des Abweichungsmaßes zu nutzen, wobei die Submenge vorzugsweise einen zeitlichen Ausschnitt, einen Frequenzausschnitt und/oder einen Amplitudenausschnitt bildet. Auf diese Weise kann das Ermitteln des Zustands vereinfacht werden, da weniger Daten verarbeitet werden müssen. Dabei kann das Bestimmen einer Submenge von dem jeweiligen Charakteristikum abhängen. Wenn beispielsweise lediglich die Messwerte um einen Peak herum von Interesse sind, kann eine geeignete Submenge in einem Bereich um den Peak gebildet werden. Wenn beispielsweise lediglich eine bestimmte Oberschwingung für eine Zustandsermittlung wichtig ist, kann eine Submenge für den interessierenden spektralen Anteil gebildet werden. Wenn beispielsweise für eine Zustandsermittlung lediglich solche Messwerte von Bedeutung sind, die einen vordefinierten Grenzwert über- oder unterschreiten, kann eine Submenge für einen Amplitudenausschnitt, nämlich für alle Messwerte oberhalb bzw. unterhalb des Grenzwertes, gebildet werden.In one embodiment, the evaluation unit is designed to form a subset from the plurality of measured values and to use it to form the deviation measure, the subset preferably forming a temporal section, a frequency section and/or an amplitude section. In this way, determining the state can be simplified because less data has to be processed. The determination of a subset can depend on the respective characteristics. For example, if only the measurements around a peak are of interest, an appropriate subset can be formed in an area around the peak. For example, if only a certain harmonic is important for determining the status, a subset can be formed for the spectral component of interest. If, for example, only those measurement values that exceed or fall below a predefined limit value are important for determining the status, a subset can be formed for an amplitude section, namely for all measurement values above or below the limit value.

In einer Ausgestaltung umfasst die Anordnung zusätzlich eine Meldeeinheit, wobei die Meldeeinheit dazu ausgebildet ist, bei Ermitteln eines meldebedürftigen Zustands eine Meldung zu erzeugen und auszusenden, wobei ein meldebedürftiger Zustand vorzugsweise einen Fehlerzustand umfasst. Auf diese Weise kann zuverlässig ein erkannter Systemzustand kommuniziert werden. Dabei kann die Anordnung in einer Industrie 4.0 Umgebung eingesetzt werden. Dies kann eine vorausschauende Instandhaltung des geprüften/überwachten Systems ermöglichen und/oder begünstigen. Was ein „meldebedürftiger Zustand“ ist, wird von dem jeweils geprüften/überwachten System abhängen. Dies kann auch einen Normalzustand umfassen. Da in den meisten Anwendungen aber meist von einem Normalbetrieb ausgegangen wird/werden kann, ist in einer Ausgestaltung ein „meldebedürftiger Zustand“ ein Zustand, der von einem Normalbetrieb abweicht. Dies kann einen Fehlerzustand umfassen, der auch einen aufkommenden oder drohenden Fehler beinhalten kann.In one embodiment, the arrangement additionally comprises a reporting unit, wherein the reporting unit is designed to generate and send a message when a state requiring reporting is determined, wherein a state requiring reporting preferably includes an error state. In this way, a recognized system status can be reliably communicated. The arrangement can be used in an Industry 4.0 environment. This can enable and/or promote predictive maintenance of the tested/monitored system. What constitutes a “reportable condition” will depend on the particular system being tested/monitored. This can also include a normal state. However, since in most applications normal operation is/can be assumed, in one embodiment a “state requiring notification” is a state that deviates from normal operation. This may include an error condition, which may also include an emerging or impending error.

In einer Ausgestaltung weist die Anordnung zusätzlich eine Kommunikationsschnittstelle auf, die einen Datenaustausch ermöglicht, wobei die Kommunikationsschnittstelle vorzugsweise zum Versenden von Messwerten, zum Versenden von Meldungen, zum Empfangen von Konfigurationen, zum Empfangen von Charakteristika und/oder dergleichen ausgebildet ist. Bei der Kommunikationsschnittstelle lassen sich drahtlose Schnittstellen ebenso wie drahtgebundene Schnittstellen einsetzen. Bei den drahtgebundenen Schnittstellen sei beispielhaft auf Ethernet, Profibus, HART (IEC 61158) oder Modbus verwiesen. Bei den drahtlosen Schnittstellen sei beispielhaft auf WLAN (IEEE 802.11), Bluetooth (IEE 802.15.1), LoRaWAN (LoRa-Alliance Industry consortium), NB-IoT/4G (3GPP release 13), 5G (3GPP Release 15) oder WirelessHART (IEC 62591) verwiesen. Durch Versenden von Messwerten kann eine Auftrennung von Messwerterfassung und Messwertnutzung erreicht werden, d.h. die Messwerte können an einer Stelle erfasst und an einer anderen Stelle ausgewertet werden. Durch Versenden von Meldungen kann ein erkannter Zustand aus der Anordnung nach außen kommuniziert werden, beispielsweise an eine übergeordnete Steuereinheit. Durch Empfangen von Konfigurationen kann die Anordnung von außen, beispielsweise von einer übergeordneten Steuereinheit, konfiguriert und/oder gesteuert werden. Ein Empfang von Charakteristika ermöglicht, dass Charakteristika an einem zentralen Ort, beispielsweise in einem Cloud-System, vorgehalten und/oder aktualisiert und die Charakteristika der Anordnung, beispielsweise in einem Initialisierungsschritt, zur Verfügung gestellt werden können.In one embodiment, the arrangement additionally has a communication interface that enables data exchange, the communication interface preferably being designed to send measured values, to send messages, to receive configurations, to receive characteristics and/or the like. Wireless interfaces as well as wired interfaces can be used for the communication interface. For wired interfaces, examples include Ethernet, Profibus, HART (IEC 61158) or Modbus. Examples of wireless interfaces include WLAN (IEEE 802.11), Bluetooth (IEE 802.15.1), LoRaWAN (LoRa-Alliance Industry consortium), NB-IoT/4G (3GPP release 13), 5G (3GPP Release 15) or WirelessHART ( IEC 62591). By sending measured values, a separation of measured value acquisition and measured value use can be achieved, ie the measured values can be recorded at one point and evaluated at another point. By sending messages, a recognized state can be communicated from the arrangement to the outside, for example to a higher-level control unit. By receiving configurations, the arrangement can be configured and/or controlled from outside, for example by a higher-level control unit. Receiving characteristics enables characteristics to be kept and/or updated at a central location, for example in a cloud system, and the characteristics of the arrangement to be made available, for example in an initialization step.

In einer Ausgestaltung charakterisiert mindestens eines der Charakteristika einen Normalbetrieb und/oder mindestens eines der Charakteristika einen Fehlerbetrieb. Auf diese Weise können ein Normalbetrieb und ein Fehlerbetrieb erkannt und unterschieden werden.In one embodiment, at least one of the characteristics characterizes normal operation and/or at least one of the characteristics characterizes error operation. In this way, normal operation and error operation can be recognized and differentiated.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:

  • 1 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung, das bei einem Pumpensystem eingesetzt ist,
  • 2 ein Diagramm mit einem beispielhaften Verlauf eines Drucks und
  • 3 ein Ablaufdiagramm mit Schritten eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments which are not to be understood as restrictive, which are explained in more detail below with reference to the drawing. This drawing shows schematically:
  • 1 a representation of an embodiment of an arrangement according to the present disclosure used in a pump system,
  • 2 a diagram with an exemplary pressure curve and
  • 3 a flowchart with steps of an exemplary embodiment of a method according to the present disclosure.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Anordnung 1 ist dabei bei einer Zustandsermittlung eines Systems 2 eingesetzt, wobei das System 2 durch ein Pumpensystem gebildet ist. Das Pumpensystem umfasst eine Pumpe 3, die ein Fluid von einer Quelle 4 über eine Zuleitung 5 und eine Ableitung 6 zu einer Senke 7 bewegt. Dabei erzeugt die Pumpe 3 in der Zuleitung 5 einen Unterdruck, der das Fluid von der Quelle 4 ansaugt, und in der Ableitung 6 einen Überdruck, der das Fluid zu der Senke 7 drückt. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an arrangement according to the present disclosure. The arrangement 1 is used to determine the status of a system 2, the system 2 being formed by a pump system. The pump system comprises a pump 3, which moves a fluid from a source 4 via a supply line 5 and a discharge line 6 to a sink 7. The pump 3 generates a negative pressure in the supply line 5, which sucks in the fluid from the source 4, and an excess pressure in the discharge line 6, which pushes the fluid to the sink 7.

Die Anordnung 1 umfasst mehrere Sensoren 8, nämlich einen ersten Drucksensor 8', einen zweiten Drucksensor 8'' und einen Vibrationssensor 8'''. Der erste Drucksensor 8' erfasst einen Druck in der Ableitung 6 und der zweite Drucksensor 8'' einen Druck in der Zuleitung 5, wobei der zweite Drucksensor 8'' optional ist. Der Vibrationssensor 8''' ist als Körperschallsensor ausgebildet und erfasst eine Vibration der Pumpe 3. Die Sensoren 8 erfassen jeweils eine physikalische Größe, hier Druck und Schwingung, und erzeugen aus der erfassten physikalischen Größe eine Vielzahl von Messwerten. Die Sensoren 8 sind kommunizierend mit einer Bewertungseinheit 9 verbunden und übertragen über diese Verbindung die Vielzahl von Messwerten an die Bewertungseinheit 9. Die Bewertungseinheit 9 ist zusätzlich mit einem Speicher 10 verbunden, in dem Charakteristika abgespeichert sind. Die Charakteristika sind für mindestens einen Zustand des Systems 2 repräsentativ. Eine Meldeeinheit 11, die ebenfalls mit der Bewertungseinheit 9 verbunden ist, kann einen meldebedürftigen Zustand aus der Anordnung heraus kommunizieren. Hierzu kann die Meldeeinheit 11 über eine Kommunikationsschnittstelle (nicht dargestellt) verfügen.The arrangement 1 comprises a plurality of sensors 8, namely a first pressure sensor 8', a second pressure sensor 8'' and a vibration sensor 8'''. The first pressure sensor 8′ detects a pressure in the discharge line 6 and the second pressure sensor 8″ detects a pressure in the supply line 5, the second pressure sensor 8″ being optional. The vibration sensor 8''' is designed as a structure-borne sound sensor and detects a vibration of the pump 3. The sensors 8 each detect a physical quantity, here pressure and vibration, and generate a large number of measured values from the detected physical quantity. The sensors 8 are communicatively connected to an evaluation unit 9 and transmit the large number of measured values to the evaluation unit 9 via this connection. The evaluation unit 9 is additionally connected to a memory 10 in which characteristics are stored. The characteristics are representative of at least one state of the system 2. A reporting unit 11, which is also connected to the evaluation unit 9, can communicate a status that requires reporting from the arrangement. For this purpose, the reporting unit 11 can have a communication interface (not shown).

In 2 ist ein beispielhafter Verlauf eines Drucks p dargestellt, wie er beispielsweise von dem Drucksensor 8' erfasst wird. Der Druck verläuft dabei sinusartig und pendelt periodisch mit einer Periodenlänge T um einen Mittelwert pM. Diese Periodenlänge T kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Zeitspanne gleichgesetzt sein, innerhalb der sich die physikalische Größe „Druck“ ändert. Es ist zu erkennen, dass mehrere Zeitspannen aneinandergereiht sind, d.h. nach Ablauf einer Zeitspanne beginnt eine neue Zeitspanne. Innerhalb dieser Zeitspanne erfasst der Drucksensor 8' eine Vielzahl von Messwerten für die physikalische Größe „Druck“. Ein Beispiel soll dies verdeutlichen: Die Periodenlänge T sei 1 Sekunde. Der Sensor benötige für das Erfassen des Drucks 5 Millisekunden. Das bedeutet, dass der Sensor innerhalb der Zeitspanne insgesamt 200 Messwerte erfassen kann.In 2 an exemplary course of a pressure p is shown, as detected, for example, by the pressure sensor 8 '. The pressure runs sinusoidally and periodically oscillates around an average value p M with a period length T. In the present exemplary embodiment, this period length T can be equated with the time period within which the physical quantity “pressure” changes. It can be seen that several time periods are strung together, ie after one time period has elapsed, a new time period begins. Within this period of time, the pressure sensor 8′ records a large number of measured values for the physical quantity “pressure”. An example should make this clear: The period length T is 1 second. The sensor needs 5 milliseconds to detect the pressure. This means that the sensor can record a total of 200 measured values within the period.

Beim Betrieb der Anordnung nach 1 kann ein Verfahren angewandt werden, wie es in dem Ausführungsbeispiel nach 3 dargestellt ist. In Schritt S1 werden zunächst die physikalischen Größen „Druck“ und „Schwingung“ durch die Sensoren 8 erfasst, nämlich durch den ersten Drucksensor 8', den zweiten Drucksensor 8'' und den Vibrationssensor 8'''. Dabei werden basierend auf den erfassten physikalischen Größen eine Vielzahl von Messwerten erzeugt, wobei jeder der Sensoren 8 jeweils eine Vielzahl von Messwerten erzeugt. In Schritt S2 wird mindestens ein Charakteristikum durch die Bewertungseinheit 9 aus dem Speicher 10 geladen. In Schritt S3 werden die Messwerte (oder zumindest ein Teil davon) und deren zeitlicher Verlauf analysiert. Dabei kann auch lediglich auf die Messwerte eines Sensors 8 zurückgegriffen werden, während die Messwerte der anderen Sensoren für eine Plausibilitätsprüfung genutzt werden. In Schritt S4 werden die Messwerte (bzw. ein Teil davon) und deren zeitlicher Verlauf mit dem geladenen Charakteristikum verglichen und ein Abweichungsmaß erzeugt, das einen Unterschied zwischen den Messwerten und dem Charakteristikum beschreibt. In Schritt S5 wird unter Verwendung des Abweichungsmaßes ein Zustand des Systems ermittelt. Dabei könnten die Schritte S3 bis S5 durch eine KI der Bewertungseinheit 9 durchgeführt werden, ohne dass die einzelnen Schritte explizit voneinander unterscheidbar sind. Nach Schritt S5 wird zu Schritt S1 zurückgekehrt und mit der Erfassung weiterer Messwerte der Ablauf neu gestartet.When operating according to the arrangement 1 A method can be used as described in the exemplary embodiment 3 is shown. In step S1, the physical variables “pressure” and “vibration” are first detected by the sensors 8, namely by the first pressure sensor 8', the second pressure sensor 8'' and the vibration sensor 8'''. A large number of measured values are generated based on the recorded physical variables, with each of the sensors 8 generating a large number of measured values. In step S2, at least one characteristic is loaded from the memory 10 by the evaluation unit 9. In step S3, the measured values (or at least some of them) and their time course are analyzed. Only the measured values of one sensor 8 can be used, while the measured values of the other sensors are used for a plausibility check. In step S4, the measured values (or part of them) and their time course are compared with the loaded characteristic and a deviation measure is generated that shows a difference between the measured values and the characteristic describes. In step S5, a state of the system is determined using the deviation measure. Steps S3 to S5 could be carried out by an AI of the evaluation unit 9 without the individual steps being explicitly distinguishable from one another. After step S5, the process returns to step S1 and the process is restarted with the acquisition of further measured values.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.With regard to further advantageous embodiments, to avoid repetition, reference is made to the general part of the description and to the attached claims.

Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.Finally, it should be expressly pointed out that the exemplary embodiments described above only serve to discuss the claimed teaching, but do not limit it to the exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Anordnungarrangement
22
Systemsystem
33
Pumpepump
44
Quellesource
55
Zuleitungsupply line
66
AbleitungDerivation
77
Senkesink
88th
Sensorsensor
99
BewertungseinheitValuation unit
1010
Speicher (für Charakteristika)Memory (for characteristics)
1111
Meldeeinheit P025nReporting unit P025n

Claims (14)

Anordnung (1) zur Zustandsermittlung eines Systems (2), in dem sich mindestens eine physikalische Größe (p) über eine Zeitspanne (T) hinweg ändert, umfassend: mindestens einen Sensor (8), der dazu ausgebildet ist, die mindestens eine physikalische Größe/eine der mindestens einen physikalischen Größe (p) zu erfassen und basierend auf einer erfassten physikalischen Größe (p) innerhalb der Zeitspanne (T) eine Vielzahl von Messwerten zu erzeugen, ein Speicher (10), in dem Charakteristika abgespeichert sind, wobei die Charakteristika für mindestens einen Zustand des Systems (2) repräsentativ sind, und eine Bewertungseinheit (9), die kommunizierend mit dem mindestens einen Sensor (8) und mit dem Speicher (10) verbunden ist und die dazu ausgebildet ist, zumindest einen Teil der Vielzahl von Messwerten und/oder deren zeitlichen Verlauf zu analysieren, unter Verwendung mindestens eines der Charakteristika ein Abweichungsmaß zu ermitteln und basierend auf dem Abweichungsmaß einen Zustand des Systems (2) abzuschätzen.Arrangement (1) for determining the state of a system (2) in which at least one physical quantity (p) changes over a period of time (T), comprising: at least one sensor (8) which is designed to detect the at least one physical quantity/one of the at least one physical quantity (p) and to record a plurality of measured values based on a detected physical quantity (p) within the time period (T). generate, a memory (10) in which characteristics are stored, the characteristics being representative of at least one state of the system (2), and an evaluation unit (9), which is communicatively connected to the at least one sensor (8) and to the memory (10) and which is designed to analyze at least part of the large number of measured values and/or their time course, using at least one of the characteristics to determine a deviation measure and to estimate a state of the system (2) based on the deviation measure. Anordnung nach Anspruch 1, die zusätzlich eine Erfassungseinheit umfasst, wobei die Erfassungseinheit kommunizierend mit dem mindestens einen Sensor (8) und mit dem Speicher (10) verbunden und dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl von Messwerten des mindestens einen Sensors (8) zu empfangen und aus der Vielzahl von Messwerten mindestens ein Charakteristikum zu extrahieren und in dem Speicher (10) abzulegen.Arrangement according to Claim 1 , which additionally comprises a detection unit, wherein the detection unit is communicatively connected to the at least one sensor (8) and to the memory (10) and is designed to receive a plurality of measured values from the at least one sensor (8) and from the plurality of To extract at least one characteristic from measured values and store it in the memory (10). Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit einen Zustandseingang aufweist, in den ein bekannter Zustand des Systems eingegeben werden kann, wobei ein eingegebener Zustand mit einem extrahierten Charakteristikum verknüpft in dem Speicher speicherbar ist.Arrangement according to Claim 2 , characterized in that the detection unit has a state input into which a known state of the system can be entered, an entered state linked to an extracted characteristic being able to be stored in the memory. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Charakteristika einen Peak, eine Rundheit eines Peaks, eine Steigung, einen Mittelwert, eine Zeitspanne bis zum Erreichen eines vordefinierten Wertes, eine Zeitspanne zu einem Vorzeichenwechsel einer Steigung, eine Periodenlänge, ein Maximum, ein Minimum, ein Offset, ein Spektrum und/oder eine Oberschwingung umfassen.Arrangement according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the characteristics are a peak, a roundness of a peak, a slope, an average, a time period until a predefined value is reached, a time period for a change in sign of a slope, a period length, a maximum, a minimum, an offset, include a spectrum and/or a harmonic. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Charakteristika einen Sollverlauf einer physikalischen Größe und/oder von Messwerten beschreibt und die Bewertungseinheit (9) dazu ausgebildet ist, eine Abweichung der Messwerte und/oder deren zeitlichen Verlaufs von dem Sollverlauf als Abweichungsmaß zu ermittelt.Arrangement according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that one of the characteristics describes a target course of a physical quantity and/or measured values and the evaluation unit (9) is designed to determine a deviation of the measured values and/or their time course from the target course as a measure of deviation. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (8) zum Erfassen eines Drucks, einer Temperatur, einer Schwingung und/oder eines Schalls ausgebildet ist.Arrangement according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the at least one sensor (8) is designed to detect a pressure, a temperature, a vibration and / or a sound. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (8) zum periodischen Durchführen von Messungen und/oder zum Durchführen mindestens einer Messung pro Sekunde, vorzugsweise mindestens 10 Messungen pro Sekunde, besonders bevorzugter Weise mindestens 100 Messungen pro Sekunde, ganz besonders bevorzugter Weise mindestens 200 Messungen pro Sekunde ausgebildet ist.Arrangement according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the at least one sensor (8) for periodically carrying out measurements and / or for carrying out at least one measurement per second, preferably at least 10 measurements per second, particularly preferably at least 100 measurements per second, most preferably at least 200 Measurements per second is formed. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungseinheit (9) ein neuronales Netzwerk, einen Least-Square-Schätzer, einen Korrelator und/oder einen auf iterativen und/oder statistischen Modellen basierenden Schätzer umfasst.Arrangement according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the evaluation unit (9) comprises a neural network, a least squares estimator, a correlator and/or an estimator based on iterative and/or statistical models. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungseinheit (9) dazu ausgebildet ist, zur Minimierung eines Einflusses von Messfehlern die Zustandsermittlung wiederholt durchzuführen.Arrangement according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the evaluation unit (9) is designed to carry out the status determination repeatedly in order to minimize the influence of measurement errors. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungseinheit (9) dazu ausgebildet ist, aus der Vielzahl von Messwerten eines Submenge zu bilden und für die Bildung des Abweichungsmaßes zu nutzen, wobei die Submenge vorzugsweise einen zeitlichen Ausschnitt, einen Frequenzausschnitt und/oder einen Amplitudenausschnitt bildet.Arrangement according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the evaluation unit (9) is designed to form a subset from the plurality of measured values and to use it to form the deviation measure, the subset preferably forming a temporal section, a frequency section and/or an amplitude section. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die zusätzlich eine Meldeeinheit (11) umfasst, wobei die Meldeeinheit (11) dazu ausgebildet ist, bei Ermitteln eines meldebedürftigen Zustands eine Meldung zu erzeugen und auszusenden, wobei ein meldebedürftiger Zustand vorzugsweise einen Fehlerzustand umfasst.Arrangement according to one of the Claims 1 until 10 , which additionally comprises a reporting unit (11), wherein the reporting unit (11) is designed to generate and send a message when a state requiring reporting is determined, wherein a state requiring reporting preferably includes an error state. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die zusätzlich eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, die einen Datenaustausch ermöglicht, wobei die Kommunikationsschnittstelle vorzugsweise zum Versenden von Messwerten, zum Versenden von Meldungen, zum Empfangen von Konfigurationen und/oder zum Empfangen von Charakteristika ausgebildet ist.Arrangement according to one of the Claims 1 until 11 , which additionally has a communication interface that enables data exchange, the communication interface preferably being designed to send measured values, to send messages, to receive configurations and / or to receive characteristics. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Charakteristika einen Normalbetrieb und/oder mindestens eines der Charakteristika einen Fehlerbetrieb charakterisiert.Arrangement according to one of the Claims 1 until 12 , characterized in that at least one of the characteristics characterizes normal operation and / or at least one of the characteristics characterizes error operation. Verfahren zur Zustandsermittlung eines Systems, in dem sich mindestens eine physikalische Größe über eine Zeitspanne (T) verändert, vorzugsweise zum Betreiben einer Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend: Erfassen (S1) der mindestens einen physikalischen Größe/einer der mindestens einen physikalischen Größe (p) und Erzeugen einer Vielzahl von Messwerten innerhalb der Zeitspanne (T) mittels mindestens eines Sensors (8), Laden (S2) mindestens eines Zustände des Systems (1) charakterisierenden Charakteristikums aus einem Speicher (10), Analysieren (S3) zumindest eines Teils der Vielzahl von Messwerten und/oder deren zeitlicher Verlauf, Erzeugen (S4) eine Abweichungsmaßes basierend auf zumindest einem Teil der Vielzahl von Messwerten und/oder deren zeitlicher Verlauf und dem mindestens einen Charakteristikum und Ermitteln (S5) eines Zustands des Systems (2) basierend auf dem Abweichungsmaß.Method for determining the state of a system in which at least one physical quantity changes over a period of time (T), preferably for operating an arrangement (1) according to one of Claims 1 until 13 , comprising: detecting (S1) the at least one physical quantity/one of the at least one physical quantity (p) and generating a plurality of measured values within the time period (T) by means of at least one sensor (8), loading (S2) of at least one state of the System (1) characterizing characteristic from a memory (10), analyzing (S3) at least a part of the multitude of measured values and / or their time course, generating (S4) a deviation measure based on at least a part of the multitude of measured values and / or their time course and the at least one characteristic and determining (S5) a state of the system (2) based on the deviation measure.
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