CN101533276B - 用于监视和诊断远程设备的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于监视和诊断远程设备的系统。根据一个实施例，提供了一种监视/诊断设备(1)，该设备用于监视和诊断多个对象设备的系统中。该监视/诊断设备(1)包括：代理管理模块(8)和诊断模块(12)。代理管理模块(8)用于对收集对象设备的运行数据的代理进行管理。诊断模块(12)使用收集的运行数据，从而诊断对象设备中存在的问题。
Description
技术领域
本发明涉及能够监视及诊断特别是在远程位置安装的各种对象设备的系统。
背景技术
近年来，监视系统获得了长足发展，其能够监视安装于远程位置的各种对象设备，例如电梯。普通类型的监视系统具有监视设备和通信线路。监视设备通过与装置连接来实施监视。通信线路则用来达到与监视设备的通信。在监视系统中，通过通信线路接收由一个监视装置收集的有关被监视的每个对象设备的运行数据和异常。通过这样接收的数据，能够检测到被监视的任何设备中可能存在的异常。
目前，已经提出监视/诊断系统，这种系统均不仅能够检测到任何对象设备中的异常，并且能够诊断该对象设备中的问题。在例如KOKAI公开号为2003-238041的日本专利申请中公开了这类系统。在这个现有技术文献中公开的系统具有一个监视中心，该监视中心对电梯进行远程监视以便收集信息，收集的信息用来制订维护方案，以便使电梯的使用者能够避免电梯因意外而停止运转所带来的损伤及损失。
监视中心以定期间隔从各个监视设备收集信息。该信息包括与被监视设备监视的对象设备有关的运行数据及组件更换数据。监视中心使用这样收集的信息以老化模式进行多变量分析，在该老化模式下每个电梯组件都运行至其使用寿命到期为止。检测中心根据这种分析的结果计算出最佳可能的检查间隔。老化模式下的分析运用多种运行数据项，诸如：各个组件的负荷、环境温度、湿度、运行速度以及单位时间内的转数等。更详细地说，通过多变量分析来提取指示各个组件老化程度的参数，而基于提取的参数及运行数据来获得组件的老化趋势，并且根据老化趋势推出组件的最优检查时间间隔。以此方法得出的最优检查时间间隔则用来制订维护方案。
在传统的监视/诊断系统中，监视中心以规定时间间隔从监视设备以及一些维护站收集运行数据和组件更换数据，然后根据这些数据项推出各个被监视的对象设备的每个组件的剩余使用寿命。通常，该系统需要监视安装在远程位置的很多对象设备并诊断这些对象设备中可能存在的问题。如果监视比较多的对象设备，仅通过从各个对象设备收集运行数据及组件更换数据并推出其剩余使用寿命，特别是在变化迅速的情况下，很难快速检测各个装置运行状态的变化来有效地对装置进行诊断。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种监视/诊断装置，用于监视及诊断多个特别是安装于远程位置的对象设备的系统中，并能够监视并诊断各个对象设备以应对各个对象设备运行状态的快速变化。
根据本发明的一个方面，一种监视/诊断装置包含：通信模块，用于通过网络与至少另一个装置进行数据通信，以便监视和诊断另一个对象设备；数据获取模块，用于获取与所述对象设备相关的运行数据；代理管理模块，用于将代理传送到所述网络并管理所述代理，从而从所述至少另一个装置收集与所述另一个对象设备相关的运行数据；存储模块，用于存储由所述数据获取模块获取的运行数据和由所述代理收集的运行数据；诊断模块，用于通过使用存储在所述存储模块中的运行数据进行问题-诊断处理，并根据所述问题-诊断处理的结果对所述对象设备中的问题进行诊断。
附图说明
并入并组成本说明书一部分的附图说明了本发明的实施例，并与以上给出的总体说明及以下给出的本发明的实施例的详细说明共同解释了本发明的主旨。
图1是示出了根据本发明第一实施例的监视/诊断装置的主要组件的方框图；
图2是示出了根据第一实施例的监视/诊断系统的主要组件的方框图；
图3是解释根据第一实施例的监视/诊断装置的运行的流程图；
图4A到4C为说明第一实施例中获取的示例性运行数据项的附图；
图5A到5C为第一实施例中获取的其他运行数据项的图示；
图6示出了第一实施例中进行PCA的示例性结果的图示；
图7A到7F为示出了第二个实施例中观察到的数据散布的各种样式的图示；
图8是示出了根据本发明的第三实施例的监视/诊断系统的主要组件的方框图；
图9是示出了关于本发明的第四实施例的运行-数据历史信息的表格；
图10是在第四实施例中进行的PCA的示例性结果的图示；
图11是示出了根据本发明的第五实施例的监视/诊断系统的主要组件的方框图。
具体实施方式
下文中将参照附图对本发明的实施例进行描述。
[第一实施例]
图1是示出了根据本发明第一实施例的监视/诊断装置的主要组件的方框图。
如图1所示，监视/诊断装置1具有设备接口4和通信单元9。设备接口4通过信号线3a连接到要监视及诊断的设备2(以下称为“对象设备”)。通信单元9通过信号线3d连接至网络10(如因特网)。举例来说，对象设备2是一部安装在远离监视中心的位置处的电梯的一个组件(图上没有给出，稍后说明)。
此外，该监视/诊断装置1还包括：用来保存已连接设备的运行数据的数据库5(下文中称为“已连接设备运行数据库”)、代理执行单元7、代理管理单元8、运行-数据收集计时器单元11、主要组件分析单元12(下文中称为“PCA单元”)、运行-数据散布分析单元13、运行-数据异常监视单元14、组信息数据库15、组内运行-数据数据库16和运行-数据历史数据库17。
代理执行单元7集成了：巡检(patrol)数据-收集代理71、诊断代理72和监视代理73。根据来自代理管理单元8的控制信号3f来激活代理71、72及73中的一个。需要注意的是，代理71、72及73为在自身控制下实现任何指定功能的程序模块。
图2是示出了根据第一实施例的远程监视/诊断系统的主要组件的方框图。
远程监视/诊断系统包括：多个监视/诊断装置1、网络10及监视中心34。多个监视/诊断装置1分别与对象设备2连接。对象设备2按照型号或系列分组。网络10连接多个监视/诊断装置1。如图8中所示，监视中心34连接到网络10。
在这一实施例中，各个监视/诊断装置1和连接到装置1的对象设备2组成一对。图2中的系统有六对，分别分配为符号No.1到No.6。图1中所示的监视/诊断装置1属于对No.1。
(装置和系统的运行及优点)
这一实施例的优点及运行将参考图3的流程图予以说明。
在各个监视/诊断装置1里，设备接口4在特定时间从相关联的对象设备2接收运行数据。将接收到的运行数据通过信号线3b存储到已连接的设备运行数据库5。该运行数据包括由对象设备2中提供的多个传感器检测到的数据以及关于该对象设备2的运行历史信息。
代理管理单元8从运行数据收集计时器单元11以有规律的间隔接收数据收集激活信号3e。使用这一数据收集激活信号3e，代理管理单元8激活均集成在代理执行单元7中的巡检数据收集代理71及监视代理73。该监视代理73从已连接的设备运行数据库5取走运行数据。从通信单元9通过网络10将该运行数据提供到监视中心34。
如图3的流程图所示，响应数据收集激活信号3e，代理管理单元8激活代理执行单元7中设置的巡检数据收集代理71(步骤S1)。代理执行单元7从组信息数据库15接收关于按型号或系列分组的对象设备2的设备组件信息。收到该设备组件信息后，该代理执行单元7向网络10发送巡检数据收集代理71(步骤S2)。
从而，巡检数据收集代理71能够识别出每个监视/诊断装置1，并基于此来通过巡检收集数据。即，若从装置-设备对No.1的监视/诊断装置1向网络10发送，则该巡检数据-收集代理71巡检如图2中所示的其他装置-设备对No.2到No.6的监视/诊断装置1。类似地，从其他装置-设备对No.2到No.6中任一个的监视/诊断装置向网络10发送的巡检数据收集代理71对其他装置-设备对的监视/诊断装置1进行巡检。
该巡检数据收集代理71从分组的监视/诊断装置1收集运行数据项并向该监视/诊断装置1的组内运行数据数据库16提供这些数据项(步骤S3)。所以，如图2中所示，在装置-设备对No.1的监视/诊断装置1中，组内运行数据数据库16积累由装置-设备对No.2到No.6的监视/诊断装置1收集的运行数据项20b到20f。在该装置-设备对No.1的监视/诊断设备1中，关于这一装置1的运行数据项20a存储在已连接设备运行数据库5中。
运行数据项20a到20f中的每一个都包含如图4A到4C中分别所示的这种多个测量值a到c。如图5A到5C中所示，各个运行数据项20a到20f进一步分别包含诸如温度t、湿度h和震动g之类的环境变量。
在装置-设备对No.1的监视/诊断装置1中，该PCA单元12被激活。该PCA单元12进行PCA处理，生成如图6中所示的PCA结果(步骤S4)。在这时，该CPU单元12获取关于同一组中其他对象设备的运行数据项20b到20f、及关于与监视/诊断装置1配对的对象设备的运行数据项20a。该PCA单元12使用这些数据项20a到20f进行PCA处理。
代理管理单元8根据从PCA单元12输出的PCA结果来判断对象设备2是否存在问题(步骤S5)。如果该对象设备2看起来存在问题(步骤S5处的“是”)，代理管理单元8就激活集成在代理执行单元7中的诊断代理72(步骤S6)。该诊断代理72执行诊断算法来详细地诊断该问题，以便确定引起对象设备2中问题的原因。
从图6中所示的PCA结果中看到，与装置-设备对No.1到No.5有关的运行数据项在正常范围内，但与装置-设备对No.6有关的运行数据项却在范围25b内。从该PCA结果看来，该代理管理单元8确定由装置-设备对No.6的装置1收集的运行数据可能存在问题。因此，该装置-设备对No.6的监视/诊断装置1中设置的诊断代理72被激活，进行问题诊断处理，来识别与装置1相关联的对象设备2中的问题。
当运行数据异常监视单元14检测到该运行数据中有异常时，代理管理单元8可以用来激活代理执行单元7中设置的巡检数据收集代理71。该运行数据异常监视单元14从已连接设备运行数据库5取得运行数据并检测如此获取的运行数据中的异常。
在这一上述实施例中，每个成组的监视/诊断装置1从关联的对象设备2收集运行数据，并随后对包括关于其自身的运行数据项的运行数据项进行PCA处理。监视/诊断装置1能够基于从PCA处理获得的PCA结果来检测出对象设备2存在问题。在这种情况下，激活诊断代理72来诊断对象设备2，从而识别问题的原因。
更具体地说，监视例如安装在特定位置的电梯的各个组件的各个监视/诊断装置1被分组，并且通过网络10相互交换信息。从而，监视/诊断装置1能够共享关于对象设备2的运行数据项。
所以，如图1所示并如上所述进行配置，每个监视/诊断装置1能够很块地检测出相关联的对象设备2看起来存在问题，因为其运行状态激烈地改变。由于装置1能够很快地检测到相关联的对象设备2可能存在问题，所以，其能够有效地进行问题诊断。在每个监视/诊断装置1中，只有与对象设备2相关联的诊断代理72有问题需要解决。这样有助于降低存储器用于使代理执行单元7中的各个代理能够运行所需的存储能力。
如果在用于监视安装在远程位置的许多对象设备的监视/诊断系统中使用，则根据这一实施例的装置1能够分别根据从对象设备收集的数据项，有效地监视和诊断各个对象设备，甚至在对象设备的运行状态发生激烈改变时也是如此。
[第二实施例]
图7A到7F为涉及本发明的第二实施例的附图。在根据这一实施例的每个监视/诊断装置1中，图1中所示的运行数据散布分析单元13提取显著散布的运行数据，并根据由单元13提取的运行数据进行PCA处理。
根据这一实施例的监视系统在结构和操作上与图2中所示的系统相同。集成在系统中的每个监视/诊断装置1在结构和操作上也与图1所示的装置1相同。因此，下文中不再详细描述该系统或每个装置1。
在根据这一实施例的每个监视/诊断装置1中，运行数据散布分析单元13从图7A到图7F中所示的运行数据项中提取出显著散布的运行数据，所述的运行数据项包括测量值a到c、温度t、湿度h和震动g。将提取的运行数据输出到PCA单元12。如上面指出的那样，组内运行数据数据库16积累由代理执行单元7内设置的巡检数据收集代理71收集的运行数据项。PCA单元12使用由运行数据散布分析单元13提取的运行数据进行PCA处理，产生PCA结果。
如上所述，如果由巡检数据收集代理71所收集的运行数据总量很大的话，则在本实施例中，只提取显著散布的运行数据。这样就减小了用于判断对象设备2是否存在问题的运行数据的总量。与不使用这一运行单元相比，使用这一运行单元，PCA单元12能够在更短的时间内完成PCA处理。从而，可以高效识别应当进行问题诊断的任何对象设备2。
[第三实施例]
图8是示出了根据本发明的第三实施例的监视/诊断系统的主要组件的方框图。这一系统中设置的每个监视/诊断装置1的结构与图1中所示的系统相同。因此，下文将不会在结构和操作方面对根据这一实施例的装置1进行具体描述。
除了装置-设备对No.1到No.6(每一对都有连接到网络10的成组监视/诊断装置1)以外，根据这一实施例的远程监视/诊断系统还具有连接到网络10的监视中心34。如图8中所示，监视中心34具有：设备-组件管理数据库35、设备-组件管理单元36、诊断代理数据库37、诊断代理管理单元38以及中心通信单元39。监视中心34还具有维护记录数据库40和辅助维修单元41。
下文中，将在结构和操作方面描述根据这一实施例的远程监视/诊断系统。
在监视中心34中，设备-组件管理单元36从设备-组件管理数据库35提取关于成组对象设备2的运行数据，并通过中心通信单元39分别向装置-设备对No.1到No.6的监视/诊断装置1分发该运行数据。在每个监视/诊断装置1中，将运行数据存储在组信息数据库15中。从而，每个监视/诊断装置1能够获得关于组中任何对象设备2的设备-结构数据。
装置-设备对No.1到No.6中任何一个的监视/诊断装置1提出对诊断代理的请求。将请求提供给监视中心34。在监视中心34中，响应该请求，诊断代理管理单元38从诊断代理数据库37中获得诊断代理。中心通信单元39通过网络10向提出请求的监视/诊断装置1分发诊断代理。在监视/诊断装置1中，诊断代理设置到代理执行单元7中。从而，装置-设备对No.1到No.6中任何一个的监视/诊断装置1都能够在其不具有能够诊断由PCA单元12检测出的问题的诊断代理时，从监视中心34获取诊断代理。
监视中心34的辅助维护单元41与专用线路42相连接，该专用线路42继而与维护站43a、43b和43c相连接。从而，辅助维护单元41能给维护站43a、43b和43c一个用于维护对象设备2的检验点指定指令(inspection-pointdesignation instruction)。基于存储在维护记录数据库40中的维护数据以及由装置-设备对No.1到No.6的监视/诊断装置1生成的问题-诊断结果来产生该检验点指定指令。
在这一实施例中，监视中心34每次能够向装置-设备对No.1到No.6的成组的监视/诊断装置1分发设备-组件信息和诊断代理。此外，辅助维护单元41能够通过装置-设备对No.1到No.6的监视/诊断装置1分别向维护站43a、43b和43c提供用于维护被监视的对象设备2的检验点指定指令。从而，可靠地使位于维护站43a、43b和43c的人员能够持续得知他/她维护其所分配的组中的对象设备2所需要的信息。
[第四实施例]
图9和图10是用于说明本发明的第四实施例的附图。如图1中所示，根据这一实施例的每个监视/诊断装置1都具有运行数据历史数据库17。根据这一实施例的装置1和系统均与图1中所示的装置1以及图2中所示的系统相似。从而，下文将不会在结构和操作方面对装置1和系统进行具体描述。
运行数据历史数据库17存储如图19中所示的这种运行数据历史信息45。在时间T1、T2、…、T8，通过设备接口4从对象设备2获得运行数据历史信息45。在激活后，PCA单元12从运行数据历史数据库17获得运行数据历史信息45，并随后进行PCA处理。进行PCA处理，PCA单元12生成如图10中所示的PCA结果。
在这个实施例中，PCA单元12进行PCA处理、使用以时间序列获得的运行数据历史信息45、并产生例如图10中所示的PCA结果。PCA示出例如在时间t8获取的运行数据存在于46b的范围内，指示出对象设备2由于长期使用而可能存在问题。
在这种情况下，代理管理单元8激活诊断代理72。从而，诊断对象设备2以寻找可能的问题。从而，每个监视/诊断装置1能够快速地检测出对象设备2中存在的由于长期使用而引发的问题。随后，可将检测出的问题诊断为可能的问题。
在图8中所示的系统的监视中心34中，诊断代理管理单元38能够通过中心通信单元39向装置-设备对No.1到No.6的监视/诊断装置1分发诊断代理，该诊断代理指示出由PCA单元12检测到的由于长期使用而引发的问题。
[第五实施例]
图11是示出了根据本发明的第五实施例的监视/诊断系统主要组件的方框图。每个监视/诊断装置1在结构上都与图1中所示的装置1相同，并且监视中心34在结构上也与图8中所示的中心34相同。从而，下文将不会在结构和操作方面对监视/诊断装置1和监视中心34进行具体描述。
在根据本实施例的系统中，将装置-设备对No.1到No.6的成组的监视/诊断装置1分为多个子小组，每个子小组包括例如两个装置。装置1的子小组分别通过服务器47a、47b和47c连接到网络。
更具体地说，装置-设备对No.1和No.2的监视/诊断装置1通过服务器47a连接到网络10，装置-设备对No.3和No.4的监视/诊断装置1通过服务器47b连接到网络10，装置-设备对No.5和No.6的监视/诊断装置1通过服务器47c连接到网络10。
如图8中所示，服务器47a、47b和47c的每一个都具有相当于设备-组件管理数据库35、设备-组件管理单元36、诊断代理数据库37和诊断代理管理单元38的组件，上述各项都集成到图8中所示的监视中心34。为了方便，使用相同的标记对每个服务器的组件进行描述。
在根据本实施例的系统中使用的每个服务器47a、47b和47c中，设备-组件管理单元36从设备-组件管理数据库35中提取关于两个相关联的监视/诊断装置1的设备-组件信息项。将获得的设备-组件信息项分发到两个相关联的监视/诊断装置1。更具体地说，将服务器47a中获得的设备-组件信息项分发给装置-设备对No.1和No.2的监视/诊断装置1；将服务器47b中获得的设备-组件信息项分发给装置-设备对No.3和No.4的监视/诊断装置1；并将服务器47c中获得的设备-组件信息项分发给装置-设备对No.5和No.6的监视/诊断装置1。
在每个服务器47a、47b和47c中，诊断代理管理单元38从诊断代理数据库37中提取诊断代理，并将诊断代理分发给两个相关联的监视/诊断装置1(即，装置-设备对No.1和No.2、No.3和No.4或No.5和No.6的监视/诊断装置1)。在每个监视/诊断装置1中，将如此分发的诊断代理设置在代理执行单元7中。从而，如果没有指示由PCA单元12检测出的问题的诊断代理，则每个监视/诊断装置1能够从相关联的服务器(47a、47b或47c)中获得诊断代理。
在监视中心34中，辅助维护单元41通过服务器47a、47b和47c从装置-设备对No.1到No.6的监视/诊断装置1中获得问题诊断的结果。从问题诊断的结果和存储在维护记录数据库40中的维护数据中，辅助维护单元41确定应该对每个设备2进行检验的检验点。通过专用线路42将指定检验点的数据提供到维护站43a、43b和43c。
从而，在这一实施例中，将设备-组件信息和诊断代理分发到服务器47a、47b和47c，而不一起分发到监视中心34。这样有助于降低监视中心34上的运行负荷。
对于本领域技术人员来说，其它优点和变通是显而易见的。因此，本发明就其较宽方面而言，并不限于本文给出和描述的具体细节和说明性实施例。因此，在不偏离所附权利要求及其等同物定义的总体发明构思的精神或保护范围的前提下，可以对本发明做出各种修改。
Claims (14)
1.一种用于监视和诊断对象设备的装置，其特征在于包括：
数据获取模块，用于获取与所述对象设备相关的运行数据；
通信模块，用于通过网络与至少另一个装置进行数据通信，所述至少另一个装置中的每一个关联于另一个对象设备，并用于监视和诊断相关联的所述另一个对象设备；
代理管理模块，用于将代理传送到所述网络并管理所述代理，从而从所述至少另一个装置收集与相关联的所述另一个对象设备相关的运行数据；
存储模块，用于存储由所述数据获取模块获取的运行数据和由所述代理收集的运行数据；以及
诊断模块，用于通过使用存储在所述存储模块中的运行数据进行问题-诊断处理，并基于所述问题-诊断处理的结果对所述对象设备中的问题进行诊断。
2.根据权利要求1所述的装置，其与所述至少另一个装置成组并且在监视和诊断系统中通过所述网络连接到所述至少另一个装置，其特征在于，所述装置和所述至少另一个装置相互交换各自进行诊断的结果。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于还包括：检测模块，用于检测由所述数据获取模块所获取的运行数据中的异常，
其中，当所述检测模块检测到所述异常时，所述代理管理模块激活所述代理。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述诊断模块在所述问题-诊断处理中进行主要组件分析，并基于所述主要组件分析的结果对所述问题进行诊断。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：
当所述检测模块检测到所述异常时，所述代理管理模块激活用于详细诊断所述问题的诊断代理。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于还包括：运行-数据散布分析模块，用于从存储在所述存储模块中的由所述代理收集的运行数据提取显著散布运行数据，
其中，在所述问题-诊断处理中所述诊断模块通过使用所提取的显著散布运行数据进行所述主要组件分析，并基于所述主要组件分析的结果进行诊断。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于还包括：运行-数据历史存储模块，用于存储包括运行数据项的运行-数据历史信息，由所述数据获取模块以时间序列获取所述运行-数据历史信息，
其中，所述诊断模块使用所述运行-数据历史信息以检测所述对象设备是否存在由于长期使用而引发的问题。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：
所述诊断模块使用所述运行-数据历史信息来进行主要组件分析，并基于所述主要组件分析的结果来检测所述对象设备是否存在由于长期使用而引发的问题。
9.一种用于监视和诊断成组的对象设备的系统，其特征在于包括：
多个监视/诊断装置，所述多个监视/诊断装置中的每一个与一个对象设备相关联，并且包括：
诊断模块，用于诊断相关联的对象设备中的问题，以及
代理管理模块，用于管理代理；
网络，用于实现所述多个监视/诊断装置之间的数据通信；以及
代理系统，在所述代理系统中，经由所述网络从每个所述监视/诊断装置传送的任何代理都在对象设备组中巡回，以便收集运行数据和每个所述监视/诊断装置的诊断结果。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于还包括：
信息分发模块，用于通过所述网络向所述监视/诊断装置分发与所述成组的对象设备相关的设备-组件信息；
代理分发模块，用于将必要的代理分发到所述监视/诊断装置。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于还包括通知模块，所述通知模块用于：
基于均从每个所述监视/诊断装置获取的问题诊断处理的结果和维护数据来生成检验点数据，
将所述检验点数据分别供应给针对所述成组的对象设备设置的多个维护站。
12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：
当所述诊断模块检测到所述对象设备存在因长期使用而引发的问题时，所述代理管理模块激活用于详细诊断问题的诊断代理。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于还包括：
用于在所述诊断模块检测到所述对象设备中存在因长期使用而引发的问题时、通过所述网络将所述诊断代理分发给所述监视/诊断装置的模块。
14.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：
将所述多个监视/诊断装置划分为多个子小组，并针对所述多个子小组设置多个服务器，
其中，每个所述服务器具有：
用于将设备-组件信息分发给每个子小组的监视/诊断装置的模块；
用于将必要的代理分发给每个子小组的监视/诊断装置的模块。
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